楼宇设备监控系统介绍课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,楼宇设备监控系统,楼宇设备监控系统,楼宇设备监控系统又称建筑设备自动化系统,Building Automation System,，,BAS,是智能楼宇中应用计算机进行监控管理的重要设施。,9.1,系统监控原理,楼宇设备监控系统实际上就是一个计算机控制系统 ；,技术：,计算机技术、网络通信技术、自动控制技术的综合应用；,目的：,达到舒适、安全、可靠、经济、节能的目的；,网络：,总线型结构 ；,控制结构 ：,集中控制型和集散控制型两种 ；,现场控制设备：,采用直接数字控制器实行数字控制和模拟控制。,楼宇设备监控系统楼宇设备监控系统楼宇设备监控系统又称建筑设备,1,集中控制型,9.1.1,系统结构模式,集中控制型和集散控制型两种,1),集中控制型系统,(Con-central Control System,，,CCS),主要特点是：,一台计算机完成对整个被控对象的全部监测与控制 任务。,组成 ：,中央处理主机；,通信网络；,DGP,（,Data Gathering Panel,）数据收集站（,AID,）；,检测元件；,执行元件 ；,集中控制型9.1.1系统结构模式集中控制型和集散控制型两种1,2,框图,缺点 ：,2,软件系统庞大，潜在的故障风险很大,;,3,变动一点会影响全局，导致系统的可扩展性、可发展性差 ；,4,管线复杂，施工量大，维护管理困难；,5,适用于小型系统。,1,风险集中，任何部分的故障都会导致系统不能正常运，甚至导致整个系统崩溃,;,框图缺点 ：2软件系统庞大，潜在的故障风险很大;3变动一,3,集散控制,2),集散控制型系统,分布控制型系统,( Distributed Control System,，,DCS),特点,:, 1,集中管理，分散控制, 2,中央管理计算机只完成系统的管理职能,;,3,多台计算机分别实施不同的控制任务,;,4,任一台故障，不影响其他，使风险分散，提高了可靠性,;,5,硬、软件模块化设计，配以容错技术，系统可靠性强；,6,控制算法丰富，控制功能齐全，适应多种控制要求；,7,硬件设备标准化、模块化，配置极为方便，扩展性强；,8,便于更改设置及操作使用。,当今主流控制技术,集散控制2)集散控制型系统分布控制型系统( Distribu,4,DCS,框图,(Direct Digital Control,，,DDC),DCS框图(Direct Digital Control，,5,系统组成,9.1.2,楼宇设备监控系统组成,楼宇设备监控系统是一个综合性的系统，由以下子系统组成。,1),空调系统,-,中央空调系统,2),通风系统,3),给排水系统,4),电力设备的监控,5),照明控制,6),电梯设备的监控,7),检测与计量,8),物业管理,系统组成9.1.2楼宇设备监控系统组成楼宇设备监控系统是一个,6,系统网络结构,9.1.3,系统的网络结构,系统网络结构可取两种形式：简易型 、复合型,1、简易型结构 采用 RS-485总线,系统网络结构9.1.3系统的网络结构,7,复合型,2),复合型结构 监控网采用,RS-485,总线,现场控制网采用现场总线,复合型2)复合型结构 监控网采,8,现场总线,9.1.4,现场总线技术在楼宇设备监控系统中的应用,大型的,BAS,系统 、采用复合型结构 ，,复合型结构 ：,监控网采用,RS-485,总线,现场控制网采用,现场总线,中央管理计算机,Ethernet,，,TCP/IP,楼宇智能化管理系统（三级网络）。,IBMS,，,(Intelligent Building Management System),现场总线的类型：,Lonworks,、,BACnet,、,nativeBACnet,、,Profibus,、,CAN,等。