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某交通大厦楼宇自控系统的解决方案
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作者:cdrqlt
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发布时间: 2016-07-18
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工程简介
该交通大厦位于广东省某市中心，楼高24层，建筑面积为40000平米，在主楼两侧各有3层高的裙楼，楼主体为中心对称结构。其交通指挥 中心位于顶楼，5至 23层为办公室，4层为餐厅， 1至 3层为集中****营业大厅。地下分三层；一层为拥有260个停车位的地下停车场，二层为机电设备间，三层为战时防空所，平时为杂物储藏室。该交通大厦的 主要功能包括：
● 集中管理市区内的机动车量；
● 对发生重大交通故障和车辆高峰时的路段进行统一调度管理。
楼宇智能化管理系统（BMS）
该交通大厦楼宇智能化管理系统（BMS）实现了对大厦设备总体运行的综合管理。对BAS系统采用了控制网络，现场总线两级控制网络结构。
在 监控中心和下位各节点上选用北京华富惠通技术有限公司自行开发的通用监控组态软件controx2000（开物），作为监控平台。在控制网络采用 TCP/IP协议进行数据传输。对下位的现场总线采用Lonworks和MODBUS标准通讯协议。控制网络通过TCP/IP协议连接系统数据服务器，监 控操作站等计算机系统，用于对现场设备的监控，数据采集汇总处理和存储。由于Lonworks器件的价位过于昂贵，从节省工程成本的方向考虑，现场控制总 线采用Lonworks和modbus两种总线结构。对于参与对现场设备进行控制和调节的数字式直接控制器（DDC），智能仪表，执行器等。采用 Lonworks现场控制总线进行连接。对于只在监控中心显示而不参与控制的电量参数和各设备运行参数，采用MODBUS进行连接，上传采集数据。在控制 网络和现场总线间采用台湾巨腾公司的网络连接器（OPEN PLC）进行连接，实现现场数据的上传和上位操作指令的下传。
对于安防系统，消防系 统，电梯管理，下位的控制器等子系统的连接主要是通过各种软件（OPC,ODBC）和硬件（串行，集线器）接口进行通信连接。由通信接口把整个大厦的消 防，安防，配电，给排水，电梯，中央空调，能耗统计等子系统连接到一起，通过数据交换和联网通讯，进行统一综合管理，使整个大厦高效合理的运转。
在交通大厦BA系统中，主要包括：供电部分（高低压变电、交流低压配电、直流供电）；机电设备（中央空调、给排水、电梯、照明）；消防系统；安全防卫系统；空气质量检测；停车场管理；能耗监测统计系统。按监控节点进行划分，可分为如下9个节点。
一、供配电监测：
1.高压侧检测项目： 高压进线主开关的分合状态及故障状态；高压进线三相电流检测 ；高
压 进线AB、BC、CA线电压检测；频率检测；功率因数检测；电量检测；变压器温度检测；以上参数送入供配电系统监测节点中，由系统自动监视及记录，为电力 管理人员提供高压运行的数据，便于管理及分析。监视主开关的状态，发生故障及时报警。监视大厦的用电情况。负荷的变化情况，便于管理人员分析。
2. 低压侧检测项目：变压器二次侧主开关的分合状态及故障状态；变压器二次侧AB、BC、CA线电压；母联开关的分合状态及故障状态；母联的三相电流；各低压 配电开关的分合状态及故障状态；各低压配电出线三相电压，电流，电量，谐波电压，浪涌电流，功率参数；中央控制室楼宇自控系统的显示器上以图形的方式模拟 出了供配电的系统图和电力分配拓扑图，如果供配电系统中有什么问题，管理人员可立即发现，并很快确定故障位置，从而及时处理问题。 controx2000(开物)软件可对采集的各电量参数进行分析和判断，对即将发生故障的元器件和线路进行预报警，在上位做出反应并下传,对要发生故障 的元器件采取有效的保护措施。对发生故障的元器件有画面自动锁定的功能，并进行语音元器件号提示。对以上的监测内容用表格的形式在监控主画面上进行显示， 并能进行存储，打印，存储的模式可进行选择：定时（存储的周期可人工设定）；过滤存储（对每隔一定时间连续存储的电量参数进行判断，如无超常变化，则存入 定时连续纪录的最后一条纪录），如这段时间内电量参数有异常偏差变化，则整段记录会被完整的保留，以供分析判断用，这样可以减少电量参数的数据库容量，优 化监测系统的运行时间。
