孟煥平

（湖南省建筑設(shè)計(jì)院有限公司，長沙410012）

0 引言

隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)建筑的要求已不僅局限于對(duì)建筑使用空間的要求，而更加注重于滿足其使用的舒適、安全和節(jié)能，從而最終實(shí)現(xiàn)建筑的智慧管理。 建筑智慧化管理很大程度上依賴于建筑設(shè)備的智能控制，這一課題需要不斷研究與創(chuàng)新。

當(dāng)前建筑物中設(shè)備監(jiān)控通常采用BA 系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，其建筑電氣設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等均由強(qiáng)電和智能化兩個(gè)專業(yè)完成，系統(tǒng)施工復(fù)雜、造價(jià)高、管理運(yùn)維難度大。 為簡化控制系統(tǒng)、節(jié)約投資，便于維護(hù)管理，促進(jìn)湖南省智能建筑發(fā)展，湖南省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳組織相關(guān)單位編制湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)圖《建筑設(shè)備一體化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)》。

筆者作為該標(biāo)準(zhǔn)圖主編人，結(jié)合研究成果，就建筑設(shè)備一體化監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

1 研究思路

傳統(tǒng)建筑中的機(jī)電設(shè)備監(jiān)控是強(qiáng)、弱電產(chǎn)品分別制造、分開施工。 建筑設(shè)備一體化監(jiān)控系統(tǒng)的研究思路是將強(qiáng)電與弱電的控制元器件集成在一起，即將斷路器、接觸器、熱繼電器、電力儀表、電機(jī)保護(hù)控制器、DDC 控制器以及二次控制回路元件等多種配電、控制元器件集成到一個(gè)一體化控制裝置中，其控制裝置具有邏輯編程計(jì)算控制功能，可實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備回路的保護(hù)、控制、測(cè)量、通信一體化。

2 系統(tǒng)組成

建筑設(shè)備一體化監(jiān)控系統(tǒng)由三層設(shè)備和兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成，分為站控層、通信管理層和現(xiàn)場(chǎng)控制層。 站控層與通信管理層之間通過TCP／IP 以太網(wǎng)連接，通信管理層與現(xiàn)場(chǎng)控制層之間通過現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)分散建筑設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1 所示。

現(xiàn)場(chǎng)控制層由分散的建筑設(shè)備一體化監(jiān)控裝置組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑設(shè)備的就地自動(dòng)控制。 同時(shí)通過現(xiàn)場(chǎng)總線將一體化控制裝置的所有信息上送給通信管理層，并接受通信管理層的各種控制指令。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

通信管理層的主要設(shè)備是通信控制裝置，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制層中一體化監(jiān)控裝置信息的實(shí)時(shí)采集，同時(shí)把站控層的控制命令轉(zhuǎn)發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)控制層，連接現(xiàn)場(chǎng)控制層與站控層。

站控層通過通信管理層對(duì)建筑設(shè)備進(jìn)行各種控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、能耗管理和運(yùn)維管理等功能。

通信管理層與現(xiàn)場(chǎng)控制層之間通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接，使用Modbus、Profibus 等總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)通過對(duì)建筑內(nèi)機(jī)電設(shè)備的電量信號(hào)、溫差、溫度、濕度、空氣質(zhì)量、水位、流量等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)邏輯運(yùn)算，完成對(duì)空調(diào)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)中建筑設(shè)備的分散自動(dòng)控制。

3 一體化控制裝置控制原理

一體化控制裝置是監(jiān)控系統(tǒng)的核心，具有通信功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的供電保護(hù)，監(jiān)控設(shè)備的各種狀態(tài)。 其裝置采用模塊化組件，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。在具體工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師只需繪制控制設(shè)備主回路并提出外接設(shè)備的控制要求，控制原理圖可參考地方標(biāo)準(zhǔn)圖集《建筑設(shè)備一體化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，這對(duì)規(guī)范設(shè)計(jì)行為、減少設(shè)計(jì)師工作量、提高設(shè)計(jì)工作效率起到事半功倍的作用。 圖2 為典型的單臺(tái)風(fēng)機(jī)控制原理圖，圖3 為典型的一用一備兩臺(tái)水泵控制原理圖。

