楼宇设备自动监控系统工程图.doc

第七节建筑设备自动监控系统工程图

建筑设备自动监控系统（Building Automation System。BAS）是采用先进的控制技术、检测技术、通信技术、计算机技术等高新技术对建筑物内的空调、采暖通风、给排水、变配电和照明等设备进行监视、控制和管理。使建筑设备的管理和运营达成最优化组合，使设备安全可靠，从而最大限度地提高和优化建筑设备控制管理水平，完善系统功能，减少管理维护费用，减少能源消耗。优质而快捷的为人们服务，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的具有人性化和个性化的生活和工作环境。
一、建筑设备自动监控系统组成
1．电子计算机是监控系统的核心，具有数据采集、存储、逻辑判断和运算等功能。
2．现场控制器（直接数字控制器DDC），能独立进行检测与控制。控制器的接口有模拟量输入（AI）、输出（AO）和数字量的输入（DI）、输出（DO）信号方式，能接受来自传感器或各类电器的模拟信号和数字信号，通过各类执行器对建筑设备的控制既能模拟控制又能数字控制，方便灵活。
3．传感器：
（1）电量传感器：电压、电流、频率和功率传感器等。
（2）非电量传感器：温度、压力、液位和流量传感器等。
4．执行器：电磁阀、电动调节阀等。
二、建筑设备自动监控系统的作用
1．室内恒温控制
BAS系统可以将新风机组中送出的空气温度受到控制，使各个房间的空气恒定在一个设定值上，各个房间的人可再根据自己的规定去调整温度设定值，使它满足你的需求。
2．室内空气质量监测
空调机组的过滤网脏了，BAS系统就会发出报警信号，提醒值班人员去更换脏了的过滤网。
3．建筑设备的保养和维修
通过BAS系统可以随时了解到设备实时的运营状态，了解设备的运营情况，便利你维护和管理建筑内的设备，及时拟定维修保养措施。
4．延长设备的使用寿命
BAS可以对设备进行自动启/停，使设备按照时间程序合理地间歇启/停，既节省了电能，又减少了机器的磨损，延长了设备的平均寿命。
5．操作设备和故障监视
BAS可直接对设备进行启/停控制，一旦系统或设备出现了问题，全自动报警装置可直接告知维修人员。
6．节省运营费用
BAS可将建筑物的空调、电器、给排水及消防报警等进行集中管理和最佳控制，通过工作顺序和运营时间及空调系统各环节操作运营方式，以达成最佳节能运营效果。
三、工程图
空调系统的监控管理涉及对空调机组、新风机、变风量（VAV）风机盘管、热互换器、冷水机组等设备的变量参数的监视和自动化控制。
1．空调机组（四管制）监控原理（如图示5-1所示）

图 5-1 空调机组（四管制）监控原理图
（1）风机控制：风机准时间程序自动启、停，运营时间累计，用压差开关监视风机运营状态，设备维修预报警。
（2）温度控制：根据回风温度与设定值的偏差，控制电动阀，调节冷、热水量，使送风温度维持在设定范围内。
（3）风门控制：根据回风空气质量（二氧化碳含量）及室外空气温度联锁控制新风阀门。
（4）联锁控制：风机、风门和水阀联锁。
（4）监测：回风温度、空气质量、过滤网状态、风机运营状态。
（5）报警：过滤网堵塞报警、风机故障报警、维修预报警及温度超限报警。
（6）显示与打印：参数状态报警、动态流程图（设定值、测量值、状态），
2．新风机（四管制）监控原理（如图5-2所示）
（1）风机控制：风机准时间程序自动启、停，运营时间累计，用压差开关监视风机运营状态，以及设备维修预报警。
（2）温度控制：根据送风温度与设定值的偏差，控制电动阀，调节冷、热水量，使送风温度维持在设定范围内。
（3）联锁控制：新风门，水阀及风机按程序联锁。
（4）监测：送风温度及湿度、过滤网状态、风机运营状态、室外温度及湿度。
（5）报警：过滤网堵塞报警，风机故障报警及维修报警，温度超限报警。
（6）显示与打印：参数、状态、报警、动态流程图（设定值、测量值、状态）。
（7）防冻保护：热盘管温度低于设定值时，防冻开关动作，停风机打开热水阀门。

