《楼宇设备监控系统》PPT课件

目录楼宇设备监控系统9.1系统监控原理9.2空调机组监控9.3新风机组监控9.5给排水系统监控9.6变配电系统监控9.7监控系统的工程应用9.4冷热源系统楼宇设备监控系统楼宇设备监控系统楼宇设备监控系统又称建筑设备自动化系统BuildingAutomationSystem，BAS是智能楼宇中应用计算机进行监控管理的重要设施。9.1系统监控原理楼宇设备监控系统实际上就是一个计算机控制系统；技术：计算机技术、网络通信技术、自动控制技术的综合应用；目的：达到舒适、安全、可靠、经济、节能的目的；网络：总线型结构；控制结构：集中控制型和集散控制型两种；现场控制设备：采用直接数字控制器实行数字控制和模拟控制。集中控制型9.1.1系统结构模式集中控制型和集散控制型两种1)集中控制型系统(Con-centralControlSystem，CCS)主要特点是：一台计算机完成对整个被控对象的全部监测与控制任务。组成：中央处理主机；通信网络；DGP（DataGatheringPanel）数据收集站（AID）；检测元件；执行元件；框图缺点：▲2软件系统庞大，潜在的故障风险很大;▲3变动一点会影响全局，导致系统的可扩展性、可发展性差；▲4管线复杂，施工量大，维护管理困难；▲5适用于小型系统。▲1风险集中，任何部分的故障都会导致系统不能正常运，甚至导致整个系统崩溃;集散控制2)集散控制型系统分布控制型系统(DistributedControlSystem，DCS)特点:◆1集中管理，分散控制◆2中央管理计算机只完成系统的管理职能;◆3多台计算机分别实施不同的控制任务;◆4任一台故障，不影响其他，使风险分散，提高了可靠性;◆5硬、软件模块化，配以容错技术，系统可靠性强；◆6控制算法丰富，控制功能齐全，适应多种控制要求；◆7硬件设备标准化、模块化，配置极为方便，扩展性强；◆8便于更改设置及操作使用。当今主流控制技术DCS框图(DirectDigitalControl，DDC)系统组成9.1.2楼宇设备监控系统组成楼宇设备监控系统是一个综合性的系统，由以下子系统组成。1)空调系统--中央空调系统2)通风系统3)给排水系统4)电力设备的监控5)照明控制6)电梯设备的监控7)检测与计量8)物业管理系统网络结构9.1.3系统的网络结构系统网络结构可取两种形式：简易型、复合型1、简易型结构采用RS-485总线复合型2)复合型结构监控网采用RS-485总线现场控制网采用现场总线现场总线9.1.4现场总线技术在楼宇设备监控系统中的应用大型的BAS系统、采用复合型结构，复合型结构：监控网采用RS-485总线现场控制网采用现场总线中央管理计算机Ethernet，TCP/IP楼宇智能化管理系统（三级网络）。IBMS，(IntelligentBuildingManagementSystem)现场总线的类型：Lonworks、BACnet、nativeBACnet、Profibus、CAN等。总线特点1、现场总线的特点（开放性与兼容性）1）开放性好、互操作性强、彼此兼容、设置灵活、使用方便;2）接线十分简单，一对双绞线可以挂接多个设备，节省投资;3）无极性连接，减少了安装的工作量;4）系统集成容易，多厂商、多品牌相互兼容。集散型（DCS)BA系统属于实时控制级总线，多采用Lonworks总线技术。LON总线2、Lonworks现场总线技术Lonworks现场总线技术又称LonTalkBus美国Echelon(爱可龙)公司产品是一种测控网技术，也是一种工控网技术。能方便地使计算机与传感器、执行器进行联网。传输的是数据量较小的检测信号、状态信号和控制信号。局部操作网又称为Lonworks网。