第4章楼宇设备自动化系统

共118页第1页共118页第2页第一节楼宇供配电系统的自动控制楼宇设备自动化系统的网络方案共118页第3页楼宇设备自动化系统子系统控制方案TCP/IP以太网管理机浏览器1浏览器n…空调子系统给排水子系统供配电子系统照明子系统电梯子系统第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第4页•空调系统的监视与控制•变配电系统的监视与控制•照明系统的监控•电梯自动控制•给、排水监控系统第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第5页楼宇供配电系统的特点•楼宇变电站（所）供电的特点供电区域化，供电半径小；电压等级低，属配电系统；结构、功能和控制系统简单；供电可靠性要求较高；供电设备无人值守；具有时控功能，要根据季节的变化自动调节时控设备的启停时间；负荷峰谷差异大；第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第6页楼宇供配电系统的特点楼宇变电站一次系统图常见的楼宇变电站（所）一次系统如图所示。包括高压部分、变压器部分、低压配电部分、直流电池组部分、应急发电机部分。第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第7页综合自动化系统的基本结构•变电站综合自动化应具备以下几个部分智能化的一次设备数字化的二次设备计算机化的运行管理方案第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第8页变电站综合自动化的结构•变电站综合自动化系统的结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和数字化的二次设备。•在逻辑结构上分为三个层次：“过程层”、“间隔层”、“站控层”。•三个层次的功能。第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第9页变电站综合自动化的结构数字化变电站自动化系统逻辑结构站控层间隔层过程层高压一次设备第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第10页变电站综合自动化的结构•常见的楼宇变电站综合自动化系统结构楼宇变电站综合自动化系统分成两种结构：分层分布式系统和集中式系统。第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第11页变电站综合自动化的结构集中式系统框图CRT当地监控主站光隔离驱动键盘鼠标打印机MODEM至控制中心至调度成套微机保护装置通讯控制机操作控制处理信号采集处理接口板出口继电器接口板出口继电器接口板出口继电器…脉冲电度输入开关量输入交流采样直流采样温度采样……第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第12页变电站综合自动化的结构分层分布式系统框图主站1间隔1一次设备1间隔2一次设备2主站n间隔n一次设备n变电站层间隔层开关层监控总线网………第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第13页变电站综合自动化的结构•具有多媒体的楼宇变电站综合自动化系统该系统的一些特点楼宇变电站多媒体自动化系统结构下图中所有的站控层设备，间隔层保护、测量、控制设备以及多媒体信息采集站等都通过站内通信网连接在一起。第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第14页变电站综合自动化的结构变电站多媒体自动化系统结构维护工作站通讯工作站间隔层设备间隔层设备多媒体采集站多媒体采集站报警控制器输出控制器视频矩阵摄像机摄像机路由器光纤网络或EI信道站内IP通信网RS485…某视频区域第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第15页变电站综合自动化的结构间隔层设备与站内通信网连接实例间隔层设备间隔层设备通信服务器TCP/IP站内通信网RS232C…第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第16页楼宇变电站综合自动化系统的几个关键技术•采样技术根据采样信号的不同，可分为直流采样和交流采样两种。