1、第三章 建筑设备自动化系统建筑设备自动化系统 章节内容章节内容 第一节第一节 建筑设备自动化系统概述建筑设备自动化系统概述 第二节第二节 建筑设备自动化系统建筑设备自动化系统 第三节第三节 建筑设备自动化系统的管理与维护建筑设备自动化系统的管理与维护 本章重点是了解建筑设备自动化系统的组成及工作原理，明确建筑设备自动化系统管理工作要达到的基本目标，由此提高智能化设备系统可靠性，提高管理效率。第一节第一节 建筑设备自动化系统的概述建筑设备自动化系统的概述19世纪末 西欧和美国的一些公司生产了机械控制和电气控制器20世纪50年代 出现了气动仪表控制系统20世纪60年代 发展为电动单元组合仪表20世
2、纪70年代 出现电子仪表和采用小型电子计算机的集中式控制系统20世纪80年代 出现采用微型计算机的分布式控制系统（DCS）网络技术的发展 分布式控制系统（DCS）向现场控制系统（FCS）的结构 模式过渡 目前正处于从目前正处于从DCS到到FCS的转型期，真正的的转型期，真正的 FCS 还没有出现。还没有出现。一一 建筑设备自动化系统的组成建筑设备自动化系统的组成 建筑设备自动化系统简称BAS或BA系统，是将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、停车场管理等设备或系统，以集中监视、控制和管理为目的，构成的综合系统。BAS通常包括给排水、供配电、照明、暖通空调、电梯、消防、安全防
3、范等监控子系统，如图3.1所示。图3.1 建筑设备自动化系统的组成 建筑设备自动化系统通常有广义和狭义之分。狭义BAS的监控范围主要包括给排水、供配电、照明、暖通空调、电梯等系统和设备。在实际工程中狭义的建筑设备自动化系统也常常称为建筑设备监控系统、楼宇自动化系统、楼宇自动控制系统等。广义BAS的监控范围在狭义BAS的基础之上，还增加了安全防范系统（Security Automation System,SAS）和消防系统(Fire Alarm System,FAS)。根据我国行业政策现状，通常将狭义的建筑设备自动化系统、安全通常将狭义的建筑设备自动化系统、安全防范系统和消防系统分别作为独立的系
4、统进行设计施工防范系统和消防系统分别作为独立的系统进行设计施工。二二 建筑设备自动化系统的功能建筑设备自动化系统的功能 BAS的监控对象主要包括给排水、供配电、照明、暖通空调、电梯等设备和系统。（1）给排水系统 在智能建筑中，生活给水系统通常有水泵供水方式、高位水箱供水方式和气压罐压力供水方式等。生活排水系统通常采用先把污水集于污水池，然后用水泵排水的方式。所以建筑给排水系统监控的设备主要有高位水箱、低位水箱、蓄水池、污（废）水池、水泵等。（2）供配电系统 供配电系统为整个建筑物提供电源，保证各个系统的正常供电要求，保障整个建筑物的正常工作秩序，是智能建筑正常运行的先决条件。电力系统除具有继电
5、保护与备用电源自投入等功能要求外，还必须具备对开关和变压器的状态、系统的电流、电压、有功功率与无功功率、电能等参数的自动检测，实现全面的能量管理。供配电系统的主要监控设备主要有变配电设备、自备电源、动力设备等。（3）照明系统 照明系统为人们的工作和生活提供必须的光环境，既满足人体舒适感的要求。照明系统能耗很大，在大型高层建筑中往往仅次于供热、空调系统，并导致冷负荷的增加，智能照明应十分重视节能。照明系统的主要监控设备主要有照明设备、开关等。（4）通风与空调 通风与空调系统是建筑物内功能最复杂、涉及设备最多、设备分布最分散、能耗最大的一个系统，是BAS控制的主要对象。通风与空调系统需要监控的主要
6、设备有热水泵、冷却塔、冷冻水泵、冷水机组、新风机组、空气处理机组、变风量机组、锅炉、凝结水回收装置等。（5）电梯 电梯主要包括直梯和扶梯。对于7层及以上的住宅，10层以上的高层建筑，均需配备电梯，大多数为电梯群组。需要利用计算机实现群控，以达到优化传送、控制平均设备使用率和节约能源的目的。对电梯楼层的状况、电气参数等亦需监测，并联网实现优化管理。对于这些被监控对象来说，建筑设备自动化系统实现如下功能：1.设备监控 能够对建筑物内的各种建筑设备实现运行状态监视，启/停控制，并提供设备运行管理，包括维护保养及事故诊断分析，调度及费用管理等。（1）对建筑设备实现运行状态监视，如对电动机的运行状态（是
