楼宇用电智能测控系统 摘要 测控系统主要由传感器、测量控制电路（简称测控 电路)和执行机构三部分组成。在测控系统中电路是最灵 活的部分,它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于 适应各种使用要求的特点。测控系统乃至整个机器和生 成系统的性能在很大程度上取决于测控电路。测控电路 主要包括信号放大电路、信号调制解调电路、信号分离 电路、信号运算电路、信号转换电路、信号细分与辨向 电路、电量测量电路、连续信号控制电路、逻辑与数字 控制电路等。实际上，测控电路是模拟电子技术和数字 电子技术的进一步延伸与扩展，主要讨论一些典型常见 的电路。因此学好模电和数电是基础，其中运算放大器 是测控电路的一个核心部件。 关键词:自动化控制系统；电气自动化；楼宇自动化;智能 建筑; 目录 1.绪论错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.现状发展及前景错误错误!未定义书签。未定义书签。 1.2 概述.错误错误!未定义书签。未定义书签。 1.论文工程背景介绍.错误错误!未定义书签。未定义书签。 .4 本论文主要完成的工作.错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.系统错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.1系统概述.错误错误!未定义书签。未定义书签。 21.2 基本组成错误错误!未定义书签。未定义书签。 21.3 组成形式.错误错误!未定义书签。未定义书签。 子系统.错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.子系统概述.错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.2.2 系统基本组成及特点错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.23 系统报警原理错误错误!未定义书签。未定义书签。 23 控制系统.错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.31 控制系统概述.错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.3.常见的控制的方式.错误错误!未定义书签。未定义书签。 23.3 系统结构原理图.错误错误!未定义书签。未定义书签。 4 系统概述.错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.类型错误错误! !未定义书签。未定义书签。 3.1 控子系统硬件设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.1.系统硬件选型原则.错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.2 系统硬件选型设计错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.2 系统硬件设计与选型.错误错误!未定义书签。未定义书签。 .2.1 无功优化的目标函数系统工作原理错误错误!未定义未定义 书签。书签。 致谢错误错误! !未定义书签。未定义书签。 参考文献.错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.绪论 楼宇自动化是运用一定的电子技术、计算机技术、自动化 控制技术、网络通讯技术及消防、安全防范、建筑电 气、给水排水、通风与空调等系统专业知 识对现代化建 筑及住宅小区 进行安装、调试及维护其设备自动化系统 、办公自 动化系统、通讯网络系统。楼宇自动化系统是 智能建筑的重要组成部分，而电 气自动化 系统控制又是 楼宇自动化的核心内容。智能建筑中的空调系统、新风 机组、制冷机组、冷却 塔、风机盘管、水箱水位、给排 水、变配电、照明回路 等系统是通过电气自动化系统进 行信号采集和控制的,进而实现了大厦设备管理自动 化，起到集中管理、分散控制、节能降耗的 作用。