智能大厦楼宇自控系统结构及监控功能浅析

智能大厦楼宇自控系统结构及监控功能浅析

严永锋

益发施迈茨工业炉（上海）有限公司

摘要：文章先分析了楼宇自控系统内部结构，包括中央操作站、网络管理设备、现场控制设备、监测执行元件、自动系统改进，随后介绍了系统监控功能实例分析，包括系统结构、空调通风控制监测、给排水监测控制、照明系统控制，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词：智能大厦；自控系统；监控功能

引言：智能大厦属于建筑艺术、计算机技术、信息控制技术等先进技术的综合产物，智能大厦也可以叫做3A系统，分别是自动化办公系统、自动化通信系统和自动化楼宇系统。智能大厦中的楼宇自控系统可以全面控制监测建筑物中的各种机电设备，包括电梯、照明、变配电设备、冷水机组等，同时还可以实现节能管理，进一步提升人们学习效率和工作效率。

一、楼宇自控系统内部结构

（一）中央操作站

各种机电设备在建筑物内部是一种分散设置状态，当下在智能大厦运行操作控制中，主要是使用集散控制系统实现自动化控制的目标。其系统构成方面，不同厂商生产出来的楼宇自控系统呈现出一体化取向，都是一种四层结构，包括执行元件、现场监测、现场控制、网络管理器、中央操作。中央操作站主要是由USP、打印机、计算机等部分组成，通过实时操作系统进行控制，从而能够顺利完成记录储存、报警、图像显示等功能，也是自动化楼宇系统中的人机互动操作界面，不但可以将系统中接收到的各个机电设备运行状态的监控数据打印下来或直接显示出来，同时还可以利用鼠标和键盘的工具进行具体操作，更改机电设备运行状态，最终实现监控的目标。

（二）网络管理设备

网络设备在自动化控制系统中具有重要作用，是内部通讯网络不可或缺的元件，一方面可以年其可以利用232、RS485、ETHERNET等方式和各个网络管理器以及中央操作站之间进行有效连接，同时还可以利用现场总线网络，即特殊总线、LONWORK或RS485和大厦中全面设置的现场扣工资通讯设备进行连接。网络管理器在有效通讯的基础上可以实现对现场控制器实施管理控制，此外还可以帮助信息从中央操作站传输至现场控制器的过程中进行数据缓存操作。和中央操作站一样，大多数情况下，网络管理器也设置在中央控制室当中。

（三）现场控制设备

现场控制器也可以称作是数字控制器，是自动化楼宇系统中的基础控制单元，其具体功能是采集建筑内部各处机电设备中变送器和检测器等传感器传输过来的数据信息，参考控制器内部提前设置的控制程序和参数实施具体的运算操作，包括延时、PID最优值等，方便现场直接进行维护调试工作，其布置在建筑物受控机电元件周围，从而能够减少现场监测执行设备和现场控制器之间的连接线路，利用各种专用通讯线路连接网络管理器。

（四）监测执行元件

电阻信号控制在10KΩ以内，电流不超过20毫安，直流电压不超出10伏，传输至现场控制器当中，从而能够进行采样监测。控制器中的控制信号可以通过直流电流或电压为设备中的执行器提供驱动力，或进行有效的调节工作。

（五）自动系统改进

自动化楼宇系统中的集中管理和多层分散控制结构是当下发展技术中应用较为频繁，技术较为先进的系统结构。但通过具体问题分析可以发现，随着控制层数量的降低，系统结构也逐渐简化，系统投入成本也逐渐减少，可靠程度越高，比如把执行元件、监测层和现场控制器进行全面整合，融为一体，便诞生了智能机电产品。将四层结构模式转化为三层结构。智能型机电产品仅需单个双绞屏蔽线和网络管理设备之间进行连接，简化了自动化楼宇系统，但同时其应用可靠性却相继提升。将智能机电设备引入至智能大厦后，进一步简化系统控制系统调试、安装和调试工作，产品中还包括原本传统方法中需要亲身参与的自动控制项目设计工作。智能大厦中采用智能型空调机组，而设计者只需将空调的精度、风压、热量、冷量和风量等方面的要求填写在选型表中即可。剩余由制造厂商来完成调试任务、施工设计和技术设计工作。当下智能机电设备在智能大厦中的应用还相对较少，通常包括中央空调冷水机组，其中存下大量智能机电产品等待开发。

二、系统监控功能及实例分析

（一）系统结构

以某个大型医院中的自动化楼宇控制系统，分析系统监控功能和内部构成。该系统中包括大量执行元件和传感器、101台现场控制设备、5台网络管理设备和1台中央操作站，其中医院楼首层楼宇自控中心中设置有网络管理设备和中央操作站。而现场控制设备则是分布于各层地下设备机房和空调机房当中。中央操作站利用网络管理器和RS232能够进行顺畅通信，利用LAN连接现场控制元件和网络管理器，其通讯速率达到了19200BPS[1]。

