BA与EMS集成11.docx

BA与EMS
数据对接技术说明书

(版权所有,翻版必究)

V1.00

BA与EMS数据对接技术说明书V1.0

目录
1. BA系统基本知识 1
1.1 系统概述 1
1.2 厂家梯队 1
1.3 已建项目现状 1
2. BA与EMS集成 2
2.1 市场需求 2
2.2 对接方案 2
2.2.1 2
2.2.2 2
2.4.3 2
2.4.4 2
2.3 2
2.4 2
3. 项目实施方案 2
3.1 2
3.1.1 2
3.1.2 2
3.1.3 2
3.2 2

1. BA系统基本知识
1.1 系统概述
BA系统就是将建筑物或建筑群内的变配电、照明、电梯、空调、供热、给排水、消防、保安等众多分散设备的运行、安全状况、能源使用状况及节能管理实行集中监视、管理和分散控制的建筑物管理与控制系统，称为BAS（Building Automation System）
1.1.1 BA系统的监控范围和参数内容:
1) 空调机组：新风空调机组、新/回风空调机组、变风量空调机
2) 冷/热源系统：冷冻机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、热交换器、热水一次水泵、热泵机组
3) 给排水系统：各类水泵、各类水箱
4) 电力系统：照明控制、高/低压信号测量、备用发电机组
5) 电梯
6) 保安门锁、巡更等
1.1.2 系统组成

分站控制器是整个控制系统的核心，采用直接数字控制器（DDC）它具有AI、AO、DI、DO四种输入/输出接口。方便灵活地与现场的传感器、执行调节机构直接相连接，对各种物理量进行测量，以及实现对被控系统的调节与控制。
其中：
AI-模拟量输入接口，可用作仪表的检测输入，如温度、压力等，一般为1-10V或4-20mA的直流信号。
AO-模拟量输出接口，用于操作控制阀、执行器等，如电动阀、三通阀、风门执行器等，输出为0-10V的直流信号。
DI-数字量输入接口，即触点、液位开关、限位开关的闭合与断开，一般用作检测设备状态、报警接点、脉冲计数等。
DO-数字量输出接口，用于控制风机，水泵等运行，亦可作为输出信号与动作增减量型执行机构。

1.1.3通信控制协议
楼宇自控系统中基本采用的是集散控制方式和分布控制方式，是通过某种控制网络实现的，这就要求控制设备以及建筑设备都要遵循一定的通信协议。
目前，国际上采用较多的是BACnet和LonMark
1.1.4供应商家梯队
目前，按照楼宇自控企业供应商的背景、技术实力等条件，将国内楼宇自控系统供应商划分为四级梯队：
第一梯队：西门子、霍尼韦尔、江森自控。
上述三家企业进入中国市场时间最早，且企业技术实力雄厚，生产线宽广，品牌知名度高，在楼宇自控系统中占据较高市场占有率。
第二梯队：其他外资品牌。
以施耐德、加拿大Delta、瑞典KTC为代表的外资品牌，具有外资企业的雄厚背景，品牌本身在中国市场拥有一定知名度，同时较国内品牌楼宇自控系统的技术成熟，在国内楼宇自控系统中也占据一定市场份额。
第三梯队：以同方泰德、浙江中控为代表的国内知名企业。
国内品牌楼宇自控系统具有性价比高、价格相对便宜的特点，但受系统整体稳定性较弱的先天劣势的影响，国内知名品牌楼宇自控系统以销售末端硬件设备为主，且国内品牌楼宇自控系统市场主要面向二线、三线城市。
第四梯队：其他国内品牌，以地方性企业为主。
该梯队供应商较少自主研发楼宇自控整套系统，依靠产品价格低廉优势，销售末端设备参与项目投资金额有限的地级城市市场竞争。

楼宇自控系统品牌市场份额
2. BA与EMS集成
2.1市场需求
正常投入运行的不多，已开通的系统取得的效果不理想,节能效果达不到预期目标,在浪费了大量财力、人力后却因发生故障无法修复最终弃而不用，面对这种现象，使用者以及管理者迫切需要一套综合管理系统对BA系统监测的机电设备进行监管，并与能源管理系统EMS进行数据对接。
2.2 对接方案
BA系统与EMS系统之间的数据对接或集成主要有以下几种方式：
2.2.1采用协议转换，实现系统的集成，是面向协议技术的。
这种集成技术的核心就是通信协议的转换，实现通信协议转换的互连设备往往称为“网关(gateway)”。图1是这种集成技术的基本结构图，其中，运行集成系统主界面的工作站通常是基于集成系统中的主通信协议的。这种集成技术在目前已得到了广泛的应用，尤其在已建系统中用另一种不同协议标准扩展时就必须采用这种技术进行系统集成。

