福州长乐机场候机楼楼宇自动化系统管理平台浅析

文｜ 浙江中控研究院有限公司 夏年春 顾沈佳 王 涛

福州长乐机场是规模大、档次高的现代化机场，设备种类繁多，能源消耗大，环境质量要求高，人员流动性大，安全性要求高；而候机楼是机场重要的旅客集散基地，要充分体现机场整体软、硬件条件的先进性，拥有一套好的候机楼楼宇自控系统无疑至关重要。

机场候机楼的楼宇自动化控制设计应从机场的特点出发，体现机场候机楼功能的先进性，并可扩展与其他系统的接口；充分体现通信等现代科学技术在现代化机场的应用。为了令福州长乐机场候机楼成为一栋具有国际先进水平的现代化智能建筑，使大楼内的工作人员获得安全、舒适、便利、快捷的应用体验，建立先进和科学的综合管理机制，提高办事效率，福州长乐机场候机楼楼宇自动化系统被设计成了一个采用最新技术的、高运作效率、低维护成本、高可靠性和高性价比的楼宇设备控制系统；并在综合考虑投资效费比、长期使用及维护成本、实际使用效果等因素后，选用了浙江中控SUPCON公司的OptiVIEW自动化管理平台。

1 总体设计原则

（1）前瞻性

机场候机大楼的数字化、信息化、智能化是个渐进的发展过程。福州长乐机场候机楼弱电系统的设计充分顾及了人和业务等方面的需求，采用了系统平台型的设计方法，除了能满足当前各种业务需求外，还能满足未来5~10年候机大楼数字化、信息化、智能化可持续发展的要求。

（2）可扩展性、兼容性

楼宇自动化系统采用涵盖机场候机大楼管理、设施设备运营业务的构架结构，能够保证后续导入的应用系统或设备设施可以很容易地与原系统融为一体；通过对候机楼既有弱电系统的业务区分，实现其与网络平台的无缝连接；采用接口方式与应用系统交换信息。

（3）开放性

楼宇自动化系统具有很强的开放性，与不能纳入的外部系统的信息交换符合机场信息安全标准。

2 设计理念

2.1 基本理念

候机楼楼宇自动化系统设计的基本理念是：为旅客提供安全、舒适和便利的体验，综合考虑投资性价比与长期运行成本，建设一个先进、高效、可靠和高性价比的自动化控制系统。

2.2 技术理念

候机楼楼宇自动化系统设计的技术理念是：构筑一个满足机场数字化、信息化、智能化可持续发展的长短期目标实现要求的支撑平台；在灯光照明回路及空调控制回路上尽量利用既有设施，实现自动监测和控制，同时收集、记录、管理有关系统信息，提高运行效率，提供舒适的候机环境，节省能源、人力，延长设备寿命。

3 工程建设范围

福州长乐机场候机楼楼宇自动化改造工程涉及照明、空调新风、通风三个子系统，共有监控点530个，其中数字控制点140个，模拟输入量52个、模拟输出量28个、数字状态点310个。

4 子系统的改造

4.1 照明系统

机场照明系统监控基于楼宇自动化系统的照明配电箱分布统计表进行，监控内容包括：

◆ 开关控制，即通过DDC输出DO接点控制辅助继电器，实现远程启停；

◆ 照明状态监视，即监视公共区域照明的开关、手/自动转换状态和过载故障报警；

◆ 采用闭锁继电器控制所有的公共区域照明；

◆ 运行时间统计，即通过软件实现对照明时间的累计；

◆ 定时/特种效果控制，即于预定时间或根据室外照度情况启停照明回路（通过软件实现逻辑控制）。

通过对照明回路的集中管理可以实现以下功能：

◆ 照明系统能够通过监测候机大楼光照度参数，根据设定值，经DDC计算控制照明等设备的启停，达到保持环境舒适性和节能的目的；

◆ 照明系统能根据航班动态自动控制相关区域、相关设施的照明设备；

◆ 提供可修改控制策略的用户界面与完善的数据处理功能，使用户能够根据需要自行改变控制策略或扩充控制方式；

◆ 统计各种照明设备的工作情况并将之打印成报表，以供物业管理部门参考；

◆ 可根据用户需要任意修改各照明回路的时间调度计划；

◆ 累计各控制开关的闭合工作时间；

◆ 中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计运行时间及其历史参数，且可将这些参数通过打印机输出。