下面 就浙江某一大厦的楼宇自动化控制系统来展示楼宇自动化 控制的应 用。2. 工程概况 浙江某大厦总 建筑面积 51250 2， 总投资为 .15 亿元， 楼宇 自动控制投 资 为 95 万元。大厦地上 20 层, 地下 2 层。其中, 地下 2层为停车场,地上 1 层 为门市,49 层为办公及会议, 1 层为高级写 字间。 3需要控制的机电设备情况 .1 冷 冻冷却水系统。 冷冻站系统共有5 台冷水机组、5 台冷却泵、台冷冻泵、1 个分 水器、1 个集水器位 于地下2 层；还有 5 台冷却水塔（每台有 3 个风机） 位于楼顶屋面。 . 换热站在地下 层,有2 台平板式换热器， 台空调热水循环泵。 3.3给排 水。有 2 个生活水池,7 台生活水泵位于地下 2 层， 个积水坑12（每个积水坑有2 个污水泵,一用一备) ,分 布于地下 1 层和地下 2 层。 .4 空调机组共 24 台 ， 分布于 19、 层、 层和地下 层。 15 采用组合 式空调机， 室内回风与新风混合， 经过滤器 加热 (或冷却)加湿后送入室内。 35新风机组共 2 4 台， 、分布于 9-20 层, 将新风经过滤器加热 (或 冷却) 、 加湿后送人室内。 3.6送风机组共 9 台,分 布于地下1 层和地下 层,夏天送自然风，冬天 送 热风,将新风经过滤器加 热（仅限于冬天) 后送人室内 。3.7 风机盘管共有363个, 分布于920 层 。 3.8排 风机共有 17台, 分布于地下 1层和 地下 2 层。39 热风幕共 35 台, 分布于地下 1 层、 地2 层和 层。 3.0 照明分为楼内照明 和泛光照明,楼内照明控制 87 个回路，泛光 照明 控制 1 个回路。3.11 变配电。变电所在地下1 层 ，共有 4 台变压器。需要监 测每台参数。 4. 电气自动 化控制的具体情况 本工程选用了两台 MC、 台E C、台 28 DU 及若干模块和前端设备。 中 MC 和模块分别用于冷站和变电所， 其每台 ME 用 来控制 两台空调机组。PU用来控制排污泵、照明回 路、排风机等。前端设备分别用于空调机、新 风机、 冷/热站、积水坑等处。为了便于对各种设备的集中管理 ，在楼宇控制中心安 装了一台电脑、一台打印机。 按有关标准和规定完成布线和设备安装工作以后,就可以 实施对各种设备 的监控了，下面分别说明各种设备的 监控情况。 4. 冷冻冷却水系统的监控。冷冻岭 却水系统由冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵、分水 器、集 水器和冷冻 机组等组成。要监控的数据点数量多、类型 复杂。我们利用一台 MEC-40、 若干 模块、 若干前端设 备加上我们在 Inih 基础上开发的软件完成这些设备 的监控 工 作,具体控制情况如下: 41. 冷冻岭却 水系统由软件控制，严格按规定的顺序和时间间 隔启 停 各种设备，控制顺序如下：开机：开冷却水阀门 开冷却塔风机开冷却水泵开冷冻水阀门开冷 冻水循环泵开冷冻机组;关机:关冷冻机组关冷冻水 循环泵 关冷冻水阀门关冷却塔风机关冷却水泵 关冷却水阀门。 4.1.2 冷冻机组运行时， 随时检测 冷冻/冷却水的水流状态，一旦有冷冻或 冷却水停止流动, 立即停止冷冻机组运行, 以免结冰，造成冷冻机组损坏的 严重后果。我们的程序不但可以控制每台冷冻机组的启 停， 而且还可以使整个冷站达到最低能耗，达到最 低的主机折旧率。 在管道的适当位置设置温 度传感器, 以测量空调水供回水温度， 根据程序或管理的日程安 排自动开关冷冻机组， 根 据管理的要求自动切换4 台机组的运行次序，累计每台机组运行时间,自动 选择运 行时间最短的机组运行,使每台机组、运行时间基本相 等,以延长机组使用寿命。自动监测各关键 设备的运行 状态，故障报警,并按照实际情况自动 启动备用设备。根 据总管水流量及供/回 温度,计算系统总负荷来控制空调 机 组的运行台数。当负荷大于一台机组的15%，则第二 台 机组运行。 我们在分水器和集水器之间安装了旁通调节阀, 并在供/ 回水管路上分别 安装了压力传 感器， 根据冷冻机组供/ 回水压力差来调节冷冻水旁通阀开度。 确保冷冻水系统 供水压力稳 定。 我们在冷却水的供/回水总管之间安 装了旁通调节阀， 通过调整冷却塔风机 运行台 数和冷 却水供回旁通阀开度, 使冷却水供回水温度保持在设定的 范围内。 