前言
大家好，我是林總，樓宇自控系統的規劃設計方案，今天分享一套非常全面的解決方案，配圖豐富，滿足各種類型方案的需求，建議收藏備用。
正文
1.1樓宇自控系統
1.1.1系統概述
本工程為某體育中心, 設有網球場、室内健身、高爾夫、瑜伽室及辦公室，建築按五層設計。
樓宇自控系統将對整座建築的機電裝置進行信号采集和控制，實作體育館裝置管理系統自動化，旨在對體育館内空調新風、通風、給排水以及動力系統進行集中管理和監控，以滿足使用者對于館内溫度、通風等環境條件的嚴格要求，創造舒适的建築環境同時達到服務和能源雙優的效果。
根據某體育中心的特點，采用樓宇自控系統的主要目的在于将建築内各種機電裝置的資訊進行分析、歸類、處理、判斷，采用最優化的控制手段,對各系統裝置進行集中監控和管理，使各子系統裝置始終處于有條不紊、協同一緻和高效、有序的狀态下運作，在創造出一個高效、舒适、安全的工作環境中，降低各系統造價，盡量節省能耗和日常管理的各項費用，保證系統充分運作，保證特殊生産環境需要，節省能源10%，節省人力，最大限度安全延長裝置壽命的目的。進而提高了智能建築的高水準的現代化管理和服務，使投資能得到一個良好的回報。
1.1.2需求分析
樓宇自控系統的建設需要充分展現技術的先進性、系統的專業性、功能的複雜性、投資的可行性、建設的實用性等弱電系統建設所特有的專業要求，確定某體育中心的建設的順利實施和按期正常運作。
樓宇自控系統能自動接收各DDC控制器上傳的統計資訊及裝置狀态資訊（正常、故障及報警），并能記錄、列印、分析和管理。可完成功能內建，實作與消防報警系統、智能照明、監控和報警等系統的接口和聯鎖控制，能與其他相關的工作站進行接口，配合內建商搭建成功能完善的物業管理中心。
本方案針對某體育中心的樓宇自動控制系統（BAS）而進行設計。根據該項目的特點，針對建築裝置監控系統及系統內建的技術要求，圍繞先進的控制理念和開放式的智能化建築結構方式，依據有關國内外先進成功案例和相關設計規範并結合我們在建築裝置監控系統及系統內建方面的多年實踐經驗，運用當今主流的計算機技術和自動控制技術而進行的設計。樓宇自控系統配置一套管理軟體及一台用戶端管理工作站，設在一層消防監控中心，完成建築物内的送排風、給排水等監測實行全時間的監控和管理，并将風冷熱泵機組網關接口、電梯/扶梯系統網關接口、柴油發電系統以及高、低壓變配電系統網關等通過通訊網關進行內建，以實作二次監測。系統收集、記錄、儲存有關系統的重要資訊及資料，作到一體化管理，達到提高運作效率、保證控制區域環境需要、節省能源、節省人力的效果，最大限度安全延長裝置壽命的目的。
根據 某體育中心内各類功能建築的以上各系統設定情況不同，建築裝置監控系統的設定範圍及監控内容如下表：
| 序号 | 子系統 | 監控方式及監控内容 |
| 1 | 空調系統 | 雙向新風換氣機、空調機組、風機盤管等監測、控制；風機盤管采用Modbus RTU網關接口方式進行集中監控。 |
| 2 | 送/排風系統 | 排風兼排煙機、送/排風的監測、控制 |
| 3 | 冷熱源水系統 | 風冷熱泵機組、冷凍水泵的監測控制，另外風冷熱泵機組采用高階接口讀取系統參數（通訊協定Modbus、BACnet或者OPC） |
| 4 | 給排水系統 | 集水坑集水泵的監測、控制 |
| 5 | 變配電監測系統 | 變配電系統采用網關接口方式接入（通訊協定Modbus、BACnet或者OPC） |
| 5 | 電梯監測系統 | 電梯系統采用網關接口方式接入（通訊協定Modbus、BACnet或者OPC） |