7、否运行、故障状态、手/自动状态等）、对温湿度、液位高度、压力的检测等。（2）对建筑设备发送命令进行控制，如对水泵的启/停控制，对阀门的控制等。（3）对建筑设备的集成与管理，提高了工作效率，减少了运行人员及费用。采用建筑设备监控系统后，由计算机系统对建筑物内的大量机电设备的运行状态进行集中监控和管理，对设备运行中出现的故障及时发现处理，大量节省运行管理和设备维护人员，节省机电设备的运行管理和设备维护费用。2.能效监管 BAS对空调、供配电、照明、给排水等设备的控制是在不降低舒适性的前提下达到节能、降低运行费用的目的。有关数据显示，建筑物的能耗达到整个国家能耗总量的30%以上，建筑物能耗则体现在建
8、筑设备的能耗上。在大型公共建筑内部，不同类别的的设备能耗比例如图3.2所示。图3.2 大型公共建筑的建筑设备能耗比例图建筑设备自动化系统在充分采用了最优化设备投运台数控制、最最优化设备投运台数控制、最优启停控制、焓值控制、照度控制、分区照明控制、供水压力控制、优启停控制、焓值控制、照度控制、分区照明控制、供水压力控制、温度自适应设定控制温度自适应设定控制等有效的节能运行措施后，建筑物可以减少约减少约20%的能耗的能耗，这具有十分重要的环保意义。建筑物的生命周期有6080年，一旦建成使用后，主要的投入就是能源费用与维护更新费用，BAS能有效降低运行费用的支出，其经济效益十分明显。3.资源共享应能
9、满足对建筑物的物业管理需要，实现数据共享，以生成节能及优化管理所需的各种相关信息分析和统计报表。应能共享所需的公共安全等相关系统的数据信息等资源。4.具有良好的人机交互界面及采用中文界面。第二节第二节 建筑设备自动化系统建筑设备自动化系统一一 智能物业给排水系统智能物业给排水系统 智能物业给排水系统是建筑设备自动化系统中的一个重要组成部分，它的主要功能是通过计算机控制及时地调整系统中水泵的运行台数，以达到供水量和需水量或来水量和排水量之间的平衡，实现泵房的最佳运行，实现高效率、低能耗的优化控制。智能物业给排水系统监控对象主要是蓄水池、污水池、水箱的水位和各类水泵的工作状态，例如水泵的启停状态、
10、水泵的故障报警、水池以及水箱高低水位的报警等。这些信号可以用文字及图形在显示屏上显示，并可通过打印机将其记录打印出来。系统可对各类水箱、水池的高低水位越限报警，以及对各种水泵的启停状态、水泵的故障报警。（一）智能物业给水系统（一）智能物业给水系统1.建筑给水系统形式建筑给水系统的供水方案，由建筑物高度、性质、用水量、配水点布置及室外给水管网的压力和水量等因素确定。常用的有以下几种形式：（1 1）设置升压和储水设备的给水方式）设置升压和储水设备的给水方式建筑给水系统从蓄水池取水，通过水泵将水提升到水箱，再从水箱靠重力向给水管网配水。一般情况下，生活用水和消防用水独立设置水箱。如果消防用水和生活用
11、水共用一个水箱，消防出水管在生活出水管之下，水箱内储备10min消防用水量。由于建筑用水由水箱直接供应，供水压力比较稳定，且有水箱储水，供水较为安全可靠。但是水箱质量很大，增加建筑物的符合，占用建筑物面积且存在水源受二次污染的危险。（2）气压给水方式）气压给水方式是利用密闭压力水罐内气体的可压缩性储存、调节和升压送水的给水装置，其作用相当于高位水箱或水塔。这种给水方式灵活性大，气压水罐可安装在任何高度，施工安装简便，给水压力可在一定范围内调节。变压式气压给水压力变动大，影响给水附件的寿命；水泵启动比较频繁，运行和管理费用较高，供水安全性较差等。（3）变频调速给水方式）变频调速给水方式变频调速给
12、水方式是在利用压力或流量传感器反馈恒定的情况下，由变频器控制电机不断改变水泵转速，从而不断改变水泵的流量来适应用户用水量需求的装置方法。这种给水方式效率高、能耗低、运行安全可靠、自动化程度高、设备紧凑、占地面积小，对管网系统中用水量变化的适应能力强，但要求电源的可靠性高、管理水平高，整个工程的造价高。2.给水监控系统（1）设置升压和储水设备的给水方式监控原理）设置升压和储水设备的给水方式监控原理控制系统对地下储水池、楼层水池、天台水池的水位进行监测，当高/低水平超限时的报警，根据水池(箱)的高/低水位控制水泵的启/停。监测给水泵的工作状态和故障。监控原理如图3.3所示。图3.3 设置升压和储水
