西南某證券大樓系統集成設計探討

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(1.重慶市設計院, 重慶 400015;2.重慶建筑工程職業學院, 重慶 400072)

0 引 言

智能建筑中大量機電設備系統的運行和維護非常復雜,導致其運行維護成本高,一種有效的解決方案是采用系統集成技術,通過結構化的綜合布線系統和計算機網絡技術將各個分離的設備和系統、功能和信息等集成到相互關聯的、統一和協調的系統之中,使資源達到充分共享,實現集中、高效、便利的管理。系統集成應采用功能集成、網絡集成、軟件界面集成等多種集成技術,實現的關鍵在于解決系統之間的互連性和互操作性問題,是多廠商、多協議和面向各種應用的體系結構。這需要解決各類設備、子系統間的接口、協議、系統平臺、應用軟件等與子系統、建筑環境、施工配合、組織管理和人員配備相關的面向集成的問題[1-2]。

系統集成的本質就是最優化的綜合統籌設計。一個大型的綜合計算機網絡系統集成包括計算機軟件、硬件、操作系統技術、數據庫技術、網絡通訊技術等集成,以及不同廠家產品選型、搭配的集成,達到的目標——整體性能最優,即所有部件和成分合在一起后不但能工作,而且全系統成本低、效率高、性能勻稱,具有可擴充性和可維護性。為了達到此目標,系統集成商的優劣至關重要。

智能建筑系統集成設計時主要從以下幾方面考慮:系統集成的模式,集成的設計原則,系統組成,以及如何實現各個子系統的集成等。

1 工程概況

西南某證券大樓總建筑面積為118 162.99 m2,其中地上建筑面積為76 222.44 m2,地下建筑面積為41 940.55 m2,地上39層,地下6層,建筑總高度為198.6 m。該工程擬建甲級寫字樓,主要包括證券總部辦公和文化區,與證券業相關的銀行、基金、信托、保險、擔保及律師、會計師、審計師事務所等中介機構辦公區;配套設施為展覽廳、多功能廳、會議、食堂、廚房、健身中心、商務中心、數據機房、地下車庫及設備用房等。

2 機電設備系統集成項目需求分析

該工程樓宇機電設備系統集成項目的功能需求分析:

(1) 實時監控。人工控制計算機界面實時查詢或控制任意樓宇機電設備系統,通過設置某設備的地址號值以調整設備狀態。

(2) 自動巡查。自動巡查各樓宇機電設備系統,并自動核對所采集的設備狀態數據,若有異常,則報警或觸發聯動與組合控制。

(3) 主動報警。對設備故障和異常數據信息主動報警,記錄報警信息,設置報警級別,采用聲、光等報警形式,綜合抗干擾技術,降低誤報警。

(4) 遠程管理。在Internet上管理樓宇機電設備系統。

(5) 數據管理。歷史數據入庫,統計分析,提供查詢功能;根據用戶需求生成并打印報表;統計數據,繪制運行曲線。

(6) 系統管理。自由配置集成管理軟件、設備網關、數據采集設備、監控通道、系統功能、操作人員等;人員的賬號、權限、交接班管理;對系統狀態、操作記錄形成日志。

(7) 聯動控制。預置的聯動控制有電梯系統、通風系統、空調系統、排風系統、照明系統、消防系統、安防系統、供配電系統等聯動。用戶還可自定義聯動控制策略。

(8) 物業管理。物業管理提供完善的業務功能,包括固定資產、設備維修和綜合服務等功能塊,對內部各設備建立設備檔案。

(9) 其他。系統故障自診斷,組合控制設置,在線幫助,遠程維護與操作。

3 系統集成的模式

目前,大型公共建筑系統集成主要采用以下幾種模式:

(1) LonWorks和BACnet技術。LonWorks和BACnet技術適用于大區域、點數分散的控制系統,不適用于消防和保安系統。

(2) 以樓宇自控系統(BAS)為核心,通過LonWorks或BACnet等技術實現的集成模式。采用基于三層結構的樓宇機電設備系統集成平臺,能夠分離預定義邏輯,優化資源占用,提供異類數據源支持,實現在統一平臺上集成異構機電設備,靈活組態,可自定義配置的聯動控制邏輯,并提供強大的擴展性支持。

該樓宇機電設備系統集成平臺的三層體系結構分別為分布層、核心層和數據層。分布層基于子系統平等的方式進行各樓宇機電設備系統的接入,即各樓宇機電設備系統地位相互平等,主要完成數據傳輸功能;核心層包含若干可運行邏輯組件,是集成管理平臺核心功能實現的根本;數據層對集成管理平臺運行中的數據進行管理。

