18建筑设备监控系统

18 建筑设备监控系统

18.1 一般规定

18.1.1 本章适用于建筑物或建筑群所属各类建筑设备监控系统（以下简称BAS）的设计。BAS主要用于对下列子系统进行设备运行、建筑环境和建筑节能的监测与控制： 1 冷冻水及冷却水系统； 2 热交换系统；

3 采暖通风及空气调节系统； 4 给水与排水系统； 5 供配电系统； 6 公共照明系统； 7 电梯和自动扶梯系统。

18.1.2 建筑设备监控系统设计应遵循下列原则：

1 建筑设备监控系统应支持开放式系统技术，宜建立分布式控制网络；

2 选择的技术和设备应是先进、成熟和实用的，符合技术发展的方向，并容易扩展、维护和升级；

3 选择的第三方子系统或产品应具备开放性和互操作性； 4 应从硬件和软件两方面充分考虑系统的可集成性； 5 应采取必要的防范措施，确保系统和信息的安全性； 6 应根据建筑的功能、重要性等确定采取冗余、容错等技术。

18.1.3 设计建筑设备监控系统时，应根据监控功能需求设置监控点，其服务功能应与管理模式相适应。

18.1.4 建筑设备监控系统规模可按实时数据库点数（硬件点和软件点）区分：

表18.1.4 建筑设备监控系统规模

系统规模 小型系统 较小型系统 中型系统 较大型系统 大型系统

实时数据库点数 250及以下 251～999 1000～2999 3000～4999 5000及以上

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18.1.5 建筑设备监控系统应具备系统自诊断和故障报警功能。

18.1.6 当工程有智能建筑集成要求，且主管部门允许时，BAS应提供与火灾自动报警系统（FAS）及安全防范系统（SAS）的通信接口，构成建筑设备管理系统（BMS）。

18.2 建筑设备监控系统网络结构

18.2.1 建筑设备监控系统宜采用分布式系统和多层次的网络结构，并应根据系统的规模、初投资以及选用产品的特点确定采用单层、两层或三层的网络结构，但不同网络结构的选择均应满足分布式系统集中监视操作和分散采集控制（分散危险）的主旨。从系统规模的角度，小型与较小型系统宜采用以现场设备层为骨干构成的单层网络结构；中型以上系统宜采用两层或三层的网络结构，其中两层网络结构宜由管理层和现场设备层构成；大型系统宜采用三层网络结构，即由管理、控制、现场设备三个网络层构成，其网络结构见图18.2.1。各层应符合下列规定： 1 管理网络层应完成系统集中监控和各种系统的集成。 2 控制网络层应完成建筑设备的自动控制。

3 现场设备网络层应完成末端设备控制和现场仪表设备的信息采集和处理。

管理网络层（中央管理工作站）以太网客户端（操作站）（操作站）服务器接口控制网络层（分站）接口客户端（操作站）控制器控制器接口现场网络层（仪表）控制器传感器微控制器执行器阀门风阀变频器I/O模块

18.2.2 用于网络互连的接口设备，应根据各层不同情况，以ISO/OSI开放式系统互联模型为参照体系，合理选择中继器、网桥、路由器、网关等互联接口设备。

图18.2.1 建筑设备监控系统三层网络系统结构图

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18.3 管理网络层（中央管理工作站）

18.3.1 管理网络层应具有下列功能： 1 监控系统的运行参数；

2 检测可控的子系统对控制命令的响应情况；

3 显示和记录各种测量数据、运行状态、故障报警等信息； 4 数据报表和打印。

18.3.2 管理网络层应符合下列规定：

1 服务器与工作站之间宜采用客户机/服务器（Client /Server）或浏览器/服务器（Browser/Server）的体系结构,当需要远程监控时，客户机/服务器的体系结构应支持Web服务器；

2 采用符合IEEE 802.3的以太网； 3 采用TCP/ IP通信协议；

4 服务器为客户机（操作站）提供数据库访问，并能采集控制器、微控制器、传感器、执行器、阀门、风阀、变频器数据，采集过程历史数据，提供服务器配置数据，存储用户定义数据的应用信息结构，生成报警和事件记录、趋势图、报表，提供系统状态信息； 5 实时数据库的监控点数（包括软件点），应留有适当的裕量，一般不少于10%； 6 客户端（操作站）软件根据需要可安装在多台PC机上，宜建立多台客户端（操作站）并行工作的局域网系统；

