摘要：樓宇自動化系統(tǒng)對整個建筑的所有公用機電設備，包括建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)，進行集中監(jiān)測和遙控來提高建筑的管理水平，降低設備故障率，減少維護及營運成本。
關鍵詞：樓宇自動化系統(tǒng) 智能建筑

第一章 BA系統(tǒng)

樓宇自動化系統(tǒng)對整個建筑的所有公用機電設備，包括建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)，進行集中監(jiān)測和遙控來提高建筑的管理水平，降低設備故障率，減少維護及營運成本。

設計樓宇自動化系統(tǒng)的主要目的在于將建筑內(nèi)各種機電設備的信息進行分析、歸類、處理、判斷，采用最優(yōu)化的控制手段,對各系統(tǒng)設備進行集中監(jiān)控和管理，使各子系統(tǒng)設備始終處于有條不紊、協(xié)同一致和高效、有序的狀態(tài)下運行，在創(chuàng)造出一個高效、舒適、安全的工作環(huán)境中，降低各系統(tǒng)造價，盡量節(jié)省能耗和日常管理的各項費用，保證系統(tǒng)充分運行，從而提高了智能建筑的高水平的現(xiàn)代化管理和服務，使投資能得到一個良好的回報。樓宇機電設備監(jiān)控系統(tǒng)，作為智能建筑樓宇自動化系統(tǒng)非常重要的一部分，擔負著對整座大廈內(nèi)機電設備的集中檢測和控制，保證所有設備的正常運行，并達到最佳狀態(tài)。

某大樓準備建設成為一座現(xiàn)代化的智能辦公大廈，因此需要采用一套先進的優(yōu)化樓宇自控系統(tǒng)來提高建筑內(nèi)部機電設備的運行效率，降低賓館能源的消耗，并通過機電設備的自動化管理減輕操作人員的勞動強度。

本方案中樓宇自控系統(tǒng)的設計以滿足業(yè)主的要求、采用最先進的技術和系統(tǒng)、提供最高的價格性能比為原則，提供優(yōu)化的設備運行方案和管理方式，以實現(xiàn)集散式（即集中管理、分散控制）的管理控制模式來運行設備，提供高效率的樓宇設備管理。

根據(jù)大樓樓宇自控系統(tǒng)的技術要求，我們推薦采用美國艾頓科技公司（Alerton Technologies）公司推出的BACTalk綜合樓宇管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是目前世界上最為先進的高效能、集成化的BMS系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)需要可將大廈的樓宇控制系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)及安保自動化系統(tǒng)集成在一個平臺上，并適用于大樓的建筑特點及先進的控制和管理要求，包括選用最先進的BACnet技術的現(xiàn)場控制器，以及與其他供應商系統(tǒng)及OA系統(tǒng)的開放性接口。

本方案樓宇自控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍及系統(tǒng)目標包括以下幾部分：

空調(diào)通風監(jiān)控系統(tǒng)

• 鍋爐與熱交換系統(tǒng)
• 中央制冷監(jiān)控系統(tǒng)
• 給排水系統(tǒng)
• 照明與動力系統(tǒng)/供配電系統(tǒng)
• 電梯監(jiān)控系統(tǒng)

在樓宇自動化系統(tǒng)的設計中我們遵循以下的原則:

• 可靠性：采用分布式控制系統(tǒng)，即將任務分配給系統(tǒng)中每個現(xiàn)場處理器，免除因系統(tǒng)內(nèi)某個設備的損壞而影響整個系統(tǒng)的運行。
• 擴展性及靈活性：系統(tǒng)具有可擴充性，以便將來擴展網(wǎng)絡服務范圍的需要。系統(tǒng)可在日后任何地方加插現(xiàn)場控制器及操作員終端而不影響本系統(tǒng)操作。
• 實用及方便性：系統(tǒng)可容納大廈內(nèi)給機電系統(tǒng)的不同需要。并綜合各系統(tǒng)資料，顯示于操作員終端，方便管理。
• 開放性: 系統(tǒng)采用開放式結構,在分站與現(xiàn)場子站之間采用開放式的國際標準BACnet協(xié)議。
• 經(jīng)濟性：系統(tǒng)中的現(xiàn)場處理器足夠應付日后技術的快速發(fā)展，現(xiàn)階段的投資可以得到充分利用及保護。

