楼宇控制系统范文篇1
关键词：楼宇；变配电系统；照明系统；智能控制
1楼宇变配电系统智能控制技术
变配电系统作为楼宇的动力系统，其负荷密度较大、谐波大、峰谷差率高，同时对供电的质量也具有较高的要求[1]。楼宇变配电系统智能控制技术通过建立智能控制系统对楼宇变配电系统的运行状态以及供电质量进行实时自动化监测与控制，从而确保变配电系统的安全、稳定运行，并实现高效节能的目标。
1.1楼宇变配电智能控制系统的构成
根据在系统中所处的地位与实现的功能，楼宇变配电智能控制系统主要由管理层、网络通讯层和现场设备层三大部分构成。
（1）管理层位于监控中心，由安装了智能控制系统软件的计算主机和一系列设备（主控台、显示屏、打印设备、不间断电源等）等组成，系统通讯模块通过专用的硬件接口和通讯协议实现与网络通讯层的通讯，接受其打包上传的变配电系统监测数据，并将经过控制系统软件自动分析处理后生成的相关控制指令以及人工控制指令下发至网络通讯层，实现对变配电系统的整体监测与控制。
（2）网络通讯层作为中转单元，采用通讯服务器、网关以及交换机等，将管理层与现场设备层连接起来并实现二者之间的数据交换。具体体现在其主要负责与现场设备层的各类设备通讯，采集处理现场设备层上传的数据并打包传输至管理层，与此同时，接受并转发管理层下发的指令至现场设备层各类设备。
（3）现场设备层位于中低压变配电设备现场，主要包括现场控制器、现场输入设备和现场执行设备。现场输入设备包括各类现场智能电量传感器（电压、电流、频率、有功功率、功率因数传感器等）以及位置传感器等多种数据采集设备，其负责采集变配电力现场的各类数据和信息状态并经数模转换上传至网络通讯层。现场控制器则负责接收经由网络通讯层转发的管理层指令并发送至相应的现场执行设备，驱动其完成相应的控制动作以实现系统的控制意图。
1.2楼宇变配电智能控制系统的主要功能
变配电系统的智能控制主要包括以下几方面的功能：
（1）保护功能。这是楼宇变配电智能控制系统中最重要的功能，要求智能控制系统实现快速故障隔离，提高供电的可靠性与安全性。馈线主要通过三段式电流保护方式进行保护，针对重要的线路，还需要提供自动重合闸控制功能。为适应系统的多方面要求，保护的主要模块包括三段式电流保护、方向性电流保护、过电压保护、欠电压保护等。
（2）监测与控制功能。实现楼宇变配电控制，首先需要对变配电系统运行的电压、电流、功率、功率因数、频率、开关状态等多项参数与运行状态进行实时采集，并根据采集数据，对变配电系统的运行状态进行分析与判断，然后执行相应的一系列就地控制动作，包括三相多次重合闸、开关动作、断线闭锁、时限控制以及保护定值等多项功能。
（3）事件的记录及故障报警功能。智能控制系统需要对系统运行故障类型、故障动作时间、故障最大值以及故障前后波形变化情况、故障前后主要开关状态进行完整准确的记录，从而为故障分析提供可靠的原始数据。并且当数据异常、故障发生时，能够及时响应，启动报警功能，自动对运行设备发送控制指令或对管理人员进行提示。
（4）通信及显示功能。隔离RS232-C、RS422/485通信接口，改善了系统通信的抗干扰能力和长距离通信能力，为分布式控制系统的建立提供了有效的技术支持。通过分布式的通信接口及网络可以实时向控制中心提供各个设备的运行状况及有关数据，同时通过系统管理软件对上述各项数据信息、记录信息进行统计分析处理并以报表图象的直观形式显示在监控屏幕上，实现人机的友好交互。
1.3楼宇变配电智能控制技术的实现
