01 第1章 建筑设备自动化系统工程认知.pptx

第1页：第1章封面：建筑设备自动化系统工程认知

智能建筑环境设备自动化

第1章 建筑设备自动化系统工程认知

第2页：本章内容提要

本章内容提要

• 1.1 智能建筑认知
• 1.2 智能建筑环境认知
• 1.3 建筑设备自动化系统认知
• 1.4 建筑设备自动化系统的工程实施
• 1.5 实际工程认知参观

第3页：引例：世界第一幢智能建筑

引例：世界上公认的第一幢智能建筑

• 时间：1984年1月
• 地点：美国康涅狄格州哈特福德市（Hartford，Connecticut，USA）
• 建筑：都市办公大楼（City Place Building）

第4页：引例：都市办公大楼的改造与效果

引例：都市办公大楼改造情况

基本情况

原为一幢旧金融大厦，38层，总建筑面积十万多平方米，出租率很低。

改造

联合技术建筑系统公司（UTBS）承包空调、电梯及防灾设备等工程，采用综合布线与计算机网络技术对空调、电梯、照明设备进行监控，首次实现大厦内自动化综合管理。

效果

租金虽提高20%，出租率反而大为提高。

第5页：引例小结：智能建筑的价值

引例小结

对大楼的空调、电梯、照明设备进行监控，实现大厦内的自动化综合管理，使用户感到舒适、方便和安全。尽管增加了初投资，但后继的经济效益显著，体现了智能建筑的价值。

第6页：1.1 智能建筑认知

1.1 智能建筑认知

本节讲解智能建筑的各种定义、3A系统构成与智能化系统设计要素。

第7页：1.1.1 智能建筑的定义与国际共识

1.1.1 智能建筑的各种定义

智能建筑（Intelligent Building，IB）

也称智能大厦，是当代高新科技与建筑技术结合的产物，其本身是一个动态的概念。

国际上比较认同的定义：通过对建筑物的4个基本要素（结构、系统、服务、管理）以及它们之间的内在联系，以最优化的设计，提供一个投资合理又拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。

第8页：我国对智能建筑的定义：3C+A

我国的定义

智能建筑是指利用系统集成方法，将3C技术（Computer计算机技术、Control控制技术、Communication通信技术）与建筑艺术（Architecture）有机结合，通过对设备的自动监控、对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合，所获得的投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。

• 该定义可简单表示为：3C+A→IB
• 强调了智能建筑是多学科、多技术系统综合集成的特点

第9页：美日欧对智能建筑的表述

其他表述

美国智能建筑学会（AIBI）

对建筑结构、建筑设备（机电系统）、供应和服务、管理水平四个基本要素进行最优化组合，为用户提供高效率并具有经济效益的环境。

日本智能建筑研究会

应提供商业支持功能、通信支持功能等高度通信服务，并通过高度自动化的大楼管理体系保证舒适的环境与安全，提高工作效率。

欧洲智能建筑集团

使用户发挥最高效率，同时以最低保养成本、最有效地管理本身资源，提供反应快、效率高和有支持力的环境。

第10页：特别提示：各定义内涵一致

特别提示

尽管各个组织对智能建筑的定义有不同的文字表述，但其内涵是基本一致的，都以实现高效、舒适、便捷、安全的建筑环境空间为目的。

第11页：规范标准中的智能建筑定义

知识链接：规范标准中对智能建筑的定义

《智能建筑设计标准》GB/T 50314-2006

以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。

《智能建筑工程质量验收规范》GB 50339-2003

3.1.2 智能建筑分部工程应包括通信网络系统、信息网络系统、建筑设备监控系统、火灾自动报警及消防联动系统、安全防范系统、综合布线系统、智能化系统集成、电源与接地、环境和住宅（小区）智能化等子分部工程。

第12页：1.1.2 智能建筑的3A系统

1.1.2 智能建筑3A系统

智能建筑由三大基本要素有机结合，构筑于建筑物环境平台之上。

• BAS（Building Automation System）建筑设备自动化系统
• CAS（Communication Automation System）通信网络自动化系统
• OAS（Office Automation System）办公自动化系统

为实施3A系统需借助PDS（Premises Distribution System，综合布线系统），它在建筑物内组成标准、灵活、开放的信息传输通道，是智能建筑的"信息高速公路"。

第13页：图1.2 智能建筑3A系统

图1.2 智能建筑3A系统

图示智能建筑由建筑设备自动化系统（BAS）、通信网络自动化系统（CAS）、办公自动化系统（OAS）三大要素构成，并以综合布线系统（PDS）作为信息传输基础平台。

第14页：特别提示：3A、5A与7A的统一

特别提示

智能建筑有多种提法：3A系统、5A系统、7A系统等。所谓的5A系统、7A系统实际上是对3A系统的深化细分和发展。从本质上来说，智能建筑本身是一个动态的概念，3A、5A、7A等关于智能建筑的多种提法是统一的。

