楼宇设备监控系统

楼宇设备监控系统1目录楼宇设备监控系统9.1系统监控原理9.2空调机组监控9.3新风机组监控9.5给排水系统监控9.6变配电系统监控9.7监控系统的工程应用9.4冷热源系统楼宇设备监控系统2楼宇设备监控系统楼宇设备监控系统楼宇设备监控系统又称建筑设备自动化系统BuildingAutomationSystem，BAS是智能楼宇中应用计算机进行监控管理的重要设施。9.1系统监控原理楼宇设备监控系统实际上就是一个计算机控制系统；技术：计算机技术、网络通信技术、自动控制技术的综合应用；目的：达到舒适、安全、可靠、经济、节能的目的；网络：总线型结构；控制结构：集中控制型和集散控制型两种；现场控制设备：采用直接数字控制器实行数字控制和模拟控制。楼宇设备监控系统3集中控制型9.1.1系统结构模式集中控制型和集散控制型两种1)集中控制型系统(Con-centralControlSystem，CCS)主要特点是：一台计算机完成对整个被控对象的全部监测与控制任务。组成：中央处理主机；通信网络；DGP（DataGatheringPanel）数据收集站（AID）；检测元件；执行元件；楼宇设备监控系统4框图缺点：▲2软件系统庞大，潜在的故障风险很大;▲3变动一点会影响全局，导致系统的可扩展性、可发展性差；▲4管线复杂，施工量大，维护管理困难；▲5适用于小型系统。▲1风险集中，任何部分的故障都会导致系统不能正常运，甚至导致整个系统崩溃;楼宇设备监控系统5集散控制2)集散控制型系统分布控制型系统(DistributedControlSystem，DCS)特点:◆1集中管理，分散控制◆2中央管理计算机只完成系统的管理职能;◆3多台计算机分别实施不同的控制任务;◆4任一台故障，不影响其他，使风险分散，提高了可靠性;◆5硬、软件模块化设计，配以容错技术，系统可靠性强；◆6控制算法丰富，控制功能齐全，适应多种控制要求；◆7硬件设备标准化、模块化，配置极为方便，扩展性强；◆8便于更改设置及操作使用。当今主流控制技术楼宇设备监控系统6DCS框图(DirectDigitalControl，DDC)楼宇设备监控系统7系统组成9.1.2楼宇设备监控系统组成楼宇设备监控系统是一个综合性的系统，由以下子系统组成。1)空调系统--中央空调系统2)通风系统3)给排水系统4)电力设备的监控5)照明控制6)电梯设备的监控7)检测与计量8)物业管理楼宇设备监控系统8系统网络结构9.1.3系统的网络结构系统网络结构可取两种形式：简易型、复合型1、简易型结构采用RS-485总线楼宇设备监控系统9复合型2)复合型结构监控网采用RS-485总线现场控制网采用现场总线楼宇设备监控系统10现场总线9.1.4现场总线技术在楼宇设备监控系统中的应用大型的BAS系统、采用复合型结构，复合型结构：监控网采用RS-485总线现场控制网采用现场总线中央管理计算机Ethernet，TCP/IP楼宇智能化管理系统（三级网络）。IBMS，(IntelligentBuildingManagementSystem)现场总线的类型：Lonworks、BACnet、nativeBACnet、Profibus、CAN等。楼宇设备监控系统11总线特点1、现场总线的特点（开放性与兼容性）1）开放性好、互操作性强、彼此兼容、设置灵活、使用方便;2）接线十分简单，一对双绞线可以挂接多个设备，节省投资;3）无极性连接，减少了安装的工作量;4）系统集成容易，多厂商、多品牌相互兼容。集散型（DCS)BA系统属于实时控制级总线，多采用Lonworks总线技术。楼宇设备监控系统12LON总线2、Lonworks现场总线技术Lonworks现场总线技术又称LonTalkBus美国Echelon(爱可龙)公司产品是一种测控网技术，也是一种工控网技术。能方便地使计算机与传感器、执行器进行联网。传输的是数据量较小的检测信号、状态信号和控制信号。局部操作网又称为Lonworks网。