DDC控制器或安裝在裝置機房内，或安裝在樓層裝置間（電井）内； DDC控制器通過控制總線與控制中心的管理工作站互通互連。較分散安裝的裝置（如排污泵、水箱液位監測、通/排風機等）則利用擴充子產品進行分散控制。
1.1.3系統設計
系統采用三層網絡結構：管理內建層、現場控制層、現場裝置層。
管理內建層：主要由中央圖形操作站、系統伺服器（主站）、用戶端（管理者工作站）等組成，完全基于TCP/IP&BACnet，其主要作用為對整個系統進行管理和操控，并可實作不同區域間的資料聯網；同時管理層也支援客戶/伺服器(Client/Server)及Web資料通路操作方式。通訊速率可達到100M bps。該層網絡是基于TCP/IP&BACnet，主要應用系統中央站、路由器等組成。中央工作站系統由PC主機、彩色大螢幕顯示器及列印機組成，是BAS系統的核心，它直接可以和以太網相連。整個建築物内所受監控的機電裝置都在這裡進行集中管理和顯示，内裝系統操作軟體，并提供給操作人員下拉式菜單、人機對話、三維彩色動态資料圖形顯示等多項簡潔直覺的操作使用功能；為使用者提供一個非常好的、簡單易學的系統操作界面，操作者無需任何經驗及軟體知識，即可通過滑鼠和鍵盤操作管理整個自動控制系統。
現場控制層：是由DDC控制器與擴充子產品支援的現場控制總線組成，主要用于監控分散的現場機電裝置。
現場裝置層：主要是由各種類型的傳感器和執行器組成，完成向DDC提供現場環境的測量和信号的采集、接收DDC發出的動作執行指令并實施。
所要求的受控裝置均可以在操作工作站集中進行有效監控，操作人員可以一目了然的了解建築内受控裝置的運作情況。系統操作工作站以圖形和文本兩種方式進行顯示，并可根據使用習慣随意轉換顯示模式。
系統拓撲圖：
樓宇裝置控制系統利用現代的計算機技術和網絡系統，實作對所有機電裝置的集中管理和自動監測，確定建築内所有機電裝置的安全運作并達到最佳狀态，又可以節省系統運作能耗，及時發現故障，同時提高建築内人員的舒适感和工作效率，并可最大限度的延長裝置的使用壽命。
我們在樓宇裝置控制系統的設計中，主要遵循以下設計原則：
Ø舒适
建築功能對室内環境舒适度的強調，要求控制管理系統對樓宇裝置高精度地控制和調節，進而能提供最舒适的溫度、濕度，滿足使用需要。
樓宇裝置控制系統根據季節、人員和空氣流動情況的變化，将各區域的室内溫度控制在設計要求的值上，同時參考國際上的通用标準，如ASHRAE舒适标準、ISO7730的熱舒适名額PMV等，使樓内樓内環境達到最适宜。
Ø節能
業主對裝置的運作成本、管理成本和管理效率十分重視，控制管理系統自動高效地控制裝置能耗，完全能夠降低運作成本和裝置管理成本，提高管理效率；
在滿足舒适性的前提下，樓宇裝置控制系統通過合理組織裝置運作，使大樓的各項裝置運作費用為最低。即以能耗值最低為控制目标，進行優化系統控制。
樓宇裝置控制系統軟體設有節能程式，可以控制裝置得以合理運作。如根據時間程式來控制送排風系統的開啟，根據室内CO²濃度來控制新風量，根據室内外溫度濕度來控制風閥開關實作最優化控制等。
通過各種管理軟體、優化控制軟體和節能軟體達到自動控制，以達到降低能耗，配合自控系統的節能式操作，減少不必要的能源浪費。并在硬體上提供防範性保養，對可能發生的裝置問題做出事先維修。
Ø安全、可靠
如果樓内的機電裝置突然發生故障而停機，将會産生嚴重後果。樓宇裝置控制系統可以從以下幾個方面預防這種局面的出現：
随時檢查裝置的實際負載和額定負載，一旦發現裝置過載，立即自動解除安裝同時向中央控制室發出報警信号，以防損壞貴重裝置；