第15页：1.1.3 智能建筑的设计要素

1.1.3 智能建筑的设计要素

智能建筑以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。

第16页：智能化系统工程的设计要素清单

智能化系统工程设计宜包括的设计要素

• 智能化集成系统
• 信息设施系统
• 信息化应用系统
• 建筑设备管理系统
• 公共安全系统
• 机房工程和建筑环境等

第17页：智能化集成系统IIS

智能化集成系统（intelligented integration system，IIS）

将不同功能的建筑智能化系统，通过统一的信息平台实现集成，以形成具有信息汇集、资源共享及优化管理等综合功能的系统。

• 智能化系统信息共享平台建设
• 信息化应用功能实施

第18页：信息设施系统ITSI

信息设施系统（information technology system infrastructure，ITSI）

为确保建筑物与外部信息通信网的互联及信息畅通，对语音、数据、图像和多媒体等各类信息予以接收、交换、传输、存储、检索和显示等进行综合处理的多种类信息设备系统加以组合，提供实现建筑物业务及管理等应用功能的信息通信基础设施。

• 通信接入系统、电话交换系统、信息网络系统、综合布线系统
• 室内移动通信覆盖系统、卫星通信系统
• 有线电视及卫星电视接收系统、广播系统、会议系统
• 信息导引及发布系统、时钟系统和其他相关的信息通信系统

第19页：信息化应用系统ITAs

信息化应用系统（information technology application system，ITAs）

以建筑物信息设施系统和建筑设备管理系统等为基础，为满足建筑物各类业务和管理功能的多种类信息设备与应用软件而组合的系统。

• 工作业务应用系统、物业运营管理系统
• 公共服务管理系统、公众信息服务系统
• 智能卡应用系统、信息网络安全管理系统

第20页：公共安全系统PSS

公共安全系统（public security system，PSS）

为维护公共安全，综合运用现代科学技术，以应对危害社会安全的各类突发事件而构建的技术防范系统或保障体系。

• 火灾自动报警系统
• 安全技术防范系统
• 应急联动系统

第21页：建筑设备管理系统BMS

建筑设备管理系统（building management system，BMS）

为实施综合管理，对建筑设备监控系统、火灾自动报警系统、安防自动化系统的集成。BMS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。

其中，建筑设备监控系统是本书的核心。

第22页：机房工程EEEP

机房工程（engineering of electronic equipment plant，EEEP）

为提供智能化系统的设备和装置等安装条件，以确保各系统安全、稳定和可靠地运行与维护的建筑环境而实施的综合工程。

机房工程范围

信息中心设备机房、数字程控交换机系统设备机房、通信系统总配线设备机房、消防监控中心机房、安防监控中心机房、智能化系统设备总控室、弱电间（电信间）和应急指挥中心机房等。

机房工程内容

机房配电及照明系统、机房空调、机房电源、防静电地板、防雷接地系统、机房环境监控系统和机房气体灭火系统等。

第23页：1.2 智能建筑环境认知：人类生活环境

1.2 智能建筑环境认知

自然环境

指自然界中原有的山川、河流、地形、地貌、植被及一切生物所构成的地域空间。

人工环境

是人类改造自然界而形成的人为的地域空间，建筑环境即为人工环境之一。

保持自然环境和人工环境的协调发展，是保证人类生存和发展的基本外部条件。

第24页：建筑环境的主要内容

建筑环境的主要内容

• 建筑外环境
• 室内空气环境
• 建筑热湿环境——是建筑环境中的重要内容
• 建筑声环境
• 建筑光环境等

应用智能建筑技术的目的就是要构筑舒适、高效的室内人工环境。

第25页：智能建筑环境的总体要求

1. 智能建筑环境的总体要求

建筑物的整体环境应提供高效、便利的工作和生活环境，应适应人们对舒适度的要求，应满足人们对建筑的环保、节能和健康的需求，应符合现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189有关的规定。

第26页：建筑物的物理环境要求

2. 建筑物的物理环境要求

1. 建筑物内的空间应具有适应性、灵活性及空间的开敞性，各工作区的净高应不低于2.5m。
2. 在信息系统线路较密集的楼层及区域宜采用铺设架空地板、网络地板或地面线槽等方式。
3. 弱电间（电信间）应留有发展的空间。
4. 应对室内装饰色彩进行合理组合。
5. 应采取必要措施降低噪声和防止噪声扩散。
6. 室内空调应符合环境舒适性要求，宜采取自动调节和控制。

第27页：光环境、电磁环境与空气质量要求

3. 建筑物的光环境要求

• 应充分利用自然光源。
• 照明设计应符合现行国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034有关的规定。