13、设备的给水方式监控原理图1 1）监测及报警）监测及报警当高位水箱（蓄水池）液面高于溢流水位时，自动报警；当液面低于最低报警水位时，自动报警。但蓄水池的最低报警水位并不意味着蓄水池无水，为了保障消防用水，蓄水池必须有一定的消防用水量，当发生火灾时，消火栓泵启动，如果蓄水池液面达到消火栓泵停泵水位，发出报警信号。水泵发生故障自动报警。2 2）水泵启）水泵启/停控制停控制水泵启/停由水箱和蓄水池水位自动控制。水箱设有4个水位，即溢流水位、最低报警水位、水泵停泵水位和水泵启泵水位；控制器根据水位开关送入信号来控制水泵的启/停；当水箱液面低于启泵水位时，控制器发出信号自动启动水泵投入运行；当水箱液面高于
14、停泵水位或蓄水池液面达到停泵水位时，控制器发出信号自动停止水泵；当工作泵发生故障时，备用泵自动投入运行。自动显示水泵启/停状态。3 3）远程控制）远程控制控制中心能够实现对现场设备的远程开/关控制。4 4）设备运行时间累计）设备运行时间累计累计运行时间为定时维修提供依据。为了延长水泵的使用寿命，通常要求水泵的累计运行时间尽可能相同，每次启动系统时，应优先启动累计运行时间少的水泵。故可根据每台泵的运行时间，自动确定作为运行泵或是备用泵。（2）气压给水方式监控原理）气压给水方式监控原理控制系统监测气压罐内液位、压力，并根据液位的高低、压力的大小控制水泵启/停，监测给水泵的工作状态和故障。监控原理如
15、图3.4所示。图3.4 气压给水方式监控原理图1 1）监测控制）监测控制随着用水量的增加，气压罐内液位下降，空气容积上升，压力降低，当气压罐内的压力与控制器设定的最小压力相等时，水泵开启，水压入管内。同时罐内压力增大，当与控制器设定的最大压力相等时，水泵停止工作。监测水泵运行状态，水泵发生故障自动报警。2 2）应急控制）应急控制在多台水泵组成的系统中，多台水泵互为备用。当工作水泵损坏时，备用水泵能投入使用，以保证系统正常运行。3 3）远程控制）远程控制控制中心能够实现对现场设备的远程开/关控制。4 4）设备运行时间累计）设备运行时间累计累计运行时间为定时维修提供依据。为了延长水泵的使用寿命，通
16、常要求水泵的累计运行时间尽可能相同，每次启动系统时，应优先启动累计运行时间少的水泵。故可根据每台泵的运行时间，自动确定作为运行泵或是备用泵。（3）变频调速给水方式监控原理）变频调速给水方式监控原理控制系统监测管网压力，根据压力的大小调节水泵的转速。监测给水泵的工作状态和故障，如果使用水泵出现故障，备用水泵会自动投人工作。监控原理如图3.5所示。图3.5 变频调速给水方式监控原理图1 1）监测控制）监测控制水管式压力传感器监测水泵出口管网的水压，输入控制器，与给定值比较，若压力大于设计压力，控制器向调速器发出降低电流频率的信号，水泵转速降低，出水管流量、压力下降。反之亦然。2 2）应急控制）应急
17、控制在多台水泵组成的系统中，多台水泵互为备用。当工作水泵损坏时，备用水泵能投入使用，以保证系统正常运行。3 3）远程控制）远程控制控制中心能够实现对现场设备的远程开/关、调速控制。4 4）设备运行时间累计）设备运行时间累计累计运行时间为定时维修提供依据。为了延长水泵的使用寿命，通常要求水泵的累计运行时间尽可能相同，每次启动系统时，应优先启动累计运行时间少的水泵。故可根据每台泵的运行时间，自动确定作为运行泵或是备用泵。（二）（二）智能物业排水系统智能物业排水系统 高层建筑物一般都建有地下室，有的深入地面下23层或更深。地上建筑物的污、废水，是沿排水管道靠重力自行排入城市排水管网。建筑物地下的污、
18、废水无法自行排出，通常是把污、废水集中于污、废水池（坑），再用泵排入排水系统。监测污、废水池（坑）的液位，控制水泵的启停。监测水泵运行状态。监控原理如图3.6所示。图3.6 排水系统监控原理图1 1）污水泵启停）污水泵启停/控制控制污水泵的启/停由污水池水位自动控制。污水池可设三个水位：报警水位、污水泵启水位和污水泵停水位。当集水井的水位达到高限时，连锁启动相应的水泵。当集水井的水位达到低限时，水泵停止工作。2 2）监测报警）监测报警当污水池液面高于报警水位时，自动报警；监测水泵运行状态，当水泵发生故障时，自动报警。3 3）远程控制）远程控制控制中心能够实现对现场设备的远程控制功能。系统能够根
19、据预先编制的时间表，实现设备的按时启/停控制。4 4）设备运行时间累计）设备运行时间累计运行时间累计、用电量累计为定时维修提供依据，并根据每台泵的累计运行时间确定是工作泵或备用泵。二二 智能物业供配电系统智能物业供配电系统 电能是国民经济各部门和社会生活中的主要能源和动力。发电厂将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，发电厂又多建在一次能源所在地，而电能用户大都集中在城市或工业中心，所以电能再经变电、输电和配电供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、优质的电能。电力系
