楼宇自控系统设计研究论文

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在智能建筑设计中,对于建筑内的各智能化系统设置的设计中,目前存在着几种做法。一种方式是认为应将各子系统进行集成,即将我们通常所称之为3A的系统进行集成,这种做法,在前几年中势头较大。一谈到智能建筑,就要进行如此的集成,否则就认为不称其为智能建筑,经过近两年的大量工程实践,在这方面又开始有点降温。另一种方式是建筑内的各子系统都相对独立,各子系统在处理自身系统的工作外,与其它各子系统没有系统上的物理联系。这种做法,各子系统工作状态好坏,完全是该子系统自身的状况所决定,不受其它子系统影响。还有一种方式,则是有选择性地将某些平时工作上有联系的子系统之间,产生一种联动关系,也不妨称之为有关子系统的小集成。

在智能建筑的系统集成方面,有着不同的做法,这完全是正常的现象。纵观我国智能建筑的发展,真正在建筑界广泛进行规划和设计也只有几年的时间,也就是从九十年代初,我国基本建设发展的高峰期间,在智能系统方面才逐渐被广大业主、房地产开发商以及设计人员理解、认识和接受,并开始着手进行设计和实施。但作为智能建筑中的一些子系统,早在80年代就开始进行了设计。自从96年初在上海召开了我国第一次智能建筑研讨会后,在行业内才真正有系统、有目标地在这方面进行了大量的工作。随着对智能建筑的设计、研究,才开始提出对各系统的集成问题,许多承包商在此时,为了公司业务的发展,纷纷开始拓展自身的业务范围,打出了系统集成商的旗号。

然而在国际上,智能建筑的发展,并不象我们那样炒作的热火朝天,而是本着务实的态度,该具备哪些系统,就由那些有专长的承包商来承担。需要集成到何种程度,均是从实际应用的角度来衡量,在有的系统之间的联络,可通过日益发展的互联网进行。从而达到各有必要联系的系统之间的信息资源能够共享。

关于楼宇自控系统,"民用建筑电气设计规范"JGJ/T16-92中对其提得较为明确,就其功能来看,几乎包括相当多的方面,但其主要的目的在于:

1.确保建筑物(群)内环境舒适;

2.提高建筑物自身以及人员与设备的整体安全水平和灾害防御能力;

3.通过最佳控制节省消耗;

4.提供可靠的、经济的最佳能源供应方案,进行节能管理;

5.使设备高效运行,减轻人员劳动强度;

6.不断地、及时地提供有关设备运行情况的资料,集中收集、整理,作为设备管理决策的依据,实现设备维护工作的自动化。

依据以上的应用功能,BA系统应划分为二个子系统,它们是:

1.防火与保安子系统,包括:

a.火灾报警与消防控制系统;

b.人员出入监视系统;

c.保安巡更系统;

d.防盗报警系统;

e.其它需要实现安全监控的系统(如地震监视与报警,煤气泄漏报警等等)。

2.设备运行管理与控制子系统包括:

a.采暖、通风与空气调节(HVAC)系统;

b.给水(含冷水、热水、饮用水)与排水系统;

c.变配电与自备电源系统;

d.电力供应与照明控制;

e.其它一切需要监控的系统(如电梯、广播、电缆电视等等)。

从技术角度来看,这两类子系统的划分,具有硬件设备资源的共享好,便于整体的管理和维护,可以统筹在正常与异常情况下的设备控制方案,从而达到实现全面的集中监控。

这种系统的构成方式,与国际上有些做法是相类似的。只不过我国的消防管理体制要求火灾自动报警系统应为一个独立的系统。但随着技术的发展,逐渐在某些地方,允许火灾自动报警系统向楼宇自控系统发送信号。既平时BA系统可以从火灾自动报警主机上获取其运行状态的各类信号。火灾时,火灾自动报警系统可向楼宇系统发出信号,这种单向性的信息流向,反映的是我国消防部门管理的需要。例如某家国外著名的建筑设计事务所,在我国承担的几项工程设计,就是将楼宇自控系统和火灾自动报警系统的一些功能混合起来,并将应归到消防系统联动的消防设备,纳入到楼宇自控系统中去控制。在实施过程中,由于管理体制的要求,不得不按国内的要求进行改动,将消防的专用设备归到消防联动中。除消防之外的楼宇自控系统中的各项子系统,则可实现小集成。

这种做法,我们在北京的某项重点工程设计中,就采取了将楼宇自控系统、闭路监视系统、防盗报警系统、门禁系统进行了有机的集成,或称之为联动,以满足实际运行管理的需要。

在这项工程中,有关子系统的联动关系,可举某事件为例,看其之间的相互关系和动作。例如保安系统设置的闭路电视和防盗报警系统,白天由于监视区域内人员来回走动,闭路监视系统处于工作状态,而防盗报警系统则处于撤防状态。由于此建筑属于业主自己使用,人流相对在上班期间流动。当下班人员离开后,防盗报警系统处于设防状态。考虑到夜间无人办公,有些公共区域的照明由BA系统控制关闭,留下少量的照明灯。一旦防盗报警的探测器探测到有人非法闯入,立即将报警信号送至BA系统,由BA系统控制开启相关区域的照明。同时,闭路监视系统立即进行跟踪监视,保安监控的录像机则进行实时录像。

