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大型展览馆楼宇自控系统的设计

 

摘 要 随着我国经济建设的迅速发展,国力不断增强,对大型展览馆的需求不断增加,也促进了各地区对各类展览馆建设的的投入。因此,设计一套合理的楼宇自控系统,使得展馆各种机电设备的运行在满足展览及观众要求的同时,达到节能的目的具有极其重要的意义。

关键词 楼宇自动化;系统设计;江森Metasys系统

1、前言

会展作为一种新型产业,正随着改革开放的脚步迅速发展,并呈现出规模不断扩大、档次持续提升的趋势,这对展览场馆的规模、现代化与智能化程度提出了新的要求。楼宇自控系统(BAS)是建立在计算机技术基础上,采用现代通信技术,针对建筑物内各种机电设备进行控制与管理的分布式集散型控制系统。

BAS系统并不能代替建筑设备的工作,而是要按照建筑设备运行的工艺要求与设备状态提出控制与调整的措施,以自动控制与监视的方式来保证建筑设备的工艺要求得以实现。因此楼宇自动化系统工程设计是建立在建筑设备的控制工艺及其技术要求的基础上的。

2、大型展览馆楼宇自控系统的设计难点及应对措施

2.1 大型展馆BAS的设计难点

中国在上世纪七、八十年代建设的展览场馆规模一般比较小,不能适应大型国际展览的需要,“十五”期间建设和未来规划建设的展览场馆普遍趋于大型化。展览馆规模的扩大给楼宇自控系统的设计带来新的问题与难点:

(1)大型展览馆具有面积大、空间广等特点,普通的通信线缆和传统单一的RS485协议无论从速率上还是可靠性上都难以满足系统的要求,系统稳定性得不到保证。

(2)大空间建筑容易形成温度梯度,外墙面积与地板面积比较大容易对室内环境造成干扰,增加了室内温度控制的难度,对控制策略的设计提出更高要求。

(3)现代化展馆内机电设备较多且较复杂,不同厂家设备的工艺要求存在差异,如何合理配置现场控制器、传感器、执行器,更好地满足对各种机电设备的监控要求,是楼宇自控系统建设过程中需求重点考虑的问题之一。

(4)由于展会的举办具有不连续和无规律的特点,展馆内人流量不确定,与办公楼和商场相比,展馆的使用存在更多的不确定因素,单一的控制模式难以满足不同展览或不同使用方式的需求。

2.2大型展馆BAS设计的应对措施

针对大型展馆的建筑特点及其引出的楼宇自控系统的设计难点,可考虑以下几种应对措施:

(1)大型展馆空间大,信号传输线路长,传统的RS485总线传输速率低、容易出现信号衰减等问题,根据这样的情况,我们可以充分利用展馆的综合布线系统,信息的共享采用国际通用的TCP/IP开放式网络传输协议,提高通讯网络的速率及可靠性。

(2)展馆内机设备较多,且分布较广,不同厂家设备的工艺要求存在差异,因此选择的系统必须满足国际通用标准BACnet协议,使系统集成更具开放性。

(3)采用焓值控制与二氧化碳含量控制相结合的方式进行新风量控制。

(4)采用风机变频调节、新回风阀门比例调节等节能措施,通过PID控制实现对展馆空调通风系统进行温度调节、风机频率调节及新回风阀门比例调节。

(5)根据不同展览人流量不一样的特点,采用自适应PID控制方式,应用于不同场合,更好地实现对展馆内空气质量的调节。

(6)根据展览的使用特点及国家对节能的要求,设置适合不同场合下使用的照明模式。

(7)根据建筑设计防火规范有关规定,实现当某消防分区发出火灾报警信号时,关闭对应区域空调设备的联动。

3、江森Metasys系统的介绍

目前国外可实现全面实时监控管理的楼宇自动化系统基本上是分层结构模式系统,端点控制设备均为可编程模块化控制器。江森自控新一代建筑设备监控系统Metasys系统采用完全集成化、网络化的系统架构,在楼宇控制系统中融合了信息技术(IT)及互联网的各种技术。系统主要由中央操作站(ADS数据管理软件)、网络控制器(NAE/NCE)和直接数字控制器(DDC)等组成,属于三层网络系统结构。

Metasys系统除了具有较好的可靠性、稳定性、开放性以及较强的集成能力以外,还具有以下优势:

(1)江森公司Metasys系统的PID控制程序中含有预处理模块,能实现PID控制参数的自适应整定,能较好地实现对时变、时滞空调系统的温度控制,更好地满足大空间展馆的需求。

(2)Metasys系统控制器含通用可配置输入输出点,可根据监控需求配置点的属性,更好地满足不同机电设备的监控需求,应用灵活。

(3)Metasys系统可通过软件配置多态点,很好地实现场景控制,满足展馆不同使用需求。

(4)比起市场上其它系列产品,ADS系统多了NAE这一层网络结构,NAE是以工业应用标准设计的一款网络控制器。这样,系统数据通过DDC、NAE、ADS三层结构方式保存,大大减少了数据丢失的可能性。

(5)Metasys系统融合了信息技术(IT)及互联网的各种技术,用户只需在网络的任意节点添加计算机,通过标准的Web浏览器,即可以访问权限范围内的被控设备,甚至可以在全世