图 5-2新风机组（四管制）监控原理图
3．变风量未端（VAV）监控原理（如图5-3所示）

图 5-3 带盘管的变风量未端的监控原理图
（1）控制风机的启/停，并监视其启/停状态与电力故障报警状态。
（2）根据室内温度测量值，调节风阀和调节水阀，实现温度控制，使室温保持稳定。
（3）变风量未端可以由直接数字控制器及智能恒温器进行监视与控制。
（4）通过控制器内置空气差压传感器，保证送风量的稳定，从而保证室内温度的稳定。
（5）监视和控制风机的启、停状态及电力故障报警。
4． 热水互换器监控原理（如图5-4所示）

图 5-4 热水互换器监控原理图
（1）供水温度控制：根据供水传感器的检测值与设定值比较，调节蒸气阀。
（2）水泵控制：根据回水压力测量值，控制热水加压泵的启动/停止，以实现热水供水压力在设定范围内。
（3）联锁控制：根据负荷（温差+流量）启动热互换器工作参数，当热水泵停止后，自动关闭热互换器的蒸气阀。
（4）监测：蒸气温度，供水温度，供水压力，供水流量，回水温度，回水压力。
（5）报警温度：压力过限报警，水泵故障报警。
（6）显示与打印：变量参数、状态、报警、动态流程图（设定值、测量值、状态）。
5． 冷水机组监控原理（如图5-5所示）。
（1）冷负荷控制：根据供回水温差，供回水压差和回水流量值的变化参数，以保证冷负荷的变化量，控制冷水机组投入运营台数。
（2）冷冻水阀门控制：根据冷水供回水压差检测值，调节其供回水旁通阀，以保持所设定的压差值，达成节能的目的。
（3）联锁控制：根据冷冻水供回水温差、压差，联锁控制其旁通调节阀根据冷却水供回水温差，联锁控制其旁通调节阀，冷却塔风扇的启/停。

图 5-5 冷水机组监控原理图
（4）监测：冷冻水供回水温度、压力，流量，冷却水供回水温度，冷冻水泵的状态、故障，冷却水泵的状态、故障，冷水机组的状态、故障，冷却塔风扇的状态、故障。
（5）报警：所有检测的参数过极限报警，水流开关报警，所有设备的故障报警。
（6）显示与打印：变量参数、状态、报警、动态流程图（设定值、测量值、状态）。
6．热泵机组监控原理
热泵机组由DDC程序或手动控制，热泵机组投入运营的顺序为水泵→热泵机启动；关停机时顺序相反。根据供回水温度，实现优化运营台选控制。根据供回水泵压力和流量，实现旁通控制，达成节能的目的。
（1）监视：供回水、温度压力、压力、流量、供水水流状态，热泵机组运营状态，水泵启/停状态。
（2）报警；供回水温度、压力、水流开关报警，流量过限报警，热泵机组故障报警，水泵故障报警。
（3）显示和打印：变量参数、状态、报警、动态流程图（设定值、测量值、状态）。
四、给排水系统监控原理
给排水系统的监控功能重要体现在检测生活水池、饮用水箱、污水池的水位、水泵的开/关、水压的高低，同时可以由时间程序自动控制各个泵的启/停，以及阀门的运营及状态检测，并由系统管理中心制定检测和保养计划，打印检修工作单及故障提醒，自动切换备用水泵。
1．生活（消防）水系统监控原理（如图5-6所示）
（1）监控功能：生活（消防）水箱、水池低水位时启动水泵、高水位时关停水泵。
（2）报警：水箱、水池水位极限报警、水泵故障报警。
（3）显示与打印：水箱、水池高、低水报警、水泵运营状态、故障报警。

