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第二章楼宇设备监控系统概述楼宇机电设备监控系统，作为智能大厦楼字自动化系统的一部分，而且是非常重要的一部分，担负着对整座大厦内机电设备的集中监测与控制，保证所有设备的正常运行，并达到最佳状态。同时，在计算机软件的支持下进行信息处理、数据计算、数据分析、逻辑判断、图形识别等，从而提高了智能大厦的高水平的现代化管理和服务。在现代建筑中，楼层不断增加，功能要求日益增多，其中包括了对环境空间的要求。因此广泛使用了各种各样的机械和电子设备，如空调、电梯、给水排水、防火防盗等设备，而且都要求对这些设备具有自动控制，使之处于最佳状态下运行，以提高工作效率和服务质量，确保有一个舒适、清洁的生活与工作环境。监控系统主要内容楼宇机电设备监控系统包括下列主要内容：空调通风监控系统给水排水监控系统供配电系统照明与动力系统电梯系统2.１空调通风监控系统随着科学技术的不断发展和进步以及人类生活水平的提高，人们在日常的生活和劳动生产中对空气环境的要求也不断提高，特别是对空气的温度、湿度、通风以及洁净度的要求，以利于提高人们生活的质量。空调通风工程就是为满足人们对空气质量要求的技术，它的主要功能是对建筑物，包括智能建筑物或房间内的空气进行调节，为人们的生活与工作造就一个温度适宜，湿度恰当，空气洁净的舒适环境。一般而言，空调的内容包括如下几个方面：温度调节湿度调节空气洁净度的调节2.1.1空调系统空气调节设备空气加热设备空气减湿冷却设备空气加湿设备空气状态调节冬季新空气加热加湿处理夏季新空气减温去湿处理空调系统组成进风部分空气过滤部分空气热湿处理部分空气输送和分配部分冷热源部分空调系统中一部分取自室外的风，称为新风。新风必须经过过滤，除去颗粒较大的尘埃。空气加热、冷却、加湿、减湿由风机和管道组成，将调节好的空气输入和分配到空调房间内。主要包括冷却水、冷冻水及热水制备系统空调系统分类集中式空调系统半集中式空调系统分散式空调系统按系统的集中程度分集中式空调系统又称中央空调系统。是将所有的空气处理设备都安装在一个集中的空调机房内，将空气按要求处理，然后由送风机把处理后的空气经风道送到各空调房间。分散式空调系统，将空调设备直接或就近安装于要求空调的房间，比如壁挂式分体空调器。半集中式空调系统，对空气既有集中处理又有局部处理装置。中央空调系统中央空调系统，按照所处理的空气来源可分为：直流式系统、封闭式系统和混合式系统。直流式系统：全部采用新风，也称为全新风空调系统。全新风运行空气质量好，但冷热量利用率低，不利于节能。一般只在一楼大厅采用。全新风式空调系统工艺流程新风空调机监控新风阀及风机的监控监控风阀的开关状态风机启动/停止状态;风机故障报警过滤网的监测监视新风过滤器两侧的压差，以了解过滤器是否要求清洗﹑更换。新风温度监控由新风通道的温度传感器实测新风温度，通过调节冷热水阀开度，使新风温度在设定的范围内，使室内的温度保持相对恒定。新风湿度监控由新风通道的湿度传感器实测新风的湿度信号，通过调节加湿阀的开度，使新风湿度在设定的范围内。送风温度检测送风湿度检测封闭式系统：新风量为零，全部使用回风。冷热消耗最省，但空气质量较差。混合式系统：采用比例适当的新风、回风相混合的系统，即新回风混合系统。空气质量好，又节约能源，是目前应用最广的一类中央空调系统。新回风混合空调系统比全新风空调系统增加了回风系统和排风系统，与全新风系统比较，需增加监控点：1、回风温度监控2、回风湿度监控3、新风/回风比例监控回风温度监控——回风通道的温度传感器实测回风温度，通过控制换热器上的调节阀的开度来调节热水（或冷水）流量，使回风温度控制在设定的范围内。回风湿度监控——由回风通道的湿度传感器实测回风通道的湿度信号，通过控制蒸汽阀的开度来调节蒸汽流量，使回风湿度保持在设定的范围内。新风/回风比例监控——根据新风通道中的温度、湿度传感器以及回风通道中的温度、湿度传感器实测出的新风温度及湿度，以及回风温度及湿度，调节新风电动风门和回风电动风门的开度，使新风/回风比例控制在预定值。