監視裝置運作狀況，一旦發現其中某台裝置運作異常，立即報警通知檢修人員前去檢查，以防引起更大範圍的裝置故障；
自動記錄裝置的累計運作小時數，當累計值達到規定的維修時間時，自動報告中央控制室，及時提醒進行裝置檢修；
當一組裝置中的某台裝置出現故障不能繼續運轉時，自動切換到備用裝置；
對于臨時停電的情況，當恢複供電後，系統自動執行順序啟動程式，可保證裝置投運順利，避免啟動失敗對裝置的損害。
通過這些檢測、報警和處理方式，使大樓對機電裝置突發故障具備有效的預防手段，以確定裝置和财産安全。
Ø開放
系統結構必須是開放式的，系統支援TCP/IP、BACnet/IP等總線方式，友善今後接入其他系統。
Ø高效
通過對裝置運作狀況的監測、診斷和記錄，早期發現和排除故障，及時發出維護和保養的通知，保證裝置始終處于良好的工作狀态和大樓的正常營運。
樓宇裝置控制系統對裝置的有效監控，可使裝置的故障率大大降低，同時也使維修勞工可以更有效的工作，及時解決裝置出現的問題，是以可以減少維修人員的數量；一體化管理方式，使操作、值班和管理人員減少。
1.1.3.1性能要求
1)系統設定基本要求:系統設定強調實用性，技術上應是先進的并具有與相關系統相容性，在展現工程整體特色的同時注意系統的經濟效益。系統設定應綜合平衡，主要系統應達到國際先進水準。
2)系統的設計應遵循分散控制、集中監視、資源共享的基本思想。采用分布式計算機監控技術、計算機網絡通信技術。監控管理功能集中于中央站和有相當操作級别的終端，實時性強的控制和調節功能由分站完成。中央站停止工作不影響分站功能和裝置運作，區域網路絡通信控制也不應是以而中斷。
3)系統應采用共享總線形的網絡拓撲結構，通信網絡宜采用統一的通信協定。對多個供應商不同系統之間的內建應采用OPC标準，具有很好的開放性。
4)系統應相容Modbus和BACnet協定，主幹網絡應是符合國際工業主流标準TCP/IP通信協定的開放系統，以便順利納入內建化管理系統。
5)系統設定應能适應 某體育中心項目的使用要求，創造高效、舒适、便利的建築環境，達到節約能源和人力的目的。
6)實作先進性，可靠性的前提下，系統的配置設計應達到性能與價格的優化目标。
7)備援性，為滿足日後擴充需要，DDC控制點位應保證15%的餘量。
1.1.3.2技術要點
系統的基本服務功能是通過對各類裝置的運作集中監控與管理實作：確定裝置按控制要求運作；提高裝置的整體安全水準和災害防禦能力；
通過優化控制提高工藝過程控制水準、減輕勞動強度；提供可靠的、經濟的最佳的控制方案，實作裝置管理自動化；不斷地、及時地提供裝置運作的有關資料、報表，進行集中分析，作為裝置管理決策的依據，實作裝置維護工作的自動化。要達到以上的效果，系統就必須得到準确的裝置運作參數資訊，而這些資訊就完全依賴各種傳感器來實作。各種傳感器對實施的要求較高。對其安裝尤其重要，安裝探測的位置、工藝的不同會使最後等到的參數也會不同。是以，在實施過程中要特别注意，必須經過周全的檢測，結合實地合理安裝，保證效果。
系統節能說明
在滿足舒适性的前提下，建築裝置管理系統通過合理組織裝置運作，使運作費用為最低。建築裝置管理系統通過計算機控制程式對全樓的裝置進行監視和控制，統一調配所有裝置用電量，可以實作用電負荷的最優控制，有效節省電能，減少不必要的浪費。
⑴、空調系統是建築物内機電裝置中能源耗費的大戶，約占總能耗的60%。通過裝置監控系統的控制，将所有空調機、新風機進行控制，控制機組在合理的溫度、濕度範圍内運作，以避免夏季過冷和冬季過熱這樣浪費能源的現象。例如：對于室内人員的變化、發熱裝置的變化系統可以自動調整空調裝置的制冷負荷（比如調整制冷機的開啟數量，調整熱水變頻泵的頻率）。使機房内空調制冷和輸送能耗更低，達到節能的目的。