图 5-6 生活消防水系统监控原理图
2．排污水系统监控原理
（1）监控功能：污水池，集水池高水位时启动水泵，低水位时关停水泵、。
（2）报警：污水池、集水池高水位报警、水泵故障报警。
（3）显示与打印：污水池、集水池高、低水位、水泵运营状态。
五、电气系统监视原理
1、高压回路监视原理
（1）监视：变压器电压、电流、功率、有功功率、高压开关状态。
（2）计量：变压器无功功率、有功功率。
（3）显示与打印：变量参数、状态、报警、计量表格、动态流程图（测量值、过限值、状态）。
2．低压回路监控原理（如图5-7所示）
（1）监视：低压回路的电压、电流、功率、有功功率、无功功率、功率因素、频率。
（2）报警：电压、电流过限（高限、低限）报警，断电报警。
（3）显示与打印：状态、报警、计量动态流程图（测量值、过限值、状态）。
3．照明控制
照明控制 以时间或事件的程序控制方式，启动或关闭按区域划分的照明组。
泛光灯控制 以时间程序控制方式，启动或关闭该照明开关。
航空障碍灯 以时间程序控制方式，启动或关闭该照明开关。

图 5-7 低压回路监控功能原理图
六、电梯/扶梯监控原理
大楼内多台电梯构成垂直通道的电梯组，当任意层用户按叫电梯时，最靠近用户的同方向电梯将先到达用户层，以节省用户的等待时间。电梯的群控程序，可以自动检测电梯运营的繁忙限度，以控制电梯组电梯启动或停止的台数，节约能源。同时通过监控管理中心，在CRT图形显示器上，监视每部电梯的运营状态，当电梯发生故障时，向监控管理中心报警。
1．监视：电梯、扶梯的运营状态、故障报警。
2．控制：以时间程序控制方式或手动控制方式，采用读卡机控制方式控制电梯的运营。
3．联锁控制：与消防信号联锁，使电梯降到一层，与保安信号联锁，使电梯停至程序控制指定层。
4．显示与打印：通过动态流程图显示电梯、扶梯运营状态。打印电梯、扶梯启/停时间及故障报警信息。

新风系统监控设计时，应将上述设立的各类监控点以表格的形式进行记录，如表5-1所示，这是监控系统设计中重要的一个环节。监控点表应按楼层，自地下层开始，自下而上的进行，并按DDC控制器进行划分。这个表对于监控系统报价、深化设计及系统调试都是非常有用处的。
表5-1 新风系统监控点表
序号
项目与监控设备
数量
输入输出
传感器与执行机构
动力箱
DI
AI
DO
AO
名称
型号
数量