4. 建筑物的电磁环境：应符合现行国家标准《环境电磁波卫生标准》GB 9175有关的规定。

5. 建筑物内空气质量要求：应满足室内空气品质的相关要求。

第28页：1.3.1 什么是BAS

1.3.1 什么是BAS

建筑设备自动化系统（Building Automation System，BAS）就是将建筑物或建筑群内的变配电、照明、电梯、供热、通风、空调、给排水、消防、保安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物管理与控制系统。

BAS为用户提供一个既安全可靠、节约能源，又舒适宜人的工作或居住环境，是智能建筑系统的一个主要系统，是智能建筑实施的重点和难点。

第29页：广义BAS与狭义BAS

广义的BAS和狭义的BAS

狭义BAS

控制对象包括电力、照明、暖通空调、给水排水、电梯等设备。

广义BAS

包括狭义BAS和安全防范系统、火灾自动报警与消防联动控制系统。

特别提示：在我国，安防、消防系统分别隶属于公安部门技防办和消防大队管理，因此安全防范系统和火灾自动报警系统在行业内常常剥离于BAS。本书讨论的是狭义BAS。

第30页：狭义BAS的多种称法

狭义BAS有多种称法

• 建筑设备自动化系统
• 建筑设备监控系统
• 楼宇自动化系统
• 楼宇自控系统、楼控等

当工程有智能建筑集成要求时，狭义BAS应提供与火灾自动报警系统及安全防范系统的通信接口，构成建筑设备管理系统（BMS）。

第31页：BAS的设置原则

如何设置BAS

目前，BAS不属于国家强制执行的标准范围，应根据建筑物物业运行管理需要、各机电专业的监控要求，以及项目投资状况等实际需求来确定建筑物是否设置BAS，以及BAS的设置范围、控制水平、产品选择等。

• BAS的设置应以达到实际应用所要求的效果为目的，避免盲目投资。
• 通常在建筑物规模较大、机电系统及设备较多、控制管理水平要求较高、采用建筑设备监控系统后节能效果较为显著的情况下应用。

第32页：1.3.2 BAS的发展历史

1.3.2 BAS的发展历史

BAS发展史是一个从监控到管理的发展过程，到目前为止，BAS已经历四个阶段：中央监控系统、集散控制系统、现场总线控制系统、与互联网兼容的开放式系统。

第33页：第一代BAS：中央监控系统CCMS

第一代产品：基于中央监控系统的BAS（20世纪70年代）

Center Control and Monitoring System，CCMS。BAS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，打印机代替记录仪表，分散设置于建筑物各处的信息采集站（Data Gathering Panel，DGP）通过总线与中央站连接。

• DGP分站连接传感器和执行器，功能只是上传现场设备信息、下达中央站控制命令。
• 一台中央计算机操纵着整个系统的工作，中央站采集各DGP分站信息作出决策并完成节能控制和调节。

第34页：第二代BAS：集散控制系统DCS

第二代产品：基于集散控制系统的BAS（20世纪80年代）

Distributed Control System，DCS。DGP分站+CPU即现场控制器，直接数字控制器（Direct Digital Controller，DDC）是现场控制器的典型形式，可独立完成所有控制工作，具有完善的控制、显示功能并进行节能管理。

BAS由现场设备、DDC分站、中央站和管理系统组成。DCS的主要特点是只有中央站和分站两类结点，中央站完成监视，分站完全自治，独立完成控制，保证了系统的可靠性。

第35页：特别提示：DDC控制器即一台计算机

特别提示

DDC控制器实际上就是一台计算机。如MEC控制器由32位Power PC微处理器、64MB内存、8MB固件内存、32路输入输出通道和115.2Kbps通讯接口等构成。

第36页：第三代BAS：现场总线控制系统FCS

第三代产品：基于现场总线控制系统的BAS（20世纪90年代）

Fieldbus Control System，FCS。DDC分站连接传感器、执行器的输入输出模块应用现场总线，从分站内部走向设备现场，形成分布式输入输出现场网络层。

• 此时的传感器和执行器包含CPU，具有数据处理和通信功能，是智能型传感器和智能型执行器。
• DCS是把控制网络连接到现场控制器DDC，而FCS则把通信网络一直连接到现场设备。
• FCS适应了控制系统向分散化、网络化、标准化和开放性发展的趋势。

第37页：第四代BAS：开放式BAS

第四代产品：与互联网/内部网兼容的开放式BAS（21世纪）

• 前三个阶段BAS以计算机技术为先导，楼宇自动化系统与计算机网络之间有清晰界限。
• 随着Internet/Intranet的发展，BAS在通信协议和信息处理方法层面与计算机网络实现兼容。
• 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与计算机网络成为一体系统。

从此，在BAS和计算机网络间就不再有界限了，无论系统在数量或空间上有多大规模，都可以方便地集成到一起。

第38页：特别提示：计算机技术推动BAS发展

特别提示

总结BAS发展历程，可以发现计算机技术对BAS的巨大推动作用。

• DGP结合CPU，使之具备数据处理运算通信功能，成为可以独立完成所有现场控制工作的现场控制器。
• 传感器和执行器结合CPU，使之具备数据处理和通信功能，成为智能型传感器和智能型执行器。