本系統(tǒng)設計是以弱電系統(tǒng)工程議標文件要求及所附圖紙為基礎，參照中國國家標準和全球首個自控行業(yè)標準（BACnet）而設計。智能大廈BAS系統(tǒng)的設計依據(jù)如下：

• 美國ANSI/ASHRAE-135-2000--BACnet標準
• 歐洲CEN Technical Committee 247---BACnet標準
• 民用建筑電氣設計規(guī)范（JGJ/T16-92）
• 民用建筑電氣設計規(guī)范（JGJ/T16-92）條文說明
• 采暖通風與空調(diào)調(diào)節(jié)設計規(guī)范（GBJ19/87）
• 火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范（GBJ116/88）
• 民用建筑照明設計標準（GBJ133-90）
• 民用建筑照明設計標準（GBJ133-90）條文說明
• 工業(yè)與民用供電系統(tǒng)設計規(guī)范（GBJ52-83）
• 低壓配電裝置及線路設計規(guī)范（GBJ54-83）
• 建筑設計防火規(guī)范（GBJ16-87）
• 高層民用建筑設計防火規(guī)范（GBJ45-82）
• 汽車庫設計防火規(guī)范（GBJ67-84）
• 建筑物防雷設計規(guī)范（GBJ50057-94）
• 智能建筑設計標準（上海市DBJ08-4-95）
• 總線局域網(wǎng)標準（IEEE802.3）
• 環(huán)形局域網(wǎng)標準（IEEE802.5）

1.4 方案設計說明

1.4.1 產(chǎn)品選型及廠商簡介

根據(jù)智能大廈的基本要求及規(guī)范，以及樓宇自控系統(tǒng)的發(fā)展方向和BAS的設計的原則和依據(jù)，我們選用了美國艾頓（Alerton）公司的全部各層通訊協(xié)議均基于BACnet標準開發(fā)出來的BACtalk系列產(chǎn)品。

美國艾頓（Alerton）公司是生產(chǎn)暖通空調(diào)的直接數(shù)字控制系統(tǒng)的專業(yè)廠家之先導。艾頓公司具有世界先進水平的樓宇自控系統(tǒng)，使業(yè)主和物業(yè)管理人能通過簡易的Windows界面完成一切設備的監(jiān)控管理及操作，并進行能量管理及租戶計賬功能，滿足從辦公樓、大學、飯店、展覽館、工廠、博物館以至軍事設施等任何規(guī)模的樓宇設備控制及管理要求。

艾頓公司總部設于美國西雅圖，與著名的波音及微軟等高科技公司總部為鄰。全球現(xiàn)有項目超過5000個。

美國艾頓（Alerton）公司開發(fā)的BACtalk的系統(tǒng)結構極其簡潔，它由二層組成：Windows95和Windows NT工作站，網(wǎng)絡控制器和現(xiàn)場控制器。 BACtalk使用樓宇自控網(wǎng)標準通訊類型，Ethernet或ARCNET高速網(wǎng)作為工作站和網(wǎng)絡控制器間的支柱。BACtalk Lsi是網(wǎng)絡控制器，作為Ethernet或ARCNET與MS／TP(EIA-485)現(xiàn)場控制器網(wǎng)絡的路由，同時它也是一個全局控制器，可以完成定時、假日、報警、記錄及其它各種設備控制功能。

艾頓公司為BACtalk系統(tǒng)開發(fā)了一個具有不同配置的完整的現(xiàn)場DDC控制器系列VLC（Visual Logic Controller）。用戶可以根據(jù)具體用途選擇合適的控制器。從VAV末端控制器到風機盤管、熱泵、通風機、空調(diào)機等通用控制器，全部自帶樓宇自控網(wǎng)通訊裝置；由于使用EEPROM，VLC控制器不需要常備電池；中央設備VLC控制器還備有硬件時鐘選件，可在危險區(qū)域提供單機運行能力。無論哪一種VLC控制器都可以保證快速、精確、靈活、可靠地運行。VLC采用工業(yè)標準輸入端，可使用各種類型的傳感器和信號變送器。

（1）完全符合BACnet協(xié)議

從中央操作站、網(wǎng)絡控制器、路由器到DDC控制器，均符合美國ANSI/ASHRAE：135-1995標準之有關規(guī)定。從應用層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層到物理層均采用BACnet協(xié)議之技術。

