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        基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的園區(qū)建筑智能化系統(tǒng)

        2014-12-04 12:35:34吳鳳泉
        關(guān)鍵詞:樓宇總線控制器

        吳鳳泉,張 恕,蘇 敏

        (承德石油高等專科學(xué)校信息中心,河北 承德 067000)

        建筑智能化是利用建筑4C技術(shù),對樓宇各個自控子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集,來完成整個建筑物全部信息的集中監(jiān)控。目前,智能樓宇廣泛采用LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)。LonTalk協(xié)議支持ISO/OSI全部七層協(xié)議,采用可預(yù)測P的CSMA方式,在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下,不會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。它適用于少量監(jiān)控信息的傳輸。

        樓宇自動化是一個開放的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng),是對智能建筑內(nèi)所有動力、樓宇設(shè)備進行自動監(jiān)測和控制。它主要包括中央操作站OWS、網(wǎng)絡(luò)控制器NCU和直接數(shù)字控制器 DDC。OWS的主要功能是借助NCU實現(xiàn)與DDC的連接,從而完成現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)視和控制。NCU的功能是通過以太網(wǎng),將OWS與DDC連接在一起,通過Ethernet/IP協(xié)議實現(xiàn)信息傳遞。DDC的功能是將現(xiàn)場的檢測元件和執(zhí)行元件連接起來,實現(xiàn)集中管理、分散控制工作。

        園區(qū)智能化系統(tǒng)的功能較復(fù)雜,各個建筑里機電設(shè)備較分散很難進行設(shè)備的集中控制和信息的統(tǒng)一管理,因此要合理地構(gòu)建所用的控制網(wǎng)絡(luò)。

        1 本系統(tǒng)具備的功能

        某基地園區(qū)占地面積3×105m2,總建筑面積近7×104m2,有四個區(qū)分別為生活區(qū)、會議區(qū)、設(shè)備區(qū)和教研區(qū)。本系統(tǒng)實現(xiàn)功能如下:

        1)熱水鍋爐系統(tǒng)。主要對熱水溫度、鍋爐、熱水水泵、油泵之運行狀態(tài)、故障檢測與顯示、油箱油位、油溫等進行監(jiān)控。

        2)供配電系統(tǒng)。系統(tǒng)主要功能是保證建筑物安全可靠的供電,可以對智能建筑物的供電狀況進行實時監(jiān)視和控制,包括對各級電力開關(guān)的狀態(tài)、配電柜高壓和低壓側(cè)狀態(tài)、主要回路的電壓電流及功率因數(shù)、變壓器及電纜的溫度、發(fā)電機運行狀態(tài)的監(jiān)測與控制,對故障進行報警等。

        3)冷水機組系統(tǒng)。系統(tǒng)是一套獨立的控制系統(tǒng),可以通過相關(guān)接口讀數(shù)據(jù)。

        4)智能照明系統(tǒng)。系統(tǒng)主要是對各樓層的配電盤、辦公門廳、走廊、庭院或停車場等處的照明、廣告霓虹燈等設(shè)備自動進行啟??刂疲⒆詣訉崿F(xiàn)對照明回路的分組控制、對用電過大時的自動切斷,以及對廳堂和辦公室等地的無人熄燈控制等。

        5)空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)。主要對大樓環(huán)境溫濕度、各設(shè)備的狀態(tài)、室內(nèi)外各測點的溫濕度、送風(fēng)壓力、流量、閥門開度和運行時間、風(fēng)機的位置、狀態(tài)等進行監(jiān)測。

        6)給排水系統(tǒng)。主要對各給水泵、排水泵、污水泵及飲用水泵的運行狀態(tài)進行監(jiān)測,對各種水箱及污水池的水位進行實時監(jiān)控,并通過對給水系統(tǒng)壓力、流量的監(jiān)測以及根據(jù)這些相關(guān)數(shù)據(jù),啟停相應(yīng)的水泵,以保證給排水系統(tǒng)的正常運行。

        2 本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

        園區(qū)建筑有4個區(qū),不同區(qū)之間的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量多且分散,因此采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

        每個區(qū)內(nèi)的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置一條BUS,通過以太網(wǎng)將各個區(qū)的信息連傳送到中央管理站,系統(tǒng)管理軟件是HONEYWELL公司的智建管理組件EBI系統(tǒng),可以接收現(xiàn)場系統(tǒng)和設(shè)備運行參數(shù),可以進行簡單的功能設(shè)置。LonWorks技術(shù)可將中央監(jiān)控室中系統(tǒng)的部分功能下放到現(xiàn)場設(shè)備,實現(xiàn)系統(tǒng)的分散控制[1]。

        如圖1所示,總線和每個區(qū)的i.LON網(wǎng)絡(luò)路由器進行通信。i.LON將所接收到的現(xiàn)場信息上傳到中央控制站。系統(tǒng)配備了現(xiàn)場EXCEL500 DDC控制器,能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。即使中央監(jiān)控站出現(xiàn)故障不工作,DDC控制器也可實現(xiàn)現(xiàn)場控制的獨立和實時運行。

        變配電系統(tǒng)、冷水機組系統(tǒng)和智能照明系統(tǒng)通過智能接口接入系統(tǒng)進行集中監(jiān)控。

        3 子系統(tǒng)分析與接口構(gòu)建

        3.1 變配電系統(tǒng)

        如圖2所示,系統(tǒng)物理層采用RS485,通過RS485/RS232轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換后由串口擴展卡接入EBI工作站。現(xiàn)場的發(fā)電機等自帶接口,智能表采集數(shù)據(jù)后送入配電系統(tǒng)。智能表采用Modbus協(xié)議,可以和軟件 EBI相互兼容[2]。

        3.2 智能照明系統(tǒng)

        軟件為西門子EIB系統(tǒng),利用RS232口與主機進行連接。通過EIB可視化軟件,可以實現(xiàn)可視化的圖形界面和系統(tǒng)控制回路之間的數(shù)據(jù)傳送。

        BA主機有OPC Server軟件,EBI軟件自帶OPC Client插件(見圖3)。BMS系統(tǒng)通過OPC接口實現(xiàn)對照明系統(tǒng)的監(jiān)控[3]。

        3.3 冷水機組系統(tǒng)

        空調(diào)廠家可以獨自構(gòu)建冷凍站系統(tǒng),BA系統(tǒng)通過OPEN-LINK方式和系統(tǒng)進行連接。

        控制器Q9200可以為設(shè)備提供硬件接口,將第三方非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議轉(zhuǎn)換成通用CBUS變量,作為CBUS總線上的數(shù)據(jù)。所采用的軟件為ZM5002。

        4 結(jié)論

        以基地園林為項目構(gòu)建施工對象,在詳細(xì)地分析了該系統(tǒng)的實際特點之后,采用最新的LonWorks技術(shù)來構(gòu)建相關(guān)的系統(tǒng),并開發(fā)了上下層間相關(guān)的接口,實現(xiàn)了信息的集中監(jiān)控和有效管理。該系統(tǒng)符合相關(guān)的技術(shù)要求,系統(tǒng)也便于日后進一步地升級。

        [1]劉剛,李兵.基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的校園建筑智能化系統(tǒng)[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2008,40(1):106-108.

        [2]朱世欣.LonWorks技術(shù)在樓宇自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣傳動自動化,2005,27(2):53-56.

        [3]何麗莉.LonWorks技術(shù)的樓宇自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2012,12(1);44-46.

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