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所以在楼宇自控系统中,又增加了前端传感系统、计算机分析系统和执行系统,从而达到合理、科学地使用和控制设备运行。
综合布线通常指弱电系统,如宽带、电视、电话,监控等,楼宇自控系统的检测和控制系统属于弱电范畴,应该在综合布线同时进行架设,这样提高系统的规范性和节约投资成本。
3.1楼宇自动化系统的基本功能
建筑设备自动化系统的基本功能可以归纳如下:
(1)能自动监视并控制各种机电设备的起、停,显示或打印当前运转状态。
(2)能自动检测、显示、打印各种机电设备的运行参数及其变化趋势或历史资料。
(3)可根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备,使之始终运行于最佳状态。
(4)要能监测并及时处理各种意外、突发事件。
(5)能实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。
(6)能源管理:
水、电、气等的计量收费、实现能源管理自动化。
(7)设备管理:
包括设备档案、设备运行报表和设备维修管理等。
3.2楼宇自动化控制原理
楼宇控制系统采用的是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统,也称分布式控制系统(DistributedControlsystems简称DCS)。
它的特征是“集中管理分散控制”,即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置(DDC)完成被控设备的实时检测和控制任务,克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。
安装于中央控制室的中央管理计算器具有CRT显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能,能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务,避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点,保证设备在最佳状态下运行。
第4章楼宇自动化的组成
建筑设备自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。
根据我国行业标准,BAS又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统。
图2楼宇自动化结构图
BAS楼宇自动化系统
供电系统
照明系统
电梯系统
停车场系统
给排水系统
暖通空调系统
公共广播与背景音乐系统
门禁与防盗报警系统
电视监控系统
4.1供配电系统
楼宇自动化系统智能建筑中的供配电系统,直接关系着整个大厦的正常工作。
对于不允许停电的重要场所,要有两个独立电源供电,并配有自备发电机,来保障其正常的工作秩序。
电源进线保护要符合当地供电部门的规定,一般楼控系统对变配电系统所作的监测状态如下:
·
高压系统:
进线开关柜和出线开关柜的位置状态,小车位置、速断保护状态、过流保护和零序状态保护。
母线联络柜设有位置状态、小车位置、电流、速断、零序保护状态,变压器设有温度保护及故障报警。
发电机系统:
发电机启动、供电、主断路器状态、电压、电流、频率转速、油箱油位高低水温等显示、故障报警。
低压系统:
进线与中间联络断路器状态监测、电压、电流、功率、因子、重要输出支路断路器状态、故障情况显示、报警。
变配电所、电力系统控制程序变配电所和备用柴油发电机组供电系统控制程序、全楼设专用高压配电室,变压器共9台,990kw柴油发电机组一台,控制系统分为自动巡检和备用电源自动切换二部分。
图3供电结构图
4.2照明系统