楼宇变配电智能控制系统的主要功能是对变配电系统进行自动检测，主要包括对电压、电流、功率及功率因数、频率、开关状态等参数的检测。变配电系统采用网络电力仪表、计算机通信技术、电力自动化技术等，将保护、测量、控制、监测等多项功能全部集成到监控系统中。具体实现时通过处于现场设备层的一系列智能电量传感器（电流传感器、电压传感器、频率传感器、功率传感器、功率因数传感器等）、位置传感器以及电力仪表等设备采集楼宇变配电系统的实时运行状态数据，经过数模转换，然后利用现场总线将所采集的数据经过网络通讯层传输给管理层。在管理层中，系统管理软件将采集的数据与预先设定的值进行对比，从而判断变配电系统是否处于正常运行状态，如果发现异常，则发出相应的报警信号，并进行记录。同时通过网络通讯层对经过现场设备进行相应的调整与控制。另外，系统管理人员还可在监控中心通过人机界面对运行参数进行设定与修改，以调整变配电系统的运行状态，从而实现对楼宇变配电系统的远程监控和集中管理。变配电系统的智能控制技术，可以及时发现系统存在的故障和问题，预防事故的发生，同时还可以通过局域网以及与上级计算机调度端的联网来实现资源的共享，进一步完善和强化电力计量及考核。另外还可以最大限度的缩短设备停电及检修的时间，从而为实现整个楼宇变配电系统运行的安全可靠和节能环保目标提供充足的保障。
2楼宇变配电系统智能控制技术的优点
以智能控制技术在楼宇变配电系统照明子系统中的应用阐述其相对于传统技术的优点。
传统的照明控制技术通常采用时间控制和分布式单独控制，相比之下，应用智能控制技术管理照明子系统有着显而易见的优点。
（1）工作效率高。对照明系统分布式控制的集中管理，使得管理人员通过与监控中心计算机的人机对话，就能够很方便地对整个照明系统的所有相关设备进行进行监测与控制，实现照明系统的安全可靠运行，降低了劳动强度，节约了人力成本，提高了工作效率。
（2）控制方式多样化。智能控制技术的应用，使得照明系统分系统、分区间、分时段控制更容易实现，灵活多样的控制方式满足了楼宇不同区域的个性化需求，增强了使用者的舒适体验。
（3）维护成本低。智能控制技术对照明系统的实时监测，能够对故障的发生提供预警或第一时间发现故障所在并判断故障原因，大大提高了维护工作的效率同时降低了维护成本。
（4）节约能源。智能控制技术能够根据实际需要适时对照明系统进行调控，避免了能源的浪费，适应了现代社会节能环保的要求[2]。
3结束语
随着现代社会经济的快速发展，人们对生活和工作的环境要求越来越高，对楼宇的舒适性、安全性都提出了更高的要求。楼宇变配电系统运行的安全性及可靠性直接关系到人们生产生活的质量。因此，智能技术在楼宇变配电系统中的应用至关重要。通过智能化技术的应用，可以大幅度提高变配电系统运行的可靠性和安全性，降低系统运行的成本，减少系统维护工作量，避免能源浪费。
参考文献
楼宇控制系统范文篇2
关键词：楼宇；自动控制系统；设计与应用
Abstract:Buildingautomationandcontrolsystemabletoachieveacomprehensivemonitoringandunifiedmanagementofbuildingsandsaveenergy.Therefore,itisinourcountryhasbeenwidelyappliedtobecomeanimportantsymbolofthemodernhigh-risebuildingmanagementlevel.Basedonthis,anexampleofbuildingautomationandcontrolsystemdesignandapplication.