交流采样原理第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第17页楼宇变电站综合自动化系统的几个关键技术•双CPU技术用双CPU处理单元，一个用于信号监测控制，被称作监控CPU；另一个用于保护控制，叫作保护CPU。采用双CPU技术的主要原因。第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第18页楼宇变电站综合自动化系统的几个关键技术计算机处理单元示意图监控CPU保护CPU测量信号键盘输入通讯接口保护控制信号第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第19页楼宇变电站综合自动化中的智能控制方法•智能控制的思想它主要承担两个任务：一是当调度端有遥控或遥调命令下达时，它可以校核命令的有效性，即该命令是否允许执行。第二个任务是当变电站内某个电器设备需要检修时，操作人员要在现场就地操作，此时操作人员在变电站内主机上利用操作票专家系统开出倒闸操作票。第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第20页楼宇变电站综合自动化中的智能控制方法433012KG典型间隔第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第21页楼宇变电站综合自动化中的智能控制方法•智能控制软件功能智能控制逻辑校核、智能操作专家系统、智能模拟盘功能、智能防误系统连接功能第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第22页楼宇变电站综合自动化中的智能控制方法电脑钥匙防误操作方案电脑钥匙刀闸类编码锁闭锁刀闸操作机构网门类编码锁闭锁间隔网门RS232数据采集、保护、控制装置工业控制计算机断路器类编码锁断路器手动操作回路第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第23页楼宇变电站综合自动化中的智能控制方法全状态控制式防误操作方案节点1打印机工业控制计算机线路间隔1及电磁锁节点2线路间隔2及电磁锁节点n线路间隔n及电磁锁节点0断路器状态工业现场局域网…第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第24页楼宇变电站综合自动化中的智能控制方法变电站综合自动化高层软件结构图实时数据库画面显示及表报打印软件智能操作专家系统防误操作系统连接软件连接远动系统软件操作逻辑校核软件实时数据采集软件智能模拟盘软件智能控制软件第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第25页楼宇变电站综合自动化中的智能控制方法智能操作专家系统软件组成推理机数据库一次设备库二次设备库规则库操作逻辑出口执行操作生成操作票产生防误锁逻辑发出告警信息实时数据操作命令或任务合理命令不合理命令第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第26页楼宇变电站综合自动化通信模式•变电站内的数据有三个流向•系统的结构决定了系统的数据流可分为三类：第一类是站控层机之间的数据交换(包括同一计算机内部不同应用程序之间的数据交换)；第二类为站控层与间隔层之间的数据交换；第三类是站控层与远方控制中心，调度之间的通信。第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第27页楼宇变电站综合自动化通信模式数据流图应用程序1数据应用程序n数据请求或命令软件服务器数据库管理程序规约转换实时数据请求故障信息查询采集设备控制设备数据流智能式通信卡实时数据命令反校未经规约转换的请求、命令、组态信息…第一节楼宇供配电系统的自动控制共118页第28页第二节数字化智能照明系统•智能照明控制系统的优点1.良好的节能效果1.00.80.60.20.40未使用控制系统的耗电量使用控制系统的平均耗电量使用控制系统的最佳耗电量7.00:19.00智能照明控制系统节能曲线图第二节数字化智能照明系统共118页第29页智能照明控制系统的优点2.延长光源的寿命140120100608040灯具寿命比（％）200400350300250200150100500工作电压与额定电压比（％）白炽灯寿命与工作电压的关系第二节数字化智能照明系统共118页第30页智能照明控制系统的优点3.改善工作环境，提高工作效率4.