(LocalOperatingNetwork，LON)楼宇设备监控系统13Lon组成组成：Lonworks节点路由器LonTalk协议Lonworks收发器Lonworks网络节点开发器主要由：楼宇设备监控系统14LON特点Lonworks总线的主要特点是:(1)具有开放式的通信协议-LonTalk通信协议遵循ISO/OSI全部七层模型:1物理层2链路层3网络层4传输层5会话层6表达层7应用层ISO:InternationalStandardsOrgnization国际标准化组织OSI:OpenSystemsInterconnection开放系统互连楼宇设备监控系统15神经元芯片组成介质访问处理器：第一层第二层驱动通信子系统硬件和执行冲突避免算法。网络处理器：第三层第四层第五层第六层网络变量处理、寻址、事务处理、证实、背景诊断、软件计时、网络管理、函数路径选择等控制网络通信接口和发送、接收数据包。应用处理器：第七层执行用户编写的操作系统。其神经元芯片中有3个8位CPU，组成3个处理器，对应七层楼宇设备监控系统16NeuronChip(2)具有高度集成的神经芯片NeuronChip3个8位CPU；编程语言为NeuronC62个网络变量；一个网络变量最大长度可达31个字节。(3)支持多种通信介质，具有多种软件、硬件模块通信介质：双绞线、同轴线、电力线、红外、无线射频、光纤等；网络：自由拓扑结构，星形、总线型和环形，允许不同介质类型混合存在。Lonworks技术产品门类齐全：多种硬、软件模块和收发器。楼宇设备监控系统17DDC9.1.5直接数字控制器(DirectDigitalControl，DDC)DDC是分散设置在被控设备附近的调控设备，故又叫现场控制器。DDC实际上就是一个小型计算机。1、DDC的特点：具有：独立的程控能力，独立监控有关现场设备；用于收集现场设备的信息；联网通信能力；楼宇设备监控系统18DDC接口2、具有的接口：⑴通信接口⑵输入接口模拟量输入(AnalogyInput，AI)，温度、湿度、压力、流量等数字量输入(DigitalInput，DI），水流、风速、压差开关等⑶输出接口模拟量输出(AnalogyOutput，AO)，阀位控制等数字量输出(DigitalOutput，DO)，控制开关、交流接触器等楼宇设备监控系统19DDC结构楼宇设备监控系统20监控点示例监控点监控内容监控点监控内容AI温度DI运行状态相对湿度故障报警压力高低水位流量过滤器堵塞△P电导率DO风机电流水泵电压照明功率冷水机组功率因数水阀频率冷却塔开关AO水阀风门蒸汽阀●●●监控点示例楼宇设备监控系统21检测与执行元件9.1.6检测元件与执行元件分类元件名称分类元件名称温湿度传感器房间温度传感器空气质量传感器CO2浓度传感器浸入式温度传感器压力传感器气流压力开关快速浸入式温度传感器静压、压差变送器风管式温度传感器风管式静压、压差变送器风管式平均温度传感器压力传感器室外温度传感器压力控制器锅炉用温度传感器水流压差开关风速传感器压差控制器旋入安装式温度传感器水控制器法兰连接平衡阀表面安装式温度传感器多功能平衡阀太阳式传感器减压阅房间居住者探测器蒸汽压力控制阀温湿度风管式传感器液位检测器温湿度房间式传感器水流量控制器流量开关固态湿度传感器液体水流开关楼宇设备监控系统22检测与执行元件分类元件名称分类元件名称温度控制器风机盘管恒温器湿度控制器湿度控制器数字式风机盘管恒温器电子远端湿度控制器三速风机开关控制阀门风机盘管电动阀毛细管恒温器二通螺纹线性阀门比例式温度控制器三通螺纹线性阅门电子式远程温度控制器法兰型二通线性阀门电子温度控制器法兰型兰通线性阀门电子液显多功能控制器小线性调节开关阀门风机高温断路报警器三通旋转阀门低温断路报警控制器驱动执行器及连杆调节马达高温断路报警控制器阀门连杆电参数变送器、控制器电流变送器电动小线性阀门执行器电压变送器电动阀门执行器功率因素变送器阀门执行器有功功率变送器旋转阀门执行器照