大楼楼宇自控开题报告

本科毕业设计（论文）开题报告题目：大楼楼宇自控系统设计学生姓名邱智文学号1203010340教学院系机电工程学院专业年级机械工程及自动化2012级指导教师潘盛湖职称单位机电工程学院目录一、大楼楼宇自控系统介绍............................................1二、楼宇控制的历史..................................................1三、楼宇自控系统应用实际意义及作用..................................2四、楼宇自控国内外现状分析..........................................34.1国际研究现状.................................................34.2国内研究现状.................................................54.2.1国内楼宇自控存在的问题.................................5五、楼宇自控发展趋势................................................6六、设计内容........................................................6七、设计方案.......................................................77.1管理层.......................................................77.2.1主要监控设备...........................................87.3现场层.......................................................8八、预期成果........................................................9九、时间安排........................................................9参考文献...........................................................101一、大楼楼宇自控系统介绍随着人们生活水平的提高、计算机技术的发展，人们在追求舒适、安全、便捷的生活环境，为此便产生了智能建筑，智能建筑的发展离不开智能化技术，智能化技术应用在智能建筑中，可以有效的实现智能建筑的功能；提供安全、便捷、舒适的服务；建立科学的综合管理体系；节省能源消耗和降低人工支出成本。因此最大程度地发挥智能技术在智能建筑中的应用可以满足人们对建筑功能的要求。楼宇自控便由此诞生。楼宇自动化控制系统是将建筑物或建筑群内的暖通空调、给排水、供配电、电梯、供热等众多分散设备的运行、安全状况、能源使用状况及节能管理实行集中监视、管理和分散控制的建筑管理与控制系统，,称为BAS（BuildingAutomationSystem），BAS是由监控软件、控制网络、DDC控制器、传感器、执行机构和其他配件构成的，对建筑物内机电设备进行监视、控制的网络控制系统。并结合自控技术、空调技术、强点技术、网络技术为一体。二、楼宇控制的历史过去以往传统的自动控制采用分立元器件或专门开发数字控制单元，进行现场控制，控制方式功能单一、扩展性差，对各个控制对象需要人工定时巡检、定期维护、保养。如果控制点数多达几千点的话，不仅需要大量的人力，而且对设备的故障响应也慢，无法满足更高的控制要求（如最优控制、节能控制等），无法和其它系统实现联动。现代建筑内分布有众多的设备子系统和大量的设备，控制对象多达数千点至几万点，如果采用传统分散控制的方式，对它们进行控制、监视和测量，将会产生很多的问题∶（1）增加开支由于运行系统多，被控制对象繁杂，必然要求有相当数量的维护维修以及值班人员，相应人员开支增大。（2）效率低下，耗费人力数目种类繁多的设备，分布在建筑的各个层面，而相应于传统控制，操作值班人员到设备现场才能观察、控制以及调整设备。工作效率明显降低，耗费人力。（3）响应缓慢对设备的监测是由巡检人员来完成的，对于数2量多而且分布广的系统而言，巡检周期加长，设备运行产生的报警事件不能及时地被发现，从而延误维修，耽搁设备重新投入运转。（4）联动功能差现代建筑中，除去供应能源、控制环境必需的设备系统外，还有保证人身财产安全的消防系统、安防系统以及特殊需要的设备系统，这些系统的运行不是孤立的，需要相互配合才能保证整栋大厦的安全运转。比如，当有火情发生时，需要及时切断相应的空调设备，而传统分散控制很难准确迅速地做到这一点。（5）高级控制算法无法实现传统控制采用的调节装置，一般比较简单，不具备复杂的数学运算和逻辑判断能力，因而对于一些高级控制算法（比如∶最佳启停控制、节能程序等）无法实现。随着技术的发展，设备越来越智能化，控制系统也越来越复杂，传统的控制方法已经不能满足需要。（6）功能单一，系统扩展性差传统控制采用的控制装置，主要对特定设备进行相应控制，不具备通用性，如果系统发生变动或是扩展，就需要对控制装置进行修改。控制系统的扩展性很差，所以投资的性能价格比很低。（7）故障点多，故障率高传统控制中，采用众多的分立元器件，对应稍高的控制要求，就要有更加复杂的线路，容易产生故障的点相应增多，其故障率也高。（8）基本没有历史事件记录、报警记录功能由于没有历史事件记录功能。对设备运行以及故障分析缺乏依据；由于干扰造成的设备运行问题难于解决，对系统的优化升级不利。严格的讲这只是一种控制模式，不能称为系统，因此这种控制方式已经淘汰，现代建筑中基本不再采用。而现代采用的BAS系统，是在现场控制的基础上，建立一层统一管理。