1、楼宇自动化系统设计

楼宇自动化系统是楼宇设备自动化控制系统的简称。建筑设备主要是指大量为建筑物服务，提供人们基本生活环境（风、水、电）的机电设备，如暖通空调设备、照明设备、配电设备、给排水设备等。实现施工设备的自动化控制，以达到合理使用设备、节能、节省人力、保证设备安全运行的目的。

过去几年，人们提到楼宇自动化系统时，主要指的是楼宇中HVAC设备的自动化控制系统。建设“不可或缺的基础环节”。楼宇自控系统的发展也经历了从无到有、从低级到高级的过程，这实际上是工业自动化控制系统发展的一个缩影。随着信息技术、网络技术、计算机技术、通信技术、显示技术、半导体集成技术、控制技术、表面贴装技术等高新技术的发展，楼宇自控系统也将得到突飞猛进的发展。可以预见的是：

1)分布式控制系统是现阶段楼宇自控系统的主流；

2)现场总线技术是分布式控制系统的发展方向；

3)楼宇自控系统应用VLAN、TCP/IP等网络技术，网络基于Web；

4)万能控制器和智能电表共存；

5)基于状态空间方法的现代控制理论被广泛应用于解决楼宇自动化问题，并取得了良好的效果；

6)系统集成技术取得进展，OPC、ODBC等技术得到广泛应用；

7)改进了人机界面和操作环境，符合人体工程学的基本机制。

根据建设部的设计深度要求，对于一般民用建筑（可能不完全适用于有特殊工艺要求的建筑）楼宇自动化系统（BAS）设计，设计院至少应做到以下几点工作：

1)充分了解被控对象的工艺要求，制作相应的控制示意图；

2)被控对象的控制类型统计（或控制器输入/输出状态点表）；

3)控制网络规划设计；

4)平面布线规划设计；

5)设计说明。

承包商（或供应商）应根据设计院的设计内容要求，进一步深化施工图设计，包括提供产品规格书、材料、布线、安装维护等技术文件，并负责最终完成。安装（或指导安装）、调试和验收申请。

但是，从目前很多项目的实施来看，效果并不理想。一项调查显示，在评估楼宇自动化系统的运行情况时，30% 的客户“满意”，40% 的客户“一般”，30% 的客户“差”。因此，本文旨在从专业设计的实际情况出发，对设计中容易出现的问题进行梳理，以期从一个案例中得出推论。

2几个问题

2.1 对被控对象的工艺要求理解不准确。

目前，电气工程师（或自控工程师）对其他专业被控对象的工艺要求了解肤浅，甚至存在认识误区，BAS操作不良的情况时有发生。其中，暖通空调系统占比较大，以下是一些工程上容易出错的实际问题，如：

(1)，设备专业规范《采暖通风空调设计规范》（GBJl9-87)对舒适性空调室内参数做了一般规定：

注意：当使用湍流部件没有特殊要求时。舒适型空调的相对湿度可以不受限制。

需要说明的是，以上数据仅指设计基数的取值范围，并非控制对象的允许波动范围。民用建筑的舒适性空调设计一般对空调精度没有要求。空调设计底座的选择非常重要。实际工程应由设备工程师根据我国气候特点和国情分析研究，慎重确定。选择不当，不仅会对投资、运营、能耗产生负面影响，还会危及人员健康。

(2),对夏、冬、过渡季的理解深度不够。空调系统所指的夏、冬、过渡季控制参数按三种状态分为三种夏季、冬季和过渡季节的工作条件，对应相应的工作环境参数，如温度、湿度或焓值，如果只是根据夏季、冬季和过渡季节的实际季节变化来简单理解，空调系统最终会获得不理想的控制效果。

(3)，暖通空调自控系统，其本质在于在空调过程中把握住“定”和“变”两个字。往往无法确定“定”和“变” “根据不同的管道和不同的工况。“风（或恒流）量”或“变风（或变流）量”的特性需要设计自动控制系统，如制冷机的恒流/冷却冰箱循环水；新风处理单元一般具有固定新风量；可分为可变新风量（或固定新风比）和固定新风量（或可变新风比），等等

(4),新风处理机组大多采用“固定新风量”的设计，往往没有引起电气控制工程师足够的重视。一般只需要位置控制即可。新风阀控制，多采用双向单相（AC 220V/AC24V，三线制）电机或电动执行机构位置控制；线圈防冻新风阀设计为与风机联动；为了防止风阀过大打不开，一般先打开新风阀，再开风机，停风机后关闭阀门。

