智能楼宇系统.docx

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智能楼宇系统

智能楼宇自动化系统

智能楼宇自动化控制采用的是计算机分散控制集中管理。

它的分散控制器采用无线扩频采集器、以太网集中器、直接数字控制器，利用上位计算机进行画面的监控和管理。

主要手段是动画、曲线、文本、数据库、脚本、和各种专用控件等。

楼宇自动化包括：

微网分布式新能源储能节能系统、照明监控系统、集中抄表系统、给排水监控系统、空调与通风监控系统、电力供应监控系统、电梯运行监控系统、综合保安系统、消防监控系统。

智能楼宇自动化系统网络结构图

一、微网分布式新能源储能节能系统

智能微网储能系统是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。

智能微网储能系统可给楼宇空调、照明及动力设备供电，同时也可以对市电进行移峰调峰，监控管理。

利用太阳能光伏的直流特点，同直流LED相结合，采用“三元供电，二元用电”智能控制技术，用于24小时需要照明并非常耗能的地下车库和楼道等场所，替换原有的传统市电照明，是一个新能源利用和节能的最为先进的工程产品。

采用动态光伏电力分配技术，当光伏蓄能不能保证夜晚负载用电时，系统切换市电保护；市电用电量一般不超过原传统用电量的10%。

二、照明监控系统

采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的"预设置"控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。

这种自动调节照度的方式，充分利用室外的自然光，只有当必需时才把灯点亮或点到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，一般可达30%以上。

设计中，我们考虑大楼的智能照明控制系统作为一个独立的子系统，采用国际标准的通信接口和协议文本，纳入楼宇智能自动化系统。

智能照明控制系统采用分布式、集散型方式，即各单元的调光控制相对独立，自成一体，互不干扰，通过集中管理器和信息接口，与楼宇智能管理系统相连接，实现大楼控制中心对该子系统的信号收集和监测。

总之，智能照明控制主系统应是一个由集中管理器、主干线和信息接口等元件构成的，对各区域实施相同的控制和信号采样的网络；其子系统应是一个由各类调光模块、控制面板、照度动态检测器及动静探测器等元件构成的，对各区域分别实施不同的具体控制的网络，主系统和子系统之间通过信息接口等元件来连接，实现数据的传输。

采用智能照明控制系统控制的范围主要包括以下几类：

工艺办公大厅、计算机中心等重要机房、报告厅等多功能厅、展厅、会议中心、门厅和中庭、走道和电梯厅等公用部位；大楼的总体和立面照明也由智能照明控制系统提供开关信号进行控制。

根据工作场合不同，分为以下几种控制方式：

（1）时钟控制

通过时钟管理器等电气元件，实现对各区域内用于正常工作状态的照明灯具时间上的不同控制。

（2）照度自动调节控制

通过每个调光模块和照度动态检测器等电气元件，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自动调光控制，使该区域内的照度不会随日照等外界因素的变化而改变，始终维持在照度预设值左右。

（3）区域场景控制

  通过每个调光模块和控制面板等电气元件，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的场景切换控制。

（4）动静探测控制

  通过每个调光模块和动静探测器等电气元件，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自动开关控制。

（5）应急状态减量控制

  通过每个对正常照明控制的调光模块等电气元件，实现在应急状态下对各区内用于正常工作状态的照明灯具减免数量和放弃调光等控制。

（6）手动遥控器控制

  通过红外线遥控器，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的手动控制和区域场景控制。

（7）应急照明的控制

  这里的控制主要是指智能照明控制系统对特殊区域内的应急照明所执行的控制，包含以下两项控制：

1）  正常状态下的自动调节照度和区域场景控制同调节正常工作照明灯具的控制方式相同。

2）  应急状态下的自动解除调光控制，通过每个对应急照明控制的调光模块等电气元件，实现在应急状态下对各区域内用于应急工作状态的照明灯具放弃调光等控制，使处于事故状态的应急照明达到100%。

三、集中抄表系统

智能抄表系统可实现用水（电、气、热）数据的抄、算、管、控一体化管理，为客户提供高性能、智能化的计量信息采集、管理与服务最佳解决方案，技术水平和总体性能处于国内同行业领先地位。