3.应急发电部分：通常为避免正常外部电网供电出现问题，造成大厦停电，因此大厦内选用柴油发电机作为备用电源。 在故障时由柴油发电机供电，保证消防设施、电梯、应急照明等设施的用电。交通大厦的配电自控系统对发电系统及切换系统并不进行控制，但为保障应急发电装置 正常运行，楼宇自控系统对一些有关参数进行监测，如油箱油位，各开关的状态，蓄电池电压，发电电流，电压，频率等。
4.直流供电部分直流 蓄电池组的作用是产生直流220V、110V、24V直流电。它通常设置在高压配电室内，为高压主开关操作、保护、自动装置及事故照明等提供直流电源。 为保证直流正常工作，楼宇自控系统监视各开关的状态，尤其要对直流蓄电池组的电压及电流进行监视，及记录，若发现异常情况及时处理。由于供配电系统的参数 是只监不控，因此使用KMC公司的KMD-5210网络控制器，配用KMD-5220输入卡最为合 适。这样的配置最多可有128个输入点，并且其输入的A/D转换可达16位，因此可以非常精确的采集数据。它还可存储256个报警、96个曲线记录。它的 输入卡的每个输入点可通过软件及拨码开关任意改变，可设定为DI、0-5V、4-20mA等等。 KMC公司还提供各种各样的电量转换器或变送器，如电压变送器、电流变送器、功率变送器等，它们将电量信号转换为标准信号，如0-5V、4-20mA，便 于DDC接受。
二、中央空调，通风系统的监控：
在交通大厦机电设备中，中央空调是第一用电大户，对中央空调的监控最终目 标是在保证中央空调稳定运行的前提下，实现真正意义上的节能控制。从节能和环保方面考虑，中央空调的工作模式采用变频。Controx2000在国内的监 控组态软件中是现今唯一一个能够实现真正意义上位软逻辑功能的软件。对于一个很复杂的被控对象在上位组态中使用专家算法，来提高控制精度，达到满意的控制 效果。
在交通大厦机电设备监控中，对中央空调的控制采用DDC控制器（辅助备用）和上位软逻辑（采用模糊控制）混合应用的方式在不增加其他任何硬件成本的前提下来实现它的节能控制，降低大厦中央空调的能耗。交通大厦的中央空调系统在投入运行后，可实现节电40%的性能指标。
三、给排水系统：
从 节能方面考虑，给排水系统采用变频工作模式。对给排水的监控主要是对给排水系统的工作参数进行采集，监视给水池，排污池的水位高低，管网的流通状况（堵 塞、泄漏）。污水过滤网的状态，水泵的工作状态和故障状态等，以保证设备的正常运行。在上位对排污和给水，能够进行紧急控制，在发生管网泄漏和污水堵塞的 情况下能够判断出明确的事故位置。保证维修工作的快速进行。
四、电梯集群管理系统
交通大厦的电梯交通系统采用6台三菱电 梯。通过通讯接口与电梯控制系统联网，来实现对电梯的集群管理。对电梯的集群管理主要是显示电梯的运行状态，故障状态，电梯运行时的楼层号显示，电梯的启 /停控制，累计电梯运行时间对到达指定时间的电梯自动提示维护信息，在发生火警时电梯要求与消防联动停在首层（消防电梯出外）。
五、照明系统的监控：
照明系统在大厦的用电设备是仅次于中央空调的第二用电大户，对照明系统的集中监控在保证照明稳定可靠的前提下还要考虑它的节能性。
交 通大厦的照明可分为三类：办公室照明、公共区域照明、泛光照明。办公室照明指通常房间内的照明，这部分照明所用的电量是照明系统中最大的。公共区域照明指 走廊、过道、楼梯间、车库等区域的照明，包括应急照明。泛光照明指为了大厦的美观，在晚间照射大厦外观，使大厦在晚间呈现出色彩斑斓的照明。
1. 办公室的照明节能控制：在交通大厦的灯光节能方式上采用灯光的调光控制。根据自然光 的亮度，来调节灯光的亮度。KMC公司的PSR-1型感光电阻可感应 自然光的亮度，然后转换为4-20mA信号，将其传送给DDC控制器，DDC控制器处理该信号，再输出控制信号给调光器，从而调节灯光亮度。这样即可以使 光线柔和，为房间内人员创造一个良好的视觉环境，又可以节约能源。同时在每个灯排上安装红外电子眼对灯下的人体进行检测，如果在一分钟内无人进入它的感应 范围，则开始把亮度调小直到10分钟后如仍无人进入感应区域，灯自动关闭 。