圖2 單臺(tái)風(fēng)機(jī)控制原理圖

圖3 一用一備排水泵控制原理圖

圖2 和圖3 中，主回路均設(shè)置隔離開關(guān)（QA），起隔離作用，當(dāng)一體化控制裝置YSK 故障時(shí)，斷開QA 便于安全維修。 現(xiàn)場(chǎng)控制層中控制箱通常由單臺(tái)設(shè)備一體化控制裝置組成；當(dāng)單臺(tái)設(shè)備容量較小時(shí)，也可采用多臺(tái)一體化控制裝置組成一個(gè)配電箱（柜）。 一體化控制裝置YSK 有兩個(gè)核心參數(shù)，一是額定電流，根據(jù)設(shè)備容量選擇；二是外接設(shè)備數(shù)量，根據(jù)外接設(shè)備控制要求選擇。 設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)控制設(shè)備容量及控制要求，參考廠商提供的產(chǎn)品選型表確定上述兩個(gè)核心參數(shù)，即可完成一體化控制裝置的選型。

4 一體化控制裝置選型實(shí)例分析

筆者以江蘇某公司生產(chǎn)的YSK2S 系列產(chǎn)品為例，詳細(xì)闡述一體化控制裝置在具體項(xiàng)目中的選型。 YSK2S 系列裝置表達(dá)方式：YSK2S－1－2。

（1）上式中代號(hào)“1”指YSK2S 系列一體化控制裝置的分類代號(hào)，共分為5 類，其具體含義：無代號(hào)為基本型，代號(hào)“K”為開關(guān)量型，代號(hào)“M”為模擬量型，代號(hào)“KM”為綜合型。 不同代號(hào)所接的外接設(shè)備回路及開關(guān)數(shù)量詳見表1。

（2）上式中代號(hào)“2”指YSK2S 系列一體化控制裝置的設(shè)備額定電流分級(jí)代號(hào)，共分為5 級(jí)，其具體含義：代號(hào)“5”為電流在1.25 ～5A 之間可調(diào)；代號(hào)“12”為電流在2 ～12A 之間可調(diào)；代號(hào)“32”為電流在8 ～32A 之間可調(diào)；代號(hào)“63”為電流在15.75 ～63A 之間可調(diào)；代號(hào)“125”為電流在31.25～125A 之間可調(diào)。

以某項(xiàng)目中單臺(tái)風(fēng)機(jī)功率為2.2kW 的新風(fēng)機(jī)為例，其外接設(shè)備控制點(diǎn)位表如表2 所示。

由表2 可知，該風(fēng)機(jī)控制回路數(shù)為：6 個(gè)DI、1 個(gè)DO、2 個(gè)AI、1 個(gè)AO、1 個(gè)AI（溫度），對(duì)照表1 選型，該風(fēng)機(jī)的一體化控制裝置分類代號(hào)“1”應(yīng)選“KM”。

風(fēng)機(jī)額定功率為2.2kW，計(jì)算容量約為4A，則該風(fēng)機(jī)的一體化控制裝置額定電流分級(jí)代號(hào)“2”選“5”。

外接設(shè)備回路及開關(guān)量 表1

設(shè)備控制點(diǎn)位表 表2

結(jié)合表1 和表2 的信息，可確定2.2kW 新風(fēng)機(jī)的一體化控制裝置型號(hào)為YSK2S－KM－5。

5 結(jié)束語

綜上所述，采用建筑設(shè)備一體化監(jiān)控系統(tǒng)既簡化了設(shè)計(jì)、優(yōu)化了系統(tǒng)，又使施工更簡便、維護(hù)更方便，能有效解決傳統(tǒng)建筑中機(jī)電設(shè)備控制設(shè)計(jì)及施工復(fù)雜、造價(jià)高等問題，必將成為未來智能建筑的重要組成部分，亦能為智慧城市的發(fā)展注入新的活力。