建筑设备监控系统和能量监控系统设计

徐智童++林昕++王欣

摘要：本文通过对建筑设备监控和能量监控系统的系统组成、工作方式、网络架构和传输要求的介绍，结合某办公楼的设计需求和控制功能对设备监控系统和能量监控系统的总体架构、优势对比、功能特点和设备选型进行系统和方案策略的设计。通过设计，可以将公楼的所有建筑设备在控制器上监视他们的状态，并实施智能控制。

关键词：建筑设备监控；能量监控；系统控制的方案与策略；系统图；平面图

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）17-0252-03

1绪论

建筑设备监控系统和能量监控系统在智能建筑的是智能建筑的组成中必不可少的一环，该系统在全球的智能建筑风靡，越来越多的被应用在各种功能和类型的建筑中。该系统创造了一个安全、舒适与便利的工作环境，同时尽量节约能源，它可以监控大厦内各种机电设备的运行情况和故障状况，并控制这些机电设备。它不仅可以根据需要随时打印各种报表，给管理人员带来很多的方便，同时，它对机电设备的实时监控，更方便于人员对设备的维护、维修和管理。在节能的同时，又节省了人力、物力，大大降低了管理成本。

2 系统方案设计

2.1项目概述

本工程建筑面积30191.82平方米，地下1层，夹空1层，主要是设备房及地下停车车库等；地上12层，主要是办公等。建筑耐火等级为一级，结构类型框架，建筑高度53.3米，长度为73.8米，宽度为49.6米。本工程从附近的开闭所，引来10kV电源，穿管埋地引入本工程10kV变配电室；另在夹层的柴油发电机房内设置柴油发电机组，作为备用电源。

该公司为适应办公现代化管理以及为满足安全防范的需求，需设计功能完善的公共安全系统，使之成为一座具有良好的可升级性、可扩展性并且“节能、节资、高效、安全”的综合性办公大楼。

此次设计的机电设备主要有风冷热泵机组、循环水泵等冷热源设备，空调机组、新风机组、VRV空调等空调设备，送风机、排风机等送排风设备，集水井、污水泵等排水设备，电梯设备和变配电设备等。

建筑设备监控系统和能量监控系统将采集和控制整座建筑的机电设备的数字型号和模拟信号，再通过数字信号和模拟信号的输出，实现办公大楼建筑设备管理系统自动化，如此一来系统更加完善，管理更加高效与便捷，减少了管理人员与劳动力，最重要的是实现建筑设备能耗的节约。系统以致力于创造节能、舒适、安全、高效的办公环境。本项目的机电设备主要有冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、膨胀水箱、热交换器、热水锅炉、锅炉热水泵等冷热源设备，空调机组、新风机组等空调设备，送风机、排风机等送排风设备，集水井、潜污泵等排水设备等。