现场DDC控制器控制功能强大，可灵活配置，完成对不同系统的有效控制。控制中心不仅可以监视所有设备的运行，处理报警事件，而且可以管理指导现场控制，使整幢建筑的设备运行有机地结合为一个整体。BAS系统与传统控制相比，不仅仅是控制的集中，更为重要的是其功能更加强大、系统组织更加灵活、扩展性强、避免了系统重复投资，从而决定了系统具有极高的投资价值三、楼宇自控系统应用实际意义及作用现代大楼建筑面积宏大，建筑功能复杂，为了保证整个建筑群的良好舒适的环境和便利的生活、工作空间，配置了大量的机电设备。大量的机电设备必将引起3管理复杂，成本增加，能耗巨大。特别是制冷机组、循环水泵、冷却塔和空调机组，如何使这些设备高效运行，是楼宇自控系统必须考虑的问题。因此采用最优化的控制模式来满足大楼的功能要求，就会为信息中心的物业管理带来很大的经济效益。楼宇自控系统即将楼宇中所有的设备进行监视并通过计算对以上设备进行最优控制。因此楼宇自控具有如下几个显著优点：节省能源、降低管理费用、延长设备使用寿命、提高管理可靠性、规范管理制度。楼宇自控的作用在于楼宇自控系统通过配置系统的硬件和软件。实现测量各类工艺、设备状态的参数、设置并控制设备启停、提供设备运行报告等功能。监视并显示系统监控设备的工作状态。故障时提供报警，并对现场自动控制组织的安全调整。根据工艺流程合理调整能量的使用。根据运营要求提供内部最佳集中管理策略。管理分析当前和过去运行过程。提供计算和预测工具。优化操作参数，组合并建立新的运行方式。楼宇自控系统能够实现楼宇自控系统与其他系统数据交换，对受控实现设备遥控操作。四、楼宇自控国内外现状分析4.1国际研究现状当今人们随着信息技术的迅速发展也对整个建筑物的使用功能有着更高的要求，楼宇自动化控制系统也就越来越复杂化。在上世纪50年代的早期，多种电子器件就被少数发达国家在高层建筑中所采用，并组成了简单有效的控制系统。这些国家将多种仪表、信号灯并与操作按键组合起来利用各种线路连到分散在各个现场的机电设备上，用来集中监控这些设备的运行情况，并对各种机电进行自动化控制。到1960年后，具有数字化的自动控制系统出现在人们生活中。这些系统采用专业计算机进行管理、控制和显示。同样在80年代中期微电子技术不断发展，由计算机构成的控制系统开始被采用，从而为实现楼宇的智能化的实现打下了良好的技术基础。这些控制系统的性能指标是旧式技术没办法启及的。如今的楼宇自动化控制系统经历半个多世纪的多个不同阶段，大致可分为:第一代:CCMS中央监控系统4BAS从仪表系统发展成计算机系统，采用计算机键盘和CRT构成中央站，打印机代替了记录仪表，散设于建筑物各处的信息采集站DGP(连接着传感器和执行器等设备)通过总线与中央站连接在一起组成中央监控型自动化系统。DGP分站的功能只是上传现场设备信息，下达中央站的控制命令。一台中央计算机操纵着整个系统的工炸。中央站采集各分站信息，作出决策，完成全部设备的控制，中央站根据采集的信息和能量计测数据完成节能控制和调节。第二代:DCS集散控制系统随着微处理机技术的发展和成本降低，DGP分站安装了CPU，发展成直接数字控制器DDC。配有微处理机芯片的DDC分站，可以独立完成所有控制工作，具有完善的控制、显示功能，进行节能管理，可以连接打印机、安装人机接口等。BAS由4级组成，分别是现场、分站、中央站、管理系统。集散系统的主要特点是只有中央站和分站两类接点，中央站完成监视，分站完成控制，分站完全自治，与中央站无关，保证了系统的可靠性。第三代:开放式集散系统随着现场总线技术的发展，DDC分站连接传感器、执行器的输人输出模块，应用现场总线，形成分布式输入输出现场网络层，从而使系统的配置更加灵活，由于技术的开放性，也使分站具有了一定程度的开放规模。BAS控制网络就形成了3层结构，分别是管理层(中央站)、自动化层(DDC分站)和现场网络层。第四代:网络集成系统随着企业网Intranet建立，建筑设备自动化系统必然采用Web技术，并力求在企业网中占据重要位置，BAS中央站嵌入Web服务器，融合Web功能，以网页形式为工作模式，使BAS与Intranet成为一体系统。楼宇控制技术的发展，给空调控制技术的发展也带来了巨大的影响。作为楼宇自动控制的一个部分，在整个楼宇设备中，空调作为一个耗能大户。如何充分利用自动控制技术创造一个舒适、安全的工作环境的同时，最大可能的节省能源消耗，成为越来越让人注意的焦点。在全球能源日益紧张，又无法找到新能源的情况下，有效地利用现有的能源只能是节省。因此，应用自动控制技术节省能耗意义深远。楼宇自控方面，Honeywell的EBI系统、JohnsonControls的Metasys系统、5Siemens的Apogee系统、TAC的Vista系统都已经相对成熟。4.2国内研究现状楼宇自动化控制系统的核心是HVAC(暖通空调)系统的自动控制。在所有系统的能源消耗中暖通空调的能耗占建筑总能源消耗的60%以上，因此暖通空调系统的节电节能是智能建筑中实现节能的重中之重。有数据显示发达国家在暖通空调系统的节能方面，节能率一般在25%上下，这也是投资者对楼宇自动化系统的所期待的主要方面之一。所以，暖通空调系统的智能化不但可以实现楼宇环境的精确控制也可以取得直接的经济效益。然而在国内，目前的智能建筑中，能真正做高效节能的并不多，其主要问题于市场管理和技术管理方面，大多数的智能楼宇只实现了最基本的自动化控制，真正的节能环保型智能建筑仍处于发展中阶段。目前口益突显的建筑能耗过大的问题不仅困扰着建筑投资管理者，也同样对自控系统的设计人员提出了较大的挑战。其对降低能耗的量化要求变得迫在眉睫。节能不仅要作为楼宇自动化控制系统设计的出发点，对于设计者来说能够有效的掌握和计量节能的效果也是必须考虑的因素。此外，为了能提供更加详尽完实的数据，设计者必须将数据分析和自动连锁控制逻辑与用电和节能等措施结合起来，使整个节能过程更加智能化。4.2.1国内楼宇自控存在的问题在