照度一致性光照度（Lx）时间（年）400700两次装修间隔3－5年传统照明系统的光照度智能照明系统的光照度传统照明系统呈锯齿状能源浪费照度一致性曲线图第二节数字化智能照明系统共118页第31页智能照明控制系统的优点5.实现多种照明效果6.实现照明控制智能化7.智能控制，管理维护方便第二节数字化智能照明系统共118页第32页智能照明控制系统的功能•基本结构智能照明控制系统室外照明室内照明走道，电梯厅等公共部分照明门厅，中庭等照明展厅照明报告厅等多功能厅照明会议中心等照明计算机中心等重要机房照明大厅照明总体照明建筑立面照明控制走道，电梯厅等公共部分照明控制门厅，中庭等照明控制展厅照明控制报告厅等多功能厅照明控制电话电视会议室等照明控制计算机中心等重要机房照明控制大厅艺术照明控制总体道路照明控制建筑立面照明独立系统控制系统中心智能照明系统结构框图第二节数字化智能照明系统共118页第33页智能照明控制系统的功能•照明控制系统的性能•照明控制系统的主要控制内容时钟控制、照度自动调节控制、区域场景控制、动静探测控制、应急状态减量控制、手动遥控器、应急照明的控制第二节数字化智能照明系统共118页第34页智能照明控制系统的基本结构智能照明控制系统包括：分组控制的多组灯单元，它们都具有各自的控制装置，根据照度调节相关亮度，实现对所有灯具的自动控制。采用总线形式实现计算机与灯单元之间的通信联络，协调控制系统与灯单元之间信息交流。第二节数字化智能照明系统共118页第35页智能照明控制系统的基本结构智能照明控制系统框图第二节数字化智能照明系统共118页第36页智能照明控制系统的基本结构中央控制系统的电子系统中断控制器CPU控制器硬盘驱动器软盘驱动器控制器中断信号输入中央控制台面板接口电路中央控制台面板RAMEPROM直接存取储存电路通信控制器曼彻斯特编码器到灯单元的数据传输网络寻址总线数据总线第二节数字化智能照明系统共118页第37页智能照明控制系统的基本结构灯处理器系统的电子线路框图解码器灯单元识别器接口和计时电路电源中断编码器/应答器CPURAMEPROM存储器矢量发生器多协议通信控制器编码器/解码器解码器缓冲器缓冲器缓冲器TXRX数据传输线第二节数字化智能照明系统共118页第38页智能型应急照明应急照明系统主要由中央监测型应急灯、信号转换装置和中央监测仪组成。信息转换器应急灯应急灯应急灯1264信息转换器应急灯应急灯应急灯1264信息转换器应急灯应急灯应急灯126412161264中央监测器AC220VCN1CN2CN3至扩展主机至消防系统主机至楼宇自动化系统主机中央监测型应急照明系统框图第二节数字化智能照明系统共118页第39页智能型应急照明系统中每盏中央监测型应急灯都内置高能蓄电池和微处理器，并通过数据总线经信号转换器与中央监测仪相连接虚拟分区“休眠”功能系统的中央监测仪为我们提供了三个通信接口第二节数字化智能照明系统共118页第40页第三节楼宇中央空调的自动控制•在智能楼宇中采用微机控制的优点50%17%33%建造物能耗其他照明空调空调系统能耗输送系统冷热源40%60%智能楼宇能量消耗分布图共118页第41页控制对象的特点与空调系统的几种节能控制方式•对象的特点空调的耗电量W可简化认为与室内外的温度差成正比，即：)()(0ttkkW式中为室外温度，为室内温度)(0t)(t第三节楼宇中央空调的自动控制共118页第42页控制对象的特点与空调系统的几种节能控制方式空调系统运行过程的温度控制舒适温度区间18oC28oC时间t1234室外气温楼宇使用时间第三节楼宇中央空调的自动控制共118页第43页控制对象的特点与空调系统的几种节能控制方式•空调系统的几种节能控制方式1．改变室内温度设定值控制和按设定区控制252423222120oC室内温度控制区浮动区控制区100％100％0加热冷却定设定值冬季设定值夏季设定值变设定值控制或按设定区控制第三节楼宇中央空调的自动控制共118页第44页控制对象的特点与空调系统的几种节能控制方式2.变新风量节能控制按新风温度的变新风量节能控制20100-10-20-30新风百分数％100025507530oC室外空气温度低限超驰切换温度回风温度t1t2t3t4第三节楼宇中央空调的自动控制共118页第45页控制对象的特点与空调系统的几种节能控制方式•按新、回风焓值比较的变新风量节能控制INⅡbⅡcⅡatNt1ih新风调节焓值图第三节楼宇中央空调的自动控制共118页第46页控制对象的特点与空调系统的几种节能控制方式3．动力设备的启停节能控制间歇循环控制最优启停控制4．空气处理节能工艺的控制第三节楼宇中央空调的自动控制共118页第47页空调控制调节方法•基本方法①二位或三位开关控制；