,现场总线9.1.4现场总线技术在楼宇设备监控系统中的应用大型,9,总线特点,1,、现场总线的特点（开放性与兼容性）,1,）开放性好、互操作性强、彼此兼容、设置灵活、使用方便,;,2,）接线十分简单，一对双绞线可以挂接多个设备，节省投资,;,3,）无极性连接，减少了安装的工作量,;,4,）系统集成容易，多厂商、多品牌相互兼容。,集散型（,DCS)BA,系统属于实时控制级总线，,多采用,Lonworks,总线技术。,总线特点1、现场总线的特点（开放性与兼容性）1）开放性好、互,10,LON,总线,2,、,Lonworks,现场总线技术,Lonworks,现场总线技术又称,Lon Talk Bus,美国,Echelon(,爱可龙,),公司产品,是一种测控网技术，也是一种工控网技术。,能方便地使计算机与传感器、执行器进行联网。,传输的是数据量较小的检测信号、状态信号和控制信号 。,局部操作网又称为,Lonworks,网。,(Local Operating Network,，,LON),LON总线 2、 Lonworks现场总线技术 Lonwor,11,Lon,组成,组成：,Lonworks,节点,路由器,LonTalk,协议,Lonworks,收发器,Lonworks,网络,节点开发器,主要由：,Lon组成组成：Lonworks节点路由器LonTalk协议,12,LON,特点,Lonworks,总线的主要特点是,:,(1),具有开放式的通信协议,-LonTalk,通信协议,遵循,ISO/OSI,全部七层模型,:,1,物理层,2,链路层,3,网络层,4,传输层,5,会话层,6,表达层,7,应用层,ISO:,International Standards Orgnization,国际标准化组织,OSI:,Open Systems Interconnection,开放系统互连,LON特点 Lonworks总线的主要特点是: (1)具有,13,神经元芯片组成,介质访问处理器 ：,第一层,第二层,驱动通信子系统硬件和执行冲突避免算法。,网络处理器 ：,第三层,第四层,第五层,第六层,网络变量处理、寻址、事务处理、证实、背景诊断、软件计时、网络管理、函数路径选择等控制网络通信接口和发送、 接收数据包。,应用处理器 ：,第七层,执行用户编写的操作系统。,其神经元芯片中有,3,个,8,位,CPU,， 组成,3,个处理器，对应七层,神经元芯片组成介质访问处理器 ：第一层第二层驱动通信子系统硬,14,Neuron Chip,(2),具有高度集成的神经芯片,Neuron Chip,3,个,8,位,CPU,；编程语言为,Neuron C,62,个网络变量；,一个网络变量最大长度可达,31,个字节。,(3),支持多种通信介质，具有多种软件、硬件模块,通信介质：,双绞线、同轴线、电力线、红外、无线射频、光纤 等；,网络：,自由拓扑结构，星形、总线型和环形，允许不同介质类型混合存在。,Lonworks,技术产品门类齐全 ：,多种硬、软件模块和收发器 。,Neuron Chip (2)具有高度集成的神经芯片Neur,15,DDC,9.1.5,直接数字控制器,(Direct Digital Control,，,DDC),DDC,是分散设置在被控设备附近的调控设备，故又叫现场控制器。,DDC,实际上就是一个小型计算机。