20、统结构图如图3.7所示。图3.7 电力系统结构图（一）智能建筑供配电系统的特点（一）智能建筑供配电系统的特点1.由于用电量大，一般要设计内部变配电所。2.为了确保高层建筑消防设施和其他重要负荷用电，高层建筑一般要求两路独立电源供电，一用一备或互为备用。3.为了保证电力系统在故障时，特别重要的用电设备（一级负荷）不致中断，必须设置应急柴油发电机组。4.为了保证在发生地震、火灾等特殊情况下，电源和柴油发电机组都不能正常供电（或机组尚未启动时），建筑内部人员能够安全疏散，还必须配备蓄电池电源。5.为了减少变配电系统的电能损失，采用变压器深入负荷中心的方式，变压器进入楼设置在底部，或者根据电力负荷的竖
21、向分区，将变压器按上、下层配置或按照上、中、下层配置。6.由于变压器进入楼内，为了防火需要，不能采用一般的油浸式变压器和油断路器等在发生事故时易引起火灾的电气设备，而采用干式变压器和真空断路器。（二）智能建筑的高压主接线（二）智能建筑的高压主接线智能建筑由于用电负荷大，通常是10KV高压受电。常用的高压系统主接线方案如下：1.两路10KV进线，单母线分段，这是智能建筑中常用的高压主接线方式，如图3.8所示。平时两路电源同时供电，互为备用，母联开关为断路器，内装有自动投入装置。图3.8 母线联络的分段单母线2.两路10kv进线，单母线不分段，如图3.9所示。两路10KV进线采用一用一备工作方式，
22、当工作电源失效时，备用电源自动投入，两路都能保证100%的负荷用电。这种接线所用高压配电设备少，但清扫母线或母线故障时，将造成系统全部停电。因此，这种接线常用在大厦负荷供电可靠性要求稍低的建筑中。图3.9 两路电源进线的单母线接线 3.一路10kv电源，一路220/380V低压备用电源，如图3.10所示。此种供电方式用于取得第二高压电源有困难或虽然可以取得第二高压电源但经济上不合理，而且可以从邻近处取得低压电源作为备用电源的情况。这种接线用在大厦负荷较少，供电可靠性要求较低的建筑中。图3.10 高供低备主接线（三）智能建筑的低压主接线（三）智能建筑的低压主接线智能建筑变配电所的低压主接线一般采
23、用分段单母线接线方式，母联开关手动或自动切换。根据变压器台数和电力负荷的分组情况，可以有以下几种常见的低压主接线方式。1.电力和照明负荷公用变压器供电，如图3.11所示。对于这种接线方式，可对一般电力和照明负荷分别计量，应将电力负荷和照明负荷分别几种，设分计量表。图3.11 照明和电力负荷共用变压器主接线2.空调制冷负荷专用变压器供电，如图3.12所示。空调这冷负荷由专用变压器供电，当在非空调季节空调设备停运时，可将专用变压器亦停运，从而达到经济运行的目的。图3.12 空调制冷负荷专用变压器供电主接线3.电力和照明负荷分别变压器供电，如图3.13所示。电力负荷和照明负荷分别由变压器供电。图3.
24、13 电力和照明负荷分别变压器供电主接线（四）应急柴油发电机组（四）应急柴油发电机组目前城市电网的供电情况虽然比较稳定，但对一个建筑物来说，即使城市电网已提供两路电源，并且有时这两路电源来自不同的变电站，但是实际运行中，一路电源检修时不排除另一路电源出现故障的情况，而且还有可能两路电源同时出现故障。为保证消防泵、消防电梯、紧急疏散照明、防排烟设备、电动防火卷帘门等消防设施用电的可靠性，必须设置应急柴油发电机组，按一级负荷供电，当市政电网无法提供两路独立电源时，柴油发电机组应启动迅速、自启动控制方便。市网停电后能在1015s内启动且供电，机组在市电停止后延迟3秒后开始启动发动机，启动时间约10s
25、（总计不大于15s，若第一次启动失败，第二次再启动，共有三次自启动功能，总计不大于30s），发动机输出主开关合闸供电。当市电恢复后，机组保持不卸载运行，5min后，发动机输出主开关自动开闸，机组空载运行约10min后，自动停机。（五）供配电系统监测1.检测运行参数，为正常运行时的计量管理、事故发生时的故障原因分析提供数据。2.监视电气设备运行状态，并提供电气主接线图开关状态画面；如发现故障，自动报警，并显示故障位置、相关电压、电流数值。3.对建筑内所有用电设备的用电量进行统计及电费的计算与管理，绘制用电负荷曲线如日负荷、年负荷曲线；并且实现自动抄表，输出用户电费单据等。4.对各种电器设备的检修
