建筑智能化系统第8章-建筑设备自动化技术-ppt课件

1、第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求8.1.1 BAS的对象环境8.1.2 BAS的功能要求8.1.3 BAS的技术基础8.1.4 BAS常用检测设备和执行器8.2 集散控制8.2.1 集散控制系统的基本组成与系统结构8.2.2集散控制系统的典型结构8.2.3 集散控制系统的特点8.3 BAS中的集散控制系统8.3.1 集散型BAS的典型网络结构8.3.2集散型BAS系统的组态8.3.3 集散型BAS的几种方案8.3.4 BAS中的基本监测点、接口位置及常用传感器8.4 智能建筑的 BAS 系统设计8.4.1 BAS设计原则8.4.2 BAS设计、施工及验

2、收依据8.4.3 BAS设计步骤8.4.4 BAS设计中的几个关键问题 本章导读 本章主要介绍了本章主要介绍了BASBAS对象环境、功能要求和技对象环境、功能要求和技术基础，然后介绍了当前主流术基础，然后介绍了当前主流BASBAS系统结构系统结构（集散系统）及发展方向，最后给出了（集散系统）及发展方向，最后给出了BASBAS设设计原则、步骤和依据。计原则、步骤和依据。 本章的重点和难点是在理解本章的重点和难点是在理解BAS系统构成的基系统构成的基础上，结合以前所学的各门专业知识（检测技础上，结合以前所学的各门专业知识（检测技术、控制原理和电气控制技术），完成术、控制原理和电气控制技术），完成B

3、AS设设计计。 第8章 建筑设备自动化技术 8.1.1 BAS8.1.1 BAS的对象环境的对象环境 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建筑设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 建筑设备自动化系统（BAS）（Building Automation System），指将建筑物或建筑群的电力、照明、给排水、防火、保安、车库管理等设备或系统，以集中监视、控制和管理为目的，构成的综合系统。 根据智能建筑设计标准（GB/T 503142000），建筑设备自动化系统可分为建筑设备监控系统子系统和安防与消防系统（广义BAS），其中，建筑设备监控系统子系统，被称为

4、侠义BAS。如图8-1所示。 BASBAS对象环境对象环境 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建筑设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 8.1.1 BAS8.1.1 BAS的对象环境的对象环境建筑设备自动化系统 建筑设备监控系统 空调与冷热源系统 门禁系统 供配电系统 照明 系统 给排水系统 安防与消防系统 安防系统 电梯 系统 等 消防及联动控制系统 闭路监视系统 等 防盗报警系统 灭火系统 消防联动控制 系统 等 图8-1 BAS对象环境 BASBAS功能要求功能要求 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建筑设备自动化系统（建筑设备自动

5、化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 8.1.2 BAS8.1.2 BAS的功能要求的功能要求 （1）对空调系统设备、通风设备及环境监测系统等运行工况的监视、控制、测量、记录。（2）对供配电系统、变配电设备、应急（备用）电源设备、直流电源设备、大容量不停电电源设备监视、测量、记录。（3）对动力设备和照明设备进行监视和控制。（4）对给排水系统的给排水设备、饮水设备及污水处理设备等运行工况的监视、控制、测量、记录。（5） 对热力系统的热源设备等运行工况的监视、控制、测量、记录。（6） 对公共安全防范系统、火灾自动报警与消防联动控制系统运行工况进行必要的监视及联动控制。（7） 对电梯及自动扶

6、梯的运行监视。 BASBAS监视、测量、控制、记录显示的功能监视、测量、控制、记录显示的功能 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建筑设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 8.1.1 BAS8.1.1 BAS的对象环境的对象环境8.1.3 BAS8.1.3 BAS的技术基础的技术基础 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建筑设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 BAS将各个控制子系统集成为一个综合系统，其核心技术是集散控制系统 高压变配电控制子系统低压配电控制子系统应急发电控制子系统正常照明控制子系统事故照

7、明控制子系统装饰照明控制子系统照明控制与管理计算机环境控制与管理计算机自动监测与报警子系统消防报警与控制计算机保安监视与控制计算机交通运输监控计算机广播系统监控计算机BAS集成管理计算机电力供应与管理计算机空调及冷热源控制系统通风环境监控子系统给水排水监控子系统卫生设备监控子系统污水处理监控子系统灭火排烟控制子系统消防联动控制子系统保安防盗报警子系统电视监控子系统出入查证监控子系统电子巡更监控子系统电梯运行监控子系统停车场监控子系统车船队运行管理子系统背景音乐多媒体系统紧急事故广播子系统BAS对象环境图8-2广义的BAS系统组成概念图 电量检测设备电量检测设备 第8章 建筑设备自动化技术 8.