2. 泛光照明的控制：在交通大厦的楼下，安装了50个不同颜色的射灯。照明监控节点采用定时开关的方法控制泛光照明。在上位监控系统中制定时间表，每天晚上7 点开灯，凌晨3点关灯；在上位的控制表内可以人工设定开哪些灯，不开哪些灯；节假日怎么开灯等等。这些方案存储在上位监控节点的数据库里，管理人员可随时 调整这些方案。
3. 公共区域照明的控制：公共区域包括走廊、楼梯间、车库等区域的照明的控制方法采用定时控制法。既在下班后除保留必要的值班照明外，其它的照明应关掉，以节 约能源。照明的控制采用KMC公司的KMD-5801控制器，它可独立运行，也可通过Peer-to-Peer方式连成网络。它有8个通用输入通道，8个 通用输出通道，一个这样的控制器可控制多达8个照明开关点。
六、城轨交通环境的空气质量监测：
交通大厦的1到3层是证件集中办理 营业大厅，对于这样一个人群流动量大的公众场所，对它的空气质量检测是尤为重要的。营业大厅环境的监测主体是空气中的 CO2浓度，空气的温湿度，在人员流动最多的2层加入可燃气、硫化氢、一氧化碳、氧气等四合一的气体监测仪表，对有毒气体进行监测。仪表选用日本新宇宙的 XP—30211E。当空气环境发生异常时经上位采集并确认后做出不同的反应：启动通风机，吹入氧气等等。
七、停车场管理系统：
停 车场管理系统也是大厦保安自动化SA系统的一个部分。在地下停车场的收费中心设置一台停车场管理操作站，其上运行BAS的停车场监控系统，它是一个完全图 形化的软件系统。 在系统集成设计中，停车场操作站与BAS中央操作站的停车场管理节点在同一级网络Ethernet TCP/IP上互连。
八、系统集成功能
1.向BAS 传送停车场车辆的流动量及车位信息；
2.向BAS 传送设备工作状态及控制信息；
3.向BAS 传送收费资料；
结语
交 通大厦的楼宇自控系统现已完全投入运行，利用controx2000(开物)通用监控系统支撑软件作为上位监控平台，配以国内知名厂商硬件搭建的交通大厦 智能化工程，无论在功能上还是在安全和稳定性上都达到了预期的标准，满足了客户的需求，同时在工程成本上与选用国外的成套设备相比节约了50%左右。
该交通大厦位于广东省某市中心，楼高24层，建筑面积为40000平米，在主楼两侧各有3层高的裙楼，楼主体为中心对称结构。其交通指挥 中心位于顶楼，5至 23层为办公室，4层为餐厅， 1至 3层为集中****营业大厅。地下分三层；一层为拥有260个停车位的地下停车场，二层为机电设备间，三层为战时防空所，平时为杂物储藏室。该交通大厦的 主要功能包括：
● 集中管理市区内的机动车量；
● 对发生重大交通故障和车辆高峰时的路段进行统一调度管理。
楼宇智能化管理系统（BMS）
该交通大厦楼宇智能化管理系统（BMS）实现了对大厦设备总体运行的综合管理。对BAS系统采用了控制网络，现场总线两级控制网络结构。
在 监控中心和下位各节点上选用北京华富惠通技术有限公司自行开发的通用监控组态软件controx2000（开物），作为监控平台。在控制网络采用 TCP/IP协议进行数据传输。对下位的现场总线采用Lonworks和MODBUS标准通讯协议。控制网络通过TCP/IP协议连接系统数据服务器，监 控操作站等计算机系统，用于对现场设备的监控，数据采集汇总处理和存储。由于Lonworks器件的价位过于昂贵，从节省工程成本的方向考虑，现场控制总 线采用Lonworks和modbus两种总线结构。对于参与对现场设备进行控制和调节的数字式直接控制器（DDC），智能仪表，执行器等。采用 Lonworks现场控制总线进行连接。对于只在监控中心显示而不参与控制的电量参数和各设备运行参数，采用MODBUS进行连接，上传采集数据。在控制 网络和现场总线间采用台湾巨腾公司的网络连接器（OPEN PLC）进行连接，实现现场数据的上传和上位操作指令的下传。
对于安防系统，消防系 统，电梯管理，下位的控制器等子系统的连接主要是通过各种软件（OPC,ODBC）和硬件（串行，集线器）接口进行通信连接。由通信接口把整个大厦的消 防，安防，配电，给排水，电梯，中央空调，能耗统计等子系统连接到一起，通过数据交换和联网通讯，进行统一综合管理，使整个大厦高效合理的运转。
