楼宇设备监控系统

第二章楼宇设备监控系统概述楼宇机电设备监控系统，作为智能大厦楼字自动化系统一部分，而且是非常主要一部分，担负着对整座大厦内机电设备集中监测与控制，确保全部设备正常运行，并到达最正确状态。同时，在计算机软件支持下进行信息处理、数据计算、数据分析、逻辑判断、图形识别等，从而提升了智能大厦高水平当代化管理和服务。在当代建筑中，楼层不停增加，功效要求日益增多，其中包含了对环境空间要求。所以广泛使用了各种各样机械和电子设备，如空调、电梯、给水排水、防火防盗等设备，而且都要求对这些设备含有自动控制，使之处于最正确状态下运行，以提升工作效率和服务质量，确保有一个舒适、清洁生活与工作环境。第1页监控系统主要内容楼宇机电设备监控系统包含以下主要内容：

空调通风监控系统

给水排水监控系统

供配电系统

照明与动力系统

电梯系统第2页2.１空调通风监控系统伴随科学技术不停发展和进步以及人类生活水平提升，人们在日常生活和劳动生产中对空气环境要求也不停提升，尤其是对空气温度、湿度、通风以及洁净度要求，以利于提升人们生活质量。空调通风工程就是为满足人们对空气质量要求技术，它主要功效是对建筑物，包含智能建筑物或房间内空气进行调整，为人们生活与工作造就一个温度适宜，湿度恰当，空气洁净舒适环境。普通而言，空调内容包含以下几个方面：温度调整湿度调整空气洁净度调整2.1.1空调系统第3页空气调整设备空气加热设备空气减湿冷却设备空气加湿设备空气状态调整冬季新空气加热加湿处理夏季新空气减温去湿处理第4页空调系统组成进风部分空气过滤部分空气热湿处理部分空气输送和分配部分冷热源部分空调系统中一部分取自室外风，称为新风。新风必须经过过滤，除去颗粒较大尘埃。空气加热、冷却、加湿、减湿由风机和管道组成，将调整好空气输入和分配到空调房间内。主要包含冷却水、冷冻水及热水制备系统第5页空调系统分类集中式空调系统半集中式空调系统分散式空调系统按系统集中程度分集中式空调系统又称中央空调系统。是将全部空气处理设备都安装在一个集中空调机房内，将空气按要求处理，然后由送风机把处理后空气经风道送到各空调房间。

分散式空调系统，将空调设备直接或就近安装于要求空调房间，比如壁挂式分体空调器。半集中式空调系统，对空气现有集中处理又有局部处理装置。第6页

中央空调系统中央空调系统，按照所处理空气起源可分为：直流式系统、封闭式系统和混合式系统。第7页直流式系统：全部采取新风，也称为全新风空调系统。全新风运行空气质量好，但冷热量利用率低，不利于节能。普通只在一楼大厅采取。全新风式空调系统工艺流程第8页新风空调机监控新风阀及风机监控监控风阀开关状态风机开启/停顿状态;风机故障报警过滤网监测监视新风过滤器两侧压差，以了解过滤器是否要求清洗﹑更换。新风温度监控由新风通道温度传感器实测新风温度，经过调整冷热水阀开度，使新风温度在设定范围内，使室内温度保持相对恒定。新风湿度监控由新风通道湿度传感器实测新风湿度信号，经过调整加湿阀开度，使新风湿度在设定范围内。送风温度检测送风湿度检测第9页封闭式系统：新风量为零，全部使用回风。冷热消耗最省，但空气质量较差。混合式系统：采取百分比适当新风、回风相混合系统，即新回风混合系统。空气质量好，又节约能源，是当前应用最广一类中央空调系统。新回风混合空调系统比全新风空调系统增加了回风系统和排风系统，与全新风系统比较，需增加监控点：1、回风温度监控2、回风湿度监控3、新风/回风百分比监控第10页回风温度监控——回风通道温度传感器实测回风温度，经过控制换热器上调整阀开度来调整热水（或冷水）流量，使回风温度控制在设定范围内。回风湿度监控——由回风通道湿度传感器实测回风通道湿度信号，经过控制蒸汽阀开度来调整蒸汽流量，使回风湿度保持在设定范围内。