（二）空调通风控制监测

监控建筑中的空调通风设备主要包括冷冻站中的各个设备，有通风机、新风机、空调机组等设备的监测控制。第一是冷冻站设备监控。因为空调冷水机组是一种智能设备，仅需屏蔽双绞线便可以连接自动化楼宇控制系统中的网络管理器和五台主机控制设备，从而通过楼宇自控对冷水机组运行中的冷却水流通温度、机组冷冻和启停等进行监测控制。这种系统结构具有较强的实用性和可靠性。并且在近几年应用中，并没有出现故障问题，除非是智能型设备本身的故障。冷冻站中包括冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵等设备并非是智能型设备，为此需要进一步加强现场控制设备的操作控制，通过执行元件对设备的启停、流量、压力、温度等运行状况实施现场控制监测。

对空调机组进行控制监测，结合提前设置的参数值和回风温度，对回水调节阀进行有效控制，夏季随着温度的上升，需要扩大冷水阀。而在冬季气温降低的条件下，需要进一步扩大热水阀。结合提前设定的参数值和回风湿度，在蒸汽机加湿运行操作中，需要全面掌控控制箱的启停操作，当设备中的回风湿度小于预期目标的情况下，施工人员需要启动加湿装置。结束操作后，空调机组便可以恢复到正常启动和程序控制停止的状态。充分结合风机运行过程中，其关闭两种状态下的压差变化，实时监测风机故障及其运行状态，记录下具体的运行时。对防冻开关状态进行合理监测，在温度低到最低值以下时，需要落实有效的防冻保护程序，对过滤网中的堵塞状况进行全面监测，并实施压差开关操作，堵塞报警。消防联锁控制和启动风机，在消防报警节点关闭后，需要关闭空调机组，对室内的微正压状况进行合理监测，做好室内温度的设定和检测工作。

新风机组的实时监测。针对风机运行中的土壤停止以及启动故障等问题能够及时进行报警处理。检查送风温度的过程中，可以利用遥测方法实施。对防冻开关的运行状态进行合理监测，并实施超低温度预警。全面监控初效过滤器运行状态，看其在运行中是否出现堵塞开关问题，实现堵塞报警。停止启动风机后，需要按照提前编制好的时间日程开展各项工作，并结合风机所产生的前后压差，判断风机状态。按照设定值和送风温度之间的差异，对冷热水阀开关程度进行合理控制，并结合设定值和送风湿度之间的差异对加湿设备的阀门、启动进行有效控制，充分满足生活中的湿度控制要求，实现消防联锁以及风机启动控制。

（三）给排水监测控制

供水系统包括各种储水箱、水池和水泵构成，其中各个水泵可以选择自动或手动控制方法。自动化楼宇控制系统能够结合水位状态，对操作泵启停工作进行操作，并按照官网的压力对水泵转速进行合理控制。将各个水泵运行时间记录下来，随后实现水泵的自动更换操作，确保水泵运行时间的合理性，使其维持在一种平衡状态。当水位超出限制后，便会实现自动报警。排水系统中含有多种污水池以及排水泵，在排水泵运行中可以将其设定成自动控制模式，或直接干脆进行手动控制。自动化控制系统能够充分结合水位状态，控制操作泵启停工作，在阻塞的状态下及时报警，并妥善储存各个水泵的实际运行时间，将水泵设置成自动更换的运行模式，保证水泵在运行中能够维持平衡状态[2]。

（四）照明系统控制

智能大厦中的公共照明在应用中会增加资源浪费问题，为此需要加强照明控制，节省能源。办公室需要按照具体的规定，结合工作时间进行控制，合理选择无人控制模式或人工控制模式。公共场所中包括照明灯、室外装饰、门厅、大堂、电梯和走廊车库等安装照明灯，严格按照各个区域功能分区，对照明区进行合理设计，充分结合程序时间等方面的要求，对照明开关进行自动化控制。结合室外亮度，调节航空障碍灯亮度。实现保安系统、火灾报警和照明系统联动控制，监测设备状态[3]。

结语：综上所述，智能大厦在科技持续发展的背景下，其应用功能也相继完善，通常被当作是系统集成方法，促进建筑艺术、信息技术、通信技术和智能计算机之间的互相结合，可以实现自动监控设备的目标，智能大厦也是我国未来大型建筑项目中的主流趋势。

参考文献：

[1]张瑾，刘建华.基于“互联网+”的高炉自控设备故障智能预诊系统[J].工业控制计算机，2019，32（05）：43-44.

[2]黄强.智能大厦楼宇自控系统结构及监控功能的探讨[J].佛山科学技术学院学报（自然科学版），2016（03）：24-28.

[3]郑远攀，武东辉.基于EBI与FCS的绿色智能建筑楼宇自控系统集成设计与研究[J].华中师范大学学报（自然科学版），2018，52（05）：634-641.