7 客户端（操作站）软件可以和服务器安装在一台PC机上；

8 管理网络层应具有与因特网（Internet）联网能力，提供因特网用户接口技术，用户可通过Web浏览器查看建筑设备监控系统的各种数据或进行远程操作；

9 管理网络层的服务器和/或操作站故障或停止工作时，不应影响控制器、微控制器和现场仪表设备运行，控制网络层、现场网络层通信也不应因此而中断。

18.3.3 当不同地理位置上分布有多组相同种类的建筑设备监控系统时，宜采用DSA（Distributed Server Architecture）分布式服务器结构，每个建筑设备监控系统服务器管理的数据库应互相透明，从不同的建筑设备监控系统的客户端（操作站）均可访问其它建筑设备监控系统的服务器，与该系统的数据库进行数据交换，使这些独立的服务器连接成为逻辑上的一个整体系统。 18.3.4 管理网络层的配置应符合下列规定：

1 宜采用10BASE-T/100BASE-T方式，选用双绞线作为传输介质； 2 服务器与客户机（操作站）之间的连接宜选用交换式集线器； 3 管理网络层的服务器和至少一个客户机（操作站）应位于监控中心内；

4 在管理体制允许，建筑设备监控系统BAS、火灾自动报警系统FAS和安全防范系统SAS共用一个控制中心或各控制中心相距不远的情况下，BAS、SAS、FAS可共用同一个管理网络层，

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构成建筑管理系统BMS，但应使三者其余部分的网络各自保持相对独立。

18.4 控制网络层（分站）

18.4.1 控制网络层应完成对主控项目的开环控制和闭环控制、监控点逻辑开关表控制和监控点时间表控制。

18.4.2 控制网络层应由通信总线和控制器组成。通信总线的通信协议宜采用TCP/ IP、BACnet和LonTalk等国际标准。

18.4.3 控制网络层的控制器（分站）宜采用直接数字控制器(DDC)、可编程逻辑控制器(PLC)或兼有 DDC、PLC特性的混合式控制器HC（Hybrid Controller ）。 18.4.4 在民用建筑中，除有特殊要求外，应选用DDC控制器。 18.4.5 控制器（分站）的技术性能应符合下列规定：

1 CPU不应低于16位 ； 2 RAM不应低于128KB；

3 EPROM 和/或Flash-EPROM不应低于512KB； 4 RAM数据应有72小时断电保护；

5 操作系统软件、应用程序软件应存储在EPROM或Flash-EPROM中； 6 硬件和软件宜采用模块化结构；

7 可提供使用现场总线技术的分布式智能输入输出模块，构成开放式系统。分布式智能输入输出模块应安装在现场网络层上；

8 应提供至少一个RS232接口与计算机在现场连接；

9 应提供与控制网络层通信总线的通信接口，便于控制器与通信总线连接和与其它控制器通信；

10 宜提供与现场网络层通信总线的通信接口，便于控制器与现场网络通信总线连接并与现场设备通信；

11 控制器（分站）应能提供数字量和模拟量输入输出以及高速计数脉冲输入并应满足控制任务优先级别管理和实时性要求；

12 控制器（分站）规模以监控点（硬件点）数量区分，每台不宜超过256点； 13 控制器（分站）宜通过图形化编程工程软件进行配置和选择控制应用；

14 控制器宜选用挂墙的箱式结构或小型落地柜式结构。分布式智能输入输出模块宜采用可直接安装在建筑设备的控制柜中的导轨式模块结构；

15 应提供控制器典型配置时的平均无故障工作时间（MTBF）； 16 每个控制器（分站）在管理网络层故障时应能继续独立工作。

18.4.6 每台控制器（分站）的监控点数(硬件点)，应留有适当的裕量，一般不小于10%。

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18.4.7 控制网络层的配置应符合下列规定：

1 应采用总线拓扑结构，菊花环式（Daisy Chain）连接，用双绞线作为传输介质； 2 控制网络层可以包括并行工作的多条通信总线，每条通信总线可以通过网络接口与管理网络层（中央管理工作站）连接，也可以通过管理网络层服务器RS232通信接口或内置通信网卡直接与服务器连接，每条通信总线与管理网络通信的监控点数（硬件点）不宜小于500点，每条通信总线长度不加中继器时不宜大于500m，控制器（分站）可与中央管理工作站进行通信,且每条通信总线连接的控制器数量不宜超过64台，加中继器后，不宜超过127台；