通常所使用的协议转换器有专用的协议转换器和标准的协议转换器两种：
专用协议转换器只能在两种特定协议之间进行转换，如果系统连接有多个不同类型的网络，则需要多个符合协议之间转换的转换器。由于这种转换器的不通用性，有时很难找到同时匹配的转换器，而且当协议转换器发生故障时，这种结构不能提供可靠的端到端的机制。
标准协议转换器在局域网内部通信上采用了简单的通信结构，包括物理层、链路层以及对应用层提供连接服务的会话/传送协议。当异构系统间采用标准的协议转换器后，接在局域网上的所有站点只需使用简单的会话/传送协议，而所有协议转换器之间的通信，只使用同样的传送层协议和IP。
2.2.2采用OPC技术，实现系统的集成 ，是面向平台技术的
面向平台的集成技术是以“信息集成”为核心的，通过定义自控网络中通信实体信息交换的标准接(interface)，以屏蔽不同通信协议对通信实体信息模型的差异。不论通信协议对通信实体进行何种模型描述，只要描述的信息模型提供标准的信息集成接口，则可以在这个标准接口上实现信息的集成，从而实现控制系统信息共享和互操作的集成目标。与面向协议集成技术相比，这种集成技术是一种较高层次上的集成技术。最有代表性的是OPC(OLE for Process Control)技术。OPC技术是由Microsoft公司发起的一个工业标准，目前由OPC基金维护。这个标准定义了Windows系统中应用程序与各种设备驱动程序交换控制信息的标准接口。它采用客户/服务器(C/S)体系，包括OPC服务器和OPC客户两个部分。其中，应用程序作为OPC接口中的客户端，硬件驱动程序作为OPC接口中的服务器端。在OPC技术中，每一个OPC客户端应用程序可以连接多个OPC服务器，反过来，每一个OPC服务器可以为若干个OPC客户端应用程序提供数据。图2为利用OPC技术的集成系统结构图。

2.2.3采用Web技术，实现系统的集成 ，是面向Web技术的
面向Web的集成技术是利用Web Services技术进行系统集成的技术。Web Services技术是一系列Web应用技术，这些Web应用具有“自包含、自描述和模块化”的特点，可以在Web上发布、布置和调用。通过定义可以看出Web Services为复数形式的原因。Web Services技术是当今IT业界的焦点，其主要目标是在现有各种异构平台的基础上构筑一个平台无关、语言无关，协议无关的通用技术层，通过这个技术层各种平台上的应用可以互相连接和集成，从而实现互操作功能。
Web Services技术包括许多高新技术，但其核心技术主要是XML(eXtensible Markup Language:可扩展标记语言)和SOAP(Simple Object Access Protocol:简单对象访问协议)。这两项技术同样也包含很多内容，但其作用可以简单地总结为，XML用于数据描述，SOAP用于数据访问。根据这两项技术的作用，可以粗略地推导出利用Web Services技术进行多协议系统集成的基本原理：首先，利用XML数据描述功能将某个具体协议所描述的楼宇自控设备信息模型进行转换或映射，形成一种具有“自包含和自描述”的信息模型。然后利用SOAP数据访问功能对XML模型进行访问，从而实现多协议系统的系统集成。图3是利用这种技术进行系统集成的基本结构图。

各类集成方法比较表

集成方法
优点
缺点
面向协议

协议转换

直接与控制器连接，不需要BA系统运行，多用于BA系统的改造
这种集成技术是在二进制编码基础上进行的转换，当集成系统中存在多种通信协议标准时，这种集成技术的代价就会太大，并且存在模型转换不完全的现象。另外，当非集成主标准系统(次协议系统)扩展时，升级网关的代价较大。
面向平台

OPC
只要描述的信息模型提供标准的信息集成接口，则可以在这个标准接口上实现信息的集成，从而实现控制系统信息共享和互操作的集成目标。是一种较高层次上的集成技术。
与平台有关，无法实现跨平台
面向WEB

