論現(xiàn)代建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)及其控制技術(shù)

建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)，自動地對建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、測量和控制，又稱樓宇自動控制系統(tǒng)，簡稱BA。具有節(jié)能、提高效率和改善環(huán)境等功能，成為現(xiàn)代建筑的重要組成部分，越來越愛人們的喜愛。BAS系統(tǒng)的建立對于各建筑內(nèi)機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行并達(dá)到最佳狀態(tài)，順應(yīng)了節(jié)能潮流，為建筑的防火與保安都提供了有力的保證。采用先進(jìn)成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)等，依靠強(qiáng)大的軟件支持，信息處理、數(shù)據(jù)分析、邏輯判斷和圖形處理均實(shí)現(xiàn)了科學(xué)化、智能化，結(jié)合建筑的實(shí)際情況，遵循先進(jìn)性、擴(kuò)展性、可靠性、成熟性、開放性、靈活性、實(shí)用性等原則，從而，實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)系統(tǒng)的集中監(jiān)測和控制。

一、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

（一）建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的三大功能分別是管理層、控制層、現(xiàn)場層。建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)管理層是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)等構(gòu)成了管理層的硬件。管理層允許用戶發(fā)送一定的命令去控制系統(tǒng)，允許遠(yuǎn)程訪問建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，自動執(zhí)行計(jì)劃任務(wù)，產(chǎn)生系統(tǒng)報(bào)警和事件信息，生成綜合報(bào)表，以用戶容易理解的方式顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，與互聯(lián)網(wǎng)建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)。控制層建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)控制層是控制網(wǎng)絡(luò)，通用控制器、網(wǎng)絡(luò)接口構(gòu)成控制層的硬件，控制器軟件包括完整的操作系統(tǒng)、通信處理、監(jiān)控點(diǎn)處理、標(biāo)準(zhǔn)控制運(yùn)算和可由用戶編制的各種應(yīng)用程序。控制層的通用控制器能夠以用戶容易理解的方式顯示控制器數(shù)據(jù)，允許用戶發(fā)送適當(dāng)?shù)拿钊タ刂茩C(jī)電設(shè)備，產(chǎn)生設(shè)備報(bào)警和事件控制，生成綜合報(bào)告，與其他控制器共享數(shù)據(jù)等。現(xiàn)場層建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場層是控制網(wǎng)絡(luò)，包括網(wǎng)絡(luò)接口、微控制器、分布式輸入輸出模塊和傳感器、執(zhí)行器以及變頻器等。現(xiàn)場層允許用戶發(fā)送適當(dāng)?shù)拿钊タ刂茩C(jī)電設(shè)備，以用戶容易理解的方式顯示控制器數(shù)據(jù)，自動執(zhí)行專門的控制任務(wù)，產(chǎn)生設(shè)備報(bào)警和事件控制，生成綜合報(bào)告，與其他微控制器共享數(shù)據(jù)等。