3 当控制器（分站）采用以太网通信接口而与管理网络层处于同一通信级别时，可采用交换式集线器连接，可与中央管理工作站进行通信；

4 控制器（分站）之间通信应为对等式（peer to peer）直接数据通信；

5 控制器（分站）可与现场网络层智能现场仪表和分布式智能输入输出模块进行通信； 6 当控制器（分站）采用分布式智能输入/输出模块时，可以用软件配置的方法，把各个输入输出点分配到不同的控制器（分站）中进行监控。

18.5 现场网络层

18.5.1 中型以上系统的现场网络层宜由通信总线连接微控制器、分布式智能输入输出模块和智能现场仪表（智能型的传感器、电量变送器、照度变送器、执行器、阀门、风阀、变频器等）组成，但也不排斥使用常规现场仪表和一对一连线。

18.5.2 现场网络层应采用以太网、LonWorks及BACnet等国际标准通信总线。

18.5.3 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应用操作。

18.5.4 微控制器按专业功能可分为下列几类：

1 空调系统的变风量箱微控制器、风机盘管微控制器、吊顶空调微控制器、热泵微控制器； 2 给排水系统的给水泵微控制器、中水泵微控制器、排水泵微控制器； 3 变配电微控制器、照明微控制器。

18.5.5 微控制器宜直接安装在被控设备的控制柜（箱）里，成为动力设备的一部分。 18.5.6 分布式智能输入输出模块是嵌入式系统网络化现场设备，作为控制器的组成部分，应通过通信总线与控制器计算机模块连接。

18.5.7 智能现场仪表是嵌入式系统网络化现场设备，应通过通信总线与控制器、微控制器进行通信。

18.5.8 常规现场仪表是非智能设备，只能与控制器、微控制器、分布式智能输入输出模块进行一对一的配线连接。

18.5.9 现场网络层的配置应符合下列规定：

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4 循环水温度可直接控制封闭式冷却塔运行台数和冷却塔风机的转速； 5 循环水泵可采用变速控制，控制循环水温度在设定值范围； 6 循环水泵温度低于7℃应报警；低于4℃热泵应停止工作； 7 冷动塔应设防冻保护；

8 循环水泵系统宜设置水流开关，监测系统运行状态；循环水泵进出口宜设置压差开关，当检测到系统水流量减小时，应自动投入备用水泵，若水流量不能恢复，热泵应停止工作。

18.9 热交换系统自动控制

18.9.1 热交换系统的监控应符合下列规定： 1 热交换系统应设置起、停顺序控制；

2 自动调节系统应根据二次供水温度设定值控制一次侧温度调节阀开度，使二次侧热水温度保持在设定范围。

3 热交换系统宜设置二次供回水恒定压差控制。根据设在二次供回水管道上的差压变送器测量值，调节旁通阀开度（通常为蝶阀）或调节热水泵变频器的频率以改变水泵转速，保持供回水压差在设定值范围。

18.9.2 热交换系统的参数监测应符合下列规定：

1 汽—水交换器应监测蒸汽温度、二次供回水温度、供回水压力；并应监测热水循环泵运行状态。当温度、压力超限及热水循环泵故障时报警。

2 水—水交换器应监测一次供回水温度、压力，二次供回水温度、压力；并应监测热水循环泵运行状态，当温度、压力超限及热水循环泵故障时报警。

3 二次水流量测量宜设置瞬时值显示、流量积算、历史数据记录、打印。

4 当需要经济核算时，应根据二次供回水温差及流量瞬时值计算热量和累计热量消耗。

18.10 采暖通风及空气调节系统自动控制

18.10.1 新风机组的监控应符合下列规定： 1 新风机组与新风阀应设联锁控制。

2 新风机起停控制应设置时间程序控制和就地手动控制；当发生火灾时，应能接受消防控制室火灾信号联锁停机。

3 在北方地区，新风机组应设置防冻开关报警和联锁控制。 4 新风机组应设置送风温度自动调节系统。 5 新机机组宜设置送风湿度自动调节系统。 18.10.2 新风机组的参数监测应符合下列规定：

