摘要：随着社会的发展，近几年来，我国的信息产业、电力产业、机电产业、计算机技术都得到了迅猛的发展，智能建筑是现代化建筑的必然产物，智能建筑系统的内容广泛，性能繁复，通过建筑物的内在联系、优秀的设计理念，供应了一套投资合理化、效率高效化的优雅惬意、方便迅速、安保健全的环境，这是大量的技术人员长期共同努力下的结晶。智能建筑的自动化控制系统也使很多人得到了保障。
关键词：建筑自动化管理系统；设计；实现
一、建筑自动化管理系统的结构
建筑自动化管理系统（BIS）包括建筑设备监控管理系统（BAS）和智能建筑防范系统两部内容，其中智能建筑防范系统包括安全防范系统（SAS）和火灾防范系统一即：火灾自动报警及消防联动控制系统（FAS）。
建筑设备监控系统提供冷热源、暖通空调、给排水系统、变配电设备、照明、电气等控制系统的连接，通过提供多种国际标准通信接口，如：BACnet、LonWorks、0PC等接口协议，完成其他厂商设备、系统的集成，建立机电设备监控中心。
安全防范系统提供视频监控系统.入侵报警系统、出入口控制管理系统、电子巡更、停车场管理系统的接口等，建立安全防范监控中心。
火灾自动报警及消防联动控制系统通过设置各种火灾探测装置探测建筑物内火灾情况，一旦灾情发生或接到火灾报警立刻在中心监视装置上显示并及时停止空调机的运行，并开启防排烟风机及其他联动操作。
二、工程概述
某工程冷源系统包括三台冷水机组，一套分集水器，三台冷冻水泵，三台冷却水泵，5组冷却塔，系统投资费用高，能源损耗大，通常占建筑总能源消耗比例50%以上，通过中央计算机系统的网络将分布在各监控现场的区域智能分站连接起来，共同完成集中操作、管理和分散控制，不仅体现环境控制效果也是取得直接经济效益的关键，而冷源系统的控制是较为复杂的一个部分，因此对冷热源的节能控制的设计与实现非常具有代表性意义。
三、智能建筑自动化管理系统的设计与实现
1.建筑设备监控系统（BAS）设计要点
（1）功能目标设计定位：
建筑设备监控系统的设计首先需要从工程实际出发，根据业主的具体要求和功能目标，对建筑特点的分析，以及本工程的相关图纸可知，本工程BAS系统集成设计包括冷热源系统、空调系统、通风系统、给排水设备、智能照明系统、电梯监测系统、换热系统、变配电智能监测系统、车库送排风智能控制系统和柴油发电机组监测系统，对主要设备进行运行状态的监视和联动控制。
系统设计时考虑对宾客的服务，及对管理人员和工作人员的服务，根据具体的空调要求有针对性地设计控制模式：通过直观、有效、便利的系统运行平台设计，为长期工作的管理人员提供-个良好的工作环境，体现以人为本的现代化人文关怀的理念。
（2）BAS系统设计应用需求分析
本BAS系统在总体需求设计上应设计留有足够冗余的系统容量、系统结构灵活，所选用的现场DDC控制器物理控制点均预留10%的余量，并采用高性能的现场传感器和执行机构，保证系统的使用寿命。
本系统采用强大的管理功能和简便的操作方式，为了满足系统结构分布式控制的需求，网络设计上可采用二级网络，即由管理层网络和监控层网络组成，实现对设备运行状态的监视和控制，其中管理层网络设计可以采用局域网，提供开放的协议进行道讯，提供与第三方应用系统之间信息和数据的交换，监控层网络设计为专业以太网和现场控制总线网络，可以通过使用开放的0PC等协议进行通讯，提供第三方监控系统间的控制联动的接口。
（3）BAS系统图设计
根据系统需求分析确定系统设计方案，并结合现场实际情况，绘制BAS系统图描述系统的概况和网络结构。如图1：
图1.设备监控系统图
本工程的楼宇自控系统以霍尼韦尔公司的EBI系统为平台，设计成为一个分散集控系统，系统配置三个工作站，其中包括两个中央站互为备用和一个操作站，以实现对各个不同区域或者不同功能进行单独控制和管理。现场控制器监控点8862个，配置DDC150台和VAV控制器952台。
该系统图的设计需要考虑设计冗余，根据建筑设备分布的特点，合理的配置DDC控制器及其分布，所选用的现场DDC控制器物力控制点均预留10%的余量，以便日后升级和拓展使用。
DDC配置原则：在设备集中的场所设置DDC控制盘箱，DDC控制器与设备的距离，即控制线长度不超过50m。控制点数相对集中的场合选用CPU（XCL5010）加I/0模块的大型控制器；对于制冷站这种监控点十分集中的场合，配置有高性能的大型控制器，对于设备点数少且分布范围广的情况采用Honeywell的分布式I/0模块。同一台设备上需要联动控制的监控点要配置在同一台控制器上，不同设备需要功能联锁的点配置在同一条总线上。