楼宇自动化系统智能建筑的最大特点就是节能,而照明系统在整个大厦用电量占有很大的比例。
作为一个大型高级建筑,它的灯光系统的控制水平的高低直接反映了大楼的水平。
户外
户外的灯光主要作为装饰用,如彩灯、霓虹灯、广告灯、喷泉灯、顶灯等。
控制功能如下:
----程控灯光的图案
----程控灯光开启时间
----用电量过大时自动切换
----监视回路状态
----根据日期自动确定日光灯系统开始运行和关闭的时间
室内
室内的灯光主要为大厅、过廊、楼梯、停车场、会议室等。
----人流高峰时打开全部灯光
----晚间打开部分灯光
----夜间打开少量灯光
----紧急情况下打开报警灯光
----根据日期自动确定日光灯开始运行和关闭的时间
----地下室灯光长期运行
在紧急情况下,由备用蓄电池和自备发电机电源保证系统的不间断供电。
备用供电设备将保证紧急照明用电、消防和安防设备用电,以及租户的计算机设备用电和特定区域的空调用电等。
4.3电梯系统
在智能大厦内,电梯和自动扶梯的作用是举足轻重的。
对于智能建筑楼宇控制系统来说,对电梯的管理显得尤为重要。
监视功能:
----电梯及自动扶梯的运行状态
----电梯紧急情况状态报警
管理功能:
----管理电梯在高、低峰时间的运行
----积累电梯的运行时间,以此来进行维护
控制功能:
当发生火警时,在备用电源自动切换投入运行后5分钟内,将客梯分几次全部降落到底层。
除消防梯外,其它电梯电源能自动切换。
4.4停车场系统
根据建筑设计规范,大型建筑物必须设置汽车停车库,以满足交通组织需要,保障车辆安全,方便公众使用。
楼宇自动化系统为了使地面有足够的绿化面积与道路面积,同时保证提供规定数量的停车位,多数大型建筑都在地下室设有停车库。
当停车库内的车位超过50个时,往往就需要考虑建立停车库管理系统了(又称停车库自动化系统,ParkingAutomationSystem简称PA),以提高车库管理质量、效益与安全性。
停车库管理系统的功能
车辆驶近入口,可看到停车场指示信息标志。
标志显示入口方向与车库内空余车位的情况。
若车库停车满额,库满灯亮,拒绝车辆入库。
若车库未满,允许车辆进库,但驾车人必须购买停车票卡或将专用停车卡经验读机认可,入口电动栏杆才升起放行,如图所示。
自动发票机及读卡器
收费亭及读卡器
闸门机
入口摄像头
入口
车位显示屏
收费显示屏
出口摄像头
控制计算机
至大楼管理系统
出口口口
图4停车场结构示意图
车辆驶过栏杆门后,栏杆自动放下,阻挡后续车辆进入。
进入的车辆可由车牌摄像机将车牌影像摄入并送到车牌图像识别器形成当时进入车辆的车牌数据。
车牌数据与停车凭证数据(凭证类型、编号、进库日期、时间)一齐存入管理系统的计算机内。
进库的车辆在停车引导灯指挥下,停入规定的位置。
此时在管理系统中的CRT上即显示该车位已被占用的信息。
车辆离库,汽车驶近出口电动栏杆处,出示停车凭证经验读机识别,此时出行车辆的停车编号、出库时间、出口车牌摄像识别器提供的车牌数据和阅读机读出的数据一起送入管理系统,进行核对与计费。
若需当场核收费用,由出口收费器(员)收取。
手续完毕后,出口电动栏杆升起放行。
放行后电动栏杆落下,车库停车数减一,入口指示信息标志中的停车状态刷新一次。
有人值守操作的停车库出口称为半自动停车管理系统。
若无人值守,全部停车管理自动进行,则称为停车自动管理系统。
·
停车库管理系统的结构
停车库管理系统本质上是一个分布式的集散控制系统。
·
停车库管理系统的主要设备
出入口票据验读器
由于停车人有临时停车、短期租用停车位与停车位业权人三种情况,因而对停车人持有的票据卡上的信息应作相应的区分。
停车库的票据卡可有条形码卡、磁卡与IC卡三种类型,出入口票据验读器的停车信息阅读方式可以有条形码读出、磁卡读写和IC卡读写三类。
无论采用哪种票据卡,票据验读器的功能都是相似的。
对入口票据验读器,驾驶人员将票据送入验读器,验读器根据票据卡上的信息,判断票据卡是否有效。