冬、夏季為進一步降低室内新風的能耗且又要滿足人員的最低新風量要求。
空調機組室外環境溫度發生變化時，系統可以根據室外溫度變化，及時調節相關裝置的工作狀态。尤其在春秋季節，氣候變化比較頻繁，當室外溫度比較涼爽時，系統可以自動調節新風機組水閥、回風閥和中廳/邊廳的天窗，充分利用外界新鮮的适宜空氣，降低空調能量的消耗。
系統還可根據冷卻水供回水溫度，控制冷卻塔風機的啟停及運作數量，最大程度的節能。
另外，空氣過濾器堵塞報警可及時提醒物業人員對其進行清洗或更換；防凍報警探測可對裝置起到保護作用等，均對節約能源起着直接和間接的作用。
⑵、送排風系統，通過本系統使送風機、排風機連鎖運作，系統可以設定運作時間，使風機在需要時投入運轉，避免浪費。
⑶、納入建築裝置管理系統的裝置的運作狀态始終處于系統的監視之下，建築裝置管理系統可提供裝置運作的完整記錄，同時可以定期列印出維護、保養的通知單，這樣可以保證維護人員不超前、不誤時地進行裝置保養，是以可以使裝置的運作壽命加長，也就是降低了建築的運作費用。系統自動記錄裝置的累計運作小時數，當累計值達到規定的維修時間時，自動切換到備用裝置，同時報告中央控制室，以均勻各台裝置運作時間、延長裝置使用壽命。納入建築裝置管理系統的機電裝置，可以使這些機電裝置在統一的界面上完成一切操作，極大地友善了機電裝置的管理，減少管理和維護人員數量。提高建築裝置管理水準，增加裝置的運作壽命，減少裝置發生災害性故障和連鎖反應的可能性，大大降低了建築的運作費用。
1.1.3.3BACnet 技術
BACnet是工業标準的通訊協定。
Apogee Advanced/Base版本均支援BACnet通訊協定。
TCP/IP通訊協定作為通訊媒介。
Apogee Server: 其它BACnet裝置或系統可對APOGEE系統進行監視、控制和接收報警信号。
Apogee Client: Apogee可以監視、控制BACnet裝置，也可接收BACnet裝置的報警信号。
1.1.4系統軟體
1.1.4.1軟體操作
系統采用Windows 7或 Windows Server 2010作業系統平台。
系統中央監控管理軟體采用Insight中文圖形化軟體，軟體采用子產品化設計。
中文化人機界面，便于國内使用者使用；動态圖形顯示，直覺形象。
點資料庫結構，表格填充式的設定和程式編輯方式：系統監控對象，在軟體中是以位址點編輯形式，按受控對象的系統名稱、點名稱、監控類型、時間延遲、控制模式等分成小的功能子產品化軟體，使用者在設定或程式設計時，隻需在表格中填充或用滑鼠修改即可，使用極為友善。
1.1.5系統功能
樓宇自控系統利用先進的計算機監控技術對建築物内的各種機電裝置進行集中監控，為提供必要的受控環境，并在此基礎上通過資源的優化配置和系統的優化運作實作節能。
本系統監控的子系統包括：
Ø空調新風系統
Ø送排風系統
Ø給排水系統
Ø冷熱源系統（網關接口）
Ø風機盤管系統（網關接口）
Ø電梯系統（網關接口）
Ø變配電系統（網關接口）
系統能對各子系統的工作程式、工作參數、啟停狀态、故障情況等自動進行監測、控制；各裝置工作異常時，能發出異常狀況或故障情況的報警信号，并同時判斷出故障性質、具體位置及裝置類型、編号，并給出故障處理的資訊；系統能提供各裝置的日啟、停狀态，高低峰值，實時運作值等資料，以畫面形式顯示記錄、并以表格和曲線等形式列印記錄；系統具有通訊能力，可随時進行人機對話，對各裝置發送指令進行監控，根據各裝置的資訊，經系統判斷後發出相應的關聯控制信号。