(LocalOperatingNetwork，LON)Lon组成组成：Lonworks节点路由器LonTalkLonworks收发器Lonworks网络节点开发器主要由：LON特点Lonworks总线的主要特点是:(1)具有开放式的通信协议-LonTalk通信协议遵循ISO/OSI全部七层模型:1物理层2链路层3网络层4传输层5会话层6表达层7应用层ISO:InternationalStandardsOrgnization国际标准化组织OSI:OpenSystemsInterconnection开放系统互连神经元芯片组成介质访问处理器：第一层第二层驱动通信子系统硬件和执行冲突避免算法。网络处理器：第三层第四层第五层第六层网络变量处理、寻址、事务处理、证实、背景诊断、软件计时、网络管理、函数路径选择等控制网络通信接口和发送、接收数据包。应用处理器：第七层执行用户编写的操作系统。其神经元芯片中有3个8位CPU，组成3个处理器，对应七层NeuronChip(2)具有高度集成的神经芯片NeuronChip3个8位CPU；编程语言为NeuronC62个网络变量；一个网络变量最大长度可达31个字节。(3)支持多种通信介质，具有多种软件、硬件模块通信介质：双绞线、同轴线、电力线、红外、无线射频、光纤等；网络：自由拓扑结构，星形、总线型和环形，允许不同介质类型混合存在。Lonworks技术产品门类齐全：多种硬、软件模块和收发器。DDC9.1.5直接数字控制器(DirectDigitalControl，DDC)DDC是分散设置在被控设备附近的调控设备，故又叫现场控制器。DDC实际上就是一个小型计算机。1、DDC的特点：具有：独立的程控能力，独立监控有关现场设备；用于收集现场设备的信息；联网通信能力；DDC接口2、具有的接口：⑴通信接口⑵输入接口模拟量输入(AnalogyInput，AI)，温度、湿度、压力、流量等数字量输入(DigitalInput，DI），水流、风速、压差开关等⑶输出接口模拟量输出(AnalogyOutput，AO)，阀位控制等数字量输出(DigitalOutput，DO)，控制开关、交流接触器等DDC结构监控点示例监控点监控内容监控点监控内容AI温度DI运行状态相对湿度故障报警压力高低水位流量过滤器堵塞△P电导率DO风机电流水泵电压照明功率冷水机组功率因数水阀频率冷却塔开关AO水阀风门蒸汽阀●●●监控点示例检测与执行元件9.1.6检测元件与执行元件分类元件名称分类元件名称温湿度传感器房间温度传感器空气质量传感器CO2浓度传感器浸入式温度传感器压力传感器气流压力开关快速浸入式温度传感器静压、压差变送器风管式温度传感器风管式静压、压差变送器风管式平均温度传感器压力传感器室外温度传感器压力控制器锅炉用温度传感器水流压差开关风速传感器压差控制器旋入安装式温度传感器水控制器法兰连接平衡阀表面安装式温度传感器多功能平衡阀太阳式传感器减压阅房间居住者探测器蒸汽压力控制阀温湿度风管式传感器液位检测器温湿度房间式传感器水流量控制器流量开关固态湿度传感器液体水流开关检测与执行元件分类元件名称分类元件名称温度控制器风机盘管恒温器湿度控制器湿度控制器数字式风机盘管恒温器电子远端湿度控制器三速风机开关控制阀门风机盘管电动阀毛细管恒温器二通螺纹线性阀门比例式温度控制器三通螺纹线性阅门电子式远程温度控制器法兰型二通线性阀门电子温度控制器法兰型兰通线性阀门电子液显多功能控制器小线性调节开关阀门风机高温断路报警器三通旋转阀门低温断路报警控制器驱动执行器及连杆调节马达高温断路报警控制器阀门连杆电参数变送器、控制器电流变送器电动小线性阀门执行器电压变送器电动阀门执行器功率因素变送器阀门执行器有功功率变送器旋转阀门执行器照明控制器风门执行器开关状态控制器弹簧复位风门执行器检测元件与执行元件空调空调是个好东西，调节温度，给人舒适的环境空调分类：一体式空调分体式空调中央空调-空调机组空调作用：作用相同，调节温度，热量移动变频空调无氟空调氟利昂R22R410A空调空调原理一、空调制冷：空调制冷过程：气体制冷剂被压缩机加压成为高温高压气体进入室外机的换热器