票据卡有效,则将入库的时间(年、月、日、时、分)打入票据卡,同时将票据卡的类别,编号及允许停车位置等信息储存在票据验读器中并输入管理中心。
此时电动栏杆升起车辆放行。
车辆驶过入口感应线圈后,栏杆放下,阻止下一辆车进库。
如果票据卡无效,则禁止车辆驶入,并发出告警信号。
某些入口票据验读器还兼有发售临时停车票据的功能。
对于出口票据验读器,驾驶人员将票据卡送入验读器,验读器根据票据卡上的信息,核对持卡车辆与凭该卡驶入的车辆是否一致,并将出库的时间(年、月、日、时、分)打入票据卡,同时计算停车费用。
当合法持卡人支付结清停车费用时,电动栏杆升起车辆放行。
车辆驶过出口感应线圈后,栏杆放下,阻止下一辆车出库。
如果出库持卡人为非法者(持卡车辆与驶入车辆的牌照不符合或票据卡无效)立即发出告警信号。
如果未结清停车费用,电动栏杆不升起。
有些出口票据验读器兼有收银POS的功能。
图5停车库设备
自动计价收款机
自动计价收款机根据停车票据卡上的信息自动计价或向管理中心取得计价信息,并向停车人显示。
停车人则按显示价格投入钱币或信用卡,支付停车费。
停车费结清后,则自动在票据卡上打入停车费收讫的信息。
泊位调度控制器
当停车库规模较大,尤其是多层停车库的情况下,如何对泊位进行优化调度,以使车位占用动态均衡,方便停车人的使用,是一件很有意义的工作。
要能实现优化调度与管理,需要在每一个停车位设置感应线圈或红外探测器,在主要车道设感应线圈,以检测泊位与车道的占用情况,然后根据排队论作动态优化,以确定每一新入库车辆的泊位。
之后,在入口处与车道沿线对刚入库的车辆进行引导进入指定泊位。
图6停车导航系统
车牌识别器
车牌识别器是防止偷车事故的保安系统。
当车辆驶入车库入口,摄像机将车辆外形,色彩与车牌信号送入计算机保存起来,有些系统还可将车牌图像识别为数据。
车辆出库前,摄像机再次将车辆外形,色彩与车牌信号送入计算机与驾车人所持票据编号的车辆在入口时的信号相比,若两者相符合即可放行。
这一判别可由人工按图像来识别,也可完全由计算机操作。
图7车辆识别系统
4.管理中心
管理中心主要由功能较强的PC机和打印机等外围设备组成。
管理中心可作为一台服务器通过总线与下属设备联接,交换营运数据。
管理中心对停车库营运的资料作自动统计,档案保存;
对停车收费帐目进行管理;
若人工收费时则监视每一收费员的密码输入,打印出收费的班报表;
在管理中心可以确定计时单位(如按小时或小时计)与计费单位(如2元小时)。
管理中心的CRT具有很强的图形显示功能,能把停车库平面图、泊车位的实时占用、出入口开闭状态以及信道封锁等情况在屏幕上显示出来,便于停车库的管理与调度。
车库管理系统的车牌识别与泊位调度的功能,有不少是在管理中心的计算机上实现的。
4.5给排水系统
给排水系统的监控和管理也是由现场监控站和管理中心来实现的。
其最终目的是实现管网的合理调度,也就是说,无论用户水量怎样变化,管网中各个水泵都能及时改变其运行方式,实现泵房的最佳运行。
为此,监控系统需随时监视大楼给排水系统,并自动储水及排水;
当系统出现异常情况或需要维护时,计算机将产生讯号,通知管理人员处理。
图8给排水功能控制图
给排水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、水位流量、压力的测量与调节;
使用水量、排水量的测量;
污水处理设备运转的监视、控制;
水质检测;
节水程控;
故障及异常状况的记录等。
现场监控站内的控制器按预先编制的软件程序来满足自动控制的要求,即根据水箱和水池的高/低水位信号来控制水泵的启/停及进水控制阀的开关,并且进行溢水和枯水的预警等。
当水泵出现故障时,备用水泵则自动投入工作,同时发出报警。
4.6暖通空调系统
空调系统控制的目的是提供温湿度舒适性控制、节约能源。
其控制范围为冷水机组、空调机组、送排风系统、变风量末端、热力站。
图9暖通空调系统过程监视图
冷冻站系统控制