26、、保养维护进行管理，如建立设备档案，包括设备配置、参数档案，设备运行、事故、检修档案，生成定期维修操作单并存档，避免维修操作时引起误报警等。5.根据监控装置中计算机软件设定的功能，以节约电能为目标对系统中的店里设备进行管理，主要包括：变压器运行台数的控制，合约用电量经济值监控，功率因数补偿控制及停电复电的节能控制。典型供配电监控系统如图3.14所示。图3.14 典型供配电监控系统结构1.高压供电系统的监测（1）高压进线电流、电压、功率因数、电能监测。为了监视供电系统一次设备（电力装置）的运行状况和计量一次系统消耗的电能，保证供电系统安全、可靠、优质和经济、合理的运行，必须对一些重要的电气参数进
27、行测量。（2）变压器温度监测及超温报警。控制器通过温度传感器自动检测变压器线圈温度，通过与设定值比较，如超温则发出报警信息。（3）高压主开关运行状况监测及故障报警。高压主开关运行状态信号进入控制器，要求单独使用一对常开辅助节点，接入DI通道。事故信号为各种保护信号，一般有过流、速断、重合闸、接地及保护回路断线等，这些事故信号进入控制器，要求选用具有两对独立节点的信号继电器，一对节点给原信号系统作就地指示，一对节点接控制器的DI通道。监控原理如图3.15所示。图3.15 高压供电系统的监测原理图2.低压配电系统的监测由于低压侧的每个配电回路的供电对象比较具体，如供冷水机组用电、照明用电、水泵用电
28、等，因此，监测电压、电流、功率因数等参数对大厦的管理有非常大的作用。基于这些参数，可以分析大厦内各主要用电设备的用电情况，为科学有效的用电提供帮助。监视各主要开关的分合状态及故障状态，可以使管理人员在中央控制室就能掌握整个低压配电的状况，了解各个开关的状态及哪个开关是在故障状态。监控原理如图3.16所示。图3.16 低压配电系统监测原理图（1）参数检测、设备状态监视与故障报警控制器通过温度传感器/变送器、电压变送器、电流变送器、功率因数变送器自动检测变压器线圈温度、电压电流和功率因数等参数，与额定值比较，发现故障报警，并显示相应的电压、电流数值和故障位置。经由数字量输入通道可以自动监视各个断路
29、器、负荷开关、隔离开关等当前的分、合状态。（2）电量计量控制器根据检测到的电压、电流、功率因数计算有功功率、无功功率，累计用电量。为绘制负荷曲线、无功补偿及电费计算提供依据。3.应急柴油发电机与蓄电池组监控高层智能建筑为保证供电的可靠性，需要自备柴油发电机组作为应急电源。当电源转换时间无法满足是，需要选择蓄电池类电源作为备用电源或电源转换期间的过度电源。建筑设备自动化系统通常对应急柴油发电机组及切换开关的相关参数进行监测。如油箱液位、各开关的状态、发电机故障状态、电流、电压及蓄电池组的电压等。监测原理如图3.17所示。图3.17 应急柴油发电机与蓄电池组监控（1）始终处于准备启动状态。一旦市电
30、中断时，机组应立即自动启动，并在15秒内投入正常供电；（2）当市电恢复正常时，机组维持5分钟不卸载运行，之后切断应急发电机组接入开关，发电机组再空载冷却运行约10分钟停机，彻底退出系统。（3）监测蓄电池组电压。常用电源正常时，向蓄电池充电，常用电源中断时，由蓄电池供电。三三 智能物业照明系统智能物业照明系统智能照明系统是智能建筑的一个重要组成部分，该系统是根据某一区域的功能、每天不同的时间、室内光亮度或该区域的用途来自动控制照明。智能照明系统应用在智能建筑中，不仅能营造出舒适的生活、工作环境以及现代化的管理方式，还能创造出可观的效果。智能照明系统在确保灯具能够正常工作的条件下，给灯具输出一个最
31、佳的照明功率，既可减少由于过压所造成的照明眩光，使灯光所发出的光线更加柔和，照明分布更加均匀，又可大幅度节省电能，智能照明系统节电率可达20%40%。智能照明系统可在照明及混合电路中使用，适应性强，能在各种恶劣的电网环境和复杂的负载情况下连续稳定地工作，同时还可有效地延长灯具寿命，减少维护成本。（一）智能照明系统的功能灯光调节：用于灯光照明控制时能对电灯进行单个独立的开、关、调光等功能控制，也能对多个电灯的组合进行分组控制，方便用不同灯光编排组合形式营造出特定的气氛。智能调光：随意进行个性化的灯光设置；电灯开启时光线由暗逐渐到亮，关闭时由亮逐渐到暗，直至关闭，有利于保护眼睛，又可以避免瞬间电流