Keywords:Buildings;system;designandapplicationofautomaticcontrol
中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
楼宇自动化控制系统就是对建筑物内的各种机电设施进行全面的计算机监控管理,如空调制冷系统、给排水系统、变配电系统、照明系统、电梯、消防、安全防范系统等;通过对各个子系统进行监控、控制、信息记录,实现分散节能控制和集中科学管理,为建筑物用户提供良好的工作环境,为建筑物的管理者提供方便的管理手段,减少建筑物的能耗并降低管理成本。
1实例概况
某高层建筑地下建筑面积为126,601平方米，地上建筑面积约180,236平方米。其中包括商业裙房、高层公寓式住宅A、B楼两座以及超高层写字楼C楼一座。商业裙房层数为三层到五层，屋面结构高度15.8-24.0米。公寓式住宅为二十八层，六层以上层高3.15米，屋面结构高度98.8米。写字楼为三十一层，六层以上层高4.4米，屋面结构高度138.8米。其中弱电系统机房（与消防共用）位于地下一层，电信网络机房位于地下二层。本工程是一座商场+办公+住宅的综合性建筑，其智能化建设的要求非常高，在本工程中采用西门子PLC控制系统。
2系统设计
2.1冷热源系统
2.1.1监控内容：（1）DI点：锅炉的运行状态、故障报警、自动/手动状态。（2）DO点：冷水机组、锅炉的启停控制。（3）AO点：供回水总管旁通阀，换热器热水调节阀水量控制。（4）AI点：冷冻水总管供回水温度、水流量和压力，冷却水供回水温度。
2.1.2程序控制内容：（1）程序控制冷冻机组启/停，以达到最低能耗，达到最低的主机折旧。（2）根据业主的要求自动切换机组，累计每台机组运行时间，自动选择运行时间最短的机组，使每台机组运行时间基本平均，以延长机组使用寿命。（3）根据实际负荷，对机组、水泵等进行台数控制，并监测其运行状态。对各台机组水温进行监测。
2.1.3按下列顺序启停系统机组：（1）开车：开冷冻水系统电动蝶阀开冷冻水泵流量开关动作开冷水机组。（2）停车：停冷水机组停冷冻水泵关冷冻水电动蝶阀。（3）冷冻水循环泵控制：采集回路的参数(如系统压力、流量等)进行中央数据处理,从而确定水泵的启停台数,使水系统始终处于最合适的运行状况达至节能目的。
2.2空调系统
（1）裙房部分共有32台热转轮空调机组、69台全热交换空调机组、7台新风机组。系统设计40个DO点，217个DI点，101个AO点，117个AI点。（2）塔楼部分共有26台全热交换空调机组。系统设计260个DI点，156个DO点，52个AI点，26个AO点。（3）采用2管制空调，针对不同区域采用具有针对性的控制方案。采用模块化控制器，依据机组的分布情况和监控点数进行就地相对集中的控制，保证为本工程提供充足的新鲜空气。
2.3送排风机
2.3.1监测内容：（1）各风机手/自动状态、运行状态和故障状态；（2）各风机累计运行时间，定时发出检修提示信号；（3）监测地下车库主要区域的一氧化碳浓度；
2.3.2控制方法：（1）定时控制：按预先编排的时间程序控制送排风机启停；（2）根据地下车库一氧化碳控制相关送排风机启停；
2.3.3控制原理：(1)启停控制：排风机/送风机根据预先设定的时间程序自动启停送排风机。每台机组都有每周工作天数的设定，每天4-8条工作时间通道设定，并另有特殊工作日及节假日的时间设定。因地下车库对特殊气体有浓度要求，因此根据监测的各个主要区域的一氧化碳浓度启停地下车库送排风机。(2)送排风机的监测：监测送排风机的手/自动状态、运行状态、故障状态，各监测参数超限或异常均自动发出声光报警，并同步打印。送排风机每次开机前先行检查机组的状态，符合要求按时序开机，如有异常则发出报警，并同步打印。开机后检测风机的运行状态、故障状态，如异常发出报警信息，并同步打印。(3)运行时间的累计：送排风机的运行状态符合要求，开始累计其运行时间，每满1小时将自动记录，累加的时间自动显示在送排风机、排烟风机的动态画面上。并根据使用需求进行切换，使每台设备的运行累计时间均衡，从而达到保护设备、延长使用寿命的目的。(4)趋势记录：送排风机、排烟风机的各动态运行参数、能量管理参数及能耗均可自动记录、储存、列表，并定时打印，以便管理人员的查询、管理和分析。(5)所有预设程序均可按实际需要和要求，在中央管理工作站上调整修改，以满足用户的使用。