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1 新风机组应设置送风温度、湿度显示；

2 应设置新风过滤器两侧压差监测、压差超限报警； 3 应设置机组起停状态及阀门状态显示； 4 宜设置室外温、湿度监测。 18.10.3 空调机组的监控应符合下列规定： 1 空调机组应设置新风阀联锁控制；

2 在有回风的空调系统中，宜设置新风阀、回风阀联锁控制；

3 空调机组起停，应由时间程序控制和手动控制。当发生火灾时，应能接受消防控制室信号联锁停机；

4 在北方地区，空调机组应设置防冻开关报警和联锁控制；

5 在定风量空调系统中，应根据回风（或室内）温度设定值，比例、积分连续调节冷水阀或热水阀开度，保持回风温度不变；

6 在定风量空调系统中，应根据回风（或室内）湿度设定值，开关量控制加湿阀开度或连续调节加湿阀开度；

7 当采用单回路调节不能满足系统控制要求时，宜采用双回路串级调节系统。主回路以回风温度作为主参数构成主环，副回路以送风温度作为副参数构成副环，以回风温度重调送风温度设定值，提高控制系统调节品质，满足精密空调的要求；

8 在变风量空调机组中，送风量的控制应采用定静压法、变静压法或总风量法，并满足下列要求：

1）当采用定静压法时，应根据送风静压设定值控制变速风机转速； 2）当采用变静压法时，应尽可能使送风管道静压值处于最小状态；

3）当采用总风量法时，应以所有变风量末端装置实时风量之和，改变风机转速以改变送

风量。

18.10.4 空调机组的监测应符合下列规定：

1 空调机组应设置送、回风温度显示、趋势图；当有加湿控制要求时，应设置送回风湿度显示；

2 空气过滤器应设置两侧压差的监测、超限报警；

3 当有二氧化碳浓度控制要求时，应设置CO2浓度监测，并显示其瞬时值； 4 当有最小新风量控制时，宜采用皮托管流量计测量新风量。

18.10.5 风机盘管是与新风机组配套使用的空调末端设备，其监控功能应符合下列规定： 1 风机盘管宜由开关式温度控制器自动控制电动水阀通断，手动三速开关控制风机高、中低三种风速转换；

2 风机启停应与电动水阀联锁，两管制冬夏均运行的风机盘管宜设手动控制冬夏季切换开关；

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3 控制要求高的场所，宜由专用的风机盘管微控制器控制。微控制器应提供四管制的热水阀、冷冻水阀连续调节和风机三速控制，冬夏季自动切换（两管制系统）； 4 微控制器应提供以太网或现场总线通信接口，构成开放式现场网络层。 18.10.6 变风量空调系统末端装置（箱）的选择应符合下列规定：

1 在变风量空调系统中，宜选择风量小于等于6800m3/h的末端装置，其进风口管道内最小风速应大于1.8m/s，最大风速应小于15m/s；最大进口静压宜选择在500~750Pa之间； 2 当选用压力有关型变风量末端装置时宜采用室内温度传感器、微控制器及电动风阀构成闭环自动调节系统。其控制器宜选择一体化（温度控制器与风阀电动执行器）微控制器； 3 当选用压力无关型变风量末端装置时，宜采用室内温度作为主调节参数，变风量末端装置出口作为副调节参数，与室温传感器、测量风量的皮托管构成串级调节系统。其控制器宜选择一体化（主调节器、副调节器、风阀电动执行器及皮托管）微控制器。