(5)，只有带新风预热器的空气处理机组，或混合点（或加湿后的状态点）可能低于0℃的空气处理机组，或冬季过渡季节需要为新风运行的空气处理机组，新风温度可能低于0℃，需要考虑防冻运行问题，并采取新风阀与空调联动等防冻措施。单位。

(6)、为了保证基本的室内空气质量，可以通过测量和控制室内CO：浓度的方法来实现。但实际上，暖通专业通常会确定最小新风量或通风量设计上不需要简单的启停组来控制室内CO：浓度，否则涉及变风量控制，比较复杂，需要更多的投资。

2.2 控制原理描述不全面，被控对象的控制类型统计不具体。

在设计图纸中看到的控制原则往往是相同的在楼宇自控系统中，不能根据具体的实际项目有针对性。受控对象的类型不能简单地局限于AI、AO、DI、DO四种状态。尤其是施工图要反映各个状态下不同信号特性的电气特性，以方便控制模块的选择。

2.3 IBMS 和 BAS 以及集成的概念比较模糊。

IBMS 和 BAS 应该是两个层次的概念。 BAS体现在控制子系统之间的网络通信互联； IBMS体现在网络信息系统的集成上，也就是说IBMS更准确地体现了集成的概念。一般来说，在设计中，从信息系统集成的角度来说，更注重对控制子系统之间的控制功能联动的描述，也就是通常理解的集成设计。设计应以用户需求为出发点，做好运维管理业务模型的规划设计。 IBMS 和 BAS 共享管理工作站。

(1)、服务模块——提供性能优越的服务环境。

应用楼宇自控系统后，现代智能楼宇可根据季节的变化，通过调节新风阀的开度，自动控制空调机组和新风机组的送风温度。空气条件。该区域提供最佳的温度和湿度控制，以确保每个区域的环境参数。在中控室，为用户提供了一个观察整个系统运行状态的窗口。通过测量实际信息，可以实时显示和存储温度、压力、流量等重要信息。操作员可以查看某个变量在一段时间内的统计曲线。提前做好趋势预测，做出有效应对，确保整个系统的畅通无阻，长途跋涉。软件规划了多种运行服务功能。

(2), 节能模块 - 降低能耗和管理成本。

楼宇自控系统在满足舒适度的前提下，通过合理组织设备运行，将楼宇运行成本降至最低，即优化系统，降低能耗值。系统软件配备节能程序，可根据季节、人员和气流的变化，合理调节各区域的温度，控制设备的合理运行，最大限度地降低能耗。建筑物，系统可以运行一到两年后，对历史运行数据进行分析，提供优化调整，进一步降低建筑物的能耗。软件规划了多种运营节能措施。

(3)、 - 提供防止突发故障的方法。

如果现代智能楼宇的机电设备突然出现故障停机，将对楼宇造成严重后果。楼宇自控系统可以从以下几个方面来预防这种情况：

①.随时检查设备的实际负载和额定负载。一旦设备超载，将自动卸载，并向中控室发出报警信号，防止损坏贵重设备。

2。监控设备的运行状态。一旦发现其中一台设备出现异常，立即报警并通知维修人员前去检查，以防止更大范围的设备故障。

③。自动记录设备累计运行小时数。当累计值达到规定维修时间时，会自动上报中控室，及时提醒设备维修。

④.当一组设备中的一个设备出现故障，无法继续运行时，会自动切换到备用设备；同时，在临时停电的情况下，恢复供电时，系统会自动执行顺序启动程序，确保设备运行平稳，避免损坏设备。

通过以上的检测、报警和处理方法，现代智能建筑有有效的手段防止机电设备发生突发故障，从而保证设备和财产的安全。

(4)维护模块-提高设备运行效率，减少管理人员。

通过监控、诊断和记录设备运行状况。及早发现和排除故障，及时通知维护保养，确保设备始终处于良好的工作状态。

楼宇自控系统对设备的有效监控，可以大大降低设备的故障率，也可以使维修人员工作更加高效，减少维修人员数量；一体化管理方式，尽可能减少操作人员、值班人员和管理人员。

(5)扩展模块——系统具有良好的扩展性，保证未来扩展的需要。

系统选型要始终遵循标准化和开放性的原则，系统容量可以有适当的冗余，以适应未来的扩展。并应保证与其他系统的兼容性，便于实现网络信息共享。

(6)、仿真模块——系统具有自学习功能，可进行人员培训、数据管理等。

2.4 各个系统的设计界面不够周到和清晰。

楼宇自控系统作为楼宇中的重要组成系统，在自身的功能设计上已经比较成熟和完善。然而，在系统实施过程中，由于系统接口的问题，系统最终的功能往往并不完善。物品、拒绝等经常发生。