第39页：1.3.3 BAS的监控内容

1.3.3 BAS的监控内容

1. 暖通空调系统

建筑物内功能最复杂、涉及设备最多、设备分布最分散和能耗最大的系统，是BAS的主要控制对象。

2. 给水排水系统

生活给水、排水及水泵等设备的监控。

3. 供配电与照明系统

实现继电保护与备用电源自动投入，监视开关和变压器状态，检测电流、电压、有功与无功功率、电能等参数；照明系统能耗比重仅次于暖通空调系统，监控范围包括楼层照明、泛光照明、障碍灯等。

4. 电梯系统

监测电梯楼层状况与电气参数，通过电梯群组优化传送，控制平均设备使用率并节约能源。

5. 其他系统

工业建筑中还可能包括用于生产过程的压缩空气、蒸气及热水系统等。

第40页：1.3.4 BAS的功能

1.3.4 BAS的功能

建筑设备监控系统主要体现在以下四个方面：

1. 为建筑物提供良好环境
2. 优化建筑物内机电设备的运行管理与控制
3. 能源管理与节能控制
4. 提高工作人员效率，减少运行人员及费用

第41页：1.3.5 BAS硬件架构概述

1.3.5 BAS的硬件架构

BAS通常由四部分组成：中央站、现场控制器、仪表、通信网络。

大型BAS系统

一般采用三层网络结构，由管理、控制、现场设备三个网络层构成。

中型BAS系统

一般采用两层或三层网络结构，两层结构宜由管理层和现场设备层构成。

小型BAS系统

一般采用单层或两层网络结构，以现场设备层为骨干构成。

第42页：BAS三层网络结构

2. BAS三层网络

典型的BAS网络结构由管理网络层、控制网络层和现场设备网络层三个层次构成。

第43页：管理网络层（中央管理工作站）

1）管理网络层（中央管理工作站）

• 设备组成：服务器、工作站和通信接口。
• 通常基于TCP/IP通信协议，采用符合IEEE 802.3的以太网，可提供非常高的通信速度。
• 功能：监控系统的运行参数；检测可控子系统对控制命令的响应情况；显示和记录各种测量数据、运行状态、故障报警等信息；数据报表和打印。

第44页：控制网络层与通信总线

2）控制网络层（分站）

由通信总线和控制器组成，BAS通过通信网络系统将不同数目的现场控制器与中央管理计算机连接起来，共同完成采集、控制、显示、操作和管理功能。

• 可包括并行工作的多条通信总线，每条总线可通过网络通信接口与管理网络层连接。
• 通信总线协议有：TCP/IP、BACnet、LonTalk、MeterBus和ModBus等。
• 当控制器采用以太网接口与管理网络层同级时，可采用交换式集线器连接与中央管理工作站通信。

第45页：控制器（分站）的类型

控制器（分站）

可与现场网络层的通信总线连接，并与现场设备通信。控制器（分站）可采用：

• 直接数字控制器（DDC）
• 可编程逻辑控制器（PLC）
• 兼有DDC、PLC特性的混合型控制器（Hybrid Controller，HC）

控制器（分站）之间采用对等式（peer to peer）的直接数据通信。

第46页：现场设备网络层的组成

3）现场设备网络层

执行器

电动调节阀、电动碟阀、电磁阀、电动风门等。

传感器

温度、湿度、压力、压差、流量、水位、一氧化碳、二氧化碳、照度、电量等检测仪表。

第47页：现场设备网络层的作用

现场设备网络层的作用

• 用来完成末端设备的控制和现场仪表设备的信息采集和处理。
• 中型及以上系统通过通信总线连接微控制器、分布式智能输入输出模块、智能传感器和智能执行器等智能现场仪表。
• 采用的总线有：TCP/IP、BACnet、LonTalk、MeterBus和ModBus。
• 微控制器应具有对末端设备进行控制的功能，并能独立于控制器（分站）和中央管理工作站完成控制操作。

第48页：APOGEE楼宇自控系统举例

3. 实际产品举例——APOGEE楼宇自控系统

• 国外品牌厂商：霍尼韦尔（Honeywell）、江森自控（Johnson Controls）、西门子楼宇科技（Siemens）、施耐德TAC、奥莱斯（ALC）等。
• 国内厂商：浙大中控、清华同方、海湾公司等。

西门子APOGEE顶峰系统是基于现代控制论中分布式控制理论而设计的集散型系统，是具有集中操作、管理和分散控制功能的综合监控系统。目标是实现建筑物内暖通空调、变配电、给排水、冷热源、照明、电梯、扶梯及其他各类机电设备管理自动化、智能化、安全化、节能化。