另外,对于大楼内设置的门禁系统,也与消防报警系统进行联动,当发生火灾报警并确认后,有关的消防通道上的门禁也将被旁路,使人员能够顺利地进行疏散,保证了楼内人员的安全。通过对工程设计的实践感觉到,在设计中,若要做到各子系统能有机地进行联动,首先要求各子系统在通信协议上应该一致,避免在集成过程中出现无法集成,或是需要一些额外的设施方可集成,给业主造成不必要的负担。关于信息资源的一致性,这不仅是对承包商提出要求,而是对智能建筑系统的全过程提出要求。因为目前市场还未达到一个统一的规范,所有的系统并不完全是由一家承包商来提供,而各生产厂家的产品并不都是完全一致,它们的通信协议也有所不同。就目前市场情况来看,在确定产品时有这么几种情况:

一种是由系统集成商中标后,由中标方统一考虑各子系统产品厂家。这种做法,容易选择通信协议一致的产品,能够较好地达到相关子系统之间的联动(或集成)。也就是在BMS系统中,各子系统之间信息资源容易达到共享。

第二种做法是由业主自行招标或确定各子系统的承包商,完后再由系统总包来负责。这种做法,业主往往片面地追求了价格,而忽略了系统集成中所必须注意的问题,即系统未达到统一的通信协议。有的系统不具备开放性,由于先天不足,给总包方带来了困难,最终还是业主自身受到损失。为了能在BMS下集中管理,要达到各子系统之间资源共享,又须花费额外资金进行弥补。例如在设计阶段,设计人员根据工程要求和特点合理进行子系统之间的集成,在集成过程中,可以要求各子系统的通信协议应能符合TCP/IP协议。

在楼宇设备的控制中,我们强调产品和系统的开放性,目的也就是在于使产品能有信息资源的一致性。值得注意的一点是,有许多产品供应商或承包商都称自己的产品或系统是开放的,能与各家的产品进行通信,将不同厂商的产品或系统集成在一个系统内,并由主系统对其进行监视和控制。但必须注意,并不是所有的产品都是完全开放的,它们可能是由于通信协议的差异导致系统集成中的不尽人意,或是需付出额外的软件编制费用,修改接口界面。

例如有两家公司的产品均符合BACnet协议,然而第一家公司的产品是BACnet9.6kbMS/TP,第二家公司的产品是BACnet156kbArcnet,当两家公司产品接进同一网络时,则会因为传输速率的不同,而出现互联方面的困难。所以并不是所有符合BACnet协议的产品都可互联,我们还必须看这些产品的详细特征。

因此建议从规划设计开始,就必须强调系统的开放性,强调系统联网中的信息资源共享问题,在以后施工、安装过程中,均应有所要求,前后一致,满足要求。

鉴于智能建筑中目前存在的问题,一是尚未有正式的设计标准,同时也没有统一的验收标准,具体要达到一个什么样的程度,以什么标准来验收,很难有一定论。因而造成了有些系统运行不正常的结果,这在有些地方的调查中占有一定的比例。这同样是存在于设计和施工质量的问题。对于设计和施工中存在的问题,大致有以下几点:

1.设计人员对此了解不深,有的单位基本不设计智能化系统,而是交给系统承包商。而系统承包商由于在商务谈判中费用较低,因此在系统深化设计中,对挡次、标准等有所降低,控制点较少且不合理,精度满足不了要求,只求系统能运行起来。

2.设计BA系统不仅是电气专业弱电人员的事情,BA系统中,占大头的是HVAC,这就要求必须与设备专业的人员密切配合,包括承包商的深化设计等,均应与设备专业人员密切配合。否则,对原设计人员的设计思想,控制要求等,均不能做到切合实际,而只能将系统运行起来,达不到预期的目的。

3.施工问题,质量达不到要求,目前国内的承包商,由于经营方面的原因,在工地现场施工人员中,只有一部分是公司的员工,大部分是临时或是合作的施工方,许多人的素质不高,野蛮施工的情况时有发生。

4.公司内部人员,水平参差不齐,可能某些人负责的工程较好,而某些人则不行,并不是人人都有高水平。

5.有的公司对某些出效益、有名利的工程能认真对待,反之则有所折扣,造成了有些大公司做不好小活。使有的业主产生畏难情绪,是按什么为依据来确定承包商。总之,楼宇自控系统的联动设计,是我们实现BMS系统的重要环节。从设计、施工以及承包商均应进行密切配合,了解设计意图,进行精心施工。只有这样才能达到真正意义上的系统联动(或集成),达到处理突发事件的能力。也只有这样,才能提高智能建筑中设备运行管理的能力,达到预想的要求。