Websevers
具有平台无关、语言无关、协议无关的特性，编码格式灵活
1. 需要较多的计算资源
2. 较大的传输带宽

3. 项目实施方案
3.1重庆大坪医院项目
3.1.1项目概况及需求
根据现场勘查及沟通了解，原有的BAS控制系统已经瘫痪，相关现场控制DDC模块也均失效，现场空调主机为江森旗下约克品牌，业主要求对以下机电设备的状态与参数进行监测及控制：
u 空调主机：启停状态、故障告警、送回水温度、负荷率等；
u 各类空调水泵：启停状态、故障告警；
u 楼层新风机组：启停控制、启停状态、进出风温度、故障告警；
u 排风机：启停控制、启停状态、故障告警；。
3.1.2方案设计
考虑系统的兼容性等问题，本次方案采用江森的楼宇控制模块及网关（协议转换）配合数字机电智慧运维平台完成对空调主机、各类空调水泵、楼层新风机组及排风机的节能控制，具体设计方案如下：
1）冷热源系统
(1) 监控功能：
冷冻机组系统群控监控的系统内容如下：
监测冷水机组运行状态、故障报警、手自动，并控制启停；
冷水机组冷冻水、冷却水管上阀门控制及反馈；
监测冷冻水/二次供水/冷却水循环水泵的运行状态、故障报警、手自动、水流状态并控制启停；
监测冷却塔风机的运行状态、故障报警、手自动，水流状态并控制启停；
冷却塔阀门控制及反馈；
监测冷冻水供/回水总管温度；
监测冷冻水/冷却水供/回水总管压力；
监测冷冻水/冷却水总管温度；
监测冷冻水水流量；
冷冻水压差旁通调节控制；
监视膨胀水箱高/低液位；
(2) 控制方案：
通过量度系统冷冻水供/回水温度和回水流量，计算出空调系统的冷负荷；并根据实际冷负荷以及冷冻机的运行时间累计来决定冷冻机的启停组合及台数，以便达至最佳的节能状态，同时又避免长时间使用一台或几台设备所引起的疲劳状态；
2）空调机组新风机组
新风机组所耗能量也将占整个总部大楼用电量的较大比例，做好这些设备的自动控制将节约大楼的日常开支，同时延长机组的使用寿命，提高楼宇自控系统的投资回报率。
(1) 监控功能：
Ø 新风机组启/停控制
Ø 新风机组运行状态、故障报警的监测
Ø 手、自动状态检测
Ø 冷水管、热水管电动两通阀开度调节控制
Ø 送风温度检测
(2) 控制方案：
温度控制：通过对安装于水盘管回水侧二通电动调节阀的自动调整，实现对被控温度的控制。控制器会监测房间温度并将它与设定的温度值（可供用户调较）作比较，进行PID运算，然后输出至冷水或热水阀门，以作温度调节作用。另外冷水/热水阀门会与风机状态联锁，在没有风机状态的情况下，夏天将冷水阀门关死，冬季保留热水阀门一定的开度。这样，既满足了节能的需要，又能对水盘管起到保护作用。
3）送排风机
送排风监控系统包括送风机、送（补）风机、排风机、排风（排烟）风机及排风（排烟）双速风机等。
(1) 监控功能：
Ø 送/排风机启/停控制
Ø 送/排风机运行状态、手自动状态、故障报警的监测
(2) 控制方案：
当风机处于不正常运行状态时，中央监控电脑会显示及打印报警，并记录报警时间，风机的报警记录包括：
Ø 风机运行故障报警
Ø 按程序设定时间顺序（包括夜间及节假日程序）控制风机启停
Ø 风机运行时间累计
具体点位在设计方案中
3.1.3系统架构图