第49页：APOGEE系统的组成与网络结构

APOGEE系统的组成与网络结构

组成：Insight管理软件、DDC控制器、传感器、执行机构等。

• 三层网络：管理级网络（MLN）、自控层网络（ALN）、现场总线。
• 现场层网络包括：现场总线（FLN）和点扩展总线（EXP）。
• 两种网络结构形式：传统的基于RS485总线网络结构；基于TCP/IP以太网的网络结构。

第50页：APOGEE传统型网络结构

APOGEE系统传统型网络结构

图示APOGEE系统采用RS485总线时，管理级网络（MLN）、自控层网络（ALN）与现场层网络（FLN、EXP）之间的连接关系。

第51页：APOGEE以太网型网络结构

TCP/IP以太网型网络结构

图示APOGEE系统采用TCP/IP以太网时，管理层、自控层与现场总线的网络构成及通信路径。

第52页：1.3.6 BAS软件平台的组成与监测

1.3.6 BAS的软件平台

1. 软件平台的组成

管理网络层的客户机和服务器软件、控制网络层的控制器软件、现场网络层的微控制器软件。

2. BAS监测平台

通过良好的用户界面实现BAS的网络、数据库、控制器的配置以及系统监测与管理；许多厂商趋向于把配置和监测两个系统区分开来。

第53页：BAS的编程方法

3. BAS的编程方法

对控制器编程通常包括两种主要任务：一是配置控制器（定义工作站为服务器、定义信道和控制器、定义点、下载配置数据库到服务器）；二是开发和下载应用程序到控制器中。

• 利用中央管理工作站的编程软件编写、调试程序，通过网络配置控制器并下载程序。
• 通过PC机或笔记本经串口或USB端口连接控制器，调用控制器内的编程工具进行配置与调试。
• 通过与控制器配套的手操器对控制器直接操作和编程。

第54页：BAS的编程环境分类

BAS的编程环境

1. 图形或符号格式编程
2. 模板或表格格式编程
3. 文档格式高级语言编程：采用过程控制语言，可利用文本编辑器编写程序，当控制逻辑非常精细复杂时优点明显

例如西门子APOGEE楼宇自控系统的PPCL（Powers Process Control Language），是一种类似于BASIC的编程语言，专门用于楼宇控制和能源管理的现场控制器编程。

第55页：Insight监控软件

4. 实际产品举例——Insight监控软件

Insight监控软件是西门子APOGEE楼宇自控系统的运行管理软件平台，基于Windows操作系统，采用Client/Server架构，以动态图形为界面，向用户提供楼宇管理和监控的集成管理软件，可通过一台运行Windows的PC机管理和控制APOGEE楼宇设备。

Insight具有三大功能：①监视功能；②控制功能；③管理功能。

第56页：Insight监视功能窗口示例

Insight监控软件功能窗口示例

图示Insight监控软件的监视功能窗口，呈现建筑设备运行参数与状态的动态图形界面。

第57页：Insight控制功能窗口示例

Insight监控软件功能窗口示例

图示Insight监控软件的控制功能窗口，展示对楼宇设备的手动操作与控制命令下达界面。

第58页：Insight管理功能窗口示例

Insight监控软件功能窗口示例

图示Insight监控软件的管理功能窗口，展示报警记录、数据报表与运行管理信息。

第59页：1.3.7 BAS的基本操作

1.3.7 BAS的基本操作

（略）

建议通过在软件上操作训练掌握BAS的基本操作方法。

第60页：1.4 工程实施与设计流程

1.4 建筑设备自动化系统的工程实施

1.4.1 建筑设备自动化系统的设计流程

建筑设备自动化系统要为使用者提供一个安全、高效、节能而又舒适的环境，必须根据建筑物的使用功能和业主的具体需求进行系统设计。

第61页：工程需求分析与监控点位统计

1. 工程需求分析

• 研究建筑物的使用功能，了解业主的具体需求以及期望达到的目标。
• 确定BAS各功能子系统。
• 根据各子系统所包含的设备，制作BAS管理的被控设备一览表（表1-3），由设计人员和建设单位共同协商确认。

2. 确定系统的控制方案：画出各子系统被控设备的监控原理图（如第2章图2.13），统计BAS监控点位，形成BAS监控点位总表（表1-4），至此可以完全确定BAS的规模。

第62页：系统及设备选型

系统及设备选型

1. 设备选型要结合各设备布局的平面图进行监控点划分，根据监控范围确定系统网络结构和系统软件。
2. 根据各设备的控制要求，选用相应的传感器和执行器，并配备DDC控制器（各DDC控制器的监控一览表见表1-5）。
3. 配合强电专业，完成配电设备的二次回路设计。

第63页：中央控制室与控制网络图

3）确定中央控制室

• 和土建专业共同确定中央控制室的位置、面积，确定竖井数量、位置、面积、布线方式等，并为智能化系统留有可扩充余地。
• 根据BAS网络拓扑结构和现场楼宇设备的具体布置，画出BAS控制网络图（如图1.17）。