（此时为冷凝器）冷凝液化放热，成为液体同时热量向大气释放液体制冷剂经节流装置减压进入室内机的换热器（此时为蒸发器）蒸发气化吸热，成为气体同时吸取室内空气的热量空调原理二、空调制热：空调制热过程气体制冷剂被压缩机加压成为高温高压气体进入室内机的换热器（此时为冷凝器）冷凝液化放热，成为液体同时将室内空气加热液体氟利昂经节流装置减压进入室外机的换热器（此时为蒸发器）蒸发气化吸热，成为气体同时吸取室外空气的热量（室外空气变得更冷）三、空调维护：空调是个好东西，调节温度，给人舒适的环境，但要合理使用、维护空调的积尘量、细菌普遍超标、最高超标486倍，细菌量2～300个/cm2主要为：灰尘病菌（细菌、真菌）：1、军团菌→流感2、金黄色葡萄球菌→皮肤感染3、肺炎球菌→肺炎4、结核杆菌→结核5、链球菌→上呼吸道感染有机物螨虫→过敏鼻炎、哮喘空调维护空调机组监控9.2空调机组监控9.2.1集中式空气调节系统的组成中央空调系统1、新风机组；2、空调机组；3、冷热源系统；4、空调的风系统；5、空调的水系统调控原理9.2.2空调机组调控原理空调机组是一种空气处理设备具有：对送出的空气加热、冷却、加湿、除湿、过滤喷水、挡水、隔热、消声等功能。人们应用它的这些功能实现空气调节：对房间或公共建筑物内空气的物理参数、状态参数进行调节。即对空气的温度、湿度以及洁净度进行改善和调节。空气调节的原理空气调节的原理：就是应用空气状态参数相互间的关系，通过合理的加热、加湿、冷却、去湿、消毒、净化等步骤，使空气状态发生人为的改变，达到设定的状态。加热加湿这种调节方式可以不必测量水汽分压或相对湿度。首先把新风加热到12℃，然后喷水加湿，使其达到饱和，最后再加热到20℃，这时的相对湿度即达60%。湿度达到50%～60%，人们感觉就比较舒适。1)加热加湿处理当室内空气温度较低，人们感到很冷时，需对空气加温。水汽总量没变，即水汽分压未变，加热后的空气相对湿度会大大降低。调节的过程中必须要进行加湿处理。加湿处理方法：采用定温饱和加湿法加温必须加湿降温去湿调节方式也可不必测量水汽分压或相对湿度。首先降温到12℃的露点；然后使表冷器的表面温度稳定在露点温度，让空气中的一部分水蒸气充分凝结；再加热到20℃，这时的相对湿度即为60%。2)降温去湿处理降温必须去湿当室内空气温度较高，人们感到很热时，需对空气降温。对空气降温，空气中的水汽总量未变，水气分压未变，降温后的空气相对湿度会大大增加。调节过程中必须要进行去湿处理。去湿处理方法：可采用定露点去湿法。空调机组调控9.2.3空调机组调控方式空调机组直接接受现场控制器DDC的调控；DDC接收检测元件的信号，经过数据处理、逻辑判断，由执行元件实现调控。调节方式：PID(PID---ProportionalIntegralDerivative)(1)比例调节(P)：输出改变与输入成正比例的调节规律(2)积分调节(I)：输出与它的输入对时间的积分值成比例(3)比例积分调节(PI)：当输入偏差作一阶跃变时，调节器立即就产生一个阶跃输出(比例作用)；此后随时间的增长，在比例作用的基础上，按积分调节规律等速上升。PID9.2.4空调机组调控系统的应用结构（见图）书P228(4)比例微分调节(PD)：比例微分调节器在输入作阶跃变化的瞬间，调节器的输出为一个有限值，而后微分作用逐渐下降，最后仅保持比例作用的分量。微分—变化速度比例作用的输出与偏差值成正比；积分作用的输出与输入对时间的积分值成比例；微分作用的输出与偏差变化的速度成正比；PID调节的作用是三者的综合。(5)比例积分微分调节(PID)：中心控制机柜系统功能1)空调机组控制系统功能(1)根据回风温度控制冷/热水阀;在夏季，当回风温度升高，开大水阀；当回风温度降低，关小水阀。在冬季，当回风温度升高，关小水阀；当回风温度降低，开大水阀，使室温控制在设定值。(2)当初效过滤器两端的压差大于设定值250Pa时，发出报警信号，提醒清洗过滤器。