DDC-F6-1

2AP-6-1
1
新风机组
1

2AP-6-1

新风阀门控制

1

风阀执行器
MI6184E1009
1

过滤器、风机压差开关状态

2

压差开关
DPS400
2

冷、热盘管供回水阀门控制

2
电动阀门及执行器
V5011N1099+ML7420A
2

防冻开关

1

防冻开关
L480C1044
1

加湿控制

1

1

风机手动/自动
开关状态

1

风机故障状态

继电器辅助触点

风机运营状态

接触器辅助触点

风机启停控制

1

继电器触点

送风温湿度

2

风管温湿度传感器

小计

5
2
2
3

2
排风机
1

2AP-6-1

风机启停控制

1

继电器触点

风机手动/自动开关状态

1

风机运营状态

1

接触器辅助触点

风机故障报警

1

继电器辅助触点

小计

4

3
DDC配置

FX-50FP

4
8
6
4

变压器24V、40VA

控制器箱

1

小计

4
8
6
4

1

2．新风系统的控制
（1）风机控制：风机控制有3种方式，当其动力配电箱的选择开关位于自动方式时，在监控系统中央工作站操作键盘启停风机或按预先设计的时间程序自动控制风机启停；选择开关在手动方式时，则在机房就地启停风机，这用于风机的维修调试。正常情况下，风机应运营于自动控制（启停）方式。
（2）温度控制：在冬季，当送风温度低于其设定值时，控制（PI控制方式）热水阀门开大，他送风温度达成设定值。在夏季，当送风温度高于其设定值时，控制冷水阀门开大，冬、夏季调节水阀的控制特性是相反的。送风温度的设定值应根据空调设计，冬、夏季绐予不同的值。
（3）相对湿度控制：在冬季，根据送风相对湿度控制 （PI控制方式）蒸汽加湿阀，使送风相对湿度达成设定值。
（4）防冻保护控制：在冬季，为防止盘管冻裂，当热水盘管出口水温低于没定的保护温度时（一般为5℃），停风机，关新风阀，热水阀全打开。
（5） 连锁控制：开机时，风机、水阀、风阀按预定程序投人工作。停机时，风机停联锁关闭新风阀、加湿闷、冷水阀。注意，在冬季风机停机时，热水阀门应保持一定开度，以防盘管冻裂。发生火灾时，火灾自动报警系统将联动控制信号送至相应的区域空调系统的电控箱，自动切断相应空调系统的电源。
3．新风系统监测与报警
（1）风机手动/自动开关状态及风机运营状态监测，风机运营时间累计，风机故故障报警。
（2）送风温、湿度监测，温、湿度超限报警。
（3）过滤器压差开关状态监测，过滤器阻力超限报警。
（4）防冻保护开关状态监测，防冻开关动作报警。
4．监控系统中央工作站对新风系统的重要管理功能
（1）各类参数、状态、报警信息及系统动态流程图和参数趋势记录图的显示与存储。
（2）可对现场设备进行远方启停控制和调节，可修改风机的启停时间表及一些设定值。
（3）记录风机累计运营时间和能量消耗。
（4）打印各类报告和图表，涉及报警报告、风机维修提醒报告、系统运营报告、温湿度记录曲线、历史数据等。l
六、变风量空调系统监控
变风量空调系统的控制涉及变风量末端装置和变风量空调机组的监控两部分，其监控原理见图5-9。变风量空调系统监控点的设立

图5-9 变风量空调系统监控原理图
1．变风量末端装置有两种：单风道基本型,用于内区和串联式风机动力型(带再热)，用于外区。
（1）室内温度传感器为带温度设定功能型,故设2个AI点;
（2）压力无关型变风量末端装置的进风口处有一风量检测装置AI;
（3）热水盘管的控制可为开关型,也可认为增量调节型和连续调节型.此处为开关型控制、
（4）风阀控制可用1AO点或2DO点
（5）风机控制
2．变风量机组监控点的设立有一部分与定风量新风系统相同,如风阀控制、水阀控制、盘管防冻保护、风机与过滤器压差监测，回风温湿度监测等，但有一些是变风量系统特有的监控点。
（1）送风静压监测点，用于反馈系统风量；
（2）送风温度监测点，用于反馈送风温度；
（3）风机变频器的监控点手动/自动开关状态，电源通、断控制，电源状态，变频器控制AO点，变频器频率反馈AI点，变频器故障DI点；
（4）新风量监测点。
七、冷源系统的监控
冷源系统组成：空调冷源系统可分为制冷机、冷冻水系铳、冷却水系统三大部分，见冷源系统监控原理图5-10。冷冻水系统包含制冷机、冷冻水泵、阀门、送回水旁通阀、分（集）水器及用户等部分。冷却水系统包含制冷机、冷却水泵、阀门、冷却塔等部分。此外，尚有膨胀水箱和补水泵部分。