3.2 华为南研所项目
3.2.1项目概况及需求
该项目是对现有能源管理系统（天溯承建）进行改造，我公司已经部署了电能量管理系统，冷热源主机是特灵，BA是江森，现要求BA接入我公司优化后的平台，同时对东区制冷站、西区制冷站、热水锅炉系统进行COP监测。结合现场实际情况，：安装各水管路上的超声波流量计11套，利用原有的BA或群控系统的供回水温度传感器读取温差，从电能管理系统读取用电量，安装管理软件自动计算COP。部分温度传感器、电表没有的需要加装。
3.2.2方案设计
结合现场实际情况，安装各水管路上的超声波流量计11套，利用原有的BA或群控系统的供回水温度传感器读取温差，从电能管理系统读取用电量，安装管理软件自动计算COP。另外加装部分温度传感器、电表等数据源采集设备。BA与平台的数据对接采用OPC的方式。
东区制冷站
物理量
测量仪器
区域
数量
位置
备注
水流量
超声波流量计
N12
2套
DN250管道
需要安装，二次泵出口或回水主管
N8/N9
1套
DN250管道
N10/N11
1套
DN250管道
LAB112
1套
DN65管道
水温度
温度传感器
N12冷冻水
4
供水、回水
特灵群控读取
N8/N9
2
供水、回水
江森BA读取
N10/N11
2
供水、回水
江森BA读取
LAB112
2
供水、回水
江森BA读取
N12冷却水
2
供水、回水
特灵群控读取
耗电量
电功率表
17#变压器
1
三分区配电房
电能管理系统读取
18#变压器
1
三分区配电房
电能管理系统读取
5#冷机
1
145高压柜
加装电表或从特灵冷机读取？
冷冻水二次泵
12
制冷站电柜
加装电表或从变频器读取？
西区制冷站
物理量
测量仪器
区域
数量
位置
备注
水流量
超声波流量计
N1/N2
1
DN250管道
需要安装，二次泵出口或回水主管
N3/N4/N5
1
DN300管道
N6/N7
1
DN350管道
水温度
温度传感器
N1/N2
2
供水、回水
江森BA读取
N3/N4/N5
2
供水、回水
江森BA读取
N6/N7
2
供水、回水
江森BA读取
N2冷却水
2
供水、回水
特灵群控读取
耗电量
电功率表

1
配电房
电能管理系统读取

1
配电房
电能管理系统读取

1

冷冻水二次泵
12
制冷站电柜
加装电表或从变频器读取？
热力站
物理量
测量仪器
区域
数量
位置
备注
水流量
超声波流量计

1
DN150管道
需要安装，二次泵出口管

1
DN150管道

1
DN125管道
水温度
温度传感器

2
供水、回水
需要安装，在热水二次管路分集水器的供水、回水管

2
供水、回水

2
供水、回水
燃气量
燃气表

4

港华燃气流量计上读取
耗电量
电功率表
锅炉
4
配电房
电能管理系统读取
热水泵

配电房
电能管理系统读取

3.2.3系统架构图

3.3 南京高科项目
3.3.1项目概况及需求
能耗监测系统需与BA系统形成监测、统计、分析诊断、节能控制、反馈优化的闭环控制模式。该项目的BA系统是由深圳海洛尔公司承建的，现要求与原有BA系统进行对接，在EMS平台上对以下数据进行在线监测监控：
u 水箱： 高低水位状态
u 新风机组： 新风温度，送风温度，电动两通阀开度，风机故障状态，风机运行状态，空气质量值
u 水泵：故障状态，运行状态等
u 主机系统：故障状态，运行状态，水位状态，空调水温度，水压力，空调水流量， 各机组运行时间等。

3.3.2方案设计
采用OPC技术进行数据对接

3.3.3系统架构图

3.4 成都OCG项目
3.4.1项目概况及需求
本次OCG国际中心能效管控系统，设计建立一套强弱电一体化能效管控平台，通过末端采集表计完成对OCG国际中心能源数据的实时动态采样，并以此准确详实的能源数据作为能效分析、统计、诊断的基础，给出专业的节能策略反馈给照明控制系统、BA系统控制、其他系统控制等作为节能增效的手段，强大的集成系统软件作为能源优化管理的平台，真正实现“监、管、控”一体化联动管理，真正实现“节能、增效、降本”的目标。
 BA系统上传数据要求
1）冷热源系统：冷冻水、冷却水供/回水温度、流量，机组运行时间、运行状态，最大负荷等；
2）空调机组：风机状态监测、风机手自动状态监测、新、回、送风温度监测、二氧化碳浓度监测等；
3）各类风机：送排风机状态监测、送排风机手自动状态监测、室内温度监测、风机压差监测等；
4）各类水泵：水泵运行状态监测、水压等；
5）各类电梯：电梯运行状态、电梯上下次数、使用时间等；
6）温湿度数据：各区域的温湿度数据等；
3.4.2 方案设计
BA系统供应商提供相应的标准OPC接口，由建设单位协调解决
3.4.3 数据对接系统图
10