(3)当中效过滤器两端的压差大于设定值250Pa时，发出报警信号，提醒清洗过滤器。(4)根据时间或程序控制风机启停、高速或低速运行，同时监视其运行状态，进行手动切换或自动切换，故障报警，计算运行时间。(5)风机停止时的联动控制是关电动二通阀及电动风门。(6)根据新风温度与回风温度的差值，比例控制新回风风门。监控内容2)空调机组的监控内容(10)(1)初、中效过滤网压差监测(2)室内压差检测(3)回风温度检测(4)室内温度、湿度检测(5)冷水阀、加热阀自动调节控制(6)开关/故障状态(7)运行累积时间统计(8)送排风机启、停控制，送风机高速、低速控制(9)风门、风阀调节控制(10)空调机混合段压力检测监控点空调机组监控点表监控点类型器件AIDIAODO回风温度1温度传感器房间温度1温度传感器房间湿度1湿度传感器房间静压、压差2静压、压差变换器进风压力1气压传感器新风风门控制1风门执行器气滤压差报警2压差开关冷水阀门控制1阀门执行器热水阀门控制1阀门执行器回风风门控制2风门执行器电机控制11电机控制器新风机组9.3新风机组监控新风机组给空调机组的循环风送进一定比例的新风。新风机组是没有回风装置的空调机组；检测与控制和空调机组相同。新风机组的要求9.3.1对新风机组的要求1)新风新鲜度高、无污染；2)具有节能调控机制(1)以出风口温度或房间温度作为调节依据DDC按PID规律调节表冷器回水调节阀开度控制冷冻(加热)水量，以达到室温的指标。(2)以室外温度作为调节依据①如室外新风温度增高，回水阀开度增大即冷量增大，补偿新风温度增高对室温的影响。②如室外新风温度降低，回水阀开度减小即冷量减小。新风调控原理9.3.2新风机组调控原理1)温度、温度调节DDC按PID规律分别调节加热阀、加湿阀，以保持室内的温度和湿度。2)新风阀的调节新风的温湿度、房间温湿度、单位质量的物质所含的全部热能(即焓值)以及空气质量的要求，控制新风阀开度3)空气质量保证根据空调房间内CO、CO2浓度，控制新风风门开度。4)防堵、防冻保护采用压差开关测量过滤器两端压差，当压差超限即报警；采用防霜冻开关监测表冷器前的温度，温度低于5℃即报警调控结构图9.3.3新风机组调控结构结构图中标示说明：T-新风温度传感器H-新风湿度传感器P-新风压力传感器F-变频器K-X-送风机组电动机△P-初效、中效过滤网两侧的压差传感器MCC-电机中心控制柜M-冷水、热水、蒸汽执行阀电机JK-A、JK-B、JK-C、JK-D、JK-E、JK-F、JK-G分别表示7台空调机组控制系统功能1)新风机组控制系统功能（九项）(1)根据送风温度，按PID比例控制蒸汽加热阀开度，使送风温度达到设定值(18℃±0.5℃~24℃士0.5℃)。(2)根据送风湿度，按PID比例控制蒸汽加湿阀开度，使送风湿度达到设定值。(3)根据露点温度，按PID比例控制冷水阀开度，使温度达到设定值l4℃土l℃。(4)根据一次加热温度，按PID比例控制热水阀开度，使温度达到设定值(l0℃士l℃～l8℃±l℃)。(5)当初效过滤器两端压差大于设定值250Pa时，发出报警信号，提醒清洗过滤器。(6)当中效过滤器两端的压差大于设定值250Pa时，发出报警信号，提醒清洗过滤器。(7)根据时间或程序控制风机的启停，监视其运行状态，进行手动与自动切换，故障报警，计算运行时间。(8)检测送风压力，将压力信号送到变频器，以调节送风机转速。(9)风机停止时的联动控制，即关电动二通阀及电动风门。控制系统功能控制系统功能2)新风机组的监控内容（12项）⑴过滤网压差监测，给出清洁指示，保证空调机的运行效率；⑵送风温度检测；⑶送风湿度检测；⑷露点温度检测；⑸新风温度检测；⑹一次加热温度检测；⑺送风风压检测；⑻水阀开度自动调节控制；⑽机组开关/变频调速；⑼机组手动/自动状态检测/故障状态；⑾运行累计时间统计；⑿风门风阀调节控制。