32、的偏高对灯具所造成的冲击，能有效的延长灯具的使用寿命。延时控制：在您外出的时候，您只需要按一下“延时”键，在您出门后一定时间内，所有的灯具和电器都会自动关闭。控制自如：可以随意遥控开关屋内任何一路灯；可以分区域全开全关与管理每路灯；可手动或遥控实现灯光的随意调光，还可以实现灯光的远程电话控制开关功能。全开全关：整个照明系统的灯可以实现一键全开和一键全关的功能。场景设置：回家时，在家门口用遥控器直接按“回家”场景。（二）智能照明系统的组成智能照明控制系统由输入单元和输出单元、系统单元三部分组成。1.输入单元（包括输入开关、场景开关、液晶显示触摸屏、智能传感器等）：将外界的信号转变为网络传输信号，
33、在系统总线上传播；2.输出单元（包括智能继电器、智能调光模块）：收到相关的命令，并按照命令对灯光做出相应的输出动作；3.系统单元（包括系统电源、系统时钟、网络通信线）：为系统提供弱电电源和控制信号载波，维持系统正常工作。智能照明系统通过计算机主机或PC监控器编程设计出各种不同的照明方案，如需集中管理的，可在控制室中设置一台主机。每个输入输出单元设置唯一的地址并用软件设定其功能。输入信号在通信网络上传送，所有的输出单元接收并作出判断，控制相应的输出回路。系统中的每个单元均内设微处理器（CPU）和数据存储器，所有的参数被分散存储在各个单元中，即使系统断电或某一单元损坏，也不影响其它单元的正常使用。
34、（三）智能照明控制系统结构智能照明系统采用模块化分布式控制结构，通常由调光模块、开关模块、智能传感器、控制面板、液晶显示触摸屏、时钟管理器、手持编程器等独立的单元模块构成。智能照明系统结构如图3.18所示。图3.18 智能照明控制系统结构1.调光模块（开关模块）调光模块是控制系统中的主要设备，它的主要功能是对不同功能的定居进行配电、无级连续调光和开关控制（开关模块无调光功能）。它能适应电源电压、频率的变化，抑制电磁干扰，改善电源电压输出波形，防止高启动电流和热冲击以及通过软启动特性和软关断技术来保护灯具，延长灯具寿命。2.控制面板控制面板相当于传统照明系统中的照明开关，安装于便于操作的地方，人
35、们可以通过操作控制面板中的某个按钮来启动照明系统中的某个灯光控制回路的组合，从而调用某个灯光场景。它由一般场景调用面板、可编程场景调用面板、时序场景调用面板和区域联接场景调用面板等。所谓灯光场景，即系统中由不同的照明回路、不同的敏感搭配而成的一种灯光效果。这些灯光场景可以预设置和记忆在调光模块和开关模块中，用户可以从控制面板或液晶显示触摸屏上，调用某种灯光场景以达到某种照明效果。3.智能传感器智能传感器是系统中实现照明智能管理的自动信息传感元件，具有动静检测（用于识别有无人进入房间）、照度动态检测（用于自动日光补偿）和接收红外线遥控等功能。4.时钟管理器用于一周或一年内复杂照明时间和任务的时序
36、设定，可对大堂、营业厅、办公室、走廊、景观照明系统等具有周期性控制特点的场所实施时序控制。一台始终管理器可管理多个区域，每个区域可有多个回路，多个场景。5.液晶显示触摸屏液晶显示触摸屏是一种较高级的人机界面，他具有信息存储记忆功能，能显示多种画面图像及相关信息，可以根据设定产生模拟各种控制要求和调光区域灯光明暗的图像，实现直观地多功能、多区域控制。6.手持编程器手持编程器可通过插头插入编程接口与系统网络连接，对系统的任何一个调光区域的灯光场景进行预设置、修改或读取，并显示各调光回路预设置的值，是最基本的系统控制程序编程器。7.PC机智能照明系统接受PC机的管理，可通过计算机对大型智能照明系统进
37、行实时监控、管理和有关信息的网络远程传输。（四）智能照明系统的优势：1.实现照明的人性化 由于不同的区域对照明质量的要求不同,要求调整控制照度，以实现场景控制、定时控制、多点控制等各种控制方案。方案修改与变更的灵活性能进一步保证照明质量。2.提高管理水平 将传统的开关控制照明灯具的通断，转变成智能化的管理，使高素质的管理意识用于系统，以确保照明的质量。3.节约能源 利用智能传感器感应室外亮度来自动调节灯光，以保持室内恒定照度，既能使室内有最佳照明环境，又能达到节能的效果。根据各区域的工作运行情况进行照度设定，并按时进行自动开、关照明，使系统能最大限度地节约能源。4.延长灯具使用寿命 众所周知，