8、1 8.1 建筑设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 8.1.4 BAS8.1.4 BAS常用检测设备和执行器常用检测设备和执行器 电流变送器电压变送器 功率检测盘无功功率变送器图8-3 电量检测设备 对高、低压进线及发电机电压、电流监测，对低压进线及发电机功率因数、有功功率、无功功率、电量的监测，它们将为绘制负荷曲线、进行无功补偿、电费结算及能源管理、用电设备的运行和调度提供依据。 温度检测设备温度检测设备 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建筑设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 8.1.4 BAS8.1.4

9、 BAS常用检测设备和执行器常用检测设备和执行器 图8-4 温度传感器 在BAS中对温度的检测主要用于:室内气温、室外气温,范围在-4045；风道气温,范围在-40130；水管内水温,范围在090。 湿度检测设备湿度检测设备 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建筑设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 8.1.4 BAS8.1.4 BAS常用检测设备和执行器常用检测设备和执行器 图8-5 相对湿度传感器 在BAS中对湿度的检测主要用于室内室外的空气湿度、风道的空气湿度的检测等。 压力检测设备压力检测设备 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建

10、筑设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 8.1.4 BAS8.1.4 BAS常用检测设备和执行器常用检测设备和执行器 图8-6 压力压差传感器 在BAS中对压力的检测主要用于风道静压、供水管压、差压的检测,有时也用来测量液位的高程,如水箱的水位等。大部分的应用属于微压测量,量程在05000Pa。 液位检测设备液位检测设备 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建筑设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 8.1.4 BAS8.1.4 BAS常用检测设备和执行器常用检测设备和执行器 图8-7 液位传感器 BAS中对液位的监

11、测主要是供水系统的中地下水或者高位水箱的水位，排水系统中集水坑的水位，消防水箱的水位等。 流量检测设备流量检测设备 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建筑设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 8.1.4 BAS8.1.4 BAS常用检测设备和执行器常用检测设备和执行器 图8-7 水流量计 热源系统中锅炉热水流量和二次热水回水流量等的监测。根据分水器、集水器的供、回水温度及回水干管的流量测量值，来实时计算空调末端设备所需的热负荷，按照热负荷自动调整热交换器及热水给水泵的台数。 照度监测设备照度监测设备 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建筑

12、设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 8.1.4 BAS8.1.4 BAS常用检测设备和执行器常用检测设备和执行器 图8-9 照度传感器 BAS中采用照度传感器对室外照度自然光度进行测量，实现照明系统根据不同室外照度环境进行自动调光，保证良好照度的前提下，实现节能。 电磁阀电磁阀 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建筑设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 8.1.4 BAS8.1.4 BAS常用检测设备和执行器常用检测设备和执行器 图8-10电磁阀结构原理 电磁阀是电动执行器中最简单的一种，它利用电磁铁的吸合和释

13、放对小口径阀门作通、断两种状态的控制，由于结构简单、价格低廉，常和两位式简易控制器组成简单的自动调节系统。其原理如图8-10所示。 活动铁芯阀盖线圈复位弹簧固定铁芯平衡孔排出孔主阀塞上腔活动铁芯阀盖线圈复位弹簧阀塞固定铁芯(a)电磁阀结构原理(b)先导式电磁阀结构原理电动阀电动阀 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建筑设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 8.1.4 BAS8.1.4 BAS常用检测设备和执行器常用检测设备和执行器 图8-11电动阀结构原理 电动执行器使用电动机作动力元件，将控制器来的信号转变为阀的开度。如图8-11,12所示。 阀

14、盖电动直行程执行机构阀杆阀芯阀座流量Q位移L风门风门 第8章 建筑设备自动化技术 8.1 8.1 建筑设备自动化系统（建筑设备自动化系统（BASBAS）的功能需求）的功能需求 8.1.4 BAS8.1.4 BAS常用检测设备和执行器常用检测设备和执行器 图8-13 电动式风门的结构原理 在智能楼宇的空调、通风系统中，用得最多的调节机构是风门，风门用来精确控制风的流量。如图8-13所示。 叶片风道风门驱动器风道风道风道全开半开全关风门叶片叶片角=0叶片角=90叶片角=三大部分组成第8章 建筑设备自动化技术 8.2 8.2 集散控制集散控制 8.2.1 8.2.1 集散控制系统的基本组成与系统结构