2.4给排水系统
2.4.1系统组成：本工程有4个生活水水箱、生活水泵10台、污水泵142台。楼宇自控系统的给排水系统包括生活给水系统、生活污水系统。系统中的水泵与水箱或水池、集水坑液位状态联动，仅在需要时才投入运转，避免不必要的浪费，节约水源。实现对给排水系统集中管理和自动监测，就能确保每一个液位报警信号及时地反馈到中央监控室，同时联动给排水泵的启停。
2.4.2控制原理：（1）给水系统：监测给水泵运行状态和故障状态，控制生活水泵的启停；水池高液位报警时停泵，防止溢流；水池低液位报警时开泵，补充水。（2）排水系统：监测潜水泵、排水泵等运行状态和故障状态。监测污水池/集水坑高低液位，联动控制潜水泵、排水泵的启/停；当超高液位报警时潜水泵自动开启（同时启动备用泵）并排水，防止溢流，直至到低液位信号时停泵，防止水泵空转。（3）运行时间的累计：水泵运行状态符合要求，开始累计水泵运行时间，每满1小时将自动记录累加的时间自动显示在水泵的动态画面上。当累计到一定时间后与备用泵自动切换，使每台设备的运行累计时间均衡，从而达到保护设备、延长使用寿命的目的。（4）趋势记录：水泵的各动态运行参数、能量管理参数及能耗均可自动记录、储存、列表，并定时打印，以便管理人员的查询、管理和分析。给排水系统的监测：监测各水泵的运行状态、故障。同时监测水箱、水池、集水坑的高低液位报警及超高液位报警。各监测参数超限或异常均自动发出声光报警，并同步打印。所有预设程序均可按实际需要和要求，在中央管理工作站上调整修改，以满足用户的使用。
2.5照明系统
2.5.1照明系统组成：（1）按照招标文件及图纸的统计共有506路照明回路。系统设计150个DO点，206个DI点，1个AI点。（2）楼宇自控系统对建筑照明实行监控不仅可简化操作，还可以按时间要求或照度要求进行控制，使被控灯具要求点亮或熄灭，利于节约电能。照明系统包括外立面景观照明、泛光照明、室内大堂及公共区域照明等。（3）将照明系统控制纳入BA系统，不仅可以按照需求直接启停照明回路，节省能源，而且可以直接监测故障的发生，将事故的风险降低到最低点，及时地排除故障；还可以大大地节约人力资源，提高工作的效率。
2.5.2控制原理：根据工作时间表进行照明回路的开关控制或操作员开关控制。（1）监测照明回路的运行状态。（2）定时启停照明，并可以分区控制。（3）运行时间的累计：开关运行状态符合要求，开始累计照明时间，每满1小时将自动记录累加的时间自动显示在照明回路的动态画面上。(4)趋势记录：是指在选定的时间间隔内获取并存储测量值，以备随后处理和显示的过程。因此开关的各动态运行参数、能量管理参数及能耗均可自动记录、储存、列表，并定时打印，以便管理人员的查询、管理和分析。
3系统优势
在本工程中采用的西门子PLC控制系统具有以下优势。（1）模块化中型PLC系统，满足中、小规模的控制要求。（2）各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务。（3）简单实用的分布式结构和整理的网络能力，使得应用十分灵活。（4）无风扇设计的结构，使用户的维护更加简便。（5）当控制任务增加时，可自由扩展。（5）大量的集成功能使它功能非常强劲
本工程设计的楼宇自控系统可提供对楼宇内各种HVAC等设备运行情况的监视、控制及管理，可节约运行能耗，延长设备的使用寿命，从而达到减少整个建筑生命周期内的费用支出。
4结语
总之，楼宇自动化控制系统是一个涉及面非常广泛的学科，除了要在控制领域下功夫外，在设计和调试过程中认真对建筑、设备等专业工艺进行研究是十分重要的根据被控设备的工艺流程制定出一套科学合理的控制方案，达到节能的效果.可为建设资源节约型社会做出贡献。
参考文献
[1]JOHNSON:Metasys设计手册〔M〕.北京:中国建筑工业出版社,2003.