,1,、,DDC,的特点：,具有：,独立的程控能力，独立监控有关现场设备 ；,用于收集现场设备的信息；,联网通信能力；,DDC9.1.5直接数字控制器 (Direct Digita,16,DDC,接口,2,、具有的接口 ：,通信接口,输入接口,模拟量输入,(Analogy Input,，,AI),，温度、湿度、压力、流量等,数字量输入,(Digital Input,，,DI,），水流、风速、压差开关 等,输出接口,模拟量输出,(Analogy Output,，,AO),，阀位控制等,数字量输出,(Digital Output,，,DO),，控制开关、交流接触器等,DDC接口2、具有的接口 ：通信接口输入接口模拟量输入(,17,DDC,结构,DDC结构,18,监控点示例,监控点示例,监控点示例 监控点示例,19,检测与执行元件,9.1.6,检测元件与执行元件,检测与执行元件9.1.6检测元件与执行元件,20,检测与执行元件,检测元件与执行元件,检测与执行元件检测元件与执行元件,21,空调,空调是个好东西，调节温度，给人舒适的环境,空调分类：,一体式空调,分体式空调,中央空调,-,空调机组,空调作用：作用相同，调节温度，热量移动,变频空调,无氟空调,氟利昂,R22,R410A,空调,空调 空调是个好东西，调节温度，给人舒适的环境 空调分类：一,22,空调原理,一、空调制冷：,空调制冷过程：,气体制冷剂被压缩机加压,成为高温高压气体,进入室外机的换热器（此时为冷凝器）,冷凝液化放热，成为液体,同时热量向大气释放,液体制冷剂经节流装置减压,进入室内机的换热器（此时为蒸发器）,蒸发气化吸热，成为气体,同时吸取室内空气的热量,空调原理,空调原理 一、空调制冷： 空调制冷过程： 气体制冷剂被压缩机,23,二、空调制热：,空调制热过程,气体制冷剂被压缩机加压,成为高温高压气体,进入室内机的换热器（此时为冷凝器）,冷凝液化放热，成为液体,同时将室内空气加热,液体氟利昂经节流装置减压,进入室外机的换热器（此时为蒸发器）,蒸发气化吸热，成为气体,同时吸取室外空气的热量（室外空气变得更冷）,二、空调制热： 空调制热过程 气体制冷剂被压缩机加压 成为高,24,三、空调维护：,空调是个好东西，调节温度，给人舒适的环境，,但要合理使用、维护,空调的积尘量、细菌普遍超标、,最高超标,486,倍，细菌量,2,300,个,/cm2,主要为：,灰尘,病菌（细菌、真菌）：,1,、军团菌,流感,2,、金黄色葡萄球菌,皮肤感染,3,、肺炎球菌,肺炎,4,、结核杆菌,结核,5,、链球菌,上呼吸道感染,有机物,螨虫,过敏鼻炎、哮喘,空调维护,三、空调维护： 空调是个好东西，调节温度，给人舒适的环境，但,25,空调机组监控,9.2,空调机组监控,9. 2. 1,集中式空气调节系统的组成 中央空调系统,1,、新风机组 ；,2,、空调机组 ；,3,、冷热源系统 ；,4,、空调的风系统 ；,5,、空调的水系统,空调机组监控9.2空调机组监控 1、新风机组 ；2、空调机组,26,调控原理,9.2. 2,空调机组调控原理,空调机组是一种空气处理设备,具有：,对送出的空气加热、冷却、加湿、除湿、过滤,喷水、挡水、隔热、消声等功能。,人们应用它的这些功能实现空气调节：,对房间或公共建筑物内空气的物理参数、状态参数进行调节。,即对空气的温度、湿度以及洁净度进行改善和调节。,调控原理9.2. 2 空调机组调控原理空调机组是一种空气处理,27,空气调节的原理,空气调节的原理：,就是应用空气状态参数相互间的关系，,通过合理的加热、加湿、冷却、去湿、消毒、净化等步骤，,使空气状态发生人为的改变，达到设定的状态。,空气调节的原理空气调节的原理：就是应用空气状态参数相互间的关,28,加热加湿,这种调节方式可以不必测量水汽分压或相对湿度。,首先把新风加热到,12,，,然后喷水加湿，使其达到饱和，,最后再加热到,20,，,这时的相对湿度即达,60%,。,湿度达到,50%,60%,，人们感觉就比较舒适。,1),加热加湿处理,当室内空气温度较低，人们感到很冷时，需对空气加温。,水汽总量没变，即水汽分压未变，加热后的空气相对湿度会大大降低。调节的过程中必须要进行加湿处理。,加湿处理方法：,采用,定温饱和加湿法,加温必须加湿,加热加湿这种调节方式可以不必测量水汽分压或相对湿度。