（2）簡潔的兩層網(wǎng)絡結構

在BACnet協(xié)議規(guī)定的五種局域技術中選用了Ethernet和MS/TP，上層（監(jiān)督管理層）采用Ethernet網(wǎng)，下層（實時控制層）采用MS/TP網(wǎng)。上下兩層通過路由器或網(wǎng)絡控制器相通。網(wǎng)絡控制器及路由器直接掛裝在以太網(wǎng)上，與計算機工作站同層。網(wǎng)絡控制器及路由器通過MS/TP總線網(wǎng)連接各DDC控制器。因此，上層只是計算機和網(wǎng)絡控制器及路由器，而下層則是DDC控制器。

（3）高速的網(wǎng)絡通訊

網(wǎng)絡控制器及路由器直接掛裝在以太網(wǎng)上，通訊速度可達10MB以上。VLC控制器掛裝在MS/TP網(wǎng)上，通訊速度可達到76.8Kbps，完全可以滿足樓宇設備實時控制的需要。

BACtalk系統(tǒng)網(wǎng)絡結構圖

（4）立體動畫圖形界面

無論是人機監(jiān)控界面還是VLC編程界面，都采用了三維立體。動態(tài)圖形能實時反映各設備的運行情況，使操作更加直觀和簡潔。三維圖形可通過軟件、AUTOCAD或掃描輸入獲取并填加到系統(tǒng)圖形庫中。

（5）通用的操作系統(tǒng)平臺

BACtalk系統(tǒng)是在Windows 95/98、Windows Me或Windows NT操作系統(tǒng)平臺下運行的，極易被用戶熟悉和掌握。

（6）多種通訊手段

網(wǎng)絡控制器及路由器能支持多種不同通訊形式：以太網(wǎng)（ETHERNET）、ARCNET、PTP、MS/TP

（7）擴展方便

由于網(wǎng)絡控制器及路由器直接掛在以太網(wǎng)上，因而擴展也非常容易，數(shù)量基本上沒有限制。數(shù)據(jù)處理的能力只取決于計算機硬件配置。

MS/TP網(wǎng)可通過網(wǎng)絡中繼器擴展距離及覆蓋范圍，使增加VLC（DDC）對新增設備進行監(jiān)控變得靈活、易行。

（8）可視化邏輯編程

Alerton公司為BACtalk系統(tǒng)開發(fā)了一種功能強大，使用簡便的編程工具-Visual Logic圖形編程軟件，具有友好的人機界面，操作簡便。它包括了一整套功能齊全的功能塊和模型數(shù)據(jù)庫，每個功能會都用一個三維立體圖形表示，通過有機的連接，可以提供一個非常清晰的控制流程，實現(xiàn)所需要的任何控制序列。具有動態(tài)圖形顯示功能。系統(tǒng)所有彩色圖形是動態(tài)地連接在相關點上，如果連接的系統(tǒng)或組成部分或是來自操作者的信號改變了，它們也隨之改變。并且可立刻編程存檔資料方便日后查詢。因此任何技術人員接手后，都能在短時間內(nèi)掌握整個控制原理和程序。

使用VISIO作為繪圖工具。在視窗環(huán)境中，Visual Logic編程圖形和BACtalk動態(tài)運行圖形可以同時顯示在熒光屏上，因而可立即在動態(tài)圖形上看到修改后的控制效果。這種實時同步操作的編程語言為工程人員提供了前所未有的方便并減少了反復查詢繁復程序。

（9）品質優(yōu)良、可靠性高

BACtalk系統(tǒng)是一個“全主式”系統(tǒng)，所有的控制器均是獨立工作并能進行對等通訊（Peer to Peer），控制器處于同等地位。由于具備了獨立控制功能，使得子站在中央系統(tǒng)停止工作或某一控制器故障時，其它分站工作正常也能彼此互相通訊，從而保證了控制的連續(xù)性和可靠性。此外,系統(tǒng)中的各級設備可通過網(wǎng)絡通訊在同一時刻組成不同級別的集散控制系統(tǒng)或不同的結構組織形式，從而最大限度提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。

