0 前言

随着当今社会通讯、电子、计算机和自动控制技术的飞速发展，人们对学习、办公和生活环境的要求与日俱增。智能建筑( , IB) 出现并迅速发展。楼宇自动化系统 BAS ( ) 是其关键之一。建筑智能化自1990年代开始应用于大中城市的高层、多功能建筑，得到了广泛的应用和快速的发展。

图书馆是内部结构复杂、安全要求高、设备数量多的公共建筑。构建智能系统是非常必要的。图书馆建筑的智能化程度决定了其运行效率和安全水平。楼宇自控系统是其关键系统之一，发挥着重要作用。

本文以图书馆项目为例介绍了楼宇自动化系统的设计。本项目规划占地面积2.10000平方米，建筑面积约9.80000平方米，地下2层，地上10层。建筑总高度约50米。下设办公室、信息咨询部、阅览部、活动推广部、数字资源与技术支持部、物业管理等部门。

1 楼宇自动化系统需求分析

楼宇自动化系统设计具有很大的灵活性。控制级别应根据建筑物的整体功能要求和物业管理方式确定。根据建筑物内不同区域的要求和被控设备的分布特点，技术先进，成熟可靠，经济合理的控制系统方案，避免了投资的盲目性。

楼宇自控系统拟采用配电系统对库内机电设备（包括：空调通风监控系统、给排水系统等）进行监控和管理，使用寿命更长，节约能源，简化管理.

系统必须是开放的、可扩展的、标准化的，并采用开放的标准通信协议。主控网和配网要求使用/IP通讯协议楼宇自控ba系统，BAS分站采用MS/TP或通讯协议。最终的系统是开放的、兼容的和可扩展的。

系统的管理访问支持B/S或同时支持B/S和C/S，允许设置多个工作站，实现对系统的远程管理和控制。

根据库的使用需求，提供针对性的管理功能，包括：维护提醒报警、限位报警、控制故障报警。

1.1 空调通风监控系统需求分析

本项目空调监控系统的监考设备包括：冷源系统、空调机组、新风机组、供/排风机等。

冷源系统包括4台冷水机组、5台制冷泵、5台冷却泵、4台冷却塔、1个膨胀水箱、1个软化水箱和2个补水泵。冷源系统由专门的群控系统管理。楼宇自控系统（BAS）只需通过OPC等开放的通信协议接口读取设备的相关参数，实现监控。监测的主要内容：冷水机组、冷冻/冷却泵、冷却塔的运行状态，冷冻水供回水管的流量、温度、压力，冷却水供回水温度等。

新风机组的监控要求包括：风机启停控制、水阀控制、状态监控与报警；空调机组的监控要求包括：风机的控制、水阀的控制、新风/回风阀的开度控制、状态监测与报警；送、排风机的监控要求包括：风机的启停控制、状态监测和报警。

1.2 给排水系统需求分析

本项目给排水系统包括：集水井36口，污水泵72台，分布于负二层；1个消防水池，2个生活水箱（配备5个生活水泵），1个直饮水泵。排污泵的启停由液位开关自动控制，BAS只监测但不控制消防和生活供水设备。监控内容：污水泵状态（运行、手动/自动、故障报警）、生活水泵组运行状态、故障报警、生活水箱、集水井超高超低水位；报警提示：集水井水位过高，消防当水池或生活水箱水位过低时，发出警报；生活水泵和污水泵的运行状态与控制要求不一致时；警报; 当泵的累计运行时间超过限制时，系统会发出提示信息。

1.3 第三方系统集成

在本项目中，需要将冷源系统、电梯系统、不间断电源、发电机系统等第三方系统集成到楼宇自动化系统（BAS）中。记录数据。

2 楼宇自控系统方案设计

2.1 楼宇自控系统的基本组成

为了提高可靠性，系统采用分布式控制系统，由中央管理站（服务器/工作站）、各种DDC（直接数字控制器）和各种传感器、执行器等组成。控制和管理功能是一个智能控制和管理网络系统。

中央管理计算机（又称上位机、系统服务器）通常设置在中央控制室。它由PC主机、显示器和打印机组成。它是楼宇自动化系统的核心。中央管理计算机实时监控来自现场设备的所有信息数据和报警信息，并向现场控制器发出各种控制命令，对采集的数据进行处理和记录，并通过各种输出设备通知工作人员。

DDC控制器是一种可以独立运行的数据采集和控制装置，由处理器、输入输出通道和各种接口电路组成。DDC控制器是楼宇自控系统的核心，是实现控制功能的关键部件。它通常分散在受控设备附近，是系统与现场设备之间的接口。DDC通过各种输入通道采集实时数据，然后按照一定的控制规律进行运算，最后发出控制信号来控制被控设备的运行。DDC的输入输出接口分为模拟输入（AI）、数字输入（DI）、模拟输出（AO）、数字输出（DO）四类。

传感器和执行器是安装在受控设备中的传感元件和执行器，是楼宇自控系统的终端设备。传感器检测一些直接反映系统性能的物理量，如温度、湿度、压力等，并将检测到的物理量输入DDC。DDC 输出控制信号并将其传送到每个执行器以控制被控设备。2.2 各子系统的设计

2.2.1 空调通风监测系统

1）风扇监控

现场控制器（DDC）通过数字输出（DO）通过预编程的启动和停止控制命令来控制风机的启动和停止，并输入主电路上交流接触器的辅助触点的状态。风扇连接到 DDC 的数字输入 (DI)。、监控风扇的运行状态；主回路热继电器的辅助触点信号作为风机过载停机报警信号，通过DDC的数字输入（DI）反馈给系统。

