建设设备管理系统(BMS,building management system)采用计算机及网络技术、自动控制技术和通信技术,对建筑设备监控系统(BAS,Building Automation System)和公共安全系统(PSS,public security system)实施综合管理,确保建筑物内舒适和安全的办公环境,对建筑设备综合管理降低建筑能耗的管理系统。建筑设备管理系统主要具有各子系统之间的协调、全局信息的管理以及全局事件的应急处理能力。
一、建筑设备管理系统的自动检测
自动测量、监视与控制是建筑设备自动化系统的三大技术环节和手段,通过它们可以正确掌握建筑设备的运转状态、事故状态、能耗、负荷的变动等情况,从而适时采取相应处理措施,以达到智能建筑正常运作和节能的目的。
1.测量的目的
1)确认日常运转是否正常,必要的话可将情况记录在日报表上。
2)设备在发生故障或异常之前,要掌握其危险性,搜寻运转中状态的动向。
3)设备已经发生故障或异常时,要抓住原因,不使发生第二次事故,查出其原因。
以上这些测量与状态监视及故障、异常监视有密切的关系。
2.测量方式
1)选择测量
选择测量是在某一时刻,值班人员需要了解某一点参数值,就可带有选择地选择某点进行参数测量,并在荧光屏上用数字表示出来,或用打印机打印出来。如果测得的数值与给定值之间有偏差,就将其偏差送到中央监控装置中去。
2)扫描测量
以选定的速度连续逐点测量,对测量点所取得的数据都规定上限值和下限值,每隔一定时间扫描一次,如果在规定值以外,由蜂鸣器报警,并在荧光屏上显示出来,对未运转的设备就跳位,自动把它除外,继续进行扫描。
3)连续测量
目前国内常用仪表进行随线测量指示。
二、建筑设备管理系统的自动监视
建筑设备的监视控制有配电设备、空调、卫生、动力设备、火灾防范设备、照明设备、事故广播设备、电梯设备等,对它们进行监视、控制、测量、记录等。监视一般可以分为状态监视和故障、异常监视两种。
1)状态监视
状态监视和故障、异常监视两种装置并用的情况较多,其目的是监视设备和机械的起停、开关状态及切换状态。具体的状态监视有:
起停状态——空调、卫生设备的风机、泵类及冷冻机、锅炉的起动、停止的状态,电梯的运行位置等。
开关状态——配电设备的开关、油断路器等的开关状态。
切换状态——空调、卫生设备的各种阀的开关切换状态。
2)故障、异常监视
设备和机械发生异常故障时,应分别采取必要的紧急措施及紧急报警。通常,重大故障、紧急报警一发出,必须紧急停止和切断电源,轻故障时一旦发出报警,应马上紧急停止,而不切断电源。
3)火灾监视
在高层建筑中,应设有火灾监视系统,该系统由火灾探测器、区域报警器和总报警器组成。当火灾发生时,探测器能把火灾信号转换成电信号,传送给报警器,使报警器发出声、光报警信号。还可通过报警器的输出点关闭风机、风门、切断电源等。
4)空调系统的监视
空调系统设备的监视包括:①风机、阀门、水泵、冷冻机的运行状态的监视;②测量点的监视;③保护装置的监视;④温、湿度的监视;⑤室外空气取人量的监视。
三、建筑设备管理系统的自动控制
1.空调系统的自动控制
①空调系统的冷却自动调节;②空调系统的加热自动调节;③空调系统的加湿自动调节
2.BAS的控制方式
1)开环控制
开环控制是一种预定程序的控制方法,它根据预先确定的控制步骤一步一步地实施控制,而被控过程的状态并不直接影响控制程序的执行。如照明系统、空调系统的起停控制等。
2)闭环控制
闭环控制则要根据被控过程的状态决定控制计算机的内容和实施控制的时机,计算机需要不断检测被控过程的实时状态,并根据这些状态及控制算法得出控制输出,对被控过程实施控制。如空调系统的温湿度自动调节等。
四、建筑设备管理系统的组成与结构
如果按照计算机控制系统的系统结构来分类,建筑设备管理系统不外乎集中结构和分散结构两种。
1.集中结构
所谓集中结构(CCS:Central Control System),是指由单一的计算机完成控制系统的所有功能和对所有被控对象实施控制的一种系统结构。这种结构对计算机的要求极高,首先它必需有足够的处理能力和极高的可靠性,以保证功能的实现和系统的安全。集中系统的好处是系统的整体性、协调性好。
这种集中控制与管理的控制方式是早期的计算机控制系统所采用,目前智能建筑通常不采用这种方式。
2.分散结构
分散结构即集散控制系统(DCS:Distributed Control System),是20世纪70年代后随着计算机技术与数字通信技术等的发展而诞生的一种先进而**的控制方法。其特点是:以分布在现场被控设备处的多台计算机控制装置完成被控设备的实时监测、保护与控制任务,克服了计算机集中控制带来的危险高度集中,常规仪表控制功能单一的局限性。
3.开放式结构
开放系统对制造商和用户都是一次巨大的技术革命,它有两个特点,一是系统的技术规范是所有厂家共同遵守的,或者说,规范是中立的,与制造厂家无关。另一个特点是同样功能的部件,虽然由不同厂商生产,但可以互相替换。开放系统意味着自动化系统从不同制造厂生产的各自孤立的系统,经过用网关Gateway互相连接,实现所使用的通信协议可互相操作,直至完全可以互相代替。这种系统对用户有极大的好处,系统有更多的供应商可供选择,减少对某个厂家的依赖,尤其在建筑物的整个生命周期中,可降低维修和管理费用,系统重新配置和技术升级换代变得更容易。
目前BAS开放系统意味着系统采用BACnet(**个完全开放式非专用楼宇自控网络通信协议国际标准)和现场总线的通信协议标准,现场总线中以LonWorks为应用主流。现在新建的智能建筑多采用开放式结构的BAS,它是未来BAS发展和应用的方向。
五、建筑设备管理系统的结构
1.集散控制系统的结构
集散控制系统一般分为3级。**级为现场控制级,它承担分散控制任务并与过程及操作站联系;第二级为监控级,包括控制信息的集中管理;第三级为企业管理级,它把建筑设备自动化系统与企业管理信息系统有机地结合了起来,其结构如图所示。
2.开放型建筑设备管理系统结构
可以把开放式的建筑设备自动化系统分成两部分考虑:一个是实时控制域,是由现场总线、传感器、执行器和控制器所构成的实时环境。另一部分是工作站及上位管理机组成的管理信息域,由以太网作为网络平台,是涉及大量数据传送和复杂算法计算的管理环境,如报警处理,命令优先安排以及动态数据交换、开放数据库连接等。
六、建筑设备管理系统的节能
智能建筑由于安装使用了大量的OA设备、暖通空调设备以及为防止眩光必须采用间接照明方式等原因,能耗更大。空调与照明系统的能耗约占智能建筑总能耗的70%以上,其中暖通空调的用电量占总用电量的40%以上。所以,智能建筑更应重视节能问题。智能建筑的节能是在保证使用和舒适的前提下,以提高能源利用率和综合效益为主要途径。
一般认为可以节省25%,3年节能上的经济效益就可以收回在智能化系统上的投资。
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