38、照明灯具的使用寿命取决于电网电压，由于电网过电压越高，灯具寿命将会成倍地降低，反之，则灯具寿命将成倍地延长，因此防止过电压并适当降低工作电压是延长灯具寿命的有效途径。系统设置抑制电网冲击电压和浪涌电压装置，并人为地限制电压以提高灯具寿命。采取软启动和软关断技术，避免灯具灯丝的热冲击，以进一步使灯具寿命延长。5.系统扩展灵活，应用范围广 系统的各功能模块都挂于一个控制总线上，这种系统可大可小，便于扩充。小系统可由一个调光模块（或一个开关模块）和几个控制面板组成，用于一个会议室、一座别墅或一个家庭的灯光控制。复杂的系统可配置计算机监控中心，这个监控中心可以和智能建筑的中央控制室合用，实现就地控制和
39、集中控制的良好组合。通过网络可联入远程维护中心，实现对整个系统的远程维护。四四 智能物业通风与空调系统智能物业通风与空调系统通风与空调系统是智能建筑设备系统最主要的组成部分，其作用是保证建筑物内具有舒适的工作、生活环境和良好的空气品质。通风与空调系统的监控是对新风机组、风机盘管、空调机组、变风量末端装置和冷热水系统进行的监控，是节能、节电的关键。对建筑通风与空调系统进行全面管理和监控，可以实现建筑内的温度调节、湿度调节、通风气流速度的调节以及空气洁净度的调节等，营造良好的工作生活环境。（一）新风机组的监控新风机组是一种没有回风装置的空调机组，通常与风机盘管配合使用，为了避免室外空气对室内温湿度
40、状态的干扰，在送入房间之前需要对其进行湿热处理，例如处理到与室内空气状态的焓相同的状态点，新风不再增加室内的空调负荷。室内负荷通常由风机盘管处理。新风机组只有一个换热器，冬夏季公用。在冬季送入热水对空气加热，在夏季则送入冷冻水对空气冷却祛湿。加湿器仅在冬季对新风加湿。新风机组在南方作为舒适性空调使用时，时常取消了加湿器。全新风式空调系统完成的监控功能主要有以下四个方面：1.监测功能监视风机电机的运行/停止状态；监测风机出口空气温度、湿度参数；监测新风过滤器两侧压差；监视新风阀打开/关闭状态。2.控制功能控制风机启/停；控制空气-水换热器调节阀，使风机出口温度达到设定值；控制干蒸汽加湿器阀门，使
41、冬季风机出口空气湿度达到设定值。4.集中管理功能各机组附近的DDC控制装置通过现场总线与相应的中央管理机相连，可以显示各机组启动/停止状态，送风温、湿度，各阀门状态值；发出任一机组的启动/停止控制信号，修改送风参数设定值；新风机组工作出现异常时，发出报警信号。监控原理如图3.19所示。3.保护功能冬季当某种原因造成热水温度降低或热水停止供应时，应停止风机，并关闭新风阀门，以防机组内温度过低而冻裂空气水换热器；当热水恢复正常供热时，应启动风机，打开新风阀，恢复机组正常工作。图3.19 新风机组监控原理图新风阀控制：新风机组的新风阀配置开关式风阀控制器。这是因为新风机组的风量是根据工作区内人员数量
42、计算出来的，一般不作调节，因此新风门只有开、关两种状态。在风机开启时，风阀全开，停机时，风阀全关。风阀的控制通过一路DO通道完成。若要了解风阀的实际状态，还可以用一路DI接受风阀执行器的反馈信号。压差开关：用微压差开关即可监视新风过滤器两侧的压差，检查过滤器是否堵塞。安装压差开关时，应尽可能将测压管放在管道和设备的中心部位气流比较平稳处，以消除气流涡流的干扰，使测得的压差较为准确可靠。水阀调节：水阀为连续可调的电动调节阀。通过水量的变化调节送风温度。通常通过AO输出通道输出4-20mA的电流信号，直接对阀门的开关新型控制。阀门的实际开度也可以通过AI通道接受调节阀的反馈信号来反映。干蒸汽加湿器
43、也是通过电动调节阀来调节蒸汽量，配置方法与水阀相同。风机控制：为监测风机电机的工作状态，将风机电机交流接触器的辅助触点的状态作为输入信号，由DI通道接入。另一种方法是在风机的上下游侧安装空气压差开关，以压差信号来表示风机的状态。电机过载报警则从继电器的辅助出头取得，由DI通道接入。通过DO通道发出对电机的启停控制信号。送风温、湿度监控：为准确地了解和控制送风参数，温度传感器的测量精度在其工作范围内应小于0.5C，相对湿度传感器的精度应小于5%10%，同时其热响应时间不能太长。防冻保护：换热器内的水温接近0C时，其体积不仅不收缩反而会膨胀，因而使换热器被胀裂。一般情况下，新风机停止工作时，通常水
44、量调节阀都关闭至零位，换热器内水流停止流动。因此，当空气温度下降时易发生冻裂现象，这种情况是产生陈裂的主要原因。防止陈裂可采取以下措施：（1）首先应关闭新风阀，防止冷空气进入。同时关闭风机，不使换热器温度进一步降低。（2）新风阀应有良好的气密性，同时要有良好的保温性阻止与室外冷空气的传热。但大多数风阀本身的气密性和保温性并不好，难以起到保温隔热的作用。比较可靠的方法是机组停止工作后仍然把水量调节阀打开（30%），是换热器内的水流缓慢循环起来，若水泵已停机，则整个水系统还应开启一台小功率的水泵，保证水系统有一定的水流速度，而不至冻裂。出现下列情况之一时，应启动防冻保护程序：（1）风机停机，室外空