4.2 空调新风系统

空调新风系统监控的监控内容如下：

◆ 风机运行状态、手/自动状态、故障报警、过滤网堵塞报警（DI）；

◆ 新风温度、回风温度（AI）；

◆ 新风湿度、回风湿度（AI）；

◆ 回风口二氧化碳浓度（AI）；

◆ 冷/热水控制阀开度（AO）；

◆ 送风风门、回风风门、混风风门、新风风门开度（AO）。

（1）室内温度控制

室内温度控制以回风温度设定值作为控制目标，以回风温度作为过程变量，对空调水阀开度进行PID调节，使回风温度保持在设定值附近，从而使室温始终保持在设定值附近。在夏季工况时，当回风温度升高时，增大阀门开度；当回风温度降低时，减小阀门开度。

需要注意的是，如果要提高大空间空调对负荷变化的响应速度，则应增加送风温度测点，建立串级双环控制，将送风温度作为内环过程变量，将回风温度作为外环调节目标，合理调整内环的PI参数和外环的PID参数，使DDC发出调整信号至调节阀门，改变流经空调机盘管的水流量，从而在使回风温度保持在设定值范围内的同时，实现系统响应时间短，且稳定可靠的控制。

（2）空调机的变新风（焓值）控制

冬季运行时，采用正常的温度控制，启动热水调节阀。最小新风比一般控制在10%~17%左右。对于目标区域有二氧化碳监测装置的空调机，根据空气质量调整新风阀的最小开度，使空气质量达到预定指标。

当室外空气焓值小于室内空气焓值，新风门全开后回风温度仍超过设定值时，变新风比控制为温度控制，启动冷水调节阀，进入入夏过渡季节工况。

当室外空气焓值大于室内空气焓值时，意味着气候由入夏过渡季转为夏季，此时应取最小新风比，仍采用温度控制，使用冷水调节阀。

夏季向冬季过渡的过程与上述过程相反。在过渡季节，应该尽可能利用室外空气焓值较低的条件，采用新风比控制，以降低空调能源消耗。

进行工况转换时，必须在判别点附近设置合适的滞后区，以保证系统能够稳定工作。

（3）新风控制

对于空气质量要求比较高的场所（如病房），进行二氧化碳浓度监测，根据室内二氧化碳浓度调节新风量，以实现卫生和安全保障。

（4）联动协调控制

空调机的新风阀与回风阀实现互补比例调节，并与风机、水阀联锁动作，风机停止时新风阀和水阀自动关闭，风机启动时回风阀提前打开，新风阀延时打开；对应送、排风机联锁启停。

（5）其他监控功能

除上述监控功能之外，空调新风系统监控还有以下几项内容：

◆ 中央管理工作站对系统中各设备的监控对象，如室内温度等进行监测和预设定值的再设定；

◆ 过滤网的压差报警（提醒清洗过滤网）；

◆ 按功能需要启停受控设备；

◆ 监测设备的运行状态、故障状态、手/自动状态；

◆ 编制时间程序以自动控制风机启停，并累计运行时间；

◆ 采集典型室外温湿度参数，作为最优启停控制、焓值控制及其他节能控制的参考。

各空调机组的参数设定值由中央站设定，主要控制功能由DDC实现。DDC能够脱离控制网络独立运行。

4.3 通风机

送/排风机组的监控内容及控制方法如下：

◆ 风机启/停控制；

◆ 风机运行状态及故障状态监视（发现设备故障时报警）；

◆ 手/自动状态监视；

◆ 运行时间统计（通过软件实现）；

◆ 运行参数、故障报警的即定时记录、打印。

5 福州长乐机场候机楼楼宇自动化平台系统概述

福州长乐机场候机楼楼宇自动化管理平台采用OptiVIEW楼宇自动化解决方案，基于子系统平等方式进行自动化管理，所集成监控和管理的对象包括冷热源系统（预留接口)、照明系统、空调新风系统、送/排风系统、环境管理系统（预留接口）、航班动态信息（预留接口）。作为一个复杂的分布信息处理系统，该自动化平台具有对象管理、数据源访问、信息分析和处理、统一视图的生成等功能。

自动化的核心技术是对信息的采集、取用和综合管理，即对信息的集成管理。福州长乐机场候机楼的一体化信息自动化管理平台，在管理信息域，可实现机场整体性的信息交互和信息共享，将各子系统的信息集成到相互关联的系统平台上，对整个弱电系统实行综合统一管理，即借助计算机网络和综合布线技术，将各个子系统彼此隔离的自动化管理平台集成到一个相互关联、统一协调的系统中，实现大楼内各种信息、资源和任务的共享，从而满足当今和未来生产活动和大楼设备管理、人员管理的要求——具体可实现的价值如下：