图5-10冷源系统监控原理图
1．冷源系统的控制
（1）冷水机组启停控制
当冷水机组上的运营模式设为自动时，机组可由监控系统桉预定程序进行启停控制。
冷源系统中各设备在启停过程中应互相连锁，启动时的顺序为冷冻水泵→冷冻水电动蝶阀→冷却水泵→冷却水电动蝶阀→冷却塔电动蝶阀→冷水机组。停机顺序与开机顺序相反。
根据所监测的冷冻水供、回水温度及流量可以计算出空调系统的实际耗冷量，将其与单台冷水机组的制冷量进行比较，拟定应当运营的机组台数，控制冷水机组启停。在我国目前的情况是绝大多数冷源系统的运营情况为将应运营台数显示或打印出报告，由管理人员完毕对机组的控制。
在进行运营台数控制程序设计时，要对不同运营台数冷机的冷量设立启停控制上、下限，防止冷水机组启停频繁，同时还应保证各台机组运营时间均衡。
（2）压差控制
根据冷炼水供、回水压差控制旁通阀，使压差达成设定值，保证供回水压差稳定。压差设定值由空调设计拟定，并根据现场实际运营情况进行调整。
（3）冷却塔风机控制
根据冷却水进口温度Ｔ３控制冷却塔风机台数，使冷却水进口温度满足冷水机组的规定。在控制程序设计时，要考虑控制风机启停的冷却水温度上、下限，并根据风机的数量将其设计为阶梯级形式。
（4）补水泵控制
根据空调水膨胀水箱液位启停补水泵，绐冷冻水系统补水，低液位启泵， 高液位停泵。 两台水泵互为备用，井且控制程序应保证两台水泵运营时间均衡。
２．冷源系统的监测与报警
（1）各类水泵手动／自动开关状态及水泵运营状态监测，水泵运营时间累计，水泵故障报警。
（2）冷冻水与冷却水水流开关状态监测。
（3）冷水机组运营状态监测，运营时间累计，机组故障报警。
（4）冷却塔风机手动／自动开关状态及风机运营状态监测，运营时间累计，风机故障报警。
（5）各蝶阀状态监测及故障报警。
（6）冷冻水供、回水温度与冷却水进、出口温度监测，冷却水进口温度超限报警。
（7）冷冻水供、回水压差监测，压差超限警报。
（8）冷冻水回水流量监测。
（9）澎胀水箱液位监测，超高液位及低液位报警。
３．中央工作站对冷源系统的重要管理功能
（1）上述各类参数、状态、报警信息及系统动态流程图与需运营设备台数的显示。
（2）可对现场设备进行远方启停控制和调节，可修改设备的启停时间表及一些设定值。
（3）记录各设备累计运营时间和能量消耗。
（4）打印各类报表与图表，涉及报警报告、系统运营报告，耗冷量报告、需运营设备台
数提醒报告等。
DWM2023型电磁流量计是工程中常用的另一种流量计，它的安装方式、插入水管的深度、倾斜角度等与插入式转轮流量计相似，也规定有前１０倍、后５倍的管径长度，作为流量计的安装段。对此，在空调系统设计阶段就应给予考虑，并预留出流量计安装的具体位置。否则，将也许出现满足不了流量计的安装规定，导致流量测量数据不准的情况。
八、 热源系统的监控
热源系统的组成系统由热互换器、热水泵、旁通阀等部分组成，其监控原理如图5-11所示。
１．热源系统监控点的设立
（１）热互换器一次侧供、回水温度监测，一次水调节阀控制。若一次测热源为蒸汽，则应将调节阀社在供汽管上。
（２）热互换器二次侧出水温度监测，二次侧蝶阀控制与状态监测。
（３）热水供、回水总管温度及流量监测。供、回水压差监测与控制。
（４）热水泵监控点设立与冷冻水泵相同。水流开关状态监测。
对于（３）项中的监控点能否与冷源系统中相应监控点合用，取决于水系统的设计。当合用时，压差的设定值冬、夏不同，一般夏季压差控制值高于冬季。

图5-11热源系统监控原理图
2．热源系统控制
（1）监控系统按设定程序启停热互换设备，涉及水泵、调节阀、热互换器。启动时先开热水泵，后开蝶阀。
根据热水供、回水温度及回水流量，计算实际耗热用电量，由台数控制程序决定运营互换器台数，自动启停热水泵及热互换器。控制程序应保证各台热互换器及水泵运营时间均衡。
（2）热水温度控制：根据二次侧供水温度控制（PI控制方式）一次侧热水调节阀，使供水温度达成设定值。
（3）压差控制：根据热水供、回水压差控制旁通阀，使压差达成设定值，保证供、回水压差稳定。
3．热源系统的监测与报警
（1）热互换器一、二次侧水温监测，超限报警。
（2）热水供、回水温度及回水流量监测。
（3）热水供、回水压差监测，超限报警。
（1）电动蝶阀阀位监测•、，故障报警。
（4）热水泵手动、自动开关状态及运营状态监测，运营时间累计，水泵故障报警。
（5）水流开关状态监测。
（6）中央工作站对该系统的重要管理功能与冷源系统相似。
九、生活给水系统的监控
生活给水系统的组成涉及水泵、高位水箱及蓄水池，图5-12为其监控原理。