數(shù)據(jù)的趨勢記錄由BACtalk系統(tǒng)自動完成，系統(tǒng)可以降低網(wǎng)絡的阻塞。

（10）靈活的設置

BACtalk系列產(chǎn)品為控制單元專用的模塊，具有獨立的網(wǎng)絡地址和通訊功能，無須與現(xiàn)場相應的BACnet產(chǎn)品相連，可以掛在整個網(wǎng)絡的任意位置，根據(jù)需要可靈活地與子站進行搭配，不但能節(jié)省系統(tǒng)安裝管線和人工等安裝費用，而且可以節(jié)省安裝時間，并使保養(yǎng)維護更加簡單方便，體現(xiàn)出優(yōu)秀的集散性能。

（11）安裝簡單、維護方便

BACtalk控制器及其模塊由端子底座板和插入式電子單元組成，可直接安裝在機箱上?，F(xiàn)場設備的接線接入基本板，這些底座板可以首先安裝、接線和檢查，然后在系統(tǒng)開通和運轉時再連接電子部分。電子單元可以不受端子連接影響而移動，可以迅速、安全地取出維修。

（12）節(jié)能效果突出

本系統(tǒng)有多種節(jié)能措施，如空調(diào)系統(tǒng)按預定的時間表運作，制冷系統(tǒng)實時根據(jù)冷量控制冷水機組的啟動臺數(shù)等，大大節(jié)省電量、水量及熱量，以求獲得更高的經(jīng)濟效益。

（13）提高勞動生產(chǎn)率及管理水平

實現(xiàn)了設備自動監(jiān)控與管理，大大提高勞動生產(chǎn)率，使業(yè)主可減少部分工程人員和管理人員，節(jié)約人員開支。系統(tǒng)的綜合統(tǒng)籌管理可使設備按最優(yōu)組合運行，既可節(jié)能，又可大大減少損耗，減少設備維修費用。

（14）BACtalk系統(tǒng)安全性

BACnet系統(tǒng)安全方面的主要威肋來自于某些人有意或無意地改變了配置參數(shù)或控制參數(shù)。問題經(jīng)常是由于某個出錯的計算機，超出了安全考慮的范圍。因此安全措施的一個重要地方是人--機接口處，由于人--機接口不屑于通信協(xié)議，因此廠家可根據(jù)需要自由地在該接口處設置密碼保護、跟蹤記錄或其它控制措施。

1.4.3 BACtalk系統(tǒng)的組成

（1）BACtalk中央操作站

漢化的人機監(jiān)控界面。圖形編程、時間表控制、趨勢記錄以及其它自動控制功能的設置工具。艾頓BACtalk for Windows操作終端軟件是一個真正的基于視窗的樓宇自控系統(tǒng)操作軟件，通過BACtalk，在一臺個人計算機上就可以監(jiān)視和控制整個系統(tǒng)。BACtalk通過以太網(wǎng)，或者PTP串行口或modem與BACnet現(xiàn)場設備和其它廠家的BACnet兼容設備進行通訊。

BACtalk for Windows采用簡單易用的圖形化界面，它可以與其它應用軟件同時運行。當出現(xiàn)報警時，不管屏幕窗口上其它運行程序活動情況，報警顯示總是出現(xiàn)在最前面。

BACtalk全面支持BACnet功能：包括BACnet定義的時間表、圖形或文本格式的趨勢記錄、能量記錄、能量限制、報警記錄、動態(tài)數(shù)據(jù)交換以及租戶和操作人員的活動記錄。用戶操作級別設置保護系統(tǒng)免受非法訪問。

（2）網(wǎng)絡集成控制器和路由器

執(zhí)行全局控制策略，通過VLC控制器協(xié)調(diào)設備的運行，管理自動控制功能的執(zhí)行，傳遞網(wǎng)絡信息。

（3）現(xiàn)場數(shù)字控制器

在線完全可編程控制器，通過MS/TP網(wǎng)絡DDC參數(shù)值的變化和發(fā)生的事件（如報警）。浮點運算和模擬輸出使它們功能強大應用靈活。

（4）傳感器與執(zhí)行器

現(xiàn)場操作單元（如Microset）和執(zhí)行器（如風門、水閥）是控制器的附件（耳目），有時兼有現(xiàn)場服務模式設置和修改VLC控制器參數(shù)的功能。