◆ 可实现信息、资源的高度共享；

◆ 可实现方便的统一管理及维护，减少使用成本；

◆ 可提供良好的工作环境，有助于提高工作效率；

◆ 可实现方便的全局协调管理，提高对突发事件的响应能力，使主管人员能够迅速做出决策，从而减少突发事件带来的损失。

6 系统功能集成设计

福州长乐机场候机楼楼宇自动化管理平台集成的子系统都具有独立的硬件结构和完整的软件功能，因此在实现底层物理连接和标准协议之后，通过软件功能实现信息交换和共享是自动化管理的关键内容。监控管理服务器是整个楼宇自动化管理平台的信息中心。正常情况下，监控管理服务器中流通的主要是综合监视信息、协调运行和优化控制信息、统计管理信息等；发生紧急或报警事件时，服务器可及时传输报警和联动信息。

在楼宇自控系统内，各子系统向楼宇自动化管理平台输送统计、管理方面的数据，平台向子系统输送控制其运行方式的命令；子系统向监控管理服务器发送运行状态、主要参数和报警信息，并接收监控管理服务器发送的协调控制命令，以确定自身运行方式。当机场动态信息系统更新时，相关子系统都应产生连锁反应，相关信息通过计算机网络传输。

平台中心层以Windows 2003为系统软件平台，监控管理服务器以SQL数据库管理系统为核心，各工作站通过OPC标准接口进行数据交换。通信工作站和综合监控工作站运行监控组态软件，在保证通信处理实时性的前提下，提供强大的通信驱动能力和丰富的图形、动画功能。利用组态配置工具可方便地实现不同的通信协议、生成丰富的监控界面。楼宇自动化管理平台的具体功能划分如下：

（1）实时监视各子系统关键设备和关键点

用户使用Web浏览器打开相关的网页，可实时地看到所关心的任何一个子系统的任何设备或关键点的状态（相关信息在页面上以图形、文字、动画的方式显示出来）。一般每个子系统都有独立的监视系统，供用户监视其设备；而平台的价值便是将它们集成起来，提供一个集中监视的窗口——这是平台的基本功能。

（2）执行上层应用下达的管理方面的控制指令

用户可以根据需要，在页面上直接下达命令，控制任何一个设备的运行。作为对用户的回应，会有反馈信息传回，显示在页面上。这一功能可能会受到具体子系统的限制，因为有些子系统不支持外部控制。

（3）综合各个控制系统的状态信息，提供相关报告

如果某个设备或关键点发生异常或其他重要事件，系统会以报警、事件的形式，及时在页面上用图形、文字、动画、声音等方式表现出来。

（4）提供准实时的系统间联动功能

各子系统本身是独立工作的系统，平台将它们集成起来，令它们协同工作，使一个子系统的动作可触发另一个子系统的动作，即实现系统间的联动。例如，航班到场后，航班动态信息的更新除可触发照明的动作外，还将触发相关区域的空调设备。平台软件内嵌Script命令语言，支持用户自由设置联动逻辑关系。

（5）记录历史数据，为信息管理系统提供第一手资料

每个设备的运行状态、系统中发生的重要事件，都会以历史数据的形式转储在商用数据库中——既可供追忆过去发生的事件时使用，也可自动为信息管理系统提供原始数据。

（6）安全管理

基于Internet的应用都需要考虑安全性问题，必须杜绝信息泄露给非授权人员的情况。平台在系统架构的多个层次上都是采用DCOM实现的，因此拥有Windows NT及Windows 2003的安全性保障。另外，平台还对用户权限进行了分级，对不同级别的用户授予不同的权限，从而保证低权限用户只能浏览页面而无法进行控制。

（7）值班管理

由于浏览器不一定24小时运行，平台提供值班程序模块24小时运行，以应对可能的意外情况。

（8）Web页面组态

平台提供可视化和Web页面组态工具，支持用户根据自己的喜好和需求定制操作界面，可以直接生成历史趋势图、实时趋势图、报警画面，并进行动画连接等。

自动化管理平台最根本的功能是实现各个子系统之间的信息交换、对各子系统实行统一的管理和监控，因此首先应关注各子系统之间的互联性和互操作性的问题，此外还应关注系统联动实现问题。

各子系统之间的互联性和互操作性的问题，涉及多厂商、多协议、面向各种应用的体系结构，以及各类设备、子系统之间的接口、协议、系统平台、应用软件、建筑环境、运行管理等各类面向集成的问题。能否方便、灵活地接入各子系统，是平台系统软件设计和实现中的一个重要问题——采用OPC规范是一个比较好的解决方案。

实现系统联动的主要目的，是增强处理突发事件的能力。以往为达到同样的效果，往往要增加许多硬件设备，但由于硬件接点数量的限制，往往增加了投资却又不能得到很好的效果。福州长乐机场候机楼楼宇自动化管理平台应用软件功能代替硬件设备，不仅节省了初次投资，更增加了集成的信息量和系统联动功能；同时可以使管理人员在任何一台连接到网络的电脑上，以相同的、熟悉的界面管理各子系统，提高了管理效率，降低了运行成本。