45、气温度不高于5C时；（2）风机未停机，换热器出口水温低于8C。（二）风机盘管的监控风机盘管系统的控制通常包括风机控制和温度控制两部分，监控原理如图3.20所示。监控功能有：1.风机控制通过温控器上的“高、中、低”三档开关，来控制风机盘管内的风机按“高、中、低”三种转速运行。检测风机故障状态、运行状态，控制风机启停。2.温度控制（1）室温传感器监测室内温度，一路AI信号传输给控制器，控制器控制电动阀，连续调节冷热水量。（2）冬、夏季自动转换在风机盘管供水管上设置了一个温度开关，供冷水时（如12C），适应夏季工况，供热水时（3040C）适应冬季工况。图3.20 风机盘管监控原理图（三）空调机组的监
46、控空调机组的调节对象是相应区域的温、湿度，因此送如控制装置的信号包括被调区域内的温、湿度信号。具有双风机的空调机组，包括送风机和回风机。其加热、冷却干燥过程分别由加热器和表面式冷却器完成。加湿由干蒸汽加湿器实现。这种配置较为完善,适合于风道系统阻力比较大，温湿度控制要求严格的场合，而且在过渡季能充分利用室外新风通风换气，使室内达到较好的卫生条件。双风机空调机组监控原理如图3.21所示。现实工程中，常采用的空调机组，只有一个风机，负责送风和回风。有的空调机组还只有一个热交换设备，夏季对空气进行冷却和干燥处理，冬季则进行加热处理。设备的配置较为简单。单风机空调机组监控原理如图3.22所示。图3.2
47、1 双风机空调机组监控原理图图3.22 单风机空调机组监控原理图序号监控功能备 注1新风阀与回风阀协调控制1.根据新风通道中的温度、湿度传感器以及回风通道的温度、湿度传感器测出的温度及湿度，调节新风阀和回风阀的开度，使新风/回风比例控制在预定值。新风阀、回风阀与风机连锁，并均为连续控制方式。2.根据室内CO2检测器测量值，实现最小风量控制，并使新风量与回风量之和保持不变。2过滤器堵塞报警压差检测器报警值可调3防冻保护防冻报警值一般设置为44送风温度调节夏季和冬季分别控制冷水/热水电动调节阀调节冷媒/热媒的流量，以控制送风温度5送风湿度调节通过电动调节阀调节水/蒸汽的流量。该功能只用于北方严寒干
48、燥的地区。南方地区很少设置此功能，送风湿度一般通过控制温度控制而间接控制6送风机运行状态监控1.风机进出口压差装置用于检测风机运行状况2.通过风机配电箱中的辅助触点对电动机的运行状况和启/停进行控制7送风温度、湿度自动检测风管式温、湿度计，风管内插入长度25mm8室内温度、湿度自动检测壁挂式温、湿度计9室内CO2浓度测量用于控制最小新风量，实现节能目的。表3.1 空调机组监控功能兼排烟功能的空调机组监控原理如图3.23所示。图3.23 兼排烟功能的空调机组监控原理图当发生火灾时，新风、回风系统立即停止工作，启动排烟系统。（四）变风量系统的监控变风量(VAV)系统是一种新型的空调方式。当室内环境
49、温度变化时，改变送风的温度(定风量)和改变送风量(变风量)两种控制方式均可达到相同的控制效果，采用变风量系统的中央空调系统可节能20%左右。VAV系统一般由带变频调节电机的空调机组和变风量末端装置组成。1.送入各房间风量是变化的，因此应采用调速装置对送风机转速进行调节，使之与变化风量相适应。2.调节送风机速度时，需引入送风压力检测信号参与控制，从而使各房间内压力不出现大的变化，保证装置正常工作。3.对于VAV系统，需要检测各房间风量、温度及风阀位置等信号，并经过统一的分析处理后才能给出送风温度设定值。4.在进行送风量调节的同时，还应调节新、回风阀，以使各房间有足够的新风。变风量系统监控原理如图
50、3.24所示。图3.24 变风量系统监控原理如图变风量系统的监控功能1.1.送风量的控制送风量的控制空调房间所带各房间的负荷变化情况不同或者要求的设定值彼此不同时，如果采用温度控制方式，控制流程如下。房间温度实测值与设定值比较计算，控制调整末端装置中的风阀，使某个房间温度达到要求值，但其它房间或总风机风量变化导致末端装置的风道处的空气压力有变化，影响其它房间风量，影响其它房间温度，各房间风阀不断调节，风量、温度不断变化，系统不稳定。系统送风量控制一般采用定静压法和变静压法。定静压法：静压传感器安放在主风道压力最低处，测量系统风量的变化，通过送风控制器调节送风机转速，使该点的压力恒定在VAV末端