该系统荣获住建部全国建设行业科技成果评估和推广证书，是近三年国内同行业唯一获此殊荣的科技项目。

该系统核心设备为数据采集器和集中器，集成电力线载波和微功率无线两种通讯方式，同时利用载波和无线两种技术的优点，互克服两种技术的缺点，利用技术的互补性，提高通讯效率和可靠性，提高了系统的运行效率与稳定性，实现采集系统“全覆盖、全采集”的目标。

1、依靠独有的“载波+无线”双信道通信技术，抄表速度快、成功率高；2、器件选择严格，产品质量可靠；3、128bitsAES加密机制保障通信安全性；4、电力线载波信道和微功率无线信道，两个信道相互独立，同时收发；5、通过“异构网”方式优化整合形成多种通信网络模型（全载波网络模型、全无线网络模型、载波和无线混合网络模型），优势互补，自动组网，发挥各自技术长处，消除通信盲点。

主站:

主站是指通过远程信道或手持设备对集中器中的信息采集，并进行处理和管理的设备。

通常采用远方计算机设备作为主站，该站采取主动方式对数据流进行控制，主站在一定范围内可以和不同地区的多个集中器进行数据交换。

软件采用全新的集中式管理架构，用户信息、功能设置、基表状态监控等业务数据和流程全部在管理平台集中统一管理。

还可根据客户需求进行功能扩展（如增加通断控制功能、建立“一站式”客服呼叫中心等），并与客户原有收费系统实现无缝对接。

集中器:

集中器是主动收集各采集终端的数据，并进行处理储存，同时能和主站或手持设备进行数据交换的设备。

集中器下行集成电力线载波和微功率无线两种通讯方式，上行借助日臻完善的GPRS/GSM或TCP/IP网络进行数据传输，使抄表不再受地点限制，在地球上的任何角落，只要能登陆互联网，就能实现远程抄表。

采集器：

用于采集单个或多个用户表（水、气、热表）的计量数据信息，并将它处理后通过信道将数据传送到集中器或将集中器的命令转发到用户表（水、气、热表）。

采集器同时具有RS485、Mbus等多种通讯接口，内置国内外主流通讯协议，兼容各种国产及进口表计，一台采集器可管理多达256只基表。

仅需一台集中器即可控制一个配变电台区下的所有基表。

用户表（电、水、气、热表）:

用户表是指具有计量、数据记录、存储、通信中继以及通过信道与系统MBUS转换器进行数据交换能力的电能表、水表、热量表、燃气表等仪表或计量器具，支持《多功能电能表通信协议》（DLT645-2007）、《户用计量仪表数据传输技术条件》（CJ／T188-2004）等通信协议。

主要功能远程抄读 在控制中心通过计算机完成远程即时抄表，采集设备具有自动储存功能，数据不受断电影响，无需抄表员到现场抄读。

远程控制 可根据需要，通过该系统对终端用户实现远程停、供电。

故障诊断 如果数据传输线路发生故障，数据中心会及时发现。

数据传输 可通过该系统远程传输各类数据，传输容量大、速率高、实时性强。

用量监测 可以按所选户、所选终端、所选小区作出时间轴的日用量曲线、月用量曲线等，方便用户做出能耗统计、分析，监测跑冒滴漏，控制产销差率。

智能供电 系统终端设备可实现按需供电，非抄表时段为待机状态，节能降耗，延长设备使用寿命。

功能扩展：

可以根据用户的需要，对软件的功能进行扩展。

方案优势 安装便捷。

系统构建无需布线，无需破路开挖等破坏性动作，大幅降低了施工难度和对居民正常生活的干扰，且便于系统部署后的日常管理和维护，可有效减少系统用户的工作量。

稳定性强。

双信道通信方案使系统具有极强的抗干扰能力，信号传输不受地形地貌、建筑物遮挡等因素的限制和干扰，具有传输速度快、实时性强、数据安全、抗干扰性强，运行稳定等优点；各终端设备采用低功耗设计，并可实现按需供电，在非抄表时段自动断电，既实现节能降耗，又大幅延长了设备使用寿命。

