Z机场航站楼楼宇自控系统设计研究

【摘 要】 随着我国国民经济的不断提升，我国居民经机场出行的需求也在快速增长。机场航站楼楼宇自控系统设计的实用性和先进性，直接影响旅客感受和满意度。同时，近年来国内外大型机场的建设、运营经验也为机场航站楼楼宇自控系统设计的理念和技术提供了可以借鉴的宝贵经验。本文作者根据具体的某一机场（Z机场）航站楼楼宇自控系统的设计案例，从网络控制设计、空调系统控制设计，以及照明系统控制设计进行分析研究如下。

【关键词】 机场航站楼 楼宇 自控系统 设计

Z机场航站楼工程总面积约为21000平方米，一共有上下两层。且南北跨度约200米，东西跨度约100米，同时各类机电设备遍布航站楼内，全部由楼宇自动控制系统进行监控，设计者采用集中管理以及分散控制的系统设计结构与原则，实现区域性集散管理。

1 Z机场航站楼楼宇自控系统网络控制设计分析

1.1 系统结构分析

如下图1所示，为Z机场航站楼楼宇自控系统的拓扑结构示意图。从图中可以看出，监控系统主要包含控制层以及管理层两层网络结构。其中，在机场航站楼楼宇之内，各种服务器、操作站以及网络通信设备等都是同管理层网络相连，而且管理层的网络采用标准TCP/IP协议进行网络之间的相互通信；从物理线路上分析，机场之内利用各种网络设备，采用综合布线路由，实现了管理层的网络连通。同时，在控制层的网络之内，所有控制器能够利用CAN总线方式进行通信，其结构灵活，对于设备的在线增减也没有特别限制，便于系统的实施以及维护[1]。从整体上来说，系统利用分布智能式控制，并且两层均具有同层资源共享功能，这样能够有效的避免控制层网络中任一节点故障时对于整个网络系统的影响，保障系统不间断的可靠运行，提升了该系统的稳定性。

1.2 管理层以及控制层网络设计分析

1.2.1 管理层网络

在上文中提到，楼宇之内的各种自动系统自身的管理设备均是利用管理层网络连接起来的，除此之外，建筑物中的其它系统以及各种冷水机组、电梯、变配电设备以及机场设备等也是利用管理层网络连接起来的，方便各系统之间进行数据通信以及信息共享，同时也方便同其它厂商设备和系统进行通信。

另一方面，管理层网络能够及时把各种建筑设备的所有监控信息进行反馈，然后利用机场信息共享管理系统进行分析，从中心数据库中获取相关的运行信息，进行相关信息之间的双向通信[2]。而且，在上文中也提出了，管理层采用TCP/IP协议，各种设备分布其上，并且在网上各个节点之间，利用点对点的方式进行数据之间的交换[3]。另外，各个节点能够实现动态数据访问功能，方便了机场工作人员在任意节点上添加计算机，这样工作人员便可以利用数据共享进行权限范围内被控设备访问的同时，还提供了实现异地监控的可能性。

1.2.2 控制层网络

如图1所示，系统的控制层网络利用的是MS/TP标准协议，通过标准化现场总线CAN实现了扩展模块、专用控制器以及通用控制器等各种现场设备之间的连接。并且，通信速率高达38.4kb/s。同管理层网络一样，控制层系统同样支持灵活的拓扑结构，可以实现工作人员随意添加和减少网络中的设备，方便组网实施以及之后网络系统的升级以及改造。同时，因为机场结构复杂规模庞大，为了提升网络通信质量及其稳定性，设计人员专门在一些位置较为分散的被控设备上安装配置对应的中继设备，节约了通信线路的建设成本。

2 Z机场航站楼楼宇空调系统控制设计分析

在进行空调系统控制的设计时，一定要结合机场航站楼楼宇所在地区的气候特征。由于Z机场航站楼楼宇所在地区昼夜温差大，冬季寒冷，春、夏、秋气候温和。设计人员在进行设计之时，实施了空调系统设计优化运行的方案。其中，系统利用热回收装置有效的实现了排风中的冷热量的回收。按照热回收装置的运行原理分析，热交换器的换热效率、室内外温差以及排风装置的运行时间等各种因素都影响着排风热回收效果[4]。因此，在进行空调系统控制的设计时，设计工作人员通过多次试验分析，确定了合理的装置运行时间，提升了系统的节能性。如下图2所示，系统空调机组利用板式热回收装置。

因为该机场航站楼楼宇所处区域的气候特征，每当到夏季或者是过渡季节，室外气候温和。因此，设计人员为了节省空气处理的能耗，通过利用新风来抵偿负荷，巧妙的利用了“免费冷源”，缩短了系统制冷机的运行时间。需要注意的是，利用板式换热器时，因为新风以及排风在经过系统热回收装置时，存在空气阻力的缘故，动力消耗增加。从另一方面来分析，因为夏季以及过渡季节，室内外温差比较小，这样利用空调热回收来抵偿其动力消耗十分不经济，设计人员便利用外界天然冷源进行空调的温、湿度调节，不仅提升了室内的空气品质，同时也节省了空调系统的运行能耗。具体的操作方法如下，关闭新风旁通内阀门，同时开启外阀门以及排风外阀门，这样有效的防止新风以及排风经过板式换热器。但是，在冬季的时候，因为环境恶劣，其工作原理以及方法刚好同夏季相反，具体的操作方法如下，开启新风旁通内阀门，同时关闭外阀门以及排风外阀门。这样新风首先经过过滤以及预热之后，同排风进行热交换，继而同回风混合，返回热盘管段加热，最终送风。

3 Z机场航站楼楼宇照明系统控制设计分析

结合传统建筑照明系统的设计方案，设计者在进行机场航站楼楼宇照明系统控制设计时，更改照明回路，采用分区控制的方式进行大面积场所的照明设计，提升了照明分支回路控制的灵活性。同时，关于各回路的开闭控制，设计者采用了手动控制以及时间控制两种模式，有利于节电[5]。另外，因为机场航站楼楼宇内部采光条件非常好，这样在白天的时候，就可以利用自然光对室内灯光照明进行代替，设计者在外窗区域进行照明回路的单独设计，同时结合自然光的照度变化，专门配备照度传感器，有效的实现了分组、分片控制。

4 结语

综上所述，通过对Z机场航站楼楼宇自控系统的控制设计实际案例分析不难看出，机场航站楼楼宇自控系统设计涉及不同领域知识，设计人员在熟练掌握控制知识的同时，还需认真研究建筑以及设备等各种不同的专业知识，然后综合进行设计考量，最终制定出合理的控制方案。但是随着人们需求的不断提升以及科技信息技术的不断发展，关于机场航站楼楼宇自控系统的设计仍有许多需要提升和改进的地方，设计人员应该继续进行深入研究，为建设资源节约型社会尽一份绵力。

参考文献：

[1]王盛明，张莉.安全WEB 服务器的设计与实现[J].科技资讯，2011（03）：41--42.

[2]林方键，胥布工.基于ZigBee的路灯节能控制系统[J].控制工程，2009（05）：49--51.

[3]栾兴刚.基于物联网技术的航站楼楼宇自控系统设计[J].信息技术，2011（03）：102.

[4]张志明，庄玮琳等.节能道路照明系统的无线智能控制设计[J].照明工程学报，2010（02）：36--38.

[5]沈家明.管控一体化在现代化企业中的广阔前景[J].科技创新导报，2010（10）：12--14.