在不同的气象条件下，应选择不同的新风/回风比例，以减少系统能耗。2.1.2通风系统通风系统包括送风和排风。送风是将新鲜空气净化成符合卫生标准后送入室内；排风是把不符合卫生标准的污浊空气净化，排至室外，称为排风。通风机启动/停止的控制风机运行状态的监测和故障报警过滤器报警通风监控系统的监控功能有：按送风量变化状况分类定风量空调系统变风量空调系统VAV空调系统示意图降低运行能耗方面具有很大的优势；优点：实现局部区域（房间）的灵活控制；能自动调节送入各房间冷量；室内无过冷过热现象。变风量的实现方法(1)风机出口阀门控制用传动装置改变风机出口蜗壳形态，从而改变风量。(2)风机入口导叶片控制通过风机入口装有的放射可活动叶片来调节叶片的角度，从而改变风量。(3)变节距控制改变轴流风机叶片的安装角度，以改变风量。(4)风机转速控制通过改变风机的转速，从而改变风机的运行曲线。水是人类赖于生存的必要条件，没有水就没有生命，就没有人类的文明。实现对给水排水系统的监控是提高科学管理水平，减轻劳动强度，保证人们用水质量和节约能源消耗的一项既重要又必要的技术措施，其最终目的是确保管网中各水泵根据用户用水量的变化能及时地改变其运行方式，使水泵房中的水泵处于最佳的运行状态，从而实现管网的合理调度。给排水监控系统是智能大厦中的一个子系统。它的主要功能是通过计算机控制及时地调整系统中水泵的运行台数，以达到供水量和需水量、来水量和排水量之间的平衡，实现泵房的安全运行，实现高效率、低能耗的最优化控制，从而达到经济运行的目的。2.1给排水监控系统2.2.1给水系统(供水系统)1、重力供水系统（高位水箱供水）重力给水系统是用水泵将水提升到最高处水箱中,再从高位水箱靠其自然压力将水送到各用水点.2、恒压供水系统应用变频装置改变水泵电机转速，从而改变供水量以及管网压力。恒压供水系统组成：压力传感器，可编程序控制器（PLC）、变频器、供水泵组等变频调速恒压供水系统1、排水泵起／停监控2、污水池检测与报警2.2.2排水系统的监控排水水泵(潜水泵)排水系统主要包括污水处理池污水集水井废水集水井给排水监控系统的监控内容水泵的自动启停控制、水位流量、压力的测量与调节；使用水量、排水量的测量；污水处理设备运转的监视、控制；水质检测；节水程序控制；故障及异常状况的记录等。给排水系统的监控点大厦内的空调系统、给排水系统、照明与动力系统、电梯、甚至于消防、防盗保安系统都要依赖于供配电系统。2.3供配电监控系统对于智能建筑来说,供配电系统是建筑的动力供应中心，是建筑的心脏。如果没有可靠的供配电系统，一座大厦的所有机电设备和计算机控制系统都将无法正常工作，大厦也将处于瘫痪状态。因此,供配电系统是大厦重要的基础部分，必须利用各种先进技术与智能化系统和设备，保证供配电系统的安全运行。一、智能楼宇的负荷分布和变压器的配置智能建筑的用电负荷一般可分为空调，动力，电热，照明等。动力负荷主要指电梯，水泵，风机，洗衣机等设备。普通建筑的动力负荷都比较小，随着建筑高度的增加，在越高层建筑中，由于电梯负荷和水泵容量的增大，动力负荷的比重将会明显增加。全空调的各种商业性楼宇的空调负荷属于大宗用电，约占40%-50%。负荷分布变压器配置空调系统的冷热源设备一般放在大楼的地下室或首层，动力负荷中的水泵，洗衣机等亦大部分放在下部，就负荷的竖向分布来说，负荷大部分集中在下部，因此将变压器设置在建筑物的下部是有利的。40层以上的建筑电梯设备较多，此类负荷大部分集中在大楼的顶部，竖向中段层楼较多，通常设有分区电梯和中间水泵站。在这种情况下，宜将变压器按上下层配置，也可以按上，中，下层分别配置，供电变压器的范围大约为15-20层。负荷中心是供配电设计中一个重要概念，它实际上是一种最佳配电点，需要按所要达到的优化目标的目标函数，以及不同的计算条件来确定。变电所应尽量设在负荷中心，以便于配电，节省导线，也有利于施工。二、智能楼宇供配电系统低压配电：是指从低压变电所配电屏分路开关到大型用电设备或各楼层的配电盘的一部分线路。