建筑设备监控系统在博物馆环境中的应用探讨

[摘 要]随着科技的发展，建筑设备监控系统在博物馆中的应用越来越广泛。本文结合博物馆项目，详细论述了建筑设备监控系统在博物馆的功能、目的，以期为博物馆实现经济化和高效化的管理提供借鉴。

[关键词]网络技术；建筑设备监控系统；地源热泵机组

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.06.115

[中图分类号]TU855 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）06-0-02

0 引 言

建筑设备监控系统（Building Automation System，BAS）是运用自动控制技术与计算机网络技术控制建筑内机电设备的系统。采用建筑设备监控系统，就可以合理利用设备，节约能源，节省人力，确保设备的安全运行，加强楼内机电设备的现代化管理，并创造安全、舒适与便利的工作环境，提高经济效益。

博物馆作为人类文化遗产与自然遗产的宝库，是展示人类文明的橱窗。因此，保持博物馆内良好的室内环境尤其重要，这就需要做好博物馆的温湿度控制，空气质量控制，光照度控制，而建筑设备监控系统能对这些进行完美控制。

1 建筑设备监控系统的功能

本文将以建筑设备监控系统在博物馆的实际应用为例进行详细说明。本项目建筑设备监控系统的中控室设在博物馆网络机房，内设中央管理站，各设备房设置控制终端，采用现场总线和以太网技术，对建筑内地源热泵机组、空调机组、送排风机、排污泵等进行监视及节能控制，并实现最优化运行，保证了博物馆管理部门人力资源的节省和设备控制自动化程度的提高，不仅为博物馆创造了舒适的环境，而且使博物馆达到经济化和高效化的管理。

2 建立建筑设备监控系统的目的

本项目BAS的主要监控设备包括地源热泵机组及相关的水泵、组合式空调机组、送排风机、排水泵等。由中央工作站，网络控制器、现场控制器，温湿度传感、空气质量传感器及电动阀等组成。

建立BAS的目标是就是利用计算机监控技术对博物馆的机电设备包括空调机组、水泵等进行控制，特别利用地源热泵机组进行集中的实时监测和控制，满足博物馆的温湿度及洁净度要求，并在此基础上达到节约能源和人力的目的。

3 本项目各子系统功能说明

3.1 冷热源系统监测

地源热泵机组通过接口形式接入本系统，能提供标准开放协议、数据格式及接口，协议优先考虑标准的BACnet、Modbus等。

地源热泵机组自动控制系统具有以下功能。

（1）远程监控、定时开关机、手动、自动切换工作状态；与末端联动；故障自动判断、处理、报警、内存记录、冬季防冻、能量控制，运行管理、符合匹配，运行限制，中文信息显示等。

（2）电控系统各单元具有上电自检功能，在确认系统软硬件正确后，机组才允许开机，防止压缩机的频繁启停，压缩机频繁启停会降低压缩机的使用寿命并降低热泵的效率。

（3）自动控制系统可保证压缩机的均衡运行，运行过程中，先启动运行时间短的模块或压缩机，后启动运行时间长的模块或压缩机（运行时间以小时为最小单位）。

（4）故障复位功能。当某一系统发生故障时，比如：出现压缩机过载、高低压保护、出水温度过高、过低等故障，按复位键可使发生故障的机组恢复工作。

（5）温度控制及能量调节。本控制系统的能量调节采用模糊规律，即以压缩机一次开机或关机为一个调节量，把一次开机作为正输出（加载区），一次停机为负输出（卸载区），同时分保持区、急停区，控制周期可设定，根据入水温度（或出水温度）与设定值偏差的大小，分别进行调节。

压缩机的预热：在停机状态下，机组对压缩机自动预热。

压缩机、水泵的联动：地源热泵系统运行采用柔性变容量技术调节机组运行负荷，实现机组的压缩机、空调循环泵、介质循环泵的联控以及水泵的变频控制、系统的启动顺序为先水泵后压缩机，系统停机时，采用先压缩机后水泵的顺序。空调循环泵根据机组空调进出水温差，自动调节介质循环泵的运行频率，从而使机组的空调水和介质水进出具有适合的温差，从机组卸载至停机，介质循环泵待一定延时后停止运行。

