人工环境(智能空间)综合能源AI系统架构--基于物联网架构,集成建筑设备监控、智能照明、能源管理、节能减排、自体发电於一体,并整合冷热源、空调、通排风、给排水、余热利用、燃气、供配电、充电桩、储电蓄能、"风-光-温差"发电等系统监控对象：风冷热泵机组、离心水泵及相关温度、压力、流量参数。由于冷热源系统是建筑物内的用电大户，也是直接决定办公环境好坏的重要系统，并且该系统设备价格昂贵、日常保养和维护工作所需的人力和物力也很大。因此，对冷/热源系统实施有效的监控和管理是至关重要的。通过监测空调水供回水温度和空调水流量计算出建筑物的冷/热负荷，在此基础上对机组进行台数控制。在拥有多台风冷热泵机组的情况下，为了使每台机组的运行时间趋于合理，通过比较各台机组的运行时间，从而决定各台机组开启的顺序。-空调水(冷冻水/空调热水)供、回水温度和回水流量；-根据空调水供、回水温度和回水流量，计算建筑物实际冷或热负荷，进行机组台选控制，并控制相应的水泵；-根据DDC内部存储的风冷热泵机组累计运行时间，对风冷热泵机组进行时间均衡调节，系统为优先权设计：需要启动时，开启累计运行时间最短的机组；需要关闭时，关闭累计运行时间最长的机组；-根据空调水供、回水总管压差，PID调节旁通阀开度，保持空调水供水压力稳定。空调系统监控对象为空调机组、新风机组，空调/新风机组位于各层空调机房内。-对新风机组，监测送风温度；对空调机组，监测回风温度。-在冬/夏季，采用最小新风量；在过渡季，采用焓值控制方式。-根据送风温度(回风温度)与设定值(可调)的偏差，通过PID运算，输出相应的控制信号，调节回水管上电动阀的开度，以保持送风温度(回风温度)的恒定。注：在大楼的典型位置，测取室外新风的温、湿度，为整个系统使用。纳入建筑物自控系统的送排风机为用于地下室配电间、汽车库、自行车库的送/排风机；用于卫生间的屋顶排风机；用于会议室、餐厅的通风机；用于厨房的通风机。纳入AI系统的给排水系统包括生活给水系统和生活污水系统。系统中的水泵与水箱或水池液位状态联动，仅在需要时才投入运转，避免不必要的浪费，节约水源。纳入AI系统的供配电系统包括其高压、变压器、低压配电。建筑物高压进线，通常为两路10KV独立电源，两路可自动切换，互为备用。电力的管理是建筑物内最重要的部分之一。基于目前的技术水平和管理水平，AI系统对变配电系统只监测不控制。AI系统对建筑照明实行监控不仅可简化操作，还可以按时间要求或照度要求进行控制，使被控灯具要求点亮或熄灭，利于节约电能。建筑物照明系统包括泛光/航空标志灯照明、车库照明。
××工程采暖使用热交换系统，将对热交换系统进行实时监控，由于要贯彻节约能源的原则，方案能将通过调节水流量的方式来对整个建筑能的不同区域供暖实现分区域温度控制，人员集中且流动频繁的区域，提高换热程度，使室内温度更加温暖舒适；人员流动稀少区域，将控制降低热交换程度，以减少不必要的能源浪费。电锅炉：通过无源干接点或RS485总线通讯接口读取电锅炉的实时运行状态、手/自动状态、故障状态，对其进行实时监测，并作启停控制。供水总管水泵：手/自动、故障、运行状态监测，启停控制。变频多联空调此工程空调系统采用变频多联空调，夏季制冷，冬季辅助供热。我们的BAS将通过多联空调系统控制中心主机提供的RS485/RS232/RJ45/OPC等通讯接口及通讯协议，读取室外机和室内机空调的相关信息。主要监测空调的运行状态、故障、报警、运行频率、温湿度.××工程将对地下二层娱乐室和地下一层的储藏间的吊顶式新风机组进行实时监控。控制内容如下：新风机运行状态、手/自动状态、故障报警及开关控制。DDC控制器对送风温度、湿度进行PID控制。通过调节冷冻水电动阀的开度，使送风温度、湿度保持在设定值范围内。当新风机停止时，冷水电动阀将会关闭。压差开关将会监察新风机过滤网的状况，当过滤网堵塞时，压差开关便会发出讯号，以催促维护人员清洗过滤网。风机运行状态与风阀联锁，所以当风机停止时，风阀便完全关上。××工程将对室内地下车库、首层公共卫生间、厨房三处总共6台低噪声排风机进行实时监控。控制内容如下：送/排风机运行状态、手/自动状态，故障报警及开关控制。