15、集散控制系统的基本组成与系统结构 图8-14 集散控制系统的组成 集散控制系统是由分散过程控制装置、操作管理装置、通信系统三大部分组成的,如图8-14所示。 操作、管理人员集中操作和管理数据通信分散过程控制装置生产过程(控制对象)集散系统过程界面人机界面第三代集散控制系统的典型结构 第8章 建筑设备自动化技术 8.2 8.2 集散控制集散控制 8.2.28.2.2集散控制系统的典型结构集散控制系统的典型结构 图8-15 模件化控制站+与MAP兼容的局域网+信息综合管理系统 宽带局域网（最多可连接64个载波带局域网）10Mbps 15Km宽带局域网接口载波带局域网 5Mbps 2Km节点1载波带

16、局域网接口节点总线（最多连接32个站）AP 应用 处理器CP 控制 处理器WP 工作站处理器COMM 通信处理器PC 个人 计算机硬盘软盘磁带机现场总线模件CRTMOUSE工程师键盘操作员键盘打印机终端节点总线接口现场总线模件现场总线模件现场总线INI 信息 网接口其它计算机X.25DP 盘显示处理器盘显示站现场总线隔离节点N.节点2第二代集散控制系统的典型结构 第8章 建筑设备自动化技术 8.2 8.2 集散控制集散控制 8.2.28.2.2集散控制系统的典型结构集散控制系统的典型结构 图8-16 分散过程控制站+局域网+信息管理系统构成 HG 数据公路接口NIM 网络接口模件PLC接口NG

17、 网间接口基本控制器扩展控制器多功能控制器高级多功能控制器过程接口单元操作员工作站逻辑控制器数据公路端口PC串行接口通用计算机接口HG 数据公路接口高速数据公路高速数据公路万能控制网络LM 逻辑管理器PM 过程管理器APM 高级过程管理器数字化集成仪表PLCPLC万能工作站万能操作站局部控制网应用模件历史模件计算机模件上位计算机其它计算机设备全局网络PLC+通信系统+操作管理站 第8章 建筑设备自动化技术 8.2 8.2 集散控制集散控制 8.2.28.2.2集散控制系统的典型结构集散控制系统的典型结构 图8-17 PLC+集散控制系统结构 FP3FP1RS-232C-NETAdapterFP

18、3最多可接32PLC8.2.3 8.2.3 集散控制系统的特点集散控制系统的特点第8章 建筑设备自动化技术 8.2 8.2 集散控制集散控制 (1) 分级递阶控制；(2) 分散控制；(3) 自治性；(4) 协调性；(5) 友好性；(6) 适应性、灵活性和可扩充性；(7) 开放系统；(8) 可靠性。 单层网络结构单层网络结构 第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.3.1 8.3.1 集散型集散型BASBAS的典型网络结构的典型网络结构工作站通信适配器现场控制网络现场控制器智能执行机构智能传感器现场控制网络现场控制器智能执行机构智能传感器通信

19、适配器图8-18 工作站现场控制设备的单层网络结构 两层网络结构两层网络结构 第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.3.1 8.3.1 集散型集散型BASBAS的典型网络结构的典型网络结构图8-19 BAS两层网络结构 工作站通信控制器现场控制网络现场控制器智能执行机构智能传感器通信控制器现场控制网络现场控制器智能执行机构智能传感器服务器操作员站三层网络结构三层网络结构 第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.3.1 8.3.1 集散型集散型BASBAS的典型网络结构的典型网络结构图8

20、-20 BAS三层网络结构 工作站通信控制器现场控制网络现场控制器智能执行机构智能传感器服务器操作员站 大型通用现场控制设备 大型通用现场控制设备现场控制网络现场控制器智能执行机构智能传感器 大型通用现场控制设备通信控制器BASBAS网络结构发展趋势网络结构发展趋势 第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.3.1 8.3.1 集散型集散型BASBAS的典型网络结构的典型网络结构BAS网络结构不断朝着开放化、标准化、远程化、集成化方向发展。(1)现场总线技术应用于BAS现场控制网络。(2）工业以太网在各方面的性能都达到甚至超过一些现场总线技术

21、。DDC直接接入工业以太网可以简化集散控制系统的网络结构，提高网络监控性能，是集散控制系统的一个重要发展方向。(3）BACnet从整体上对系统通信网络的标准结构及各层协议进行了定义，为整个BAS网络完全标准化提供了可能。(4）OPC(OLE for process control)技术为实现BAS与智能楼宇中其他子系统之间的联动和信息集成提供了一种开放、灵活、标准的技术。 画面的组态画面的组态 第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.3.28.3.2集散型集散型BASBAS系统的组态系统的组态 图8-21 设备运行状态显示 按建筑层面组织的