控制设备由冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔组成,自控主要目的是协调设备之间的连锁控制关系进行自动启停,同时根据供回水温度、流量、压力等参数计算系统冷量,控制机组运行以达到节能目的。
空调机组系统控制
通过空调机组向特定区域提供经过处理的空气达到特定区域的环境保持舒适性条件的目的,通过监测湿度参数,根据设定值,经DDC计算以控制水阀开度、设备启停达到保持舒适性环境和节能目的,同时时时监测各设备状态报警及时对设备进行检修维护。
送排风系统控制
送排风系统根据各区域新风、室内二氧化碳含量来设定送排风的定时启停,以达到保证新风量同时又节能的目的。
热源站控制
其系统包括热源(城市热网或锅炉)、换热器、热水循环泵,主要依据送回水湿度控制换热器两侧阀门和热水循环泵的运行以达到节约热能目的,同时监测各设备状态以便及时检修。
末端控制
末端包括变风量和定风量两种,定风量末端大多采用温控器加三速开关控制电磁阀方式调节,以达到舒适性控制目的,变风量末端一般自身带有控制设备,可用DDC同其接口监测其参数及运行状态以达到控制要求。
4.7公共广播与背景音乐系统
公共广播系统是智能建筑中传播实时信息的重要手段。
当公共广播系统有消防广播和背景音乐广播双重功能时,其分区划分也与消防分区相一致。
消防控制中心的传声器和数控式录放机接入公共广播系统,根据需要而切入公共广播系统中。
某些公共场所(如会议厅等)的公共广播,还设有自助转接插座,可进行节目自播及演讲。
公共广播系统应具有以下功能:
背景音乐;
用软件程控播音;
可根据需求,分区或分层播放不同的音响内容;
有广播、背景音乐及扬声器线路检测功能;
紧急广播和背景音乐采用同一套系统设备和线路;
当发生紧急事故(如火灾时),可根据程序指令自动切换到紧急广播工作状态;
火灾报警时,可进行报警层与相邻上下两层的报警广播;
提供任何事件的报警联动广播;
手动切换的实时广播。
4.8防盗报警系统
门禁系统
在建筑物内的主要管理区、出入口、电梯厅、主要设备控制中心机房、贵重物品的库房等重要部位的通道口,安装门磁开关、电控锁或卡片阅读机等控制装置,由中心控制室监控,系统采用计算机多重任务的处理,能够对各信道口的位置、通行对象及通行时间等实时进行控制或设定程控,适应一些银行、金融贸易楼和综合办公楼的公共安全管理。
门禁控制系统一般由出入口目标识别子系统、出入口信息管理子系统和出入控制执行机构三部分组成,如图所示。
图10防盗报警系统控制结构图
发卡机
控制器
管理计算机
打印机等辅助设备
读卡器
出门按钮
门传感器
电子门锁
报警喇叭
报警传感器
……
信息管理子系统
控制执行机构
目标识别子系统
.1门禁系统的微机管理功能
系统管理
这部分软件的功能是对系统所有的设备和数据进行管理,有以下几项内容。
--时间管理
可以设定某些控制器在什么时间可以或不可以允许持卡人通过;
哪些卡片在什么时间可以或不可以通过哪些门等。
--数据库的管理
对系统所记录的数据进行转存、备份、存盘和读取等处理。
事件记录:
系统正常运行时,对各种出入事件、异常事件及其处理方式进行记录,保存在数据库中,以备日后查询。
报表生成:
能够根据要求定时或随机地生成各种报表。
比如,可以查找某个人在某段时间内的出入情况,某个门在某段时间内都有谁进出等,生成报表,并可以用打印机打印出来。
进而组合出"
考勤管理"
、"
巡更管理"
会议室管理"
等。
网间通信:
系统不是作为一个单一的系统存在,它要向其它系统传送信息。
比如在有非法闯入时,要向电视监视系统发出信息,使摄像机能监视该处情况,并进行录像。
所以要有系统之间通信的支持。
管理系统除了完成所要求的功能外,还应有漂亮、直观的人机接口,使人员便于操作。
.2门禁系统的组成
被控制的门;
控制器;
门磁锁;
读卡器及卡片;
手动按钮;
钥匙;
指示灯;
与上位机通讯的线缆;
上位PC机;
专用软件
.3门禁系统的功能
刷卡开门:
若卡号不对或属黑名单将闭门并报警
手动按钮开门:
门内人员出门用
钥匙开门:
门禁系统管理员使用
上位机指令开关门:
在特殊情况下由上位机指令门的开关
门的状态及被控信息记录到上位机中:
可方便的进行查询
防盗报警系统
采用红外、微波等探测器,在一些无人值守的部位,根据不同部位的重要程度和风险等级要求以及现场条件,例如金融楼的贵重物品库房、重要设备机房、主要出入口通道等进行周界或定方位保护。
高灵敏度的探测器获得侵入物的信号,以有线或无线的方式传送到中心控制值班室,同时报警信号以声或光的形式在建筑模拟图形屏上显示,使值班人员能及时形象地获得发生事故的信息。
因该报警系统采用了探测器双重检测的设置及计算机信息重复确认处理,能达到报警信号的及时可靠并准确无误的要求,是大楼的保安技防的重要技术措施。
图11防盗报警设备图
.1室外周界报警防护系统可采用以下方式:
--栅栏和振动传感器组成的周界报警防护系统;
--砖墙上加栅栏结构,配置振动、冲击传感器组成的周界报警防护系统;
--以主动红外入侵探测器、阻挡式微波探测器或地音探测装置组成的周界报警防护系统;
--用隔离墙、防盗门、窗及振动冲击传感器组电网,电网。
.2室外周界报警时,报警信号显示应满足下列之一的要求:
--计算机屏幕上显示全部周界模拟地形图,并以声、光显示报警具体地理位置,具体位置可进行局部地形放大,直到满足用户要求的程度;
--通过控制装置在模拟地图板上以声、光报警显示报警的具体位置;
--在控制设备上以灯光或其它方式显示周界报警方向和位置。
--应给出室外周界报警装置及系统适应室外工作环境的具体指标(其内容包括对风、雨、雷、雾、温度的适应程度),并说明抗雷电干扰的具体措施和安装方法。
--一般情况下应联动相关的摄像机。
--周界报警探测器形成的警戒线应连续无间断。
4.9电视监控系统
电视监控系统属公共安全管理系统范畴,在人们无法或不宜直接观察的场合,实时、形象、真实地反映被监视控制对象的画面。
图12电视监控系统缩微图
一般来说,基本的闭路电视监控系统功能结构可分为摄像、传输、控制和显示与记录四部分,如图所示。
控制部分
摄像部分
传输部分
显示与记录部分
图13电视监控系统结构图
电视监控系统的功能模式
--一般情况下摄像机采用定焦距、定方向的固定安装方式,在光照度变化大的场所应选用自动光圈镜头并配置防护罩,大范围监控区域宜选用带有转动云台和变焦镜头的摄像机。
--传输到中心控制室的图像信号应能长时间录像也可以对现场报警图像信号进行实时录像。
--视频报警系统应具备画面定格和多路报警显示,应能任意设定视频警戒区。
--室外周界警戒线设置的电视监控系统,应对沿警戒线5m宽的警戒范围实施监控。
--电视监控系统的图像质量要求:
在摄像机正常工作条件下,评定图像质量的主观评价度按GB7401的规定进行,评分等级采用五级损伤制。
电视监控系统的功能控制
--电动变焦镜头的控制
变焦镜头是在固定成象面的情况下能够连续调整焦距的镜头,它与电动旋转云台组合可以对相当广阔的范围进行监视,而且还可以对该范围内任意部分进行特写。
对镜头的控制有变焦,聚焦和光圈3种功能,每种有长短,远近和开闭控制。
--云台的控制
电动旋转云台需要左右和上下功能控制,有些云台还有自动巡视功能。
--切换设备的控制
切换的控制一般要求和云台,镜头的控制同步,即切换到哪一路图像,就控制那一路的设备。
--其它周界报警防护系统,例如:
脉冲
一座现代化、智能型的楼宇,应采用楼宇自动化控制系统。
本着系统既要先进、实用、可靠,又要做到投资合理、效益最佳的目的,楼宇自控系统依据暖通空调、给排水及电气等专业要求,对楼内的机电设备和其它装置进行集中监视、控制和管理,使这些设备安全、可靠、高效地运行,最大限度地满足业主对现代化楼宇管理的需求,创造安全、健康、舒适宜人和能提高工作效率的优良环境,
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