3. 绘制施工平面图：表达各层管线敷设。4. 开列设备材料表，写出设计、施工要点。

第64页：1.4.2 BAS的设计依据

1.4.2 BAS的设计依据

（1）工程招标技术文件

从中了解目标建筑物所处的地理环境、建筑物用途、BAS的建设目标定位、建筑设备规模与控制工艺及监控范围等工程情况。

（2）相关的国家标准、行业标准、地方标准

通常工程招标书是进行BAS工程设计的首要依据，据此选择合适的国家或地方标准规范作为设计依据。

第65页：BAS设计相关规范与标准图集

1. BAS相关的设计规范和标准图集

第66页：BAS设计依据（续）

1.4.2 BAS的设计依据（续）

除国家与行业标准规范外，建设单位对BAS的具体要求同样是设计的重要依据，包括监控范围、控制功能、监控点数以及对中央控制室、DDC设置与线缆敷设的要求。

第67页：建设单位对BAS的要求

2. 建设单位对BAS的要求

• BAS监控范围、控制功能、监控点数。
• BAS中央控制室的要求：位置应远离电磁干扰源（如变配电室等），并尽量安排在控制负荷中心处，注意防潮、防震；室内设备布置应留有足够的操作距离、检修距离；室内宜采用抗静电活动地板，土建及装修要求同计算机房。
• DDC的设置原则及布线方式：一般设置在冷冻站、空调机房等控制参数较为集中的地方，或弱电竖井中；每台DDC的输入/输出接口数量与种类应与所控制设备要求相适应，并留有10%~15%的余量。

第68页：电缆选择与敷设要求

电缆选择与敷设要求

中央操作站至DDC及DDC之间

RVVP 2×1.0或专用通信电缆。

DDC与现场设备（如传感器、阀门）之间

一般用RVV 2×1.0；是否需要采用软线及屏蔽线应根据具体设备而定。

敷设方式

以沿桥架或线槽明敷为主，出桥架后穿金属管保护。

第69页：BAS的电源与接地要求

BAS的电源

• 应有专用回路向中央控制室供电，供电回路采用保安电源供电。
• 中央操作站应设UPS，供电时间不得低于30min。
• BAS宜采用集中供电方式，以放射式供给各DDC；若采用就地供电，则由就近的保安电源供给。

BAS的接地要求

• 一般采用建筑物总体接地方式，总体接地电阻≤1Ω。
• 也可单独设置接地极，应采用一点接地方式，接地电阻≤4Ω，且与建筑物防雷接地系统的接地板间距≥20m。

第70页：1.4.3 设计的深度要求

1.4.3 BA系统设计的深度要求及内容

BAS的设计深度应符合建设部2003年颁布的《建筑工程设计文件编制深度规定》，具体分为3个阶段：方案设计、初步设计、施工图设计。

本小节中的设计深度是指BAS作为整体工程项目设计的一个专业，与建筑等各专业同时进行的设计工作；这与集成商所做的BAS投标方案设计有较大差异。

第71页：BAS方案设计内容

1. BAS的方案设计内容

• 规划BAS系统的大致功能和主要目标，并提出详细的可行性报告。
• 设计说明书应包括：设计依据、设计范围和内容、BAS系统的规模、控制方式和主要功能。
• 通常无须图纸，只须完成设计说明书和系统投资估算，如面积估算法。

第72页：BAS初步设计内容

2. BAS的初步设计内容

设计说明书

包括BAS的设计依据、系统功能、系统组成、总监控点数及其分布、系统网络结构、系统硬件及其组态、软件种类及功能、系统供电（含正常与备用电源）、线路及其铺设方式。

设计图纸

包括图纸目录、主要设备材料表、BAS系统图、各子系统的BAS监控原理图、控制室设备平面图等。

设备（硬/软件）选型要求说明

明确主要设备的选型要求。

第73页：BAS施工图设计内容清单

3. BAS的施工图设计内容

• 图纸目录
• 施工设计说明
• 材料表——主要是管线类的
• 设备表——主要是设备类
• BAS系统图
• 电源分配原理图
• 监控原理图——各子系统监控系统原理管线图
• 施工平面图——BAS管线敷设平面图
• BAS控制室设备平面布置图
• BAS监控点表

施工图设计之后经由BAS系统招投标产生工程承包商，承包商还应进行BAS施工图深化设计，设计单位应负责审查承包方提供的深化设计图纸。

第74页：施工图的图纸目录与施工说明

图纸目录：包括图纸名称、图号、图幅等。

施工设计说明

• 工程设计概况：应将审批后的初步设计中相关部分的主要技术指标录入。
• 建筑监控设备系统的监控范围和内容、控制室位置、建筑主要设备测量控制要求。
• 现场控制器设置方式、电源与接地要求、系统施工要求和注意事项、其它要说明的问题。