送/排风机平时根据地下室的CO浓度、CO2浓度进行间歇排风；发生火灾时，完全由消防报警系统控制。BAS系统根据大楼用水量的变化，及时调整系统中生活水泵的运行台数以达到供水量与需水量之间的平衡，实现泵房的最佳运行，实现高效率、低能耗的最优化控制，从而达到经济运行的目的。根据给排水的初步设计，所有潜水泵均可有磁性浮球液位控制器控制启停，消防水泵由消防系统单独控制，因此BAS系统对潜水排污泵和消防水泵只监视不控制。生活水泵及生活热水循环泵的运行状态、手/自动状态、故障报警及开关控制。监控范围包括高低压配电柜、发电机及变压器等设备。BAS采用国际常用总线接口(采用Modbus协议或Canopn协议)与供配电系统相联，读取每个变配电箱的相关信息。由于现代社会一直提倡节能的理念，BMS系统也会对大楼内的能源配置进行合理的优化和管理，首先体现在对电能的能源管理上。我们将在低压柜中安装一定数量的电力参数智能采集仪，采集实时电力参数，通过BMS系统主服务器对电能进行合理优化管理。××工程对配电房的高压中置柜、变压器、柴油发电机、低压总会路及主要4个高能耗低压开关回路进行实时监控。低压重要回路之开关状态、故障报警(DDC先预留点数,具体回路有待甲方决定)通过电力参数智能采集仪采集低压进线的电压、电流、功率因数、频率、用电量等，实现能源管理。操作员可按需要，对重要的供电设备的用电量，电流等参数编定各类型的报表及趋势图分析。××工程中，由于低压配电的进线总容量为500kW，为了防止低压配电超负荷运行，以及对低压配电的能源使用情况进行实施管理监控，我们采用以下方法对低压配电进行整体的能源监测管理：通过电力参数智能采集仪采集低压进线的电压、电流、功率因数、频率、用电量等；对厨房动力、厨房送排风排烟机、热水锅炉、空调室外机这四个大容量的回路做能源管理监控，通过电力参数智能采集仪采集这四个回路每个回路的电压、电流、功率因数、频率、用电量等。当监测到进线用电量超过总容量时，将有软件控制切断热水锅炉回路，让热水锅炉停止运行一定时间，等进线用电量恢复到安全范围内再重新接通热水锅炉回路，启动热水锅炉。通过这个监控过程的实现，充分起到了对**胡同用电能源监测管理的目的，达到节约能源的效果。电梯可分为直升电梯和手扶电梯，而直升电梯按其用途分，可分为客梯、货梯、客货梯、消防梯等。电梯的控制方式可分为层间控制、简易自动、集选控制、有/无司机控制以及群控等。对于大厦电梯，通常选用群控方式。电梯的自动化程度体现在两个方面，一是其拖动系统的组成形式；二是其操纵自动化程度。常见的电梯拖动系统有以下3种：双速拖动方式：以交流双速电动机作动力装置，通过控制系统按时间原则控制电动机的高/低速绕组连接，使电梯在运行的各阶段速度作相应的变化。但是在这种拖动方式下，电梯的运行速度是有级变化的，舒适感较差，不适于高层建筑中使用。交流调压调速拖动方式：由单速电动机驱动，用晶闸管控制送往电动机上的电源电压。受晶闸管控制，电机的速度可按要求的规律连续变化，因此乘坐舒适感好，同时拖动系统的结构简单。但由于晶闸管调压的结果，主电路三相电压波形严重畸变，不仅影响供电质量，还造成电机严重发热，故不适用于高速电梯。交流调压调频拖动方式：又称VVVF方式。利用微机控制技术和脉冲调制技术，通过改变曳引电动机电源的频率及电压使电梯的速度按需要变化。由于采用了先进的调速技术和控制装置，使VVVF电梯具有高效、节能舒适感好、控制系统体积小、动态品质及抗干扰性能优越等一系列优点。是现代化高层建筑电梯拖动的理想形式。电梯操纵自动化是指电梯对来自轿厢、厅站、井道、机房等外部控制信号进行自动分析、判断及处理的能力，是其使用性能的重要标志。常见的操纵形式有按扭控制、信号控制、和集选控制等形式，一般高层建筑中的乘客电梯多为操纵自动化程度较高的集选控制电梯。“集选”的含义是将各楼层厅外的上、下召唤及轿厢指令，井道信息等外部信号综合在一起进行集中处理，从而使电梯自动地选择运行方向和目的层站，并自动地完成启动、运行、减速、平层、开关门及显示、保护等一系列功能。类如集选控制的电梯由于自动化程度要求高，一般都采用计算机为核心的控制系统。该系统电气控制柜弱电部分通常为起运动和操纵控制作用的微机计算机系统或可编程序控制器(PLC)，强电部分则主要包括整流、逆变半导体及接触器等执行电器。