楼宇自控系统BAS的监控对象和监控功能

关于楼宇自控系统方面的需求越来越多，以前只是提一下，现在基本上新建项目都需要上这个系统了，如何学习BA系统呢？我个人觉得还是要从它的监控内容学习起来，今天分享一下楼宇设备监控系统到底检测与控制哪些系统呢？

一、概述

楼宇自控系统是将楼宇自控系统中的建筑设备管理与控制子系统（冷战群控，新风、空调机组，全热交换器，送风机，排风机，集水坑，风机盘管，电梯）进行分散控制、集中监视、管理，实现一体化控制、监测和管理，从而提供一个舒适、安全的生活和工作环境，通过优化控制提高管理水平，从而达到节约能源和人工成本，并能方便地实现物业管理自动化。

二、系统应能达到的功能

2.1保证楼内环境满足各种功能分区的要求

通过对楼内冷热源、空调系统的最佳控制，温、湿度的自动调节，对新风量的控制，以及供排水、照明等合理设计从而保证XXXXXXXXX各个区域和功能满足环境的要求，楼宇自控系统可以根据整个XXXXXXXXX不同地区进行日程安排，自动设定设备控制策略，使设备运行数量与环境控制要求相匹配。

2.2提供最佳的能源供应方案

系统采取优化运行方式确保节能，从而降低运行费用。

2.3实现物业管理现代化

楼宇自控系统的主要任务之一是管理建筑设备使其管理现代化，包括管理功能、显示功能、设备操作功能、实时控制功能、统计分析功能及故障诊断功能，并使这些功能自动化，从而实现物业管理现代化，降低人工成本。

三、楼宇自控系统监控说明

BAS的控制范围包括对建筑内的冷源系统、空调及通风系统（包括空调机/新风机组、风机盘管、平时/火灾送风机、排风/排烟风机系统等）、电梯系统、给排水系统、UPS系统。下面将按各系统详细描述BAS的监控对象和监控功能。

1.1冷热源系统

冷冻机组

监控点：

数字量输出点（DO）:冷冻机组启停控制、阀门开关控制、冷冻水泵启停控制、冷却水泵启停控制、冷却塔启停控制、碟阀启停控制；

模拟量输出点（AO）:供回水总管旁通阀控制。冷冻水泵和冷却水泵的开关控制；

数字量输入点（DI）:冷冻水泵冷却水泵的运行状态、故障报警和手自动状态，冷却塔运行状态、故障报警和手自动状态、碟阀开关状态、水流指示、电力供应状态；

模拟量输入点（AI）:冷冻水系统供回水温度、冷却水系统供回水温度、供回水压力、水流量、热水泵、循环水泵的供回水温度等。

通过RS485 Modbus接口，采集冷冻机组、锅炉机组的运行参数，在BAS系统界面上显示。业主在订购设备时，需要设备提供商免费提供该接口，以免以后追加费用，给业主带来不必要的经济损失。

下图为冷热源系统的控制原理图。

监控内容：

1、冷冻机组的台数控制

控制系统监测冷水机组集水器和分水器的出水和回水温度。控制系统通过分析温度变化与时间变化的趋势来判断当前满足系统负荷所需的冷水机组开启数量，从而进行冷源系统的自适应调节。

2、冷冻系统的联锁控制：

机组的投入或退出运行的过程是按预先编制的控制程序进行的。当机组需要投入时，控制程序首先打开该机组对应的冷冻水蝶阀、冷却水蝶阀、冷却塔进出水蝶阀。在得到各蝶阀打开状态信号后，延时30秒启动相应的冷却水泵，延时30秒启动相应的冷冻水泵，在得到相应的水流状态信号后，延时5分钟启动冷冻机组。

3、设备的自动切换及故障设备的自动锁定

为了保护冷源设备，延长设备的使用寿命，因此需要累计每台设备的运行时间，使同类设备进行交替运行，并在发生故障时自动切换。在冷水系统中有某一设备发生故障时，系统立即发出报警到终端，同时锁定该设备以防再次启动。在这同时自动启动另一个可得到的备用设备或一组可得到的设备。

当故障故障排除后，设备需要重新加入自控行列时，必须在BAS终端手动复位相应的锁定点，这样才能使锁定的设备再次进入自控行列，以防止设备未经确认的突然动作。

4、冷却塔控制

冷却塔的投入使用是由冷冻机启动时，由控制程序打开相应的冷却塔进出水蝶阀确定的。投入运行的冷却塔风机是由冷却水总回水管的温度传感器决定。当温度在一定范围内时依次投入风机运行。当风机发生故障时，将发出报警到BAS终端，并且锁定该风机。在排除风机故障后，必须在控制软件相应的复位点复位后才能重新投入自动运行。