监控点表新风机组监控点表监控点类型器件AIDIAODO室外温度1温度传感器送风温度1温度传感器一次加热温度1温度传感器露点温度1温度传感器进风风门控制1风门执行器热水阀门控制1阀门执行器冷水阀门控制1阀门执行器蒸汽阀门控制1阀门执行器电机控制11电机控制器新风温度1温度传感器新风湿度1湿度传感器新风压力1压力传感器气滤压差报警2压差开关冷热源9.4冷热源系统冷源系统有冷水机组、冷冻水系统、冷却水系统；热源部分有锅炉机组、热交换器等9.4.1冷源装置冷水机组是制造冷冻水的设备,是实现制冷的重要设备辅助设备即散热装置，如用水冷却就要有水泵、冷却塔、水过滤装置、水处理装置、分水器、集水器等设备，冷源装置分类及制冷原理循环使用制冷剂，制冷剂由液态转变气态时吸热,由气态转变为液态时放热。实现热量转移制冷分类及原理⑴压缩式制冷低压蒸汽→压缩→冷凝器→放热→高压液体→热力膨胀阀→低压液态→蒸发器→汽化吸热→低压蒸汽（制冷循环）使用的制冷剂和方式不同分为：⑴压缩式制冷⑵吸收式制冷⑶风冷热泵式⑵吸收式制冷利用低压制冷剂蒸发产生的汽化潜热进行制冷。不同之处在于，压缩式制冷所用的压缩机以电为能源，而吸收式制冷则以热为能源。常采用溴化锂盐作为吸收式制冷的吸收剂，以水作制冷剂。●溴化锂制冷机组的蒸发温度不可能低于0℃；●无毒无臭无爆炸危险，不破坏臭氧层，符合环保要求。●对外界条件变化实用性强，安装简便，运行稳定，维修保养方便；●缺点：腐蚀性强，气密性要求高，设备重量大、占地面积大等。冷冻水系统调控结构2)冷冻水系统调控结构冷冻水系统由冷水机组、冷冻水泵、补水箱、补水泵、空压罐等部件组成。冷冻水系统经DN125蝶阀为空调机组提供冷冻水。⑶风冷热泵式新世纪中央空调的主流产品。风冷热泵冷热水机组又称空气源热泵（ASHP）,它通过制冷剂管路四通阀转换，夏季可以供冷，冬季可以供热。调控结构图监控内容冷冻水系统监控内容：开关状态供水温度高低水位监测回水温度故障报警水位超限报警旁通阀调节控制冷负荷;运行累积时间统计蝶阀开关控制启、停控制(可手动控制)冷水机组供水温度检测冷水机组回水温度检测水流开关压差热源装置9.4.2热源装置空调系统的热源可为蒸汽或热水。城市热网、锅炉→蒸汽或高温热水→热交换器→65℃～70℃的空调热水→热水泵加压→分水器→各终端负载→热湿处理→回流到集水器→热交换器再加热→循环给排水9.5给排水系统监控智能楼宇给排水系统有供水、排水和中水三大部分。供水部分有重力供水、压力供水、调速水泵供水等系统；9.5.1重力供水系统监控重力供水系统用水泵把城市管网所提供的水，提升到大厦的高位水箱，以重力向给水管网配水。为了均衡水压，在竖向主干管上配有减压阀。高位水箱水位进行检测超位报警控制水泵启停监测水泵压差备用水泵启停监控内容：监控图压力供水9.5.2压力供水系统监控压力供水方式用气压水箱代替高位水箱。城市管网提供的水，经水泵送入气压水箱，然后由空压机给水加压送往高层，供用户使用。水箱水位高低水箱压力水泵的启停空压机的启停备用水泵启停备用空压机的启停监控内容：压力供水图调速水泵供水9.5.3调速水泵供水系统监控调速水泵供水系统不设水箱，而由调速水泵直接供水。监控内容：水压；转速。调速水泵有两种：⒈力矩耦合器调速，力矩耦合器类似汽车的变速箱；⒉变频调速电动机，用水量的变化来控制电动机的转速。调速水泵供水图排水系统9.5.4排水系统监控建筑物的排水通常分地上和地下两部分。地上部分的排水，靠污水的重力沿排水管道自行排入地下污水井；地下部分污水一般汇集到污水池，然后用污水泵加以排出。监控内容：检测停泵水位(低水位)启泵水位(高水位)最高水位报警最低水位报警备用泵启停检测水流开关状态污水泵故障状态检测远程遥控污水泵的启停排水系统监控变配电系统监控9.6变配电系统监控变配电智能化系统包括对供电、用电负载两个方面的调控与管理，其中有变配电系统、智能照明系统、电梯管理系统等。9.6.1变配电系统监测、监控