柜内的计算机系统带有RS232或RS485通讯接口，可以与分布在电梯各处的智能化装置(如各层呼梯装置和轿厢操纵盘等)进行数据通讯，组成分布式电梯控制系统，也可以与上位监控管理计算机联网，构成电梯监控网络。电梯升降控制器作为BAS系统的一个分站，它控制和扫描电梯升降层的信号，并将其传送到中央控制站。故障检测与报警，包括厅门、厢门故障检测与报警；轿厢上下限超限故障报警以及钢绳轮超速故障报警等。各部电梯的开/停控制，电梯群控，当任一层用户按叫电梯时，最接近用户的同方向电梯，将率先到达用户层，以节省用户的等待时间；自动检测电梯运行的繁忙程度以及控制电梯组的开启/停止的台数，以便节省能源。当发生火警时，由电梯升降控制器控制所有的电梯，包括直升客梯和货梯降至首层，并切断电梯的供电电源。根据上述电梯监控系统的功能可知，必须以计算机为核心，组成一个智能化的监控系统才能完成所要求的监控任务。同时，作为智能建筑BAS的子系统，它必须与中央管理计算机(BMS)以及消防控制系统进行通讯，使系统成为有机整体。系统具有较强的显示功能，除了正常情况下显示各电梯的运行状态之外，当发生灾害或故障时，用专用画面代替正常显示图面，并且当必须管制运行或发生异常时，能把操作顺序和必要的措施显示在图面上，因此可迅速地处理灾害和故障，提高对电梯的监控能力。电梯的运行状态可由管理人员用鼠标直接在CRT上进行干预，以便根据需要随时起、停任何一台电梯。电梯的运行及故障情况定时由打印机进行记录。当发生火灾等异常情况时，消防监控系统及时向电梯监控系统发出报警及控制信息，电梯监控系统主控制器再向相应的电梯DDC装置发出相应的控制信号，使它们进入预定的工作状态。对于载客用升降电梯和汽车升降电梯，我们将通过电梯主机的通讯接口协议，读取电梯的上下运行状态、楼层显示状态、故障报警状态等信息，管理人员可在监控中心直观的获取电梯状态。根据火灾报警系统提供的通讯协议，TCP/IP、OPC 等，编写通讯接口，完成与消防系统的无缝集成。其示意图如下：如果火灾报警系统不设置消防操作站，则可以通过消防控制主机的串行接口RS232或者RS485直接将其接入到BMS系统中。火灾报警系统在现代智能建筑中起着极其重要的安全保障作用。火灾报警系统属于智能大厦系统的一个子系统，但其又在完全脱离其他系统或网络的情况下独立正常运行和操作，完成自身所具有的防灾和灭火的功能，具有绝对的优先权。火灾报警系统的结构、组成、功能都应符合我国现行的规范。火灾报警系统(FAS)按照我国现行的规范要求，应成一个独立的系统。由独立的消防控制室、控制主机、探测器、控制模块等组成。火灾报警系统具有自己的网络系统和布线系统，以实现在任何情况下，该系统都可以独立运行、操作和管理。随着计算机技术和网络技术的发展，已经可以实现独立火灾报警系统与楼宇监控管理系统联网，从而达到对火灾报警系统的二次监视和信息共享；并通过提供综合保安管理系统、楼宇设备自控系统、广播系统以及有线/无线通讯系统等相应的联动功能，来提高防范火患和降低火灾损失的能力。因此，现代化的火灾报警系统应具有联网和提供通讯接口界面的能力。一般联网的方式是由网关提供与BMS网络的连接和协议的转换，以实现火灾监控管理工作站与BMS系统工作站同处同一并行处理分布式计算机网络中，通过 BMS 系统的工作站CRT图形控制器实时显示火灾报警的位置和状态，并提供 BMS的集成联动功能。因此可以视BMS系统监控管理中心是火灾报警系统(FAS)的二次管理中心。BMS 系统可实现以下功能，具体的功能由火灾报警系统提供的接口协议而定：提供以事件联动程序信息为主的报表，报表内容包括： 报警设备地址码，描述，联动设备名称，描述。提供消防值班员确认火灾报警信号的时间和修改者姓名的资料。闭路电视监视系统是综合保安管理系统的重要组成部分，它主要以地图方式管理所有摄像机，可以预设所有摄像机的动作序列，对每个摄像机的动作进行设置，如控制云台的转动、俯仰及变焦对焦，控制矩阵视频切换器的输出，接收 BAS 及防盗报警的报警信息并进行相应联动，从窗口中观察实时动态监控图像等。BMS与安防系统通过TCP/IP 连接。