准确度高。

采用载波OFDM+微功率无线双信道通信方案，，可实现高效、实时、可靠的数据传输，远程抄表成功率、准确率均达到100%，可根治上门抄表中存在的估抄、漏抄、错抄等老大难问题；可定时抄读或按需随时抄读，有效提高工作效率，降低人工成本，提升管理水平。

兼容性好。

系统兼容各种国产及进口仪表或计量器具，皆可成功抄读、准确抄读、随时抄读，为实施水电气热阶梯价格制度奠定坚实的技术基础。

产品寿命长。

各硬件设备经过防潮、防尘、防静电处理，并采取防浪涌、防雷击设计，可从容应对各种复杂的环境状况，可稳定运行达10年以上，整个系统的质保期长达6年，为广大客户减少维护之苦、后顾之忧。

四、给排水监控系统

给水排水监控系统是智能大厦中的一个重要系统，它的主要功能是通过计算机控制及时地调整系统中水泵的运行台数，以达到供水量和需水量、来水量和排水量之间的平衡，实现泵房的最佳运行，实现高效率，低能耗的最优化控制。

给排水监控对象主要是水池、水箱的水位和各类水泵的工作状态。

给排水系统的监控——般采用两种方式，即现场控制和监控中心控制。

其最终目的是实现给排水的合理调度。

也就是说，无沦用户用水量怎样变化，小区中各个水泵都能及时改变其运行方式，实现水泵的最佳运行。

　　给排水的监控系统随时监视大楼给排水量，并自动储水及排水；当系统出现异常情况或需要维护时，及时发出信号，通知维管人员处理。

给排水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、水泵的故障报警、水泵的运行状态、水箱水位。

软件程序应满足自动控制要求，即根据水箱的高低水位信号来控制水泵的启／停，并且进行溢水和枯水预警。

当水泵出现故障时，备用水泵白动投入工作，同时发出报警。

同时，当发生火灾需要进行喷水灭火时，能够立即启动消防泵。

五、空调通风系统

中央空调管理节能系统是一套可远端也可近端操控的专家系统，有别于市场上多数以设备节能为中心的解决方案。

此系统是以使用者为中心，让使用者可预先设定节能目标，随时不断地调控耗能设施的运转，让耗能设施的运转保持在最有效率且省能的状态，进而达到节能的目标。

在室内和室外设室内温度感测器，作为空调设备动态温度设定的依据。

通过监测出水温度和回水温度作为主机加卸载的参考，并进行智能临界点温度管理，在室内温度影响不大情况下动态调整设定温度，避免空调系统压缩机长时间运转，达到节能的效果。