[2]刘宝林.智能建筑技术资料集〔M〕.北京:中国建筑工业出版社,2003.
楼宇控制系统范文篇3
关键词：智能楼宇；自动化控制系统；应用；发展趋势
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044（2015）29-0149-02
进入21世纪，智能化楼宇的概念逐渐清晰，并正在建筑领域中产生着越来越大的影响。楼宇自控系统以它优越的条件在智能建筑中得到了广泛的应用。因此研究楼宇自动化控制系统是十分必要的。智能建筑通过楼宇自动化系统实现建筑物（群）内设备与建筑环境的全面监控与管理，为建筑的使用者营造一个舒适、安全、经济、高效、便捷的工作生活环境，并通过优化设备运行与管理，降低运营费用。
1智能楼宇的发展
什么样的建筑才算是智能楼宇？智能楼宇是现代建筑技术与当代信息技术、计算机技术和自动控制技术等有机结合的产物。
从1984年在美国康涅狄格州哈特福德市中世界上第一个智能楼宇的产生，随着中国上个世纪90年代房地产市场的繁荣，智能楼宇开始进入中国市场。从二十一世纪初发展至今，这十几年是房地产业的黄金十几年，也是智能楼宇飞速发展的十几年。十几年间，规划更合理，建筑更智能，城市更宜居。行业发生了翻天覆地的变化，实现了立足建筑、面向城市，立足国内、面向国际的跨越式发展。
2楼宇自控系统的概念与特点
楼宇自控系统综合运用计算机网络技术、传感器技术和自动控制等多种技术对建筑中的机电设备如空调、通风、照明、供配电、给排水以及电梯等设备进行有效的自动化控制，最终达到建筑设施更有利于人们居住的要求。
楼宇自控系统的特点：①节省能源。现代建筑物消耗能源非常大，建筑物的能耗占整个能耗的三分之一以上。楼宇自控系统充分利用了先进的焓值最佳控制、自动照度控制、最优设备启停控制等有效节能措施后，极大地减少了建筑物的能耗。②节省运营成本。楼宇自控系统是通过计算机集中控制的，可以大大减少操作人员和设备维护人员数量，节省了大量的人力。通过一些节能管理方案，在满足建筑环境舒适性的条件下，还可以进一步降低日常营运支出，节约建筑的运行成本，提高效益。③延长设备的使用寿命。楼宇自控系统可实时监测建筑设备的运行状况，通过程序控制实现机电设备的使用时间，及时发现设备故障和定期提示维护、保养，从而延长设备的使用寿命，降低维护费用，进一步提高投资回报效果。
2楼宇自动化系统应用的优势
楼宇自动化系统将各个控制子系统集成为一个综合系统，其核心是集散控制系统，它是由计算机技术、自控技术、通信网络技术和人际接口技术相互发展渗透而产生的。集散控制系统的核心是中央监控与管理计算机，它通过信息通信网与各个子系统的控制器相连，组成分散控制、集中监控和管理的功能模式，各子系统间也能通过通信网络相互进行信息交换和联动，实现优化控制管理，最终形成统一的由建筑自动化运作的整体。
采用视频通话应用系统，通过卫星电视、有线数字电视、天线、闭合电路、电缆调试调解器对视频信号进行同步调节，确保同种电缆的视频信号传递效果。采用语音数据用户服务插座控制系统，通过ISDN、VDSL技术将其连接到互联网上，通过通信网络的数据漫游，提高无线通讯的实施信息载体。
设置火灾报警系统，使其完成自身所具有的防灾和灭火的功能。通过建筑物内不同位置的烟火控制装置提供的信息进行确认后报警，同时启动火灾联动系统，包括关闭空调、开启排烟装置、启动消防专用梯并且启动消防系统运作、紧急广播疏散人群，从而使得尽可能地减少生命、财产损失。
智能化自动化局部配线系统，选用电子设备提供完善的家庭工作环境，实现用户即插即用的方便效果。支持多种接入方式，例如电话、网络数据同步、传真、宽带、Internet接入网等等。采用有效的多方位数据家庭娱乐技术，提高有线电视、视屏点播技术、网络购物、远程教学等等多种音频视频设备的使用效果，避免出现反复投资的问题，及时通过视频系统完成对老幼的远程监护，同时监控住宅内外的情况，确保楼宇的安全。