（4）控制原理图设计
本BAS系统采用DDC控制方式，根据相应的控制原理，对每个控制对象及控制内容绘制每部分具体控制原理图，以新风机组送风温湿度控制为例，如图2。
图2.新风机组送风温湿度控制原理图
1）夏季：通过DDC控制器分别对送风温湿度与设定值进行比较，通过DDC控制器的比例积分运算，计算各自需要的冷水阀开度，按照温度优先、湿度优先、最大值优先等控制要求，选择温湿度贿赂输出值，或二者最大值，调节冷水阀开度。
2）冬季：通过DDC控制器对送风温度与设定值进行比较，通过DDC控制器的比例积分运算，调节热水水阀开度，保持送风温度恒定，根据送风湿度与设定值的比较，控制加湿器阀开关，保持送风湿度恒定。
2.建筑设备监控系统冷源系统监控设计
（1）冷源系统的基本结构组成
图3.冷源系统的基本结构
（2）设备监控技术在冷源系统控制中的应用
在实际工程中，本工程的三台冷水机组的水流量要求恒定，变流量系统实际上是实现供冷（水）量与需冷（水）量相对匹配的过程，即供冷（水）量只能随冷水机组的运行台数的不同产生变化，变流量水系统主要有一次泵系统和二次泵系统，一次泵系统由于用户侧和冷水机组共用同一水泵，但是用户侧要求作变流量运行，而冷水机组又为定水量运行，二者运行时存在着供水矛盾，采用在供、回水总管间设有旁通管：二次泵系统用户侧和冷水机组分别有各自的独立运行的水泵，用户侧的二级泵可根据盘管对冷水的需求量，作变流量运行，满足用户侧的冷量要求：冷水机组侧设有恒流量的一级泵，它一方面提供建筑物需求的冷冻水，另一方面保证通过冷水机组的流量不变，使二次泵系统满足用户侧作变流量运行和冷水机组的定水量运行的要求，通过设置供、回水总管间设有平衡管，解决一、二泵间存在流量的矛盾，这一系列的操作都是通过在冷源系统的相应环节中安装各类传感器、执行器、电动阀门和控制器的自动控制来实现系统运行状态的监控和调节，实现了冷源系统的自动化控制，如图4所示。
图4.独立并联式冷源系统群控系统图
（3）基于BACnet协议基础的冷源系统群控的实现
本工程选用的是约克品牌冷水机组，机组自身拥有一套成熟、完整的控制系统，不需要也不允许建筑设备监控系统对其机组内部运转进行过多的控制，冷水机组厂家通过通信协议开放通信接口与设备监控系统进行集成控制，设备监控系统可以对冷水机组等重要数据进行监视，如冷水机组的供水、回水、当前机组负荷百分比、蒸发器进出口温度，冷凝器进出口温度、冷凝压力、蒸发压力等：这些参数反映了机组的运行情况和整个空调系统的负荷情况，因为是从机组内部读取，数据更为实时，同时避免了参数测量的误差，采用此控制设计的关键是冷冻设备原有控制系统的协议与BA系统的协议是否可以通讯，BACnet协议集成方式解决了这个通讯问题，利用这些参数可以更好的实现对冷源的群控功能。
3.BACnet接口程序的实现
基于BACnet系統的智能建筑自幼化管理系統，通过侍送和接收BACnet报文来实现系統的通讯和信息交换，BACnet接口程序的实现过程实际上就是BACnet报文封装、拆装和通信实现的过程。BACnet通讯实体把通讯内容作为数据在BACnet分层结构的最高层应用层进行封装，形成应用层协议数据単元（APDU），随即由高层向低层逐层封装，最后形成可以在屋里链路层上发送的屋里数据帧，简单地悦，就是上位机把符合BACnet协议规则的数据报文通过物理层发送給支持BACnet协议的设备；相反，接收方的BACnet设备对接收的BACnet报文进行拆装，过程与封装过程相反。
图5.BACnet报文的封装与拆装
结束语
智能建筑是信息时代高科技的产物，建筑物内各个子系统需要高度的智能化，安全防范系统把有关设备有机地连接在一起，并接入计算机网络上。在智能建筑安全防范系统设计中，我们还需做一些有益的探索，以促进我国建筑行业的发展。
参考文献：
[1]陈雄斌.楼宇自动化系统及其发展趋势[J].计算技术与自动化，2015.
[2]杨守权.建筑物自动化系统的三层结构[J].北京：工程设计CAD与智能建筑，2015.
[3]杜成章.当前楼宇设备自动化系统存在的问题[J].北京：工程设计CAD与智能建筑，2014.
论文作者:胡源邦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：系统论文; 设备论文; 控制器论文; 管理系统论文; 监控系统论文; 智能建筑论文; 建筑设备论文; 《基层建设》2019年第12期论文;