新风/回风百分比监控——依据新风通道中温度、湿度传感器以及回风通道中温度、湿度传感器实测出新风温度及湿度，以及回风温度及湿度，调整新风电动风门和回风电动风门开度，使新风/回风百分比控制在预定值。在不一样气象条件下，应选择不一样新风/回风百分比，以降低系统能耗。

第11页第12页2.1.2通风系统

通风系统包含送风和排风。送风是将新鲜空气净化成符合卫生标准后送入室内；排风是把不符合卫生标准污浊空气净化，排至室外，称为排风。通风机开启/停顿控制风机运行状态监测和故障报警过滤器报警通风监控系统监控功效有：第13页按送风量改变情况分类

定风量空调系统变风量空调系统第14页VAV空调系统示意图降低运行能耗方面含有很大优势；优点：实现局部区域（房间）灵活控制；能自动调整送入各房间冷量；室内无过冷过热现象。第15页变风量实现方法(1)风机出口阀门控制用传动装置改变风机出口蜗壳形态，从而改变风量。(2)风机入口导叶片控制经过风机入口装有放射可活动叶片来调整叶片角度，从而改变风量。(3)变节距控制改变轴流风机叶片安装角度，以改变风量。(4)风机转速控制

经过改变风机转速，从而改变风机运行曲线。第16页水是人类赖于生存必要条件，没有水就没有生命，就没有些人类文明。实现对给水排水系统监控是提升科学管理水平，减轻劳动强度，确保人们用水质量和节约能源消耗一项既主要又必要技术办法，其最终目标是确保管网中各水泵依据用户用水量改变能及时地改变其运行方式，使水泵房中水泵处于最正确运行状态，从而实现管网合理调度。给排水监控系统是智能大厦中一个子系统。它主要功效是经过计算机控制及时地调整系统中水泵运行台数，以到达供水量和需水量、来水量和排水量之间平衡，实现泵房安全运行，实现高效率、低能耗最优化控制，从而到达经济运行目标。2.1给排水监控系统第17页2.2.1给水系统(供水系统)1、重力供水系统（高位水箱供水）重力给水系统是用水泵将水提升到最高处水箱中,再从高位水箱靠其自然压力将水送到各用水点.第18页2、恒压供水系统应用变频装置改变水泵电机转速，从而改变供水量以及管网压力。恒压供水系统组成：压力传感器，可编程序控制器（PLC）、变频器、供水泵组等第19页变频调速恒压供水系统第20页1、排水泵起／停监控2、污水池检测与报警2.2.2排水系统监控排水水泵(潜水泵)排水系统主要包含污水处理池污水集水井废水集水井第21页给排水监控系统监控内容水泵自动启停控制、水位流量、压力测量与调整；使用水量、排水量测量；污水处理设备运转监视、控制；水质检测；节水程序控制；故障及异常情况统计等。第22页给排水系统监控点第23页大厦内空调系统、给排水系统、照明与动力系统、电梯、甚至于消防、防盗保安系统都要依赖于供配电系统。2.3供配电监控系统

对于智能建筑来说,供配电系统是建筑动力供给中心，是建筑心脏。假如没有可靠供配电系统，一座大厦全部机电设备和计算机控制系统都将无法正常工作，大厦也将处于瘫痪状态。所以,供配电系统是大厦主要基础部分，必须利用各种先进技术与智能化系统和设备，确保供配电系统安全运行。第24页一、智能楼宇负荷分布和变压器配置