1)加热,29,降温去湿,调节方式也可不必测量水汽分压或相对湿度。,首先降温到,12,的露点；,然后使表冷器的表面温度稳定在露点温度，,让空气中的一,部分水蒸气充分凝结；,再加热到,20,，,这时的相对湿度即为,60%,。,2),降温去湿处理,降温必须去湿,当室内空气温度较高，人们感到很热时，需对空气降温。,对空气降温，空气中的水汽总量未变，水气分压未变，降温后的空气相对湿度会大大增加。,调节过程中必须要进行去湿处理。,去湿处理方法：,可采用,定露点去湿法,。,降温去湿调节方式也可不必测量水汽分压或相对湿度。 2)降温去,30,空调机组调控,9.2.3,空调机组调控方式,空调机组直接接受现场控制器,DDC,的调控；,DDC,接收检测元件的信号，经过数据处理、逻辑判断，由执行元件实现调控。,调节方式：,PID,(PID-Proportional Integral Derivative),(1),比例调节,(P),：输出改变与输入成正比例的调节规律,(2),积分调节,(I),：输出与它的输入对时间的积分值成比例,(3),比例积分调节,(PI),：当输入偏差作一阶跃变时， 调节器立即就产生一个阶跃输出,(,比例作用,),；,此后随时间的增长，在比例作用的基础上，,按积分调节规律等速上升。,空调机组调控9.2.3 空调机组调控方式空调机组直接接受现场,31,PID,9.2. 4,空调机组调控系统的应用结构,（见图）书,P228,(4),比例微分调节,(PD),：,比例微分调节器在输入作阶跃变化的瞬间，调节器的,输出为一个有限值， 而后微分作用逐渐下降，最后仅保持比例作用的分量。,微分,变化速度,比例作用的输出与偏差值成正比；,积分作用的输出与 输入对时间的积分值成比例；,微分作用的输出与偏差变化的速度成正比；,PID,调节的作用 是三者的综合。,(5),比例积分微分调节,(PID),：,PID9.2. 4空调机组调控系统的应用结构(4)比例微分调,32,中心控制机柜,中心控制机柜,33,系统功能,1),空调机组控制系统功能,(1),根据回风温度控制冷,/,热水阀,;,在夏季，当回风温度升高，开大水阀；当回风温度降低，关小水阀。,在冬季，当回风温度升高，关小水阀；当回风温度降低，开大水阀，,使室温控制在设定值。,(2),当初效过滤器两端的压差大于设定值,250 Pa,时，发出报警信号，提醒清洗过滤器。,(3),当中效过滤器两端的压差大于设定值,250 Pa,时，发出报警信号，提醒清洗过滤器。,系统功能1)空调机组控制系统功能(1)根据回风温度控制冷/热,34,(4),根据时间或程序控制风机启停、高速或低速运行，同时监视其运行状态，进行手动切换或自动切换，故障报警，计算运行时间。,(5),风机停止时的联动控制是关电动二通阀及电动风门。,(6),根据新风温度与回风温度的差值，比例控制新回风风门。,(4)根据时间或程序控制风机启停、高速或低速运行，同时监视其,35,监控内容,2),空调机组的监控内容,(10),(1),初、中效过滤网压差监测,(2),室内压差检测,(3),回风温度检测,(4),室内温度、湿度检测,(5),冷水阀、加热阀自动调节控制,(6),开关,/,故障状态,(7),运行累积时间统计,(8),送排风机启、停控制，送风机高速、低速控制,(9),风门、风阀调节控制,(10),空调机混合段压力检测,监控内容2)空调机组的监控内容 (10) (1)初、中,36,监控点,空调机组监控点表,监控点空调机组监控点表,37,新风机组,9.3,新风机组监控,新风机组给空调机组的循环风送进一定比例的新风。,新风机组是没有回风装置的空调机组；,检测与控制和空调机组相同。,新风机组9.3新风机组监控 新风机组给空调机组的循环风送进一,38,新风机组的要求,9. 3. 