第75页：材料表与设备表的编制

材料表

• 主要线缆、穿管、电缆桥架的型号、规格、数量。
• 现场传感器、主要阀门的规格数量等。

设备表：按工艺系统的顺序，详细列出建筑监控设备系统中各种设备的名称、规格、数量、测量范围、输入输出信号要求、工作条件、技术要求、型号等。

第76页：BAS系统图与电源分配原理图

BAS系统图

• 表示大楼中BAS系统的全部控制设备（从监控主机到DDC）之间的关系。
• 应表示出建筑物内主机系统、网络设备和DDC的编号、数量、位置、网络连线关系等，并表示出DDC所监控对象的主要内容和被监控设备的楼层分布位置及通讯线路选择。
• 系统图表示到DDC为止。

电源分配原理图：表示BAS系统的总体供电系统图，应表示电源来源、配电至BAS控制室设备、各DDC控制箱及现场设备的方式和设备、管线编号。

第77页：监控原理图与管线敷设平面图

各子系统监控原理图

• 应注明子系统的工艺流程、仪表安装处的管道公称直径及参数、监控要求、监控点位置、接入DDC的I/O信号种类、现场控制器至每台现场仪表的电缆规格、编号等。

BAS管线敷设平面图（施工平面图）：应示出被控工艺设备、现场仪表、DDC控制箱、BAS控制室的位置，以及设备之间电缆、穿管、桥架的走向。

BAS控制室设备平面布置图：应标出控制室安装设备位置的主要尺寸。BAS监控点表：统计监控点表，可作为招标用文件。

第78页：1.4.4 BAS的系统选型

1.4.4 BAS的系统选型

BA厂商多，产品大都自成系统、各具特色，选型前要调查研究。一般可从下列几个方面进行考虑：

1. 可靠性
2. 技术先进
3. 互操作性好，便于构成开放式系统
4. 符合主流标准
5. 满足实用要求
6. 便于维修
7. 寿命周期成本低
8. 厂家实力与售后服务

第79页：1.4.5 DDC的设置原则

1.4.5 DDC的设置原则

• 一般，每组工艺设备系统由同一台DDC监控，便于系统调试。
• I/O点适当余量，预留量应大于10%~15%。
• DDC布置在监控对象的附近，以节省管线，并利于系统调试和维修。
• DDC装在控制箱内，一般挂墙明装，安装高度便于操作，内部强弱电应明显分开。
• 设备机房上下对齐时，DDC宜就近垂直组网，通信网络无须绕行竖井。

第80页：1.4.6 BAS控制室的设置原则

1.4.6 BAS控制室的设置原则

• 可单设，也可集中设置（可与FA、SA设在一起）。
• 参照计算机机房进行设计装修。
• 除了中央控制室外，还可以设置分控室。

课外作业：查阅资料，叙述怎样确定BAS控制室的面积。

第81页：1.4.7 现场管线敷设与仪表电缆选择

1.4.7 BAS的线路敷设方法

现场管线敷设原则

符合建筑电气设计的有关规范，参照相应品牌设备的技术手册。

仪表信号与控制电缆选择

• 仪表控制电缆：采用1~1.5mm²的控制电缆。
• 模拟量输入输出：采用屏蔽电缆。
• 开关量输入/输出：采用普通无屏蔽电缆。

第82页：通讯线缆与电源线规格选择

通讯线缆选择——现场控制器及监控主机之间

• 控制电缆（RVVP、RVSP）或计算机专用电缆中的屏蔽双绞线，截面为0.5~1mm²。

电源线规格与截面选择

• 向DDC的供电容量包括现场控制器与其所带的现场仪表所需用电容量。
• 采用铜芯控制或电力电缆，一般在1.5~4.0mm²之间。

第83页：电缆穿管与桥架的选择

电缆穿管的选择

• 宜采用焊接钢管，电缆面积总和与保护管内部面积比为35%。
• 地面与墙内安装的电缆穿管，一般由土建施工单位安装。

电缆桥架选择

• 应用场合：在线缆较为集中的场所。
• 强弱电缆在同一桥架中，应在中间设置金属隔板；电缆面积总和与桥架内部面积比一般应不大于40%。
• 要注明桥架规格；在走廊与吊顶中敷设时应注明安装位置与标高。