补水泵的启停 也是由程序控制的。监测膨 胀水箱水位,当水位降到低限时 启动补水泵,当水位上升 到标准 水位时停补水泵。 在实现自动控制的同时， 中 央控制计算机上显示膨胀水箱的水位和补水 在 泵的运行 状态,并可做到超低水 位报警。 4.热换站的监控 。 热换站与冷冻系统共用一 个 MBC-40,在管路的适当位 置安装了温度传感器 和热水调节阀。监测热换器二次测 的供水温度,程序将此温度和设定值进行比 较, 采用 比例积分微分算法闭环调节换热器一次测的供 水流量。 在保证供热要 求的情况下,尽可能地节约能量。 . 给排水系统的监控。 用水 位开关监测生活水池的水位， 根据设定的高低水位控制供水阀的开 关。水位降到低 水位时 开阀，升到高水位时关阀。并做到超低水位（水 池将无 水）和超高水位（水将溢出)报警。 根据供水 管路的压力，控制供水泵的启停，监测供水泵的运行状态 ，故障时报警。 用水位开关监测各积水坑的高低 水位， 当达到高水位时启动排污泵, 当水位下降到 低 位时停泵。每个积水坑中有两个排污泵,程序每次都选择 累计运行时间少的泵运行,以确 保设备使用均衡。为防 止因排污泵等故障造成的污水溢 出,监测了超限报警水位 ，当达到此水位时，系统将报警,以便工作人员及时 处 理。.4 空调机组的监控。 当空调机组工作 时,控 制程序将利用风道温度和湿度传感器 FM6 采集的 回 风温度和湿度与设定的温度和湿度进行比较，利用先 进的比例积分微分 （PI)算法闭环调节盘管供水阀门 的开度（按冬季模式和夏季模式分别调节）和加湿 器 。由于算法先进,可使振荡最小,并保持精密的控 制, 始 终使室内的温度和湿度接近于设定值。因为室外新风 温度在大多数情况下都与设定值相差较多, 无论升温还 是降温， 都要消耗能量， 为此, 我们根据空气质量检测 的结果， 程由 序自行调节新风阀的开度, 既可保证室 内空气质量， 又可避免几能量的浪费。 在春秋过渡 季 节,因无需温度调节，可将新风阀全开，以获得尽可能多 的新鲜空气。通过网络和软件， 可以实现在中央控 制室对各空调机组进行控制和管理， 还可以将各空调机 组的风机运行状 态、风机故障报警、过滤阻塞报警、盘 管低 温报警等传到中央控制室的控制主机上，一旦有 报 警发生，程序将使现场控制 器发出关机和开水阀等保护 动作，以免设备受损。 4.5 新 风机组的监控。因为 新风机组和送风机组无回风，所以风道温度和湿度传感器 G65 安装 在送风管道上。对新风机组和送风机组来 说，只要机组工作,新风阀就得全开， 不需要调节，因此 选用开关式风阀驱动器。因为进来的都是新风，所以不用 监 测空气质量。 4.送风机组的监控。送风机 组工作情况与新风机组大体相同。区别只有两点：其 一 ，送风机是 为地下车库送新风的，不需要调节湿度；其 二,送风机组在发生火灾事故时必 须启动,当消防系统启 动送风机时，新风阀必须随之全开。.7 风机盘管 的监控。 由于 风机盘管在空调系统中只起微调作用， 各个房间对温度的要求也不统 一，很难集中控制。而 且, 可通讯的风机盘管控制器的价格是普通型的数倍 （362 风机盘管控制器将增加相当多的投资） 从性能价格比来 看, ， 现阶段采用连网 集中管理分散控制风机盘管方式 的意义不大。所以在风机盘管所在房间安装了手动风 机盘管控制器, 由各房间人员自行调节。 但考虑到节 能，我们将这些风机盘管分为四组，每组由计算机来控 制其电源和水阀。免得楼内无人时还有许 多风机盘管 开着而造成浪费。 4.8 排风机系统的监控。 这些排风 机平时用作排风， 火灾时用作排烟。为了便于设备的集 中管理， 在不影响消防系统的情况下，对每台排风机进 行启停控制,使其按一定的时间 间隔,定时启/停。必要的 时候,在现场和楼控计算机上都可让每一台风机进行 手 动启/停。计算；机上可对每一台风机的运行状态和故障 状态进行监 视,累计 运行时间。 4.9热风幕的监控 。本大厦采用的是电热幕。这种电热幕要求电热器关闭 后,风扇要继续工作 23min,以 免余热散发不出来而造成 损坏。厂家提供的电热幕有两个按键,分 别控制电热器和 风扇,可 在现场手动操作。 楼控系统若想控制热风幕有 两种方法: 其一是用控制器分别控制电热器 和 风扇 。从技术上讲是很容易的，但要增加一倍的控制点