在交通大厦BA系统中，主要包括：供电部分（高低压变电、交流低压配电、直流供电）；机电设备（中央空调、给排水、电梯、照明）；消防系统；安全防卫系统；空气质量检测；停车场管理；能耗监测统计系统。按监控节点进行划分，可分为如下9个节点。
一、供配电监测：
1.高压侧检测项目： 高压进线主开关的分合状态及故障状态；高压进线三相电流检测 ；高
压 进线AB、BC、CA线电压检测；频率检测；功率因数检测；电量检测；变压器温度检测；以上参数送入供配电系统监测节点中，由系统自动监视及记录，为电力 管理人员提供高压运行的数据，便于管理及分析。监视主开关的状态，发生故障及时报警。监视大厦的用电情况。负荷的变化情况，便于管理人员分析。
2. 低压侧检测项目：变压器二次侧主开关的分合状态及故障状态；变压器二次侧AB、BC、CA线电压；母联开关的分合状态及故障状态；母联的三相电流；各低压 配电开关的分合状态及故障状态；各低压配电出线三相电压，电流，电量，谐波电压，浪涌电流，功率参数；中央控制室楼宇自控系统的显示器上以图形的方式模拟 出了供配电的系统图和电力分配拓扑图，如果供配电系统中有什么问题，管理人员可立即发现，并很快确定故障位置，从而及时处理问题。 controx2000(开物)软件可对采集的各电量参数进行分析和判断，对即将发生故障的元器件和线路进行预报警，在上位做出反应并下传,对要发生故障 的元器件采取有效的保护措施。对发生故障的元器件有画面自动锁定的功能，并进行语音元器件号提示。对以上的监测内容用表格的形式在监控主画面上进行显示， 并能进行存储，打印，存储的模式可进行选择：定时（存储的周期可人工设定）；过滤存储（对每隔一定时间连续存储的电量参数进行判断，如无超常变化，则存入 定时连续纪录的最后一条纪录），如这段时间内电量参数有异常偏差变化，则整段记录会被完整的保留，以供分析判断用，这样可以减少电量参数的数据库容量，优 化监测系统的运行时间。
3.应急发电部分：通常为避免正常外部电网供电出现问题，造成大厦停电，因此大厦内选用柴油发电机作为备用电源。 在故障时由柴油发电机供电，保证消防设施、电梯、应急照明等设施的用电。交通大厦的配电自控系统对发电系统及切换系统并不进行控制，但为保障应急发电装置 正常运行，楼宇自控系统对一些有关参数进行监测，如油箱油位，各开关的状态，蓄电池电压，发电电流，电压，频率等。
4.直流供电部分直流 蓄电池组的作用是产生直流220V、110V、24V直流电。它通常设置在高压配电室内，为高压主开关操作、保护、自动装置及事故照明等提供直流电源。 为保证直流正常工作，楼宇自控系统监视各开关的状态，尤其要对直流蓄电池组的电压及电流进行监视，及记录，若发现异常情况及时处理。由于供配电系统的参数 是只监不控，因此使用KMC公司的KMD-5210网络控制器，配用KMD-5220输入卡最为合 适。这样的配置最多可有128个输入点，并且其输入的A/D转换可达16位，因此可以非常精确的采集数据。它还可存储256个报警、96个曲线记录。它的 输入卡的每个输入点可通过软件及拨码开关任意改变，可设定为DI、0-5V、4-20mA等等。 KMC公司还提供各种各样的电量转换器或变送器，如电压变送器、电流变送器、功率变送器等，它们将电量信号转换为标准信号，如0-5V、4-20mA，便 于DDC接受。
二、中央空调，通风系统的监控：
在交通大厦机电设备中，中央空调是第一用电大户，对中央空调的监控最终目 标是在保证中央空调稳定运行的前提下，实现真正意义上的节能控制。从节能和环保方面考虑，中央空调的工作模式采用变频。Controx2000在国内的监 控组态软件中是现今唯一一个能够实现真正意义上位软逻辑功能的软件。对于一个很复杂的被控对象在上位组态中使用专家算法，来提高控制精度，达到满意的控制 效果。
在交通大厦机电设备监控中，对中央空调的控制采用DDC控制器（辅助备用）和上位软逻辑（采用模糊控制）混合应用的方式在不增加其他任何硬件成本的前提下来实现它的节能控制，降低大厦中央空调的能耗。交通大厦的中央空调系统在投入运行后，可实现节电40%的性能指标。