22、集散型按建筑层面组织的集散型BASBAS系统系统 第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.3.3 8.3.3 集散型集散型BASBAS的几种方案的几种方案 图8-22 按楼层面组织的集散型BAS系统 现场通讯网络灯光照明空调及冷热源给水排水网络服务器监控、管理中心通讯控制器DDC现场控制器DDC现场控制器DDC现场控制器现场通讯网络灯光照明空调及冷热源给水排水通讯控制器DDC现场控制器DDC现场控制器DDC现场控制器现场通讯网络灯光照明空调及冷热源给水排水通讯控制器DDC现场控制器DDC现场控制器DDC现场控制器第一层楼面控制子系统(区域控

23、制)第二层楼面控制子系统(区域控制)第n层楼面控制子系统(区域控制)区域控制计算机区域控制计算机区域控制计算机按建筑设备功能组织的集散型按建筑设备功能组织的集散型BASBAS系统系统 第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.3.3 8.3.3 集散型集散型BASBAS的几种方案的几种方案 图8-23 按设备功能组织的集散型BAS系统 灯光照明控制子系统空调及冷热源控制子系统网络服务器数据服务器系统监测中心通讯控制器DDC现场控制器区域控制计算机DDC现场控制器DDC现场控制器通讯控制器DDC现场控制器DDC现场控制器DDC现场控制器通讯控制

24、器DDC现场控制器DDC现场控制器DDC现场控制器通讯控制器DDC现场控制器DDC现场控制器DDC现场控制器.综合营运管理现场装置现场装置现场装置现场装置混合型的集散型混合型的集散型BASBAS系统系统 第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.3.3 8.3.3 集散型集散型BASBAS的几种方案的几种方案 这是兼有上述二种结构特点的混合型,即某些子系统(如供电、给排水、消防、电梯)采用按整座楼宇设备功能组织的集中控制方式,另外一些子系统(如灯光照明、空调、等等)则按楼宇建筑层面组织的分区控制方式。这是一种灵活的结构系统,它兼有上述两种方案

25、的特点,可以根据实际的需求而调整。表表 1 1第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.3.4 BAS8.3.4 BAS中的基本监测点、接口位置及常用传感器中的基本监测点、接口位置及常用传感器 表表 2 2第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.3.4 BAS8.3.4 BAS中的基本监测点、接口位置及常用传感器中的基本监测点、接口位置及常用传感器 表表 3 3第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.3.4 BAS8.3.4 BAS中的

26、基本监测点、接口位置及常用传感器中的基本监测点、接口位置及常用传感器 表表 4 4第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.3.4 BAS8.3.4 BAS中的基本监测点、接口位置及常用传感器中的基本监测点、接口位置及常用传感器 表表 5 5第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.3.4 BAS8.3.4 BAS中的基本监测点、接口位置及常用传感器中的基本监测点、接口位置及常用传感器 表表 6 6第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS8.3 BAS中的集散控制系统中的集散控制系统 8.

27、3.4 BAS8.3.4 BAS中的基本监测点、接口位置及常用传感器中的基本监测点、接口位置及常用传感器 8.4.1 BAS8.4.1 BAS设计原则设计原则第8章 建筑设备自动化技术 8.4 8.4 智能建筑的智能建筑的 BAS BAS 系统设计系统设计 BAS的设计原则是功能实用、技术先进、设备及系统具有良好开放性和可集成性、选择符合主流标准的系统和产品、保证在建筑物生命周期内BAS系统的造价和运行维护费用尽可能低、系统安全、可靠、具有良好容错性。 8.4.2 BAS8.4.2 BAS设计、施工及验收依据设计、施工及验收依据 第8章 建筑设备自动化技术 8.4 8.4 智能建筑的智能建筑的

28、 BAS BAS 系统设计系统设计 1国家标准（1）智能建筑设计标准（GB/T 503142000）；（2）民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-1992）；（3）供配电系统设计规范（GB50052/95）；（4）工业企业通信接地设计规范（GB/TJ79-1985）；（5）采暖通风于空气调节设计规范（GBJ19-1987）；（6）智能建筑弱电工程设计施工图集（GJBT471）；（7）自动化仪表工程施工及验收规范（GB50093-2002）；（8）电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范(GB 50168-1992)；（9）建筑电气安装工程质量验收标准（GB50303-2002）；（10）智能建筑施工验收规范（GB50-2003）等。2其他依据：（1）甲方提供的技术资料和设计要求；（2）采用的控制系统的技术手册。 8.4.3 BAS