樓宇自控系統為分布智能系統，利用分布在現場的直接數字控制器(DDC)，完成被控裝置的實時監測、保護與控制任務。在通信網絡失效時，各直接數控器均能獨立繼續其正常運作，使相關機電系統不受影響。各直接數控器既能獨立運作，又可以在中央管理工作站指導下工作。
1.1.5.1冷熱源系統
風冷熱泵機組通過通訊方式接入建築裝置監控系統，将風冷熱泵機組的各種參數，如工作方式、運作狀态、故障報警等采集到建築裝置監控系統，同時将建築裝置監控系統中央站上的各種指令，如遠端啟停信号，傳送到風冷熱泵機組。
其他裝置采用DDC方式實作，包括風冷熱泵機組，冷凍水泵、傳感器、電動閥、膨脹水箱等裝置。
1)啟停控制
根據預先編排的時間表，按“遲開機早關機”原則控制風冷熱泵機組的啟停以達到節能的目的；控制系統将按照正确的順序自動啟/停裝置，保證所有裝置的安全可靠運作。
——連鎖啟動順序：
風冷熱泵機組的電動蝶閥→冷凍水泵→機組水流開關信号（作為連鎖條件的傳回信号）→風冷熱泵機組
——連鎖停止順序
風冷熱泵機組→（延時，根據裝置要求、系統負荷慣性、運作工況等條件判定和設定）→冷凍水泵→機組水流開關信号（作為連鎖條件的傳回信号）→風冷熱泵機組的電動蝶閥
2)機組台數控制
根據水總管供、回水溫度、回水流量測量值，自動計算所需冷負荷量，調節風冷熱泵機組運作台數。
負荷計算：Q＝K×M×(T1－T2) 其中：
Q：負荷
K：常數
M：流量
T1：回水總管溫度
T2：供水總管溫度
3)連鎖控制
冷凍水差壓控制：根據水總管供回水壓差，自動調節旁通閥，維持供回水壓差恒定。并監測閥的開度。
冷凍水泵控制：根據回水冷負荷的變換及供回水壓力、自動控制循環泵的 運作頻率及台數。保證系統最不利環路末端供回水壓差不小于空調設計。
故障報警監測
監測冷凍水泵裝置故障報警；
監測膨脹水箱水位、水位超限進行故障報警
自動啟動備用裝置
控制系統全面監測所有裝置的運作狀态，如果某一部分裝置出現故障，将自動切換合适的備用裝置投入運作，保證整個系統的連續穩定運作。
平衡各裝置的運作時間
控制系統将自動累計各台裝置的運作時間，自動預測冷負荷需求，進而自動切換各台裝置的運作狀态，平衡各台裝置的運作時間。而且使用者也可以標明超前/滞後風冷熱泵機組，根據使用者意願對裝置的運作順序進行排序。
斷電後自動重新開機
當發生斷電時，所有裝置将停機一段時間，通電後，控制系統将根據每台風冷熱泵機組的狀态，每台裝置的運作時間等，決定重新開啟的機組數量和機組順序等。
降溫時間需求限制
為降低電器配置的投資，可以設定風冷熱泵機組的啟動時間，逐漸給機組加載，讓冷水機組逐漸達到滿負荷狀态運作，以減少風冷熱泵機組啟動對電網的沖擊。
風冷熱泵機組通過通訊方式接入建築裝置監控系統，将風冷熱泵機組的各種參數，如工作方式、運作狀态、故障報警等采集到建築裝置監控系統，同時将建築裝置監控系統中央站上的各種指令，如遠端啟停信号，傳送到風冷熱泵機組。
1.1.5.2空調機組
本項目中空調機組都是兩管制機組均為兩管制；分布在各樓層辦公區、公共區域等天花吊頂内，空調機組通過處理後的空氣與冷/熱水處理使室内空氣保持在舒适溫度範圍。
Ø監控内容：
1)送/回風溫度監測；
2)風機壓差監測
3)風機的運作狀态、故障報警、風機手/自動狀态，确認單風機空調箱是否處于樓宇自控系統控制之下，當機組處于樓宇自控系統控制時，可控制風機的啟停；
4)初效過濾器堵塞狀态，提醒運作操作人員及時清洗或更換；
5)冷/熱水調節閥控制及回報
Ø控制政策：