2.2 建筑设备监控内容

2.2.1 送排风系统的监控

主要监控内容应包括

送/排风机：监测手/自动状态、运行状态、故障报警、定时控制风机启停，累计运行时间累计。

对地下室停车场进行空气监测，根据Co含量控制送/排风机的启停。

控制要求：

排烟风机、加压风机在消防报警系统中已独立自成系统， BA系统只做监测，不作任何控制 。

2.2.2 给排水系统的监控

本工程中给排水系统主要有集水井、潜污泵、消防水泵、生活水泵、补水泵、生活水箱等设备 。

本系统的主要监控内容如下：

监控生活水泵、补水泵的手/自动、运行状态、故障报警。

监测消防水泵的运行状态、故障报警，只监不控。并按照相关专业对于系统的要求完成整个自控系统 。

监测潜污泵的运行状态、故障报警，只监不控。按照相关专业对于系统的要求完成整个自控系统。

监视生活水池、水箱、集水井的超高、超低液位报警。

2.3 建筑能量监控内容

2.3.1 冷热源系统的监控

本项目要求BA通过接口通讯的方式监测冷热源系统等参数 。

本系统的要求监控内容如下：

监控机组的运行状态、故障报警、手自动状态及启停控制。

监控水泵的运行状态、 故障报警、 手自动状态及启停控制 。

监控压差旁通， 保持系统流量和压力的恒定 。

监控蝶阀的启停和开关状态 。

监控设备的累计运行时间，优先开启运行时间最短的机组，均衡设备的工作。

监控列表汇报所需设备的趋勢显示图， 进行比较和存档 。

监控当设备发生故障时， 进行备用设备自动切换和报警显示。

根据当天室外气象参数（室外温湿度）及最近几天数据记录， 对当天所需负荷进行预测， 决定开启的机组最小台数。

监控实现设备的最优启停时间控制 。

2.4 系统控制策略设计

2.4.1系统自动监控内容与策略

集水泵：通过DDC设置报警水位，设备自动检测到水位位置并判断是否到达报警液位，从而实现自动报警。

风机：通过DDC设置风机自动开启、停止时间，从而在一定程度上实现节能。

VRV空调：由于图纸中空调设备已选好，我们设计中，设置了VRV接口，从而可以在控制界面上监测到空调的状态以及室内温度。由于VRV空调多联机是独立控制的，所以我们不能对其进行控制。但是我们可以通过空调厂家获得控制权限从而根据送风温度来设定预定值，来控制启停。这样可以实现能量最优控制。

红外探测器：每个房间装有红外探测器，监测这个房间是否有人，并与VRV 空调机组联动。

2.4.2 建筑能量监控与节能策略

通过设置VRV空调通信协议，通过授权，可由我们的软件控制。这样的话，我们可以根据办公大楼各层楼的使用情况对空调启停状态以及时间段进行设置。尽量保证空调不会处于无用运行，保证其利用率，从而进一步节能。

通过VRV空调内部的传感器，传感器监测到房间温度后，实时向控制终端传输温度数据，使我们可以在监控屏上实时观测到室内温度。

通过红外线传感器检测到房间是否有人，若在一段时间内无人，系统会自动将该房间的空调关闭。

2.4.3本系统与其他子系统的联动

联动内容：

门禁系统联动灯光控制以及空调控制：主要设置在高管办公室，当刷卡进入时，自动开启灯光和空调。

一卡通与电梯联动：当办公人员刷卡出门或者进门时，电梯自动到相应的楼层。

停车场出入口与CO探测器联动：当CO探测器检测到地下一层的CO浓度高于设定值，入口关闭，自动开启排风扇。等到CO浓度小于设定值，入口打开。

3 初步设计

设计内容包括设计说明、点位表、系统图、平面图、原理图、主要设备列表。图纸目录由总目录给出。

3.1 设计说明

3.1.1 设计依据

1）建筑概况：说明建筑类别、性质、面积、层数、高度及智能化设计标准等级等。

2）相关专业提供给本专业的工程设计资料。

3）本工程采用的主要标准及法规。

3.1.2 设计范围：建筑设备监控系统和能量监控系统

3.1.3 需要请在出设审批时解决或确定的主要问题

3.2 项目系统图

A） 系统前端采集控制量

模拟量：一氧化碳浓度监测（输入端）；被动式红外探测器（输入端）

数字量：设备故障报警、设备开关状态、超高液位报警、手动自动状态、液位高低报警（输入端）；设备开关状态（输出端）；

B） 系统前端控制设备

冷源：冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔；

热源：水热交换器、热水循环泵、燃气热水锅炉、锅炉热水泵、膨胀水箱等；

消防双速排烟风机

混流风机

C） 传输方式

DDC与DDC之间的传输方式用485总线方式，该方式采用RVSP通讯线进行性通信，由于DDC 数量不是特别多，所以传输距离在100米左右。

DDC与设备之间的传输方式用485总线方式。

交换机与控制机之间用：超五类网线。

3.3 平面图

包括各分站DDC平面布置，只画出设备平面分布，并作出线路连接。

3.4 前端控制设备列表

经过布置和统计，前端数字量输入点位一共有307个；前端数字量输出点位一共有49个；前端模拟量输入点位一共有10个；模拟量输出点位一共有0个。

DDC共用了20个PUB6438SR控制器和13个SIO12000拓展模块。

4 深化设计

深化设计有详细的分系统图、设备原理图、详细的设备机房内DDC与监控设备的连接平面图和接线图及详细的设备材料清单。

5 结束语

本文就某公司办公楼的建筑设备监控与能量监控系统的设计进行介绍，并且通过设计，将办公楼的所有建筑设备实施智能控制。控制效果良好。

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