18.11 生活给水、中水与排水系统自动控制

18.11.1 生活给水系统的监控应符合下列规定：

1 当建筑物顶部设有生活水箱时，应设置液位计测量水箱液位（其上限信号用于停给水泵、下限信号用于起动给水泵）；

2 当建筑物采用变频调速给水系统时，应设置压力变送器测量给水管压力（压力变送器输出与设定值比较，其偏差改变变频调速装置的频率），用于调节给水泵转速以稳定供水压力； 3 当生活给水泵故障时，备用泵应能自动投入运行；

4 当有设备运行维护要求时，宜设置主、备用泵自动轮转工作方式； 5 给水系统控制器宜有手动/自动模式输入，以调整给水泵运行模式。 18.11.2 生活给水系统参数的监测应符合下列规定：

1 生活水箱应设置高、低水位测量，其高、低Ⅰ值宜用作控制给水泵，高、低Ⅱ值用于报警；

2 应设置给水泵运行状态显示，故障报警；

3 当有经济核算及设备运行维护要求时，宜设置给水泵运行时间累计； 4 变频调速系统应设置供水管压力监测，瞬时值上、下限报警。

18.11.3 中水系统的自动控制应按第18.11.1~18.11.2条执行，但18.11.1条1款、18.11.2条4款除外。

18.11.4 排水系统的监控应符合下列规定：

1 当建筑物内设有污水池时，应设置液位计测量水池水位（其上限信号用于起动排污泵，下限信号用于停泵）；

2 当污水泵故障时，备用泵应能自动投入；

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3 排水系统的控制器宜设置手动/自动模拟输入，以调整排污泵运行模式。 18.11.5 排水系统参数监测应符合下列规定：

1 污水池应设置高、低水位测量，其高、低水位值宜用作控制给水泵，超高水位值用于报警；

2 宜设置污水泵运行状态显示、故障报警； 3 宜设置排污泵运行时间累计，用以经济核算。

18.12 供配电系统自动控制

18.12.1 建筑设备监控系统对供配电系统下列电气参数应进行监测：

1 10（6）kV进线断路器、馈线断路器和联络断路器应设置分、合闸状态显示，故障跳闸报警；

2 0.4kV进线开关及重要的配出开关应设置分、合闸状态显示，故障跳闸报警； 3 10（6）kV进出线回路宜设置电流、电压显示，趋势图和历史数据记录； 4 0.4kV进出线回路宜设置电流、电压显示、趋势图及历史数据记录； 5 宜设置0.4kV零序电流显示，历史数据记录；

6 10（6）kV进线回路及配出回路应设置有功功率、无功功率、功率因数显示及历史数据记录；

7 宜设置功率因数补偿电流显示，历史数据记录； 8 当有经济核算要求时，应设置用电量累计；

9 宜设置变压器线圈温度显示、超温报警、运行时间累计及强制风冷风机运行状态显示。 18.12.2 柴油发电机组宜设置下列显示功能：

1 柴油机工作状态显示，故障报警； 2 日用油箱油位显示及超高、超低报警； 3 蓄电池组电压显示及充电器故障报警。

18.13 公共照明系统自动控制

18.13.1 公共照明系统的监控应符合下列规定：

1 室内照明系统的控制器宜采用PLC可编程控制器，当采用第三方专用系统时，其控制器应有与建筑设备监控系统控制网络层连接的适配接口；

2 室内照明系统的控制器应有自动控制和手动控制等功能，正常工作时，宜采用自动控制。检修或故障时，宜采用手动控制；

3 室内照明宜按分区时间表程序开关控制，室外照明可按时间表程序开关控制，也可采用

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室外照度传感器进行控制，室外照度传感器应考虑设备防雨防尘的防护等级；