2）送回风温湿度监测及水阀控制

在送回风口安装温湿度传感器，其输出信号连接到DDC的模拟输入（AI），用于监测送回风的温湿度。比较回风温度与设定温度的差值，利用PID等控制算法，通过模拟量输出（AO）控制二通阀的开度。

3） 新/回流阀开度比例控制

空调机组新/回风阀开度的比例控制信号为模拟输出（AO）信号。

4）状态监测与报警

通过DDC的数字输入通道（DI）采集空调机组/新风机组的风机手动/自动状态、风机压差、过滤器堵塞报警信号。系统会自动记录监测数据，生成表格，方便后期查找、打印或进一步数据处理。

空调通风监测系统各设备监测点如表1所示。

2.2.2 给排水系统

1）采集生活水泵组、污水泵的运行、故障报警、手动自动状态等信号，以及集水井的水位（超​​高、超低水位）信号，并通过DDC的数字输入（DI）发送到BAS，然后系统在界面上实时显示。

2）通过软件的报警提醒功能设置报警点，如：水泵异常启停、设备累计运行时间超限等，提醒工作人员进行现场调查或维护。

给排水系统监测点见表2。

2.2.3 第三方系统集成

冷源、电梯、发电机、不间断电源等第三方系统需要通过集成网关接口接入BA系统。这四个第三方系统由他们自己的制造商通过他们的专用监控系统进行监控和管理。数据通过综合网关接口提供给BA系统，每个系统都设有一个网关，用于与BA系统的连接和通信。

3 楼宇自控系统的选择与配置

3.1楼宇自控系统选型

楼宇自控系统的选择不仅要满足业主的要求，还必须满足“智能建筑设计标准”（GB/-2006），即可靠性、开放性、可扩展性和先进技术应充分考虑系统性。

在选择产品时，首先要根据建筑的要求，充分分析和考虑市场上现有商品的市场定位和特点，选择合适的产品。首先比较产品的性能/价格，然后优化楼宇自控系统方案。根据业主的投资预算和实际需要，选择功能最节能、管理方便的楼宇自控系统方案。

楼宇自控系统的设备配置和选型不仅影响楼宇机电设备的运行和能源利用效率，而且影响楼宇的楼宇自动化水平。选择合适的产品将有利于系统的建设和未来的维护。系统选择应遵循以下原则：

1）稳定性：保证系统不仅长期可靠运行，而且各项指标长期保持稳定，从而降低设备维护成本。在满足成本控制后，关键部件（如：控制软件、各种控制器及扩展模块、传感器等）应选择技术成熟的产品。

2）经济性：在满足楼宇舒适度的条件下，合理组织设备运行楼宇自控ba系统，降低楼宇运行过程中产生的成本，体现采用楼宇自控带来的经济效益系统。

3）先进：选用的系统产品技术先进，结构简单，便于工程安装和系统调试，以及日后的维护和系统升级。

4）可扩展性：系统设计具有前瞻性，充分考虑了系统未来的扩展性。当用户有新的需求时，可以在不改变现有系统的情况下实现用户的扩展需求。

目前楼宇自控系统品牌众多，产品多元化。市场上的主流产品以国外品牌为主，包括霍尼韦尔（ ）、江森自控（ ）、西门子（ ）、台达、TAC、KMC等，其中霍尼韦尔、江森自控和西门子在我国市场占有率较高由于进入中国市场较早，品牌知名度高，但同时这些品牌的价格也很高。与楼宇自控领域的“三大巨头”相比，加拿大台达进入中国市场相对较晚（2002年进入中国市场），但公司在楼宇自控领域拥有多年经验，是专业的楼宇自控制造商。楼宇自控系统产品，其产品性价比更高。

3.2楼宇自控系统配置

本项目BA系统总I/O容量为1500～2000点，按相关标准定位为中型BA系统。由于台达ORCA系统大、中、小软件对应的I/O监控点总数不限，分别为500-2500点，小于500点，中型Web软件应有历史数据为本项目选择。

楼宇自控系统的硬件设备包括DDC控制器（包括扩展模块、DDC辅助控制箱）、传感器和辅助材料。硬件和设备的配置选择除了要满足智能系统招标文件的技术要求外，还要考虑系统工程成本，选择性价比高的产品和配置方案。配置控制器时，可根据每个被控设备的楼层和分区分组进行配置，选择合适的应用控制器和扩展模块，每个控制器预留不少于15%的监控点，以备将来扩展系统。系统中的DDC辅助控制箱为定制设备，由箱体、安装底板、断路熔断器、变压器、继电器、接线端子等辅助控制部件组成。每个箱体和部件的数量根据实际需要确定。各类传感器应选用与DDC控制器相匹配的灵敏度高、稳定性好、寿命长的传感器。为了保证楼宇自控系统中信号的传输距离和质量，应选择合适的信号线和通讯线。

根据图书馆大楼的功能划分，为便于楼宇设备管理系统（BMS）对楼内的BA系统、智能照明控制系统、安防监控系统等进行集成和管理，BA控制中心是设置在负层控制室。整个建筑内的设备行监控。

由于图书馆建筑结构和功能划分的实际需要，整个图书馆大楼每层分为五个防火分区，楼内设有5个弱电井。根据选定的控制模块配置方案，BA控制箱安装在每层弱电井中。另外，由于本项目工程现场总线距离较远，整个BA系统采用5个系统管理器组成5个子网，保证了网络结构的合理性和系统的实时性。

4。结论

楼宇自控系统是楼宇智能系统的关键部分。楼宇自控系统的设计和应用直接关系到工程项目智能系统的成败。在设计楼宇自控系统时，应根据不同的建筑物、对象和用户需求选择合理的解决方案，以更好地发挥楼宇自控系统的作用。本文对图书馆楼宇自动化系统的研究与设计，对于智能楼宇的推广应用具有一定的现实意义和参考价值。