1,对新风机组的要求,1),新风新鲜度高、无污染；,2),具有节能调控机制,(1),以出风口温度或房间温度作为调节依据,DDC,按,PID,规律调节表冷器回水调节阀开度控制冷冻,(,加热,),水量，以达到室温的指标。,(2),以室外温度作为调节依据,如室外新风温度增高，回水阀开度增大即冷量增大，补偿新风温度增高对室温的影响。,如室外新风温度降低，回水阀开度减小即冷量减小。,新风机组的要求9. 3. 1对新风机组的要求1)新风新鲜度高,39,新风调控原理,9.3. 2,新风机组调控原理,1),温度、温度调节,DDC,按,PID,规律分别调节加热阀、加湿阀，以保持室内的温度和湿度。,2),新风阀的调节,新风的温湿度、房间温湿度、单位质量的物质所含的全部热能,(,即焓值,),以及空气质 量的要求，控制新风阀开度,3),空气质量保证,根据空调房间内,CO,、,CO2,浓度，控制新风风门开度 。,4),防堵、防冻保护,采用压差开关测量过滤器两端压差，当压差超限即报警；,采用防霜冻开关监测表冷器前的温度，温度低于,5,即报警,新风调控原理9.3. 2新风机组调控原理1)温度、温度调节D,40,调控结构图,9.3. 3,新风机组调控结构,结构图中标示说明：,T-,新风温度传感器,H-,新风湿度传感器,P-,新风压力传感器,F-,变频器,K-X -,送风机组电动机,P -,初效、中效过滤网两侧的压差传感器,MCC-,电机中心控制柜,M -,冷水、热水、蒸汽执行阀电机,JK-A,、,JK-B,、,JK-C,、,JK-D,、,JK-E,、,JK-F,、,JK-G,分别表示,7,台空调机组,调控结构图9.3. 3新风机组调控结构 结构图中标示说明：T,41,楼宇设备监控系统介绍课件,42,控制系统功能,1),新风机组控制系统功能 （九项）,(1),根据送风温度，按,PID,比例控制蒸汽加热阀开度，使送风温 度达到设定值,(18 0. 5 24 ,士,0. 5 ),。,(2),根据送风湿度，按,PID,比例控制蒸汽加湿阀开度，使送风湿度达到设定值。,(3),根据露点温度，按,PID,比例控制冷水阀开度，使温度达到设定值,l4,土,l,。,(4),根据一次加热温度，按,PID,比例控制热水阀开度，使温度达到设定值,(l0,士,l,l8l),。,(5),当初效过滤器两端压差大于设定值,250Pa,时，发出报警信号，提醒清洗过滤器。,控制系统功能1)新风机组控制系统功能 （九项）(1)根据送风,43,(6),当中效过滤器两端的压差大于设定值,250 Pa,时，发出报警信号，提醒清洗过滤器。,(7),根据时间或程序控制风机的启停，监视其运行状态，进行手动与自动切换，故障报警，计算运行时间。,(8),检测送风压力，将压力信号送到变频器，以调节送风机转速。,(9),风机停止时的联动控制，即关电动二通阀及电动风门。,控制系统功能,(6)当中效过滤器两端的压差大于设定值250 Pa时，发出报,44,控制系统功能,2),新风机组的监控内容（,12,项）,过滤网压差监测，给出清洁指示，保证空调机的运行效率；,送风温度检测；,送风湿度检测；,露点温度检测；,新风温度检测；,一次加热温度检测；,送风风压检测；,水阀开度自动调节控制；,机组开关,/,变频调速；,机组手动,/,自动状态检测,/,故障状态；,运行累计时间统计；,风门风阀调节控制。,控制系统功能2)新风机组的监控内容（12项） 过滤网压差监,45,监控点表,新风机组监控点表,监控点表新风机组监控点表,46,冷热源,9.4,冷热源系统,冷源系统有冷水机组、冷冻水系统、冷却水系统；,热源部分有锅炉机组、热交换器等,9. 4. 1,冷源装置,冷水机组是制造冷冻水的设备,是实现制冷的重要设备,辅助设备即散热装置，如用水冷却就要有水泵、冷却塔、,水过滤装置、水处理装置、分水器、集水器等设备，,冷源装置分类及制冷原理,循环使用制冷剂，制冷剂由液态转变气态时吸热,由气态转变为液态时放热。