3我国楼宇自动化系统发展的方向及建议
节能是楼宇自动化系统发展的主要功能及目的，也是未来发展的主要方向。在各类智能建筑设备能耗比例中，照明和空调设备占据了主要位置，因此做好照明和空调设备的节能设计是提高楼宇自控系统节能效果的关键。
1）照明系统
设计时应尽可能用节能灯代替高能耗的白炽灯，荧光灯等。根据室内照明、公共区域照明和泛光照明三大类型设计的不同照明策略，比如：室内照明和公共区域照明可以根据人员活动情况进行开关灯智能管理，做到人走灯灭，按需开灯；一些公共区域如走道等需要某时间段固定开灯的，可以设计按时间段开关灯，按场景状况开灯，保证亮度需求的同时严格控制开关灯的数量来达到节能；而在泛光照明和部分照度受外界影响明显的区域，可以加入自动调光技术，在保证亮度的情况下全自动调光，降低灯具能耗；还可以结合一些控光设备如百叶窗之类，充分利用室外自然光补充室内亮度，配合自动调光控制达到减少灯源耗能的目的。
2）空调系统
空调系统是建筑的另一个耗能超级大户。目前，在大型建筑中一般多采用分层和分区的全空气集中式空调系统。一个中央空调系统主要由末端空气处理设备如新风机组、空调机组、变风量控制（VAV）以及冷热源系统组成。当前流行的新风系统节能设计，一般在室外焓值小于室内焓值（制热方式）、室外焓值高于室内焓值（制冷方式）时，根据CO2浓度值控制风阀，其他情况下完全依靠室外和室内的焓值差来控制风阀，采用夜间扫风，间歇性控制策略等。这种设计充分考虑了建筑物所处的外部环境气候因素以及内部实际用风量，是目前最有效的节能手段。这样可以在保证环境舒适度的情况下，缩不必要的空调启停时间，达到变风量控制（VAV）是一种新型的空调方式，它被证明与传统中央空调系统相比可节能40%左右。变风量控制的基本思路是，动态控制，按需提供风量，目前有变静压控制、总风量控制、定静压控制三种。
3）楼宇自控系统IP化
楼宇自动化系统未来发展的另一个重点是BA系统的IP化。一直以来，以太网都是信息网络的主流技术，BA系统采用以太网作为现场设备之间的通信网络平台，可以实现从管理层到控制层的“一网到底”，使BA系统的网络结构得到
实质性的简化，也能解决目前BA系统中控制网络多种现场总线技术并存、彼此兼容性差的问题。使用透明以太网，可使BA系统非常方便地以有线或无线方式介入Internet。虽然Lonworks网、MS/TP总线等控制网络也能实现与Internet互联，但必须经过第三方网关或中间部件才能实现，实现过程也复杂得多。未来BA系统可采用基于Web的BS架构，通过Internet对分布在现场的I/O进行访问，实现对远程设备的检测和控制。参考当下新兴的智能家居市场发展方向，未来的BA系统也必将是可以通过移动智能设备来监控的新型楼宇自动化系统，可以说谁最先拥有完善的BA系统IP化技术，解决使用Internet网络所存在的安全、可靠及实时性问题，谁就能在未来的楼宇自动化市场中占导。
4结束语
近年来，智能楼宇已经从写字楼发展到了智能社区，随着中国智能楼宇市场的竞争格局的打开，跨行业的合作更加广泛，一批批新技术新产品进入建筑智能化领域，无线技术，数字化技术产品被广泛采用，使智能建筑的实用价值得到了广泛提升，楼宇自动化系统也将朝着网络化、数字化、集成化、生态化方向发展。
参考文献：
[1]汪海杰.楼宇自动化控制系统的应用和设计[D].电子科技大学，2012.
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