三、给排水系统：
从 节能方面考虑，给排水系统采用变频工作模式。对给排水的监控主要是对给排水系统的工作参数进行采集，监视给水池，排污池的水位高低，管网的流通状况（堵 塞、泄漏）。污水过滤网的状态，水泵的工作状态和故障状态等，以保证设备的正常运行。在上位对排污和给水，能够进行紧急控制，在发生管网泄漏和污水堵塞的 情况下能够判断出明确的事故位置。保证维修工作的快速进行。
四、电梯集群管理系统
交通大厦的电梯交通系统采用6台三菱电 梯。通过通讯接口与电梯控制系统联网，来实现对电梯的集群管理。对电梯的集群管理主要是显示电梯的运行状态，故障状态，电梯运行时的楼层号显示，电梯的启 /停控制，累计电梯运行时间对到达指定时间的电梯自动提示维护信息，在发生火警时电梯要求与消防联动停在首层（消防电梯出外）。
五、照明系统的监控：
照明系统在大厦的用电设备是仅次于中央空调的第二用电大户，对照明系统的集中监控在保证照明稳定可靠的前提下还要考虑它的节能性。
交 通大厦的照明可分为三类：办公室照明、公共区域照明、泛光照明。办公室照明指通常房间内的照明，这部分照明所用的电量是照明系统中最大的。公共区域照明指 走廊、过道、楼梯间、车库等区域的照明，包括应急照明。泛光照明指为了大厦的美观，在晚间照射大厦外观，使大厦在晚间呈现出色彩斑斓的照明。
1. 办公室的照明节能控制：在交通大厦的灯光节能方式上采用灯光的调光控制。根据自然光 的亮度，来调节灯光的亮度。KMC公司的PSR-1型感光电阻可感应 自然光的亮度，然后转换为4-20mA信号，将其传送给DDC控制器，DDC控制器处理该信号，再输出控制信号给调光器，从而调节灯光亮度。这样即可以使 光线柔和，为房间内人员创造一个良好的视觉环境，又可以节约能源。同时在每个灯排上安装红外电子眼对灯下的人体进行检测，如果在一分钟内无人进入它的感应 范围，则开始把亮度调小直到10分钟后如仍无人进入感应区域，灯自动关闭 。
2. 泛光照明的控制：在交通大厦的楼下，安装了50个不同颜色的射灯。照明监控节点采用定时开关的方法控制泛光照明。在上位监控系统中制定时间表，每天晚上7 点开灯，凌晨3点关灯；在上位的控制表内可以人工设定开哪些灯，不开哪些灯；节假日怎么开灯等等。这些方案存储在上位监控节点的数据库里，管理人员可随时 调整这些方案。
3. 公共区域照明的控制：公共区域包括走廊、楼梯间、车库等区域的照明的控制方法采用定时控制法。既在下班后除保留必要的值班照明外，其它的照明应关掉，以节 约能源。照明的控制采用KMC公司的KMD-5801控制器，它可独立运行，也可通过Peer-to-Peer方式连成网络。它有8个通用输入通道，8个 通用输出通道，一个这样的控制器可控制多达8个照明开关点。
六、城轨交通环境的空气质量监测：
交通大厦的1到3层是证件集中办理 营业大厅，对于这样一个人群流动量大的公众场所，对它的空气质量检测是尤为重要的。营业大厅环境的监测主体是空气中的 CO2浓度，空气的温湿度，在人员流动最多的2层加入可燃气、硫化氢、一氧化碳、氧气等四合一的气体监测仪表，对有毒气体进行监测。仪表选用日本新宇宙的 XP—30211E。当空气环境发生异常时经上位采集并确认后做出不同的反应：启动通风机，吹入氧气等等。
七、停车场管理系统：
停 车场管理系统也是大厦保安自动化SA系统的一个部分。在地下停车场的收费中心设置一台停车场管理操作站，其上运行BAS的停车场监控系统，它是一个完全图 形化的软件系统。 在系统集成设计中，停车场操作站与BAS中央操作站的停车场管理节点在同一级网络Ethernet TCP/IP上互连。
八、系统集成功能
1.向BAS 传送停车场车辆的流动量及车位信息；
2.向BAS 传送设备工作状态及控制信息；
3.向BAS 传送收费资料；
结语
交 通大厦的楼宇自控系统现已完全投入运行，利用controx2000(开物)通用监控系统支撑软件作为上位监控平台，配以国内知名厂商硬件搭建的交通大厦 智能化工程，无论在功能上还是在安全和稳定性上都达到了预期的标准，满足了客户的需求，同时在工程成本上与选用国外的成套设备相比节约了50%左右。
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