由于设计接口问题涉及多方面，在项目实施中涉及暖通空调、给排水、变配电等几个专业。因此，在项目前期明确设计界面问题是非常有必要的。

从另一个角度来说，明确设计接口问题，可以让业主在项目前期或设备订购前明确提出接口接口要求，从而实现楼宇自控的完整性系统。

◎明确各方职责和工作内容，避免出现问题时互相争吵。

◎保证系统设计所有功能的实现，避免资金浪费。

(1)、调节/控制气阀和水阀的设计界面

一般情况下，系统中气阀和水阀的规格和控制方式由设备工程师根据工况确定。因此，气阀和水阀的调节/控制设计应与设备工程师合作，了解气阀和水阀的电动操作机构，并配置合适的控制器。在实际工程设计中，往往难以在设备招标前准确确定气阀和水阀的电动操作机构，以及DDC输出类型。

还有一种情况，控制阀是由控制工程师选择的。这时，设备工程师需要提出控制条件的要求。控制工程师应根据管径计算选择控制阀规格和控制方式。

风阀的控制应根据工况要求选择电动操作机构或电子定位装置。

(2)、配电控制箱设计界面

◎配电控制箱配有本地和远程转换开关和隔离的中间继电器用于控制（无源或有源，见下图），本地手动控制，由BAS的DDC远程控制发送远程启动配电控制设备。 /stop 信号，并接收风机运行状态、过载和就地/遥控转换开关状态信号。

◎本地DDC（AC 220V）的电源由配电控制箱提供。上图中有DDC主动控制和被动控制两种方式。笔者认为首选有源控制，因为有时配电控制回路没有控制隔离变压器，这样无源控制触点可能直接接在交流220V电路上，无法与其他控制电路；另一方面，自控系统的控制电源应自行提供，避免出现撕裂现象。

以上需要在购买配电控制箱前提出，方便厂家加工。

(3)、制冷机组、电梯等独立控制设备的设计接口

一种是通过干接点的方式将监控信号连接到BAS的DDC上；另一种是使用通信接口通过点对点或总线方式连接BAS。干接触法实施起来相对简单可靠。缺点是收集的信息量比较少；使用通讯接口可以克服干接点的缺点，但实现起来比较困难，这取决于通讯协议是否标准以及厂商是否受到开放编码表等因素的约束。

(4)，以及远程控制单元、智能仪表或开关、照明控制单元、电参数变送器等自动化设备。设计选项，预装在配电柜或灯箱中。

2.5 缺乏合理的网络架构规划设计。

在楼宇自控系统未进行设备选型招标之前，设计院往往对楼宇控制网络架构规划设计没有清晰的认识。 DDC的布局比较随意，只关注控制原理和点表、网络架构形式、实现标准、设备配置标准选择等方面的设计比较薄弱。

现在提到“Bus（巴士）”，“（网络）”可谓琳琅满目。但“现场总线”因其对工控机（包括DCS、PLC、工控机、数控等）、自动化仪表和过程控制自动化的巨大影响而成为“热点”。早就有人将现场总线描述为“21世纪的过程控制总线”，“自动控制领域开创了一个新时代——现场总线控制系统（FCS）”。目前，现场总线控制网络流行于各种楼宇自控系统的底层。随着工控机和网络技术的发展，现场总线技术必将成为“智能建筑”领域的主要发展方向之一。 .

随着信息技术的不断发展，BAS已经成为/net不可或缺的一部分。楼宇自控系统的双层网络结构也会随之发生变化。 DDC以上的物理链路可以通过楼内的综合布线系统来完成。 VLAN技术可用于与其他基于TCP/IP的系统共享局域网，可使用OPC标准通信协议。互连系统接口。

3 结论

为了充分发挥楼宇自控系统的功能，设计单位需要认真细致的设计论证和统一规划。项目选择适合自己的功能配置，甲方也尽快派出相应的工程技术人员参与项目实施，帮助项目的验收和系统的运维，从而真正发挥楼宇自控系统的作用，创造良好的社会效益和经济效益。

另外，虽然电气工程师或控制工程师很难完全掌握相关专业知识，但为了方便与设备及其他相关专业工程师的交流，使设计的控制系统能够满足工况要求和正常合理运作，需要了解一些概念性的概念关系系统成败的关键在于及早消除当前设计行业各专业相关环节之间的“灰色地带”。