为避免冷却塔的冷却水供水温度在设定值附近变化时冷却塔频繁开启，所设定的一个调节死区温度值。目前初定为1℃,该数值可以与设计院进一步商定，进行调整。

当冷却水回水温度低于某设定值时，冷却水供回水旁通管上的电动蝶阀开启，使冷却水旁路后直接流回冷冻机。

热源系统

热源系统部分：本酒店采用电热水锅炉生产的蓄热水系统作为空调热源，其中热水供热应符合为2250KW，供水温度55℃，回水温度45℃。

常压型电热水锅炉生产的蓄热水系统用于新风处理机组、空气处理机组和风机盘管。电热水锅炉在晚间电价谷时段运行，将热水由55℃加热至95℃，并储存热量于蓄热水箱内。

系统通过DDC和前端传感器对锅炉机组进行集中控制，设备工作状况均可在管理站进行图形显示、记录和报表打印。

监控内容：

监测锅炉的运行状态、故障报警，监测锅炉机组的供回水温度，锅炉给水泵开关状态、锅炉高低水位报警，锅炉燃烧器故障报警，锅炉的排烟温度、蒸汽出口压力、供水流量、燃气耗量、水阀开关度

对热水泵、水阀的运行状态、故障报警和手自动状态进行监测，并可进行控制。常用泵如发生故障，备用泵将自动切入。

记录设备的运行时间累计，每次启动时选择运行时间最短的设备，使设备交替运行，平衡分配各设备的运行时间。

节能措施：

根据大楼实际热负荷量和每日定时停机设定时间，提前关停主机，热水泵持续运行，充分利用空调水余留热量为大楼供热，以达到节能的效果。

根据大楼实际热负荷需求的变化，提供机组的运行台数的选择参考，以达到节能的效果。

1.2空调系统

楼宇自控管理系统对室外温湿度等进行监测，作为系统联动、新风量优化控制运行参数。本系统通过DDC及预先编制的程序对各楼层空调设备进行监视和控制，设备的工作状况以图形方式在管理机上显示，并打印记录所有故障。

根据招标要求，对于每个新风机组/空调机组，各采用一个XL50小型集中控制器进行监控。

监控方案：

1、空调机组监控：

该机组带有水阀调节控制、过滤网压差传感器、送风温度、回风温度监测以及水阀、新风阀，回风阀调节控制。以及紫外光杀菌灯状态、加湿器、新风量箱的控制。

该部分空调是大楼空调的主要形式。分别提供冷热源，变风量空调机组，空气源来自新风和回风的混合。

变风量控制和定风量控制不同，当控制区域热、湿负荷变化时，不是在送风量不变的条件下依靠改变送风参数(温度、湿度)来维护室内所需要的温、湿度，而是保持送风参数不变，通过改变送风量来维持室内所需温、湿度。这是基于送风量与热、湿负荷之间存在下述关系：

A：送风量与室内热负荷关系

Q = Qr/Cpγ(tN―tS)

式中 Q : 送风量[m3/h]

Qr: 室内显热负荷[kJ/h]

Cp: 干空气比定压热容[kJ/(kg·K)]

γ：空气密度[kg/m3]

tN: 室内温度[K]

tS: 送风温度[K]

B：送风量与室内湿负荷关系

Q = D/γ((dN―dS)/1000)

式中 Q : 送风量[m3/h]

D: 室内热负荷[kg/h]

γ：空气密度[kg/m3]

dN: 室内含湿量[g/kg]

dS: 送风含湿量[g/kg]

由上述关系可知，当室内热负荷减少时，只要相应地减少送风量，即可维持室温不变，不必改变送风温度。这样做，一方面可以避免冷却去湿后再加热以提高送风温度这一冷热抵消过程所消耗的能量；另一方面，由于被处理的空气量减少，相应地又减少了制冷机组的制冷量，因而节约了能源。

对于变风量系统采用的离心式风机：

风量与转速的关系为 Q1/Q2 = n1/n2

风压与转速的关系为 H1/H2 = (n1/n2)2

风机所需轴功率与转速的关系为 P1/P2 = (Q1H1)/(Q2/H2) =(n1/n2)3

由上述关系可知，轴功率与转速的三次方成正比，这就是说，随着风量(或转速)的下降，轴功率将立方倍地下降。例如，风量下降到50％时，轴功率将下降到12.5%，可见节约的能源相当可观。因此，用调节风机转速控制风量取代风门或挡风板的节流调节是节能的有效措施。