第84页：1.4.8 BAS的供电方式

1.4.8 BAS的供电与接地

供电方式

一般采用集中供电方式，即从主控室放射性向现场控制器和仪表敷设供电电缆，以便于系统调试和日常维护。

配电柜

主控室应设置配电柜，总电源容量不小于系统实际需要电源容量的1.2倍，设置空气开关作为保护装置，并标记回路与线号。

UPS选配原则

应采用在线式UPS，应保证断电后维持BAS主机系统工作30分钟。

接地原则

主控室设备、现场控制器和现场管线，均应良好接地。

第85页：BAS的接地方式与屏蔽接地

接地方式

• 可采用集中的共用接地或单独接地方式。
• 联合接地时接地电阻应小于1Ω；单独接地时接地电阻应小于4Ω。

屏蔽接地与保护接地

• 屏蔽接地：用于屏蔽线缆的信号屏蔽接地处。
• 保护接地：用于正常不带电设备，如金属机箱机柜、电缆桥架、金属穿管等处。

第86页：1.4.9 造价估算：面积估算法

1.4.9 BAS的造价估算

造价计算贯穿各阶段：方案设计阶段——估算；初步设计阶段——概算；施工图设计阶段——预算；招投标阶段——报价。本节仅讲解估算的方法。

面积估算法

• 参照同类建筑BAS投资，得出单位面积的造价，一般业内都有统计值。
• 通常BAS按面积造价为20~40元/平方米；规模大或机电设备简单的建筑物，其平均造价较低。
• 再按照建筑面积估算本项目的BAS投资。
• 特点：简单易行但准确性差，多用于早期项目投资估算，如方案设计阶段。

第87页：造价估算：点数估算法

点数估算法

• 参照同类建筑BAS投资，得出每个监控点的造价，通常为人民币1500~2500元/点。
• 监控数字量较多的系统平均造价较低，监控模拟量较多的系统平均造价较高。
• 计算方法：BAS投资额 = 监控点数 × 监控点单位造价。
• 举例：某酒店建筑设备监控系统总监控点为1000点，按2000元/点估算造价。

特点：比面积估算法准确，但准确性仍然较低，多用于控制方案完成后的投资估算，如初步设计阶段。

第88页：造价估算：设备估算法

设备估算法

BAS设计完成之后，根据监控设备、材料表、系统功能等详细要求，以及设备实际价格或市场平均价，列出系统及设备、材料的单项价格表，逐项计算得出设备总造价，再估算出系统安装调试费，计算出本项目建筑设备监控系统总投资造价。

• 投资比例估算法
• 工程定额法

第89页：投资比例估算法

（1）投资比例估算法

• 方法：先计算出设备总投资，再据设备总投资的一定比例取费，估算出安装调试费，从而计算出总造价。
• 安装调试费通常按设备总投资的10%~15%进行取费。
• 安装调试费通常包括：安装费、调试费、安装指导费、运输保险费等。

特点：简单易行、工作量小；缺点是收费无依据、合理性差，不利于按工程进度付费。常用于投标时间较短时的系统造价估算，或项目业主进行粗略估算。

第90页：工程定额法

（2）工程定额法

• 方法：严格按照"建筑安装工程预算定额"中有关BAS的工程量进行逐项取费计算，得出准确的建筑设备监控系统安装调试费。

特点：操作合理且计算准确，但各地标准定额和情况有差距，须根据项目实施所在地的实际情况做出相应调整。是目前大型工程中常用的规范操作方式。

第91页：1.5 实际工程认知参观

1.5 实际工程认知参观

1.5.1 参观内容及要求

1. 该项目的工程概况和投资情况
2. 智能建筑工程的专业范围、项目实施的相关方单位
3. 主要的建筑机电设备和智能化系统设备（如品牌、厂商、铭牌技术参数等）
4. 该项目BAS的架构与组成、BAS的主要设备
5. BAS人机界面情况、运行管理的组织结构等
6. BAS的运行效益

另含1.5.2工程概况、1.5.3建筑智能化系统工程的主要内容。

第92页：实际工程的BA系统监控内容

1.5.4 机电设备和楼宇自控系统

BA系统采用集散式的结构模式，现场控制器DDC具有独立控制和通信等功能，所有DDC控制器要求采用UPS集中供电。楼宇自控系统的监控内容主要有：

• 冷热源系统：预留BA网关通讯接口，与冷热源群控系统相连
• 空调机组：监测回风温度或室内温度、CO₂监测、机组启停与水阀调节、风机运行故障与手自动状态检测、三档调速控制、过滤网两侧压差
• 新风机组：监测送风温度、机组启停与水阀调节、风机状态检测与启停/调速控制、过滤网压差
• 风机盘管：总配电箱运行与手自动状态检测、启停控制，设置供水总管蝶阀控制开关
• 送/排风机系统：风机运行、故障、手自动状态检测，启停控制，CO浓度检测
• 给排水系统：生活水池超高/超低液位监测、集水井超高液位监测、生活水泵与排污泵故障报警及运行状态监测
• 照明系统：楼层公共照明、地下室照明及泛光照明的运行与手自动状态检测、启停控制
• 变配电系统：以网关形式与BA通讯，需提供通讯接口方式与通讯协议
• 电梯系统：采用BA通讯接口，网关通讯采集电梯运行参数

注：冷热源群控系统、变配电系统、VRV空调及电梯系统通过网关接口与BA集成。