智能建筑用电负荷普通可分为空调，动力，电热，照明等。动力负荷主要指电梯，水泵，风机，洗衣机等设备。普通建筑动力负荷都比较小，伴随建筑高度增加，在越高层建筑中，因为电梯负荷和水泵容量增大，动力负荷比重将会显著增加。全空调各种商业性楼宇空调负荷属于大宗用电，约占40%-50%。负荷分布第25页变压器配置空调系统冷热源设备普通放在大楼地下室或首层，动力负荷中水泵，洗衣机等亦大部分放在下部，就负荷竖向分布来说，负荷大部分集中在下部，所以将变压器设置在建筑物下部是有利。40层以上建筑电梯设备较多，这类负荷大部分集中在大楼顶部，竖向中段层楼较多，通常设有分区电梯和中间水泵站。在这种情况下，宜将变压器按上下层配置，也能够按上，中，下层分别配置，供电变压器范围大约为15-20层。负荷中心是供配电设计中一个主要概念，它实际上是一个最正确配电点，需要按所要到达优化目标目标函数，以及不一样计算条件来确定。变电所应尽可能设在负荷中心，方便于配电，节约导线，也有利于施工。第26页二、智能楼宇供配电系统低压配电：是指从低压变电所配电屏分路开关到大型用电设备或各楼层配电盘一部分线路。高压配电低压配电高压配电：指从高压送电到低压配电屏这部分线路第27页高压配电系统

电力输送和分配，必须母线，开关，配电线路，变压器等组成一定供电电路，这个电路就是供电系统一次结线，即主结线。当代智能楼宇因为功效上需要，普通都采取双电源进线，也就是要求有两个独立电源，惯用供电方案如图所表示。(a)一备一用方案

(b)同时供电方案

第28页我国当前最惯用主接线方案。高压侧和低压侧都采取母线分段，可靠性比较高。第29页低压配电低压配电方式是指低压干线配线方式。智能楼宇因为负荷种类很多，低压系统组织是否得当，将直接影响大楼用电安全运行和经济管理。低压配电结线方式可分为放射式和树干式、混合式三类。放射式树干式混合式第30页一级负荷：消防设备、主要业务及管理用计算机及外设、通信设备、保安设备和主要场所应急照明；二级负荷：客梯、生活供水泵房等；三级负荷：空调、普通照明等。智能建筑用电负荷三个等级

消防设备主要包含：消防控制室，消防水泵，消防电梯，防排烟设施，火灾自动报警，自动灭火装置，火灾事故照明等等。。三、应急电源系统一级负荷中尤其主要负荷，除有两个电源外，还必须增设应急电源。为确保对尤其主要负荷供电，禁止将其它负荷接入应急供电系统。电力负荷依据对供电可靠性要求及中止供电所造成损失或影响程度分：第31页四、供电系统设计用电负荷分组配电常见方案是，在市电停供时，供普通负荷各分路开关均因失压而脱扣，这时备用电源或发电机组应投入或开启，但普通负荷应甩掉，以确保余下负荷供电。为了防止火灾发生时切除普通负荷出现误操作，一级负荷可集中一母线供电，以提升供电可靠性。假如一级负荷母线与普通负荷母线之间加防火隔间，还能够减小相互影响。发电机组作为大楼自备应急电源，其配电系统应在正常电源故障停电后，能快速可靠对主要负荷恢复供电，减小电源故障造成损失。在低压配电系统中，对不需要由机组供电普通负荷，不能接在应急母线上，对允许短时间停电但也很主要负荷能够手动合闸。第32页图所表示为一路备用市电与一路自备电源负荷不分组方案，这种方案是负荷不按种类分组，备用电源接到同一母线上，非确保负荷采取失压脱扣方式甩掉。其特点是结线简单，用电设备末端市电和应急电源回路两路自切，正常情况下，两路电源只有市电回路带电，应急回路为备用，惯用于一些主要设备较少建筑。