空调通风系统主要由以下几部分组成。

（1）供暖系统。

主要调节室内温度。

（2）冷热源系统。

主要对冷却水、冷冻水的温差，热水的制备、压差及流量进行监控。

 供暖系统与冷热源系统的主要设备有：

锅炉、热水泵、热水的制备、终端散热器、冷水交换器、冷却塔、冷却水循环泵、冷冻水循环泵、制冷机组、分汽缸、凝结水回收系统、水流开关、各种阀门等。

（3）空调系统。

主要由常规通风系统和防排烟系统组成，具体包括：

厕所排风系统、地下室机房及车库送排风系统、空调新风送风系统、防烟系统、排烟系统及加压送风系统。

对这些系统有定风量系统外，还有变风量系统。

其设备主要包括：

新风机组、空气处理机组、变风量机、通风及风机盘管等。

 空调通风监控系统的任务及监控点 

空调通风监控系统是由安装在智能建筑各处的暖通、空调水泵附近的直接数字控制智能控制器分散控制，现场总线连接各智能控制器后接入上位机并受其管理的自动监控系统。

监控任务如下：

（1）通风系统的监控。

主要监控新风机组、空调处理机组、风机盘管、变风机组等。

（2）供暖系统的监控。

主要监控供暖热水锅炉、蒸汽—水及水—水换热站、供热网等。

（3）冷热源系统的监控。

主要监控冷冻机与锅炉主机、冷冻水系统、冷却水系统、热水制备系统、能量调节与水系统。

新风机组监控系统的功能：

（1）监控风机的启/停及其状态，过滤器是否需要更换。

（2）监视新风阀的开/关状态，因风机与所有电动控制阀联锁，风机停止要同时关闭新风阀门及电动阀。

（3）比较送风温度与系统中的温度设定值，调节、控制冷冻、回水阀，改变冷冻水流量，使风机出口温度达到设定值。

（4）比较送风湿度与湿度设定值，控制湿度调节阀，使送风湿度保持在适当的范围内。

（5）保护功能，如风机故障报警、过滤器淤塞报警以及新风温度防冻报警。

（6）对于新风机组，控制并监测各机组的启/停及其运行状态、送风温度、湿度及各阀门状态；而且新风机组工作异常时发出报警信号。

 空调处理机的监控 

空调处理机的调节对象不是送风参数，而是相应区域的温度、湿度，通过空调机组的监控可以使楼宇中某一区域的空气参数达到要求的数值。

空调处理机组监控系统的监控功能有：

（1）控制风机的启/停，并监控其运行状态； 

（2）风机故障报警、过滤网淤塞报警等保护功能； 

（3）带有回风管的空调机组，一要保证经过处理的空气参数满足舒适性的要求，二要重点根据回风管、新风管的温度、湿度的监测，控制新风、回风比例使空气处理能耗最小，达到节能的目的。

六、电力监控系统

智能建筑电力监控系统的拓扑结构如图所示，系统多采用分布式结构，按功能或智能建筑电力监控系统区域进行划分，模块化设计。

整个系统一般分为三层，即主控层（站控管理层）、中间层（网络通讯层）和现场层（现场设备层）。

1）主控层  

主控层位于中控室或值班室，一般配置高性能、高可靠性计算机、UPS不间断电源、打印机、报警装置等。

电力监控软件安装在主控计算机上，通过软件的人机界面和各种管理功能实现对整个变配电系统的实时监控。

2）中间层  

中间层位于现场层与主控层之间，主要完成现场层设备与主控计算机之间的网络通信联接、数据交换、通信协议转换和提高系统的实时性、兼容性和扩充性。

可以通过以太网交换机方便地与其它系统进行连接和数据信息共享，对于大型的系统还可设置数据服务器和网关服务器与其它系统进行连接。

3）现场层

现场层主要任务是将现场的各种配电系统的运行参数进行采集和测量，并将采集和测量的各种数据传输给监控系统。

其主要设备是：

嵌入式电能仪表、导轨式电能仪表和能断路器及四遥单元等。

这些装置或仪表依据一次设备的需要进行配置，并装设在现场的配电屏或开关柜上。

上述设备均相互独立完成各自的功能，不依赖主控计算机运行，具备RS485通信接口。

通过现场的RS485总线将检测到的各项电参数和状态信号实时传输到中间层。

七、电梯运行监控系统

电梯运行监控系统软件平台是我公司专门开发的一套电梯监管实时服务平台软件，硬件部分基于电梯信息采集器和网络摄像机监控系统，该系统可用于楼宇智能化改造项目、电梯监控智能化项目、小区、学校、医院、商厦等物业、维保集中监控。

电梯运行实时监控系统对于日常的电梯打不开门、突然下滑、、超速运行、突然上升、卡在楼层中间（卡层）、长时间关人（困人）、冲顶、蹲底等故障能够进行语音报警、短信报警；保证电梯出现故障后能够快速进行救援。

准确知道电梯当前所在的楼层数，有利于小区监控的集中管理，对于出入电梯的人员进行查看，或保留录像以备日后查阅；一旦电梯发生故障，方便维修人员知道电梯所在楼层，从而及时处理；若有案件发生，也可方便查阅电梯内人员在各层出入情况，有利于案件侦破。