這種集成模式的優點是BAS軟件提供的開發平臺比較強大,通過網關轉換,將智能建筑內全部子系統連通;缺點是BAS網絡通信速率較低[3]。

(3) 以串行通訊方式進行集成。串行通信在通信速度上過慢,一般不采用此種方式。

(4) 基于系統平等方式進行系統集成。該集成模式基于組件的、標準的開放平臺,各個子系統的管理系統接口模塊以組件的形式加入,按照集成平臺制定的接口定義標準定義接口模塊。集成平臺通過這些接口模塊與子系統進行通信和控制,并根據收集到的各個子系統的信息,協調各個子系統之間的工作。該系統的缺點是要建立一個新的集成平臺[4]。

因此,該工程樓宇自控系統采用的是江森Metasys樓宇自控系統,即以BAS為核心,通過LonWorks或BACnet等技術實現的集成模式。以BAS為核心的系統集成模式如圖1所示。

圖1 以BAS為核心的系統集成模式

4 系統集成的設計原則

4.1 總體構思

系統集成是從智能建筑的本質出發,充分考慮綜合辦公大樓的各種功能需求,利用計算機網絡系統,形成一個相互關聯、完整和協調的綜合系統,使系統信息得到高效、合理的分配和共享。

在完成集成系統后開發綜合辦公大樓內部的綜合管理和信息服務系統,使物業管理做到高度集中、有效和方便。最終向業主提供智能建筑管理系統,能綜合利用大廈內以各種手段收集到的有用信息,并加以分析整理,成為具有高附加值的資料。充分運用這些資料,可以使綜合辦公大樓的設備和綜合業務管理的工作流程更有效,使大樓在安全、高效、舒適、節能和環保方面達到較高的水平。

4.2 設計原則

系統集成設計時遵循以下設計原則:

(1) 安全性和可靠性。安全性和可靠性是智能建筑的基本要求,是弱電系統集成工程設計的主要目標。

(2) 滿足業主要求。工程設計以業主需求進行分析,并以得到業主認可的需求為目標來開展工作。

(3) 合理性和經濟性。在保證先進性的同時提高工作效率,充分考慮系統的實用性和經濟效益,獲得最大的投資回報率。

(4) 標準化。工程設計及其實施都按照國家和地方的有關標準進行。

(5) 先進性。工程的整體方案及各子系統方案具有明顯的先進特征?？紤]到電子、信息技術的迅速發展,設計在技術上適度超前,所采用的設備、產品和軟件不僅成熟而且能代表當今世界的技術水平。

(6) 結構化和可擴充性。結構化和模塊化的集成網絡系統具有很好的兼容性和可擴充性,既可使不同廠商的設備產品綜合在同一系統中,又可使系統能方便地擴充,并擴展另外廠商的設備產品。

5 系統集成的內容

根據該工程的具體情況,建筑自動化管理系統組成如圖2所示。系統集成模式以BAS為核心,開發與各種第三方系統的網絡通信接口,這樣BAS網關就能將SAS、FAS等第三方系統的協議轉化為BAS級通信主干協議,從而實現以BAS為核心的集成系統。

圖2 建筑自動化管理系統組成

江森Metasys集成管理系統是將各子系統的信息資源匯集到一個系統集成平臺上,通過對資源的收集、分析、傳遞和處理,從而對整個建筑進行最優化的控制和決策,達到高效、經濟、節能、協調的運行狀態,并最終與建筑藝術相結合,創造一個舒適、溫馨、安全的工作環境。通過高性能的工作站BMS中央計算機,將集成的弱電子系統信息以數據庫的形式動態傳輸到BMS上。BMS與所有系統間的數據服務采用ODBC技術。系統以Web服務器為中心對弱電各子系統進行集中管理,使整個系統的數據得到共享?？蛻舳瞬捎脼g覽器方式,使系統操作簡便,同時整個系統充分利用建筑內部的計算機網絡。

6 結 語

樓宇自控系統集成是一項復雜的系統工程,無論采用哪種標準,至今還未見有一個適用所有項目的集成方法。不同的項目有著不同的集成方法,因此在進行集成設計時要綜合考慮集成模式的選擇、所要遵循的原則、系統的組成和經濟效益等,得到一個投資合理、節能有效的集成方法,以實現合理的能源管理,降低運行成本。

[1]綜合布線系統工程設計規范:GB50311—2016[S].

[2]智能建筑設計標準:GB50314—2015[S].

[3]邢智毅.基于物聯網技術的智能建筑系統集成[J].物聯網技術,2012(9):82-84.

[4]高攀祥.物聯網技術在智能建筑系統集成中的應用[J].現代建筑電氣,2014,5(4):31-34.