从安防系统取得所有信息，包括视频，并通过安防系统控制矩阵切换，再由安防服务器通过RS232接口，将其控制信号传输给矩阵切换器，从而达到控制矩阵下属现场设备的目的。只需要安防系统提供软件接口即可，如上图所示。BMS直接从矩阵切换器获取视频流，通过视频压缩卡数字化以后，送到网络上，矩阵切换也直接通过 RS232/485 进行，其他信息从安防系统取得，系统需分别编写与安防系统的接口以及与矩阵切换器的串行通讯接口。通常采用第二种方式，响应速度快，特别对于有球机控制的场合，响应速度尤为重要。BMS与CCTV系统集成除完成一般的录像功能外，还能完成如下联动及其他功能(BMS 实际实现的功能由CCTV 系统提供的接口协议而定)：当防盗报警系统报警时，除CCTV联动外，由BMS根据联动关系，自动启动录像。控制摄像机转动、俯仰及变焦对焦(PTZ) 自动产生报警报警记录明细报表。BMS 通过 API、ODBC 等接口与防盗报警系统互连，实现的功能由防盗报警系统提供的接口协议而定。一般有以下功能：具体报警参数需根据防盗报警主机接口协议可开放的数据为准。语音广播系统在智能建筑中有着广泛的运用，多媒体会议室、室内背景音乐播放、多媒体信息广播、突发紧急情况报警等。BMS主要通过语音广播主机提供的可读取数据的RS485/232总线通讯接口及通讯协议，对语音广播系统进行实时监控，在BMS监测到有火灾、非法入侵等紧急情况发生时，可联动语音广播系统切换到报警模式。我们将根据实际情况需要，在室内适当位置安装一定数量的温湿度传感器。在BMS服务器终端可获取室内实时的环境及空气质量信息，用户可通过短信和电话语音等方式获取实时数据参数。智能照明控制系统，就是根据某一区域的功能、每天不同的时间、室外光亮度或该区域的用途来自控制照明。其中最重要的一点就是可进行预设，即具有将照明亮度转变为一系列设置的功能。采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的"预设置"控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。BMS一般采用ACTIVEX、OPC等接口与其连接，具体的功能由该系统提供的接口协议而定。针对××项目，我们的智能照明控制系统主要应用于其公共区域、活动室、办公区域、卫生间等场所，具体配置有：开关控制器、调光控制器、控制面板、人体存在感应等。智能照明模块安装于现场的对应回路的强电回路配电箱中，室内墙面开关将全部采用智能控制面板，86底盒安装。办公区域、活动室的照明控制主要采用逻辑定时控制方式，由各个楼层的逻辑定时控制器或中央监控服务器自动控制，上班时间自动亮灯，下班后自动关灯。当某些区域需要照明时，可以通过配电箱中的面板开关打开相应的回路(非专业的智能照明系统很难做到)。公共走道、洗手间等区域的控制由逻辑定时模块或中央控制服务器进行集中控制，按照工作日、休息日和节假日等区分不同的时间对照明灯具进行控制，使管理简便化，防止遗忘关灯现象。同时，也采用感应控制，即利用人体存在感应器和亮度传感器控制灯光的明暗，尽可能利用自然光和人体感应实现节能控制。实现照度优先、人来灯亮、人走灯灭的智能化管理。在中央监控上，系统通过TCP/IP与监控服务器相连，通过服务器对系统进行编程，设定系统单元器件操作的各项功能。系统可以脱离计算机独立运行，和计算机连接时对系统进行实时现场监控，在计算机界面上可以实时的反应出受控灯具的开启状态，也可对受控灯具进行开启和关闭动作，实时检测系统性能并做出反应，大大地减少了人力资源的浪费。1、线路简单，安装方便，易于维护，节省线材消耗量，降低开发商的投资成本和维修管理费用，缩短安装工期，提高投资回报率。2、可实现单点、双点、多点、区域、群组控制、场景设置、定时开关、亮度手动自动调节、实时监控、故障自检、遥控等多种照明控制任务，节约电能。3、控制回路与负载分离，控制回路的工作电压为安全电压DC24V，即使开关面板意外漏电，也能确保人身安全。4、当建筑物停电后，由于系统中每个输入输出元件里都预存系统状态和控制指令，因此在恢复供电时，系统会根据预先设定的状态重新恢复正常工作，提高能源管理水平。