（二）建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題

建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題主要有六項(xiàng)，第一，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程的實(shí)際需求及時(shí)確定合理的設(shè)計(jì)方案。面對眾多形式的管理系統(tǒng)，如建筑物自動化與管理系統(tǒng)、綜合信息管理系統(tǒng)、基于企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的綜合信息管理系統(tǒng)等，是否需要做系統(tǒng)集成應(yīng)當(dāng)應(yīng)在確定的設(shè)計(jì)方案的過程中考慮；第二，應(yīng)注意解決好建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的突出問題。建設(shè)單位在設(shè)計(jì)任務(wù)書中應(yīng)提供對建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的需求內(nèi)容，提供對建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的配置及系統(tǒng)集成的技術(shù)要求以便設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)時(shí)統(tǒng)一考慮；第三，將項(xiàng)目分別發(fā)包給幾個(gè)設(shè)計(jì)單位或?qū)嵤ＴO(shè)計(jì)分包，通常包括建筑主體由一個(gè)單位設(shè)計(jì)，而某項(xiàng)設(shè)備系統(tǒng)，一方的施工圖設(shè)計(jì)文件將成為另一方施工圖設(shè)計(jì)的依據(jù)；第四，做好細(xì)致、全面、深入的專業(yè)協(xié)調(diào)與配合十分重要。建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)面對的設(shè)備很多，專業(yè)條件是設(shè)計(jì)必要的依據(jù)。為減少在以后施工時(shí)出現(xiàn)更大的問題，在建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中便于及時(shí)解決設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)的問題，通常正規(guī)的建筑設(shè)計(jì)單位各專業(yè)配套，配合方便。如此一來，即使在施工時(shí)出現(xiàn)問題也容易糾正。要做好建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就要各相關(guān)專業(yè)密切協(xié)調(diào)與配合；第五，以往建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)施工圖設(shè)計(jì)文件。根據(jù)國際慣例，以能滿足編制投標(biāo)書和審核承包商深化設(shè)計(jì)文件為原則，設(shè)計(jì)單位在施工圖設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)文件深度，避免各地設(shè)計(jì)文件因各地情況差異而包含的圖紙差別較大。按照當(dāng)前工程建設(shè)現(xiàn)狀，應(yīng)在滿足結(jié)構(gòu)施工預(yù)留、預(yù)埋的前提下，適當(dāng)減少圖紙量；第六，工程配合時(shí)應(yīng)明確劃分工作界限。如在電氣安裝過程中通常以照明、動力配電箱柜及控制箱柜的二次接線端子排為界，建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)有關(guān)的電動閘閥及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電氣接線的界限等，均應(yīng)予以明確，以避免銜接過程中出現(xiàn)問題。

二、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)控制技術(shù)

（一）建筑現(xiàn)場總線分類及其應(yīng)用

目前現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)眾多，其中最具影響力的有5種，分別是FF、Profitbus、HART、CAN和LonWorks，最近崛起的工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用前景廣闊，CAN總線和LonWorks總線的特點(diǎn)。不同的生產(chǎn)廠家采用的DCS的控制通信網(wǎng)絡(luò)都是專用的、封閉形式，由于現(xiàn)場設(shè)備不同，DCS系統(tǒng)之間難于實(shí)現(xiàn)互連，沒法達(dá)到信息共享的目的。因此，從某種意義上說，現(xiàn)場總線分布式控制系統(tǒng)是一種封閉的、專用的、不具互操作性的控制系統(tǒng)。

（二）應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)

建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中有相當(dāng)數(shù)量的設(shè)備只需進(jìn)行一般的啟停或開關(guān)控制，通常都采用較為復(fù)雜的控制技術(shù)對中央空調(diào)系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)組等設(shè)備進(jìn)行控制。針對空調(diào)系統(tǒng)的控制對象具有系統(tǒng)大、干擾大、時(shí)遲大、不確定因素多等特點(diǎn)，在機(jī)組的運(yùn)行過程中，常用的PID調(diào)節(jié)是事先設(shè)定系統(tǒng)的比例放大系數(shù)、微分和積分時(shí)間常數(shù)不能隨環(huán)境的變化而變化，當(dāng)工況變化較大時(shí)調(diào)節(jié)的效果就較差，需要尋求更有效的控制技術(shù)。因此，應(yīng)用現(xiàn)場先進(jìn)的控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)備有效控制。目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、自適應(yīng)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)是普遍采用的控制技術(shù)。

（三）應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)

由于機(jī)電設(shè)備本身就包括有不同廠家生產(chǎn)的供配電設(shè)備、熱源與熱交換設(shè)備、給排水設(shè)備、空氣處理設(shè)備、冷源設(shè)備、電梯設(shè)備等，系統(tǒng)集成指機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)本身的集成。機(jī)電設(shè)備彼此之間無論是在管理級還是在控制級都有著密切的關(guān)系就要求建立機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，依靠管理軟件供應(yīng)商采取個(gè)案處理，在運(yùn)行管理中用戶要增加、更換和擴(kuò)充設(shè)備仍必須倚賴系統(tǒng)軟件供應(yīng)商，引進(jìn)系統(tǒng)集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的集成，為設(shè)備管理系統(tǒng)集成(BMS)奠定了基礎(chǔ)。