,实现热量转移,冷热源9.4冷热源系统 冷源系统有冷水机组、冷冻水系统、冷却,47,制冷分类及原理,压缩式制冷,低压蒸汽,压缩,冷凝器,放热,高压液体,热力膨胀阀,低压液态,蒸发器,汽化吸热,低压蒸汽（制冷循环）,使用的制冷剂和方式不同分为：,压缩式制冷,吸收式制冷,风冷热泵式,制冷分类及原理 压缩式制冷低压蒸汽压缩 冷凝器放热,48,吸收式制冷,利用低压制冷剂蒸发产生的汽化潜热进行制冷。,不同之处在于，压缩式制冷所用的压缩机以电为能源，而,吸收式制冷则以热为能源。,常采用溴化锂盐作为吸收式制冷的吸收剂，以水作制冷剂。,溴化锂制冷机组的蒸发温度不可能低于,0,；,无毒无臭无爆炸危险，不破坏臭氧层，符合环保要求。,对外界条件变化实用性强，安装简便，运行稳定，维修保养方便；,缺点：腐蚀性强，气密性要求高，设备重量大、占地面积大等。,吸收式制冷利用低压制冷剂蒸发产生的汽化潜热进行制冷。 常采,49,冷冻水系统调控结构,2),冷冻水系统调控结构,冷冻水系统由冷水机组、冷冻水泵、补水箱、,补水泵、空压罐等部件组成。,冷冻水系统经,DN125,蝶阀为空调机组提供冷冻水。,风冷热泵式,新世纪中央空调的主流产品。,风冷热泵冷热水机组又称空气源热泵（,ASHP,）,它通过制冷剂管路四通阀转换，夏季可以供冷，冬季可以供热。,冷冻水系统调控结构2)冷冻水系统调控结构 冷冻水系统由冷水机,50,调控结构图,调控结构图,51,监控内容,冷冻水系统监控内容：,监控内容冷冻水系统监控内容：,52,热源装置,9.4.2,热源装置,空调系统的热源可为蒸汽或热水。,城市热网、锅炉,蒸汽或高温热水,热交换器,65,70,的空调热水,热水泵加 压,分水器,各终端负载,热湿处理,回流到集水器,热交换器再加热,循环,热源装置9.4.2热源装置 空调系统的热源可为蒸汽或热水。,53,给排水,9.5,给排水系统监控,智能楼宇给排水系统有供水、排水和中水三大部分。,供水部分有重力供水、压力供水、调速水泵供水等系统；,9. 5. 1,重力供水系统监控,重力供水系统用水泵把城市管网所提供的水，,提升到大厦的高位水箱，,以重力向给水管网配水。,为了均衡水压，在竖向主干管上配有减压阀。,监控内容：,给排水9.5给排水系统监控 智能楼宇给排水系统有供水、排水和,54,监控图,监控图,55,压力供水,9.5.2,压力供水系统监控,压力供水方式用气压水箱代替高位水箱。,城市管网提供的水，,经水泵送入气压水箱，,然后由空压机给水加压送往高层，供用户使用。,监控内容：,压力供水9.5.2压力供水系统监控 压力供水方式用气压水箱代,56,压力供水图,压力供水图,57,调速水泵供水,9. 5. 3,调速水泵供水系统监控,调速水泵供水系统不设水箱，而由调速水泵直接供水。,监控内容：,水压；,转速。,调速水泵有两种：,力矩耦合器调速，力矩耦合器类似汽车的变速箱；,变频调速电动机，用水量的变化来控制电动机的转速。,调速水泵供水9. 5. 3调速水泵供水系统监控 调速水泵供水,58,调速水泵供水图,调速水泵供水图,59,排水系统,9.5.4,排水系统监控,建筑物的排水通常分地上和地下两部分。,地上部分的排水，靠污水的重力沿排水管道自行排入地下污水井；,地下部分污水一般汇集到污水池，然后用污水泵加以排出。,监控内容：,排水系统9.5.4排水系统监控建筑物的排水通常分地上和地下两,60,排水系统监控,排水系统监控,61,变配电系统监控,9.6,变配电系统监控,变配电智能化系统包括对供电、用电负载两个方面的调控与管理，,其中有变配电系统、智能照明系统、电梯管理系统等。,9.6.1,变配电系统监测、监控,变配电系统监控9.6变配电系统监控变配电智能化系统包括对供电,62,