界任何地方通过内联网或互联网均可进行显示和控制操作。

4、大型展览馆楼宇自控系统的设计

4.1 工程概述

琶洲会展中心三期占地面积约为10万平方米,总建筑面积约30万平方米。展厅主体部分分为4层,局部夹层8层,总面积约16.7万平方米。除首层及首夹层东侧设办证中心、海关仓库、办公、会议用房及餐厅外,其它为11个面积约7300平方米的展览大厅及其配套辅助用房。展厅总高度约47米,首、二、三层展厅层高11.4米,四层展厅最高处13米,是典型的大空间建筑。由于本楼宇自控系统的规模庞大,监控点数多,又有较高的工艺技术要求,为避免监控过分集中带来风险,因此BAS系统划分为空调监控、照明监控、中低压监控和综合楼设备监控四个子系统,每个子系统均配置有服务器和工作站分管相应设备。结合上一节的分析,本项目楼宇自控系统选用江森Mettasys系统。

4.2 NCE的配置

针对展馆平面分布及监控设备地理位置分布的特点,共配置19个NCE控制器,其中首层展厅南北配置空调及照明NCE各一个,经过智能网交换机与服务器连接,每个NCE通过FC总线与所在纵轴线以上的DDC进行通讯;负一层的NCE也按南北分布,南北侧NCE分别与南侧或北侧的DDC实现通讯。预处理过程中由简化算法生成的一组具有不同复杂度和相似度的模型,每个模型对应一个细节层次,一个物体有几个离散的不同细节层次模型,实时绘制时根据特定的标准选择合适的细节层次模型来表示物体。② 动态LOD模型,它没有显式的细节层次存在。在动态LOD算法中生成一个数据结构,在实时绘制时由对应绘制算法可以从这个数据结构中自动抽取所需的与视点相关细节层次模型。从这个数据结构中可以得到大量不同分辨率的细节层次模型,分辨率可以连续变化。

4.3 DDC的配置

根据展馆平面分布及监控设备地理位置分布的特点,并参照DDC设置原则,对现场控制器设备进行配置,下面主要以组合式空气处理机、离心式排风机和展厅照明为例进行说明。

1)组合式空气处理机

根据空气处理机的监控功能要求,每台空气处理机监控点有2DO、5DI、4AO和9AI,需配置2套风管式温湿度传感器、1套风管式二氧化碳传感器、1套风机压差开关、1套过滤网压差开关。每个风机房4台空气处理机,合计DO*8、DI*20、AO*16及AI*36个,即输入点56个、输出点24个。每台FEC2610或IOM4710控制器有6个UI、2个BI、3个BO、4个CO及2个AO点。

要满足一个风机房的监控需求,按照取大原则,并留有10%-15%的余量,需要配置8台DDC设备,即提供64个输入点、72个输出点。另外,为了减低FEC2610的扩展压力,便于日后的维护管理,在每个风机房的空调处理机组配置两套DDC箱,每套DDC相内含1台FEC2610、3台IOM4710,合计8台,安装在风机房内。

2)离心式排风机

对离心式排风机的监控比较简单,每台排风机的监控点有3个DI和1个DO,分别是开关状态、故障报警、手/自动状态和风机启停控制。每个展厅南侧或北侧分别有2台离心式排风机,合计监控点有DI*6+DO*2个,配置1台FEC2610便能满足其监控需求。

3)展厅照明

每个展厅厅内有20个正常照明回路和3个应急照明回路,每个照明回路的监控点有2个DI和1个DO,分别是开关状态、手/自动状态和开关控制。则23个照明回路,合计监控点有DI*46+DO*23个。配置1套含1个FEC2610和3个IOM4710以及1套含1个FEC2610和2个IOM4710的DDC箱,合计DI点56个、DO点49个,以满足对展厅厅内照明的监控需求。经过配置,整个BAS系统DDC控制箱合计197个,其中FEC2610控制器197个,IOM4710扩展模块374个,IOM1710扩展模块5个。

4.4 系统网络结构的实现

结合Metasys系统网络结构特点,本系统以统一建设的智能网为物理基础,网络结构采用控制主网、分布网和分站总线三层网络。控制主网为千兆高速以太网,用于BMS系统的集成,分布网采用速率较低10M/100M的以太网,BAS中央服务器、工作站、网络分站(控制器)通过分布网相连,用于BAS管理层设备(ADS服务器、NCE)通讯;分站总线是标准BACnet MS/TP协议的FC总线,采用三芯屏蔽双绞线以手牵手方式连结,点对点方式通信,用于BAS系统现场控制器(FCE、IOM)的通讯。

结束语

展览馆属于大空间建筑,具有体积大、空间大、维护结构传热量大、空调系统负荷较大等特点,设计一套合理的楼宇自控系统,以使得馆内各种机电设备的运行在满足展览及观众要求的同时,达到节能减排的目的极具意义。楼宇自控系统工程设计是建立在建筑设备的控制工艺及其技术要求的基础上的,它具有很大的灵活性,应根据建筑物的整体功能需求和物业管理方式确定控制水平,根据建筑物内的不同区域的要求和被控系统的分布特点,选择技术先进、成熟可靠、经济合理的控制系统方案和设备,避免投资的盲目性。

作者:袁桂嫦 来源:《科技与企业》杂志 2011年第8期 点击数: 发布时间:2013年06月17日
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