市电后备与自备发电机后备配电系统第33页

图所表示为两路市电与自备电源一级负荷单独分组方案，这种方案是将消防用电等一级负荷单独分出，并集中一段母线上供电，备用发电机组只对此段母线提供备用电源。这种方案适宜于城市电网较为稳定，大楼主要负荷较多工程。两路市电与自备发电机电源配电系统第34页供配电系统设备高压配电柜低压配电柜电力变压器动力配电柜应急柴油发电机组直流操作柜第35页五、供配电监控系统

在电气设计中，对于采取双回路供电电源和自备发电机组供配电系统，均设置一整套完整电气联锁启停和保护装置。当工作电源失电后，备用电源经过联锁装置切换投入运行，担负起全部负载供电；当发生二路供电电源都失电时，应急柴油发电机组将在最短时间内(约10秒)自动开启并投入运行，担负起确保负载供电。当外部供电电源恢复供电后，电气联锁装置将使柴油发电机组自动停机。所以，大厦供配电监控系统，主要是监测大厦供配电设备和柴油发电机组运行状态。第36页供配电监控系统主要监测参数

(1)高压进、出线和中间联络断路器状态监测和故障报警，高压进线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等参数检测。(3)变压器断路器状态监测和故障报警，变压器温度检测和高温报警。

(2)低压进线、中间联络和主要出线回路断路器状态监测和故障报警，低压进线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和电量统计等参数检测。(5)直流操作柜断路器状态监测与报警，直流输出电压、电流等参数检测。

(4)发电机运行状态、控制柜断路器状态与故障报警、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、油箱油位、进口油压等监测和故障/超限报警。第37页供配电监控系统需完成控制内容高、低压断路器、开关设备按次序自动接通、分断。高、低压母线联络断路器按需要自动接通、分断。备用柴油发电机组及其配电屏开关设备按次序自动合闸，转换为正常供配电方式。大型动力设备定时起动、停顿及次序控制。火灾时，切断相关区域非消防电源。第38页供配电系统除了实现上述确保安全、正常供配电控制外，还能依据监控装置中计算机软件设定功效，以节约电能为目标对系统中电力设备进行管理，主要包含：变压器运行台数控制合约用电量经济值监控功率因数赔偿控制停电复电节能控制第39页配电系统监控图中央控制室第40页２.４楼宇照明监控系统

智能大厦是多功效建筑，不一样用途区域对照明有不一样要求，所以应依据使用性质及特点，对照明设施进行不一样控制，在系统中应包含一个智能分站，对整个大厦照明设备进行集中管理控制，称为照明监控系统。

电气照明是建筑物主要组成部分,照明设计优劣除了影响建筑物功效外,还影响建筑艺术效果,室内照明系统由照明装置和电气部分组成。照明装置主要是灯具,电气部分包含照明开关,照明线路,照明配电盘等.照明基本功效创造一个良好人工视觉环境.在普通情况下是以明视条件为主功效性照明,在那些突出建筑艺术厅堂内,照明装饰作用需要加强,成为装饰为主艺术性照明.第41页一、照明分类功效性照明：以明视为条件艺术性照明：以装饰为主按照明方式分普通照明：指整个场所或场所某部分照度基本上均匀照明；局部照明：局限于工作位置固定或移动照明；混合照明：普通照明和局部照明共同组成第42页按照明功效分工作照明：正常工作时使用室内外照明；事故照明：正常照明因故障熄灭后，供事故情况下继续工作或安全通行照明；值班照明：即在非生产时间内，供值班人员使用照明；警卫照明：用于警戒地域周围附近照明；障碍照明：即装在建筑物上作为障碍标志用照明；景观照明：用于户外景观设施照明。第43页二、楼宇照明控制

正确控制方式是实现舒适照明有效伎俩，也是节能有效办法。当前设计中惯用控制方式是有：跷板开关控制方式断路器控制方式光电感应开关控制定时控制方式智能控制方式第44页智能控制方式在智能楼宇中，照明控制系统对整个楼宇照明系统进行集中控制和管理，主要完成以下功效：用户能够依据不一样场所、不一样人流量、对时间段和工作模式进行划分，把无须要照明灯具关掉，在需要时自动开启；照明设备联动功效当楼宇内有事件发生时，需要照明各组做出对应联动配合。当有火警时，联动正常照明系统关闭，事故照明打开，当有保安报警时，联动对应区域照明开启。系统还能充分利用自然光，自动调整室内亮度;控制系统实现了不一样工作场所各种照明工作模式，在确保必要照明同时，有效降低了灯具工作时间，节约了无须要能源开支，也延长了灯具寿命。第45页