4 照明控制箱应由PLC控制器与配电箱两部分组成。可选择一体的，也可选择分体的。控制器与其配用的光传感器宜选用总线式连接方式。

18.13.2 照明系统节能设计除按照第18.13.1条3款执行外，尚应符合第18.15.6~18.15.7条的规定。

18.14 电梯和自动扶梯系统自动控制

18.14.1 电梯和自动扶梯运行参数的监测宜符合下列规定： 1 宜自动监视电梯、自动扶梯运行状态显示，故障报警；

2 当采用BAS监控电梯群组时，电梯群宜分组、分时段控制其运行； 3 当有电梯疲劳统计要求时，宜对每台电梯的运行时间进行累计。

18.14.2 BAS与火灾信号应设有联锁控制。当BAS接受火灾信号后，应将普通客梯迫降至首层，而消防电梯则由火灾信号直接联动。

18.15 建筑设备监控系统节能设计

18.15.1 建筑设备监控系统节能设计应保证系统在满足工艺要求运行的前提下，采用适当的电气节能措施，最大限度地节省能源。 18.15.2 空调系统宜采用下列节能措施：

1 新风机组、空调机组的控制器除实现PID（比例、积分、微分）控制及TEP（Time / Event Program）控制外，还宜选择采取焓值控制、焓差控制、夜间冷却、供热曲线控制（HCA）、VAV加热控制及过滤器堵塞报警等节能措施。

2 在不影响舒适度的情况下，温度设定值应能根据昼夜、作息时间、室外温度等条件自动再设定。

3 新风机组、空调机组在换季时节宜设置新风阀全开控制。当水阀处于关断状态，室外空气焓值小于室内空气焓值，且室外空气干球温度小于室内干球温度，此时，新风阀保持全开，最大限度使用新风作为冷源。

4 新风机组宜设置二氧化碳CO2浓度控制，新风量可根据室内室外空气CO2浓度差决定。在变风量直流式空调机新风系统中，根据设在室内的CO2浓度变送器输出可连续调节变速新风机速度，减少新风输入以达到节能目的。

5 在建筑物预冷/预热期间，宜按照预先设定的自动控制程序停止新风供应。

18.15.3 空调负荷经常变化的建筑物中，控制器应能根据计算的实际冷负荷决定冷水机组的起、停台数。

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18.15.4 压缩式冷水机组宜具备根据环境条件改变蒸发温度和冷凝温度设定值；其压缩机能量控制宜采用无级卸载控制、多台联动控制和变速控制等节能措施。

18.15.5 在实行峰谷电价差的地区，当采用冰蓄冷技术经济合理时，宜采用空调蓄冷技术；在有环保要求，且低谷电价低于天然气及轻油价格时，宜采用电锅炉蓄热采暖系统。 18.15.6 建筑物内照明系统采用BAS控制时，宜采用下列节能措施： 1 可进行工作时段设置与工作状态自动转换； 2 可进行工作分区设置与工作状态自动转换；

3 在人员活动有规律的场所，可采用时间控制和分区控制二种组合控制方式； 4 在某些可利用自然光的场所，可采用基于光传感器的光控方式。 18.15.7 室外照明系统采用BAS控制时，宜采用下列节能措施：

1 道路照明、庭院照明宜采用分区分时段时间表程序开关控制和光控二种组合控制方式； 2 建筑物的泛光照明宜采用分时段时间表程序开关控制方式。 18.15.8 给排水系统中的水泵宜采用变频调速装置控制。

18.15.9 在实行峰谷电价的地区，给排水系统宜按预置程序在用电低谷时将水箱灌满，污水池排空。

18.15.10 在保证供配电系统安全运行情况下，宜根据用电负荷的大小控制变压器运行台数。

18.16 监控表

18.16.1 为建筑设备监控系统编制的监控表应符合下列规定：

1 编制监控表应在各工种设备选择之后，根据控制系统结构图，由BAS的设计人与各工种设计人共同编制，同时核定对监控点实施监控的可行性。 2 编制的监控点一览表宜满足下列要求：

1）为划分分站、确定分站I/O模件选型提供依据； 2）为确定系统硬件和应用软件设置提供依据； 3）为规划通信信道提供依据；

4）为系统能以简洁的键盘操作命令进行访问和调用具有标准格式的显示报告与记录文件

创造前提。

18.16.2 为新风机组、空调机组等子系统编制的监控表参见附录K。 18.16.3 为建筑设备监控系统编制的监控表参见附录J。

18.17 机房工程及防雷与接地

18.17.1 机房工程设计应符合本规范第23章的规定。

18.17.2 防雷与接地设计应符合本规范第11、12、23章的有关规定。

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