1)采用最佳控制程式對空調機組進行最佳時區啟停控制，保證上班前對控制區域内的空間進行預冷（夏季）或預熱（冬季）；
2)根據回風溫度設定值，通過對安裝于水盤管回水側電動調節閥的自動調整，實作對回風溫度設定點（可調整）的控制，PID 調節冷/熱水閥，保證空調機組供冷/熱量與所需冷/熱負荷相當，減少能源浪費；
3)初效過濾器淤塞報警，DDC 控制器會監察過濾網兩端的壓差，當過濾網淤塞時，兩端的壓差有變化，超過設定值就以聲光報警形式在操作站上顯示，以提醒操作人員安排有關人員做檢修工作；
4)風機、風門、盤管水閥連鎖程式；
a)啟動順序：開盤管冷熱水閥、開風閥、延時啟風機，調節冷/熱水閥；
b)停機順序：停風機、關風閥、關冷熱水閥；
5)當裝置故障報警或消防報警時，裝置停止運作提示管理人員現場處理。
1.1.5.3送排風機
通風系統應包括排風機、送風機、排煙兼排風機（不包括消防專用排煙機和正壓送風機）等。通風裝置仍使用傳統DDC控制箱方式進行控制。
Ø監控内容：
1)運作狀态；
2)故障報警；
3)手/自動狀态；
4)啟停控制；
5)CO 濃度監測（僅限于地下一層停車庫，安裝标高離地0.6米）。
Ø控制政策：
1)普通風機的啟/停控制，根據預先設定好的時間表啟停；
2)依據CO濃度關聯控制地下一層停車場區域内送、排風機啟停；
3)送排風機運作時間累計，當累計值達到設定值時，發出檢修報警信号；
4)當裝置故障報警或消防報警時，裝置停止運作提示管理人員現場處理。
1.1.5.4給排水系統
本工程樓宇自控系統對集水井排污泵隻監不控，
Ø監控内容：
1)測量集水井的超高水位；
2)監視集水泵的運作狀态；
3)監視集水泵的故障報警；
4)監視集水泵的手/自動狀态；
Ø控制政策：
1)當集水井集水泵處于正常監測下；系統出現超高水位報警、集水泵故障報警或集水泵處于手/自動處于本地控制時，系統提示從業人員到現場處理。
1.1.5.5風機盤管控制（硬體通訊協定modbusRTU）
1)聯網控制，本控制系統每套包括一個風機盤管溫控器器和一個電動二通閥；
2)由溫控器内置式溫度傳感器測得的實際房間溫度和人工調整溫控器上房間溫度設定點的內插補點，自動開關電動二通水閥，使房間溫度等于設定值；
3)人工調整溫控器上風機三速開關和裝置啟停。
4)采用聯網型溫控器可以實作控制中心對風機盤管工作狀态進行控制，在采用溫控器可以實作定時啟停風機盤管，可以由控制中心強制設定房間溫度，進而實作最大程度的節約能耗。聯網型溫控器可以使用關聯起來。當上班前，系統會自動控制相應房間的溫控器使其進入節能工作方式，工作中，可以按個人的意願随意調節溫度，下班則進入關閉模式 。
5)溫控器工作原理：溫控器依據設定的工作狀态、風速及溫度，根據目前的環境溫度，控制中央空調末端風機及電動水閥的開關，進而達到控制室溫的目的。
6)應能夠通過帶通訊網絡控制接口的風機盤管系統實作在控制中心設定和控制盤管工作狀态。系統采用分散控制、集中管理的結構。系統通過對風機盤管的控制，控制出風量及溫度設定值：根據實際施用情況起動風機，達到節省電量、水量，以求達到更高的經濟效益。
1.1.5.6其他系統
1)冷熱源系統通過網關接口實作與樓宇自控系統的通信，進而實作對相應裝置的監測功能，如冷水機組的運作狀态、故障報警信号、手自動狀态、啟停控制等。
2)電梯系統通過網關接口實作與樓宇自控系統的通信，進而實作對相應裝置的監測功能，如電梯的運作狀态，上行、下行狀态，故障報警等。
變配電系統通過網關接口實作與樓宇自控系統的通信，進而實作對相應裝置的監測功能，如變壓器的故障報警信号等