送风温度的最佳控制：根据与空调控制器的通信，收集至控制信号，达到室内的制冷要求度/采暖要求度，根据最高制冷要求度/采暖要求度，变更送风温度设定值。每一分钟将复位值的1/10的值加给送风温度设定值，进风温度的下限值为11度。

供冷时，如果有一个风门全开，该区域温度高于上限，则增加供冷温度0.5℃，如果该区域温度低于下限，则降低供冷温度0.5℃。

回风湿度控制：由回风管道内的湿度传感器实测出回风湿度,输入DDC，与湿度设定值比较，得到偏差，湿度大于设定值，关闭加湿器，湿度小于设定值，开启加湿器。

联锁控制：根据新风风阀开关控制，并与风机、水阀联锁控制，停风机时自动关闭新风阀及水阀，风机启动时，延时自动打开风阀。

预冷和预热控制：空调机启动时，关闭新风和排风阀，风机频率设为100%，根据回风温度对冷水和热水盘管的二通阀进行比例积分控制。停机时，全部关闭合电动二通阀和新风管上的电动风阀，冷热水盘管上的电动二通阀全闭采用时限控制(10min左右)。

风管静压监测：通过测量风管末端静压，对风管静压进行监测。

系统静压监测的目的，是为了在送风量发生变化的情况下，保证系统压力正常，防止超压现象，同时也保证了系统有足够的新风量。

过滤网的压差报警，提醒清洗过滤网。

风机运行状态及故障状态监测，启停控制。

升温控制：空调机开始运转时，将新风阀全闭1小时，进行空调机的运转。升温运转中禁止加湿控制。

定时消毒控制

空气质量控制：根据空气中CO2浓度，控制新风量，当空气中CO2含量超标，增加新风量，减少回风量，直到空气质量达标。

启停时间控制从节能目的出发，编制软件，控制风机启／停时间；同时累计机组工作时间，为定时维修提供依据；例如，正常日程启／停程序：按正常上、下班时间编制；节、假日启／停程序；制定法定节日、假日及夜间启／停时间表；间歇运行程序：在满足舒适性要求的前提下，按允许的最大与最小间歇时间，根据实测温度与负荷确定循环周期，实现周期性间歇运行。编制时间程序自动控制风机启停，并累计运行时间。

2、新风机组监控：

该机组带有水阀调节控制、新风风阀开关控制以及过滤网压差传感器、送风温度监测功能。

主要监控功能如下：

机组定时启停控制：根据事先排定的工作及节假日作息时间表，定时启停机组。自动统计机组运行时间，提示定时维修。

监测机组的运行状态、手自动状态、风机故障报警、送风温度。

过滤网堵塞报警：当过滤网两端压差过大时报警，提示清扫。

送风温度自动控制：冬季自动正向调节热水阀开度，夏季自动反向调节冷水阀开度，保证送风温度维持在设定值。

连锁控制，风机启动：新风风阀打开、水阀执行自动控制；风机停止：新风风阀关闭、水阀关闭，在冬季水阀则保持30%的开度，以保护热水盘管，防止冻裂。

报警功能：如机组风机未能对启停命令作出响应，发出风机系统故障警报；风机系统故障、风机故障均能在手操器和中央监控中心上显示，以提醒操作员及时处理。待故障排除，将系统报警复位后，风机才能投入正常运行。

4、室温控制

供冷时根据区域温度T控制调节进风量,当达到供冷设定点时维持新风需求的最小进风量不变。变风量设备的控制环路分为两个环节：

室内温度控制环路：通过房间温度传感器测得室内温度，将之与温度控制器中的设定值作比较，然后给出一个电信号给风量控制器，从而根据房间温度的变化来调节送风量。控制原理见下图：

风量串级控制环路：闭环控制环路(测量－比较－调整)。通过测得动压，由压差变送器转换成电信号给风量控制器，风量控制器将之转换成风量值，将此实际测量值与设定值(温度控制器给出)比较，得出的偏差为一电信号，给执行器后调节阀片，从而改变风量，直到与设定值相同

11、送风温度的控制

上述送风静压的改变是对某一个固定的送风温度而言的，因此针对某个送风温度的静压值对另一个送风温度来说就不能说是合理的静压了。所以送风温度的设定问题与送风静压的设定问题一样，也是此次工程需解决的问题之一。