高压配电低压配电高压配电：指从高压送电到低压配电屏的这部分线路高压配电系统电力的输送和分配，必须母线，开关，配电线路，变压器等组成一定的供电电路，这个电路就是供电系统的一次结线，即主结线。现代智能楼宇由于功能上的需要，一般都采用双电源进线，也就是要求有两个独立的电源，常用的供电方案如图所示。(a)一备一用方案(b)同时供电方案我国目前最常用的主接线方案。高压侧和低压侧都采用母线分段，可靠性比较高。低压配电低压配电方式是指低压干线的配线方式。智能楼宇由于负荷的种类很多，低压系统的组织是否得当，将直接影响大楼用电的安全运行和经济管理。低压配电的结线方式可分为放射式和树干式、混合式三类。放射式树干式混合式一级负荷：消防设备、重要业务及管理用计算机及外设、通信设备、保安设备和重要场所的应急照明；二级负荷：客梯、生活供水泵房等；三级负荷：空调、普通照明等。智能建筑用电负荷的三个等级消防设备主要包括：消防控制室，消防水泵，消防电梯，防排烟设施，火灾自动报警，自动灭火装置，火灾事故照明等等。。三、应急电源系统一级负荷中特别重要负荷，除有两个电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。电力负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电所造成损失或影响的程度分：四、供电系统设计用电负荷分组配电的常见方案是，在市电停供时，供一般负荷的各分路开关均因失压而脱扣，这时备用电源或发电机组应投入或启动，但一般负荷应甩掉，以保证余下负荷的供电。为了避免火灾发生时切除一般负荷出现误操作，一级负荷可集中一母线供电，以提高供电的可靠性。如果一级负荷母线与一般负荷母线之间加防火隔间，还可以减小相互影响。发电机组作为大楼的自备应急电源，其配电系统应在正常电源故障停电后，能快速可靠的对重要负荷恢复供电，减小电源故障造成的损失。在低压配电系统中，对不需要由机组供电的一般负荷，不能接在应急母线上，对允许短时间停电但也很重要的负荷可以手动合闸。图所示为一路备用市电与一路自备电源负荷不分组方案，这种方案是负荷不按种类分组，备用电源接到同一母线上，非保证负荷采用失压脱扣方式甩掉。其特点是结线简单，用电设备末端市电和应急电源回路两路自切，正常情况下，两路电源只有市电回路带电，应急回路为备用，常用于一些重要设备较少的建筑。市电后备与自备发电机后备配电系统图所示为两路市电与自备电源一级负荷单独分组方案，这种方案是将消防用电等一级负荷单独分出，并集中一段母线上供电，备用发电机组只对此段母线提供备用电源。这种方案适宜于城市电网较为稳定，大楼重要负荷较多的工程。两路市电与自备发电机电源的配电系统供配电系统设备高压配电柜低压配电柜电力变压器动力配电柜应急柴油发电机组直流操作柜五、供配电监控系统在电气设计中，对于采用双回路供电电源和自备发电机组的供配电系统，均设置一整套完整的电气联锁启停和保护装置。当工作电源失电后，备用电源通过联锁装置的切换投入运行，担负起全部负载的供电；当发生二路供电电源都失电时，应急柴油发电机组将在最短的时间内(约10秒)自动启动并投入运行，担负起确保负载的供电。当外部供电电源恢复供电后，电气联锁装置将使柴油发电机组自动停机。因此，大厦供配电监控系统，主要的是监测大厦供配电设备和柴油发电机组的运行状态。供配电监控系统的主要监测参数(1)高压进、出线和中间联络断路器状态监测和故障报警，高压进线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等参数的检测。(3)变压器断路器状态监测和故障报警，变压器温度检测和高温报警。(2)低压进线、中间联络和重要出线回路断路器状态监测和故障报警，低压进线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和电量统计等参数的检测。(5)直流操作柜断路器状态监测与报警，直流输出电压、电流等参数的检测。(4)发电机运行状态、控制柜断路器状态与故障报