明控制器风门执行器开关状态控制器弹簧复位风门执行器检测元件与执行元件楼宇设备监控系统23空调空调是个好东西，调节温度，给人舒适的环境空调分类：一体式空调分体式空调中央空调-空调机组空调作用：作用相同，调节温度，热量移动变频空调无氟空调氟利昂R22R410A空调楼宇设备监控系统24空调原理一、空调制冷：空调制冷过程：气体制冷剂被压缩机加压成为高温高压气体进入室外机的换热器（此时为冷凝器）冷凝液化放热，成为液体同时热量向大气释放液体制冷剂经节流装置减压进入室内机的换热器（此时为蒸发器）蒸发气化吸热，成为气体同时吸取室内空气的热量空调原理楼宇设备监控系统25二、空调制热：空调制热过程气体制冷剂被压缩机加压成为高温高压气体进入室内机的换热器（此时为冷凝器）冷凝液化放热，成为液体同时将室内空气加热液体氟利昂经节流装置减压进入室外机的换热器（此时为蒸发器）蒸发气化吸热，成为气体同时吸取室外空气的热量（室外空气变得更冷）楼宇设备监控系统26三、空调维护：空调是个好东西，调节温度，给人舒适的环境，但要合理使用、维护空调的积尘量、细菌普遍超标、最高超标486倍，细菌量2～300个/cm2主要为：灰尘病菌（细菌、真菌）：1、军团菌→流感2、金黄色葡萄球菌→皮肤感染3、肺炎球菌→肺炎4、结核杆菌→结核5、链球菌→上呼吸道感染有机物螨虫→过敏鼻炎、哮喘空调维护楼宇设备监控系统27空调机组监控9.2空调机组监控9.2.1集中式空气调节系统的组成中央空调系统1、新风机组；2、空调机组；3、冷热源系统；4、空调的风系统；5、空调的水系统楼宇设备监控系统28调控原理9.2.2空调机组调控原理空调机组是一种空气处理设备具有：对送出的空气加热、冷却、加湿、除湿、过滤喷水、挡水、隔热、消声等功能。人们应用它的这些功能实现空气调节：对房间或公共建筑物内空气的物理参数、状态参数进行调节。即对空气的温度、湿度以及洁净度进行改善和调节。楼宇设备监控系统29空气调节的原理空气调节的原理：就是应用空气状态参数相互间的关系，通过合理的加热、加湿、冷却、去湿、消毒、净化等步骤，使空气状态发生人为的改变，达到设定的状态。楼宇设备监控系统30加热加湿这种调节方式可以不必测量水汽分压或相对湿度。首先把新风加热到12℃，然后喷水加湿，使其达到饱和，最后再加热到20℃，这时的相对湿度即达60%。湿度达到50%～60%，人们感觉就比较舒适。1)加热加湿处理当室内空气温度较低，人们感到很冷时，需对空气加温。水汽总量没变，即水汽分压未变，加热后的空气相对湿度会大大降低。调节的过程中必须要进行加湿处理。加湿处理方法：采用定温饱和加湿法加温必须加湿楼宇设备监控系统31降温去湿调节方式也可不必测量水汽分压或相对湿度。首先降温到12℃的露点；然后使表冷器的表面温度稳定在露点温度，让空气中的一部分水蒸气充分凝结；再加热到20℃，这时的相对湿度即为60%。2)降温去湿处理降温必须去湿当室内空气温度较高，人们感到很热时，需对空气降温。对空气降温，空气中的水汽总量未变，水气分压未变，降温后的空气相对湿度会大大增加。调节过程中必须要进行去湿处理。去湿处理方法：可采用定露点去湿法。楼宇设备监控系统32空调机组调控9.2.3空调机组调控方式空调机组直接接受现场控制器DDC的调控；DDC接收检测元件的信号，经过数据处理、逻辑判断，由执行元件实现调控。调节方式：PID(PID---ProportionalIntegralDerivative)(1)比例调节(P)：输出改变与输入成正比例的调节规律(2)积分调节(I)：输出与它的输入对时间的积分值成比例(3)比例积分调节(PI)：当输入偏差作一阶跃变时，调节器立即就产生一个阶跃输出(比例作用)；此后随时间的增长，在比例作用的基础上，按积分调节规律等速上升。楼宇设备监控系统33PID9.2.4空调机组调控系统的应用结构（见图）书P228(4)比例微分调节(PD)：比例微分调节器在输入作阶跃变化的瞬间，调节器的输出为一个有限值，而