图5-12生活给水系统监控原理图
1．生活给水系统监控点的设立
（1）高位水箱溢出液位、高液位和低液位的监测。
（2）蓄水池溢出液位和低液位的监测。
（3）给水泵控制，水泵工作模式选择开关状态、运营状态与故障报警监测。
2．控制
根据水箱液位启停给水泵，低液位启泵，高液位停泵，两台水泵互为备用。两
台水泵运营时间应均衡。
3．监测与报警
（1）运营模式选择开关状态及水泵运营状态监测，水泵故障报警
（2）高位水箱溢流液位与低液位报警，蓄水池溢流液位及低液位报警。
4．中央工作站对该系统的重要管理功能。
（1）系统动态流程图和报警信号的显。
（2）记录水泵累计运营时间和能量消耗。
（3）可对水泵进行远方启停控制。
（4）打印各类报告，涉及报警报告、水泵维修提醒报告、系统运营报告、历史数据等。
十、污水系统的监控
污水系统的监控原理如图5-13所示。

图5-13污水系统监控原理图
1．污水池和排污泵监控点的设立
监控点的设立三个液位监测点为低液位、高液位及超高液位，
2．监控功能
污水池 （井）高液位启泵、低液位停泵，污水池仅超高液位报警。
十一、高压系统的监测
图5-14为lOkV高压系统监测原理图，有两路高压进线，两路出线供两台变压器。
1．高压系统监测点的设立
（1）2、4、5、7、9号柜的开关状态及故障报警监测。
（2）在4号与7号处设变压器高温与超高温报警信号监测点。
（3）监测两路进线电压、电流、功率与频率。
2．监测功能
（1）监测：电压、电流、功率、频率、开关状态。
（2）报警:开关故障报警、变压器高温与超高温报警。
（3）显示与打印:上述各类参数可在中央工作站显示屏上显示，耗电量以柱状图方式显示与打印，打印报警报告及系统运营报表等。
十二、低压系统的监测
图5-15为低压系统监测原理图，低压系统监测点的设立
（1） 进线柜与母联柜开关状态及故障报警监测.
（2) 两路进线电压、电流、功率因数及有功功率 ，（或KWh） 监测。

图5-14 高压系统监测原理图

图5-15 低压系统监测原理图
十三、照明系统控制
照明系统的控制目前有两种方式，一种由建筑设备监控系统对照明系统讲行监控,监控系统中的DDC控制器对照明系统的相关回路准时间程序进行开关式控制。在系统中央工作站可显示照明系统运营状态、打印系统运营报表等。这是目前常用的一种方式。
另一种方式是采用智能照明控制系统对建筑物内的各类照明进行控制和管理，并将智能照明系统与建筑设备监测系统进行联网，实现统一管理。智能照明控制系统具有智能化多功能控制，节能，可延长灯具寿命，简化布线，便于功能修改，提高管理水平等优点。故而它能提供更好的照明环境，提高照明质量，能与灯具巧妙配合发明出完美的视觉享受。
目前智能照明系统已有多家公司可提供产品，如澳大利亚公司、奇胜公司、ABB公司、英国索恩公司、松下电工株式会社等。
奇胜公司的C-Bus照明系统是一种2总线系统，如图5-16所示。该系统具有开放性，可提供与建筑设备监测系统相连接的接口和软件协议。系统中各元件内均设有微解决器和存储单元，各元件之间通过一对非屏蔽双绞线进行信息传递，完毕对照明及相关设备的控制。
C-Bus照明系统由输入、输出及系统三部分组成。输入部分的功能是将外界的控制信号转换为系统信号作为控制依据，它涉及输入键、场景控制器、红外遥控器、亮度传感器、红外线探测器、定期单元、辅助输入单元等。
输出部分的任务是接受总线上的控制信号，控制相应的负荷回路，实现照明控制。输出单元涉及模拟输出单元、不同回路的继电器和调光器等。
系统部分是指供电单元、系统网络、PC机及其接口。在系统监测软件的支持下，通过计算机可对照明系统全面地进行实时监测。

图5-16 C-Bus照明控制系统