照明区域控制系统功效图如图所表示，照明区域关键是DDC分站，一个DDC分站所控制规模可能是一个楼层照明系统或是整座楼宇装饰照明,区域可按域划分,也可按功效划分,各照明区域控制系统经过通信系统联成一个整体,形成整个照明控制系统

照明区域控制系统功效图第46页依据季节改变，按时间程序对不一样区域照明设备分别进行开/停控制。当有保安报警时，将对应区域照明打开当发生火灾时，按事件控制程序关闭相关照明设备，打开应急灯。当正常照明供电出现故障时，该区域事故照明配电马上投入运行。楼宇照明监控系统监控功效第47页照明系统监控点第48页第49页电梯惯用拖动方式双速拖动采取交流双速电动机，运行速度是有级改变，舒适感较差，不适于高层建筑中使用。交流调压调速拖动舒适感好，拖动系统结构简单。晶闸管调压造成主电路三相电压波形严重畸变，影响供电质量，造成电机严重发烧，不适合用于高速电梯。交流调压调频拖动VVVF方式。高效、节能舒适感好、控制系统体积小、动态品质及抗干扰性能优越等。是当代化高层建筑电梯拖动理想形式。第50页第五节电梯系统电梯性能好坏对人们生活工作影响越来越显著，所以必须努力提升电梯系统性能，确保电梯运行既高效节能又安全可靠。电梯是伴随高层建筑兴起而发展起来一个运输工具，其地位相当于“垂直运动汽车”。电梯自动化程度表达在两个方面，一是其拖动系统组成形式；二是其操纵自动化程度。第51页一、电梯分类按使用用途分：乘客电梯、载货电梯、消防电梯、观光电梯等按运行速度分：超高速电梯，行速为３～１０m/s高速电梯，行速为２～３m／s及以上快速电梯，行速为１～２m/s低速电梯，行速为１m/s以下直升电梯手扶电梯第52页按拖动方式分：直流电梯：曳引装置为直流电动机交流电梯单速电梯，速度普通不高于0.5M/S双速，速度普通不高于1M/S三速交流调压调速，速度普通不高于1.75M/S。交流调频调速电梯，广泛应用于各速度段。液压电梯：靠液压传动电梯齿轮齿条电梯：采取电动机－齿轮传动机构直线电动机驱动电梯：用直线电动机作为动力源第53页集选电梯：是一个在信号控制基础上发展起来全自动控制电梯，与信号控制主要区分在于能实现无司机操纵。手柄控制：电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯起动、上升、下降、平层、停顿运行状态。

按控制方式(操纵方式)分信号控制：这是一个自动控制程度较高有司机电梯。厅外上、下呼梯信号、轿厢内指令信号及其它信号加以综合分析，司机只需按下开启按钮，电梯即可自动运行停靠。普通用于客梯或客货两用梯。按钮控制：是一个简单自动控制电梯，含有自动平层功效，常见有轿厢外按钮控制、轿厢内按钮控制两种控制方式。电梯操纵自动化是指电梯对来自轿厢、厅站、井道、机房等外部控制信号进行自动分析、判断及处理能力，是其使用性能主要标志。第54页并联控制电梯