　　系统功能：

　　◆系统可展示多部电梯的实时运行状况

　　◆电梯实时监控视频显示为flash动画，当电梯发生故障时，系统画面会警告提示并及时报警

　　◆电梯实时运行状态叠加在电梯监控视频画面上，通过本系统可在电脑看到电梯及电梯运行参数

　　◆具备卡层报警、困人报警、开关门报警等功能

　　◆根据时间日期调取叠加电梯运行数据的楼层监控画面，锁定某人到达过的楼层

　　◆独立于已有的电梯监控系统，不产生干扰。

　　◆支持电梯内网络摄像机

　　◆可安装于局域网内任何一台计算机，可根据需要配置用户权限

　　◆日志查询功能，查询用户登录记录

　　◆数据备份功能，监控视频以及叠加的信息以数字水印的方式保存下来，防止篡改

　　◆视频管理功能，管理多个硬盘录像机

　　系统优点：

　　◆成本低：

在电梯轿厢网络环境具备的情况下，无需布网;

　　◆安装简单：

采用电梯专用平层传感器、光电传感器、磁感传感器，无需专门为传感器规划安装地点，安装方便快捷;

　　◆报警提示：

出现故障，客户端软件显示故障类型;

　　◆故障报警：

出现故障，软件与声音报警，缩短营救响应时间;

　　◆短信报警：

出现故障，故障信息及时发送给维保人员;

八、综合安保系统

综合安保系统涉及到监控、报警、门禁、电子巡更等四个子系统的综合集成。

由于楼宇监控系统中摄像机分布相对集中，因此优先考虑采用主流模拟矩阵主机作为核心

的控制设备，配合选用LCD监视器（或者DIDLCD拼接大屏）可以在控制室屏幕墙上获得高质量的图像显示；图像记录采用数字硬盘录像，对于系统一些重要部位（如大门出入口、楼梯口、电梯间、公共走廊等）的摄像通道采用24小时不间断录像或视频移动侦测录像机制，对于一些非重要的摄像通道，可采用报警联动切换录像的存储方案。

报警系统推荐采用大型总线扩充报警主机，根据大楼内部功能划分与防范要求在楼内各部位相应设置各种报警探测器，利用多子系统控制能力或设置总线报警控制键盘类扩充模块实现大楼内各部门单位的独立撤布防控制。

利用报警主机集成报警和电子巡更系统的能力，采用直接在各楼层报警系统设备扩充总线上挂接巡更读卡模块的形式实现巡更点布置，构建在线式电子巡更系统。

门禁系统根据大楼内部房间分布和管理要求分别设置门禁控制器。

监控、报警、门禁、电子巡更4个子系统通过一套管理软件进行综合集成，其中矩阵主机和报警主机通过串口直接与管理电脑连接，配套门禁系统的管理软件安装在一台管理电脑中，软件通过网络共享门禁系统关系数据库的形式实现对门禁系统的集成。

九、消防监控系统

智能楼宇一般为高层或超高层，其中有一个非常重要的部分就是消防系统。

智能楼宇的防火系统应贯彻“以防为主、仿消集合”的方针。

及时发现并报告火情，控制火灾的发展、尽早扑灭火灾，确保人身安全和减少社会财产的损失，将火灾消灭的萌芽状态。

如果从智能大厦的整体结构来看，防火系统是一个不能缺少的重要部件。

随着科学技术的飞速发展，微电子技术、检测技术、自动技术和计算机技术在消防领域个到了广泛的应用，火灾探测技术、自动报警技术、消防设备连动控制技术、火灾监控系统等也有了长足的发展。

防火系统从过去的简单、被动的消防体系，演变为今天自动探测、自动报警的智能消防系统。

智能消防防火系统具备以下特点：

1．能够准确的发现楼内火灾。

通过各类感烟传感器和温度传感器将火灾传到火灾报警控制器，其中烟感传感器和温度传感器包括有线MBUS通信、无线通信等方式，由其及早的发现和判断采取正确、适当的措施。

2．能够迅速的发出报警信号。

由火灾报警控制器发出火灾报警并正确的显示报警位置，指出发生火灾的地点及状况，保证一最快速度采取正确适当的措施。

3．系统的高可靠性。

在楼宇的不同楼层的不同地点采用中间继电器建立分级性维护结构，保证即使某一出探测器火探测线路出问题，系统仍然可以维持正常的功能，同时系统通过其自侧功能，尽早提供故障排除方法。

4．系统的综合系性。

防火系统除了火灾自动报警系统以外，还包括火灾广播通讯与人群疏散、消防排烟与连动控制、自动灭火等功能。