于是我们选择了统计法的控制方法。其原理是，对于某一空调的显热负荷，若该末端存在送风量允许范围，则势必相应地存在送风温度允许范围。若系统中各末端的允许送风温度范围存在共同区间，则该区间内的任意一个送风温度均可使各末端满足负荷要求。若不存在共同区间，则可在最多的统计区间内选择送风温度以满足多数末端的要求，或者选择送风温度以使系统中各末端平摊损失。这时，重新设定送风温度可能影响静压的设定。这两者之间的参数有一种耦合关系。工程上的 做 法一般是当送风静压稳定后一段时间(如10min~15min)，再来改变送风温度值。

12、室温控制

末端装置是调节房间送风量，控制室内温度的重要设备，根据此项目实际情况，我们选择末端控制装置是压力无关型控制器，如图所示，它除了有温控器外，还有风量传感器和温度控制器，温控器为主控制器，风量控制器为副控制器，二者构成串级控制环路，温控器根据温度偏差设定风量控制器的设定值，风量控制器根据风量偏差调节末端装置内风阀。当末端入口压力变化时，通过末端的风量变化，压力无关型较快地补偿这种压力变化而维持原有的风量，而压力有关型末端则要等到风量变化改变了室内温度才动作。所以压力无关型末端响应快，控制精度高。

1.3通排风系统

监控内容：

见上表。

同时累计风机的运行时间。中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间(手动时)、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。

排烟风机、加压风机在消防报警系统中已独立自成系统，BA系统不作任何控制，只作状态监测。

1.4给排水系统

2 监视排水泵、生活水泵、消防栓泵、喷淋泵的运行状态，故障报警，本控遥控状态，并可进行启停控制。

2 监视集水坑的液位状态，如液位高于设定的超高水位时，及时报警。

2 监视水池、水箱的高低液位状态和超高超低液位状态。

中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。

1.5变配电系统

我们通过通讯接口方式，采集配电柜部分所需监测的三相电流、三相电压、功率因数、频率等电力参数。按照标书要求，电力监控及能源管理系统配置通讯接口，采集上述参数，并配备通讯网关，对柴油发电机进行监测。

为了安全考虑，对变配电系统的运行状态和工作参数，由楼宇自控系统实施监视而不作任何控制，一切控制操作均留给现场有关控制器或操作人员执行。

1.6照明监控系统

1、设备监测

监视开关状态 (DI)

照明回路的控制(DO)

中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。

2、系统软件可自动满足如下自动控制要求：

2 按照建筑物业管理部门要求，定时开关各种照明设备，达到最佳管理，最佳节能效果。

2 统计各种照明的工作情况，并打印成报表，以供物业管理部门利用

2 根据用户需要可任意修改各照明回路的时间控制表。

2 泛光照明可设休息日、节假日和重大节日三种场景进行控制。

2 累计各开关的闭合时间。

BAS按照制定的时间程序和室外照度条件，自动启停公共区域照明，监测其开关状态。

中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。

1.7电梯系统

通过通讯网关方式采集每部电梯的楼层显示、上下行状态、故障报警。若同为一个品牌，配置一个网关即可，但有不同品牌，就要根据现场实际情况选定。目前需求不是很清楚，我们是按同品牌配置一套网关。

监测内容

2 通过通讯网关方式，监视每部电梯的运行状态、楼层显示，并故障报警。

2 统计电梯的工作情况,并打印成报表,以供物业管理部门利用

2 统计各种电梯的工作情况，并打印成报表，以供物业管理部门利用

2 中央站用彩色图形显示上述各参数，记录状态、报警、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。

电梯系统，采用通信接口方式采集数据。电梯系统承包商应将所有电梯联网，以一个硬件接口的形式供BAS访问，并免费向BAS提供通信协议。

1.8变配电系统

我们通过通讯接口方式，采集配电柜部分所需监测的三相电流、三相电压、功率因数、频率等电力参数。按照标书要求，电力监控及能源管理系统配置通讯接口，采集上述参数，并配备通讯网关，对柴油发电机进行监测。

为了安全考虑，对变配电系统的运行状态和工作参数，由楼宇自控系，我们通过通讯接口方式，采集能源计量系统参数。按照标书要求，能源计量系统配置通讯接口，采集上述参数，并配备通讯网关。楼宇自控系统只对能源计量系统只监不控。

采集参数视能源计量系统提供协议而定。

1.10泛光照明系统

我们通过通讯接口方式，采集泛光照明系统参数。按照标书要求，泛光照明配置通讯接口，采集上述参数，并配备通讯网关。

采集参数视泛光照明系统供协议而定。