两、三台电梯共用厅外召唤信号，由控制系统自动调度电梯运行，当电梯无任务时，一台电梯自动返回基站，另一台电梯则停在其它层楼或停在设定区域中心。梯群程序控制电梯：三台以上电梯共用厅外召唤信号，由控制系统自动控制和集中调度电梯运行、停车及返回基站或区域中心，主要用于高层建筑中。梯群智能控制电梯：由计算机控制系统依据召唤信号、轿厢位置、轿厢负载等自动选择最正确运行控制方式群控电梯。电梯有数据采集、交换、存放、分析、筛选、汇报等功效；群控电梯，是用微机控制和统一调度多台集中并列电梯。群控有梯群程序控制、梯群智能控制等形式。第55页二、电梯结构

早期采取鼓轮式电梯，因为提升高度、载重量、安全运行等方面都存在不足，现在已不再使用。当前使用电梯都是曳引式电梯。最大提升高度≤46M钢丝绳根数最多不超出3根载重量不大安全性差鼓轮式电梯第56页曳引系统引导系统对重系统电气设备及控制装置轿厢和厅门最大提升高度≤800M钢丝绳根数不受限制载重量大大增加安全性增加曳引式传动电梯主要装置：第57页三、电梯工作原理工作过程:电动机一转动就带动曳引轮转动，驱动钢丝绳，拖动轿厢和对重作相对运动，即轿厢上升对重下降，轿厢下降对重上升。于是，轿厢在井道中沿导轨上下往复运动，电梯就能执行竖直升降任务曳引系统：由曳引机组、曳引轮、曳引钢丝绳等组成。曳引机组由曳引电动机、制动器、减速器组成，其作用是产生动力并负责传送。对重系统：包含对重及平衡赔偿装置。对重作用是平衡轿厢自重及载重，减轻曳引电动机负担。平衡赔偿装置是为使轿厢侧与对重侧在电梯运行过程中一直都保持相对平衡。第58页四、电梯交流调速变极调速调压调速变频调速调速控制是指对电梯从开启到平层整个过程中速度改变规律进行控制，从而减轻人在乘坐电梯时因为启、制动过程中加、减速产生不舒适感(上浮、下沉感)，并确保平层停车准确可靠。第59页五、电梯电气保护预防电梯超速运行过载保护短路保护超速保护装置错相、缺相保护互锁保护对应每台电梯应装设一个能切断该电梯总电源主开关。报警装置第60页六、电梯监控系统电梯系统基本要求：

安全可靠、起制动平稳、感觉舒适、平层准确、候梯时间短、节约能源。集选控制VVVF电梯因为自动化程度要求高，普通都采取计算机为关键控制系统。计算机系统带有通讯接口，能够与分布在电梯各处智能化装置（如各层呼梯装置和轿厢操纵盘等）进行数据通讯，组成份布式电梯控制系统，也能够与上位监控管理计算机联网，组成电梯监控网络。第61页电梯监控系统主要功效升降控制器作为BAS系统一个分站，它控制和扫描电梯升降楼层信号，并将其传送到中央控制站；对各部电梯运行状态进行检测。它控制和扫描电梯升降楼层和信号；检测和报警，包含厅门，厢门故障检测和报警，限速器故障检测和报警，轿厢上下限超限故障报警，以及钢绳轮超速故障报警；电梯开/停控制，电梯群控，当任一层用户按叫电梯时，最靠近用户同方向电梯，将率先抵达用户层，以节约用户等候时间，自动检测电梯运行繁忙度，以及控制电梯组开启停顿台数，方便节约能源；发生火灾时，由电梯升降控制器控制全部电梯，包含直升客梯和货梯降到首层并切断电梯供电电源。第62页主控制器以32位微机为关键，普通为CPU冗余结构，因而可靠性较高，它与设在各电梯机房控制屏进行串行通信，对各电梯监控。采取高清楚度大屏幕彩色显示器，监视、操作都很方便。电梯监控系统组成依据上述电梯监控系统功效可知，必须以计算机为关键，组成一个智能化监控系统才能完成所要求监控任务。同时，作为智能建筑BAS子系统，它必须与中央管理计算机以及消防控制系统进行通讯，方便与BAS系统成为有机整体。整个系统由主控制器、电梯控制屏（DDC）、显示装置CRT