冷热源系统内其他设备的监控内容：①控制空调侧水泵启停；监测空调侧水泵的运行状态、故障报警、手自动状态；②控制地源侧水泵启停；③监测地源侧水泵运行状态、故障报警、手自动状态；④监测地源侧水泵变频器故障、变频器控制、变频器频率反馈；⑤监测地源热泵机组两侧水流状态；⑥控制空调侧补水水泵启停；⑦监测空调侧补水水泵运行状态、故障报警、手自动状态；⑧测量空调侧水供/回水温度、压力及回水流量；⑨测量地源侧水供/回水温度、压力及水流量；⑩通过量度空调侧水的总供/回水温度和回水流量，计算出空调系统的冷负荷；根据实际冷负荷以及地源热泵冷冻机的运行时间累计来决定地源热泵冷冻机的启停组合、台数及工况组合，以便达至最佳的节能状态；控制空调侧分集水器之间的水旁通阀的开度，以维持要求的供回水总管内压差；空调侧分集水器到各个区域的管道处电动蝶阀开关控制及状态反馈；地源侧分集水器到水源井的管道处电动蝶阀开关控制及状态反馈。

3.2 空调机组监测

监控内容：①空调机组回风温湿度；②空调机组盘管防霜冻报警；③空调机组送风初效过滤器阻塞状态；④空调机组送风机手自动状态、运行状态、故障报警状态、启停控制；⑤空调机组的新风门开关控制；⑥空调机组冷/热水盘管调节控制；⑦设备安全保护策略严密监视系统运行中的异常现象，当有故障发生时，自动执行安全保护程序，从而可有效地避免因意外的故障给系统、设备甚至人身安全带来危害。

3.3 空气监测

监测内容：①监测重要展馆的空气温度；②监测重要展馆的空气质量；③通过对安装于水盘管回水侧二通电动调节阀的自动调整，实现对重要展馆温度设定点（可调整）的控制，保证新风机组供冷/热量与所需冷/热负荷相当，减少能源浪费；④监测重要展馆湿度；⑤根据监测到的展馆内湿度值与室外湿度设定点比较，调节加湿器的开关，以满足送风湿度精度；⑥监测重要展馆的空气质量；⑦根据监测到的展馆的空气质量情况，开启或关闭附近区域的送风机和排风机，达到对室内空气质量进行调整的目的；⑧安装在机房内的直接数字式控制器将按内部预先编写的软件程序来满足空调机组和送风机、排风机的自动控制和操作顺序。

空气质量自动调节功能满足了人们对环境空气质量方面的要求。

3.4 送排风机监测

监控内容：风机运行状态、风机故障报警、风机手/自动状态、风机启/停控制。

3.5 排水泵监测

监控内容：①系统监测集水坑的超高和超低液位报警；②系统监测污水泵故障报警、运行状态、手自动状态；③控制污水泵启停。

4 系统实施

笔者认为在深化设计阶段应该做到以下几点：①BAS系统深化设计乃至实施需要建立专门的协调部门和协调制度；②做好现场勘查工作；③做好与各专业的技术协调；④做好与第三方接口的基础沟通；⑤设计好施工图纸。

5 结 语

节能环保，节约现有能源消耗量是是实现博物馆经济效益和社会效益的有效途径。建筑设备监控系统致力于节约建筑内机电设备能源消耗的控制系统，将此项系统实施好，将能为节能环保事业锦上添花。

主要参考文献

[1]中华人民共和国建设部.智能建筑设计标准[S].2007.

[2]中国建筑东北设计研究院.民用建筑电气设计规范[S].1993.

[3]中华人民共和国水力电部浙江省基本建设委员会.电气装置安装工程施工及验收规范（GBJ 232―82）[S].1982.

[4]中国有色工程设计研究总院.采暖、通风与空气调节设计规范（GBJ 19―87）[S].1987.

[5]中华人民共和国工业和信息化部.分散型控制系统工程设计规定（HG/T 20573―95）[S].1995.