楼宇自控系统

一、方案总述

科莱茵楼宇自控系统是基于现代自动控制技术、物联网、总线通信、传感器采集、云平台管控的一体化楼宇设备智能管理平台，核心对建筑内暖通空调、新风、给排水、照明、电梯、配电、消防联动、环境监测、能耗计量等机电设备实现集中监测、自动调节、智能联动、远程运维。

适用于写字楼、商业综合体、产业园、医院、学校、酒店、数据中心、大型园区等公共建筑，目标实现三大核心价值：建筑节能降耗、设备自动化无人值守、运维管理数字化，同时满足绿色建筑、LEED、低碳园区、公共建筑能耗监管政策要求。

方案核心优势

  1. 大幅节能：依据室内温湿度、人员、室外气象自动调节设备运行，综合建筑机电能耗降20%~40%；

  2. 舒适可控：分区独立温湿度控制，平衡不同楼层、房间使用体验；

  3. 无人值守自动化：预设运行时间表、故障自动报警，减少现场人工巡检；

  4. 一体化集成：统一平台接入照明、安防、消防、能耗、停车、电梯多子系统；

  5. 运维降本：设备故障预判、在线监测、数据报表，降低维保人力与设备损耗；

  6. 分级权限管理：物业运维、甲方管理、园区总控多级账号，权限隔离；

  7. 断网本地运行：现场 DDC 控制器独立逻辑运算，外网断开不影响设备自动控制。


二、科莱茵系统四层整体架构

第一层：现场感知与执行层（末端设备）

负责采集环境数据、接收控制指令驱动设备，分为采集传感、执行控制器、机电末端设备三类。

  1. 环境传感器（采集信号）

    • 温湿度传感器：室内 / 风管 / 水管温湿度；

    • CO₂/PM2.5/VOC 空气质量传感器：控制新风换气量；

    • 压差传感器：滤网压差、机房静压、楼层压差；

    • 光照度、人体雷达传感器（联动智能照明）；

    • 液位传感器：集水井、水箱高低液位；

    • 水流 / 压力传感器：冷水、热水管道压力流量。

  2. 执行调节设备（输出控制）

    • 电动二通阀、三通调节阀、风阀执行器；

    • 变频驱动器 VFD：风机、水泵变频调速；

    • 接触器、继电器模块：风机、水泵启停控制；

    • DALI/0-10V 调光模块：照明亮度调节。

  3. 机电受控设备冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔、组合式空调机组 AHU、新风机组 FAU、排风机、送风机、锅炉、换热机组、生活水泵、排污泵、水箱、配电柜、智能照明、电梯。

第二层：现场控制层（DDC 现场控制器，系统核心）

DDC 直接部署于机房、楼层弱电间，本地存储控制逻辑，独立完成自动调节，不依赖上位机。

  1. 数字量输入 DI：采集设备运行、故障、手自动状态、液位高低、滤网堵塞信号；

  2. 数字量输出 DO：风机水泵启停、电磁阀开关、声光报警输出；

  3. 模拟量输入 AI：温度、湿度、CO₂、管道压力、电流电压等连续信号；

  4. 模拟量输出 AO：0-10V/4-20mA 调节风阀、水阀、变频转速；

通信总线

  • 标准：BACnet MS/TP、Modbus RTU；

  • 扩展：支持对接冷水机组、电梯、配电柜内置协议；

  • 有线稳定，抗干扰，适合大型建筑长期运行。

第三层：网络传输与网关层

实现现场设备与上位平台数据交互，协议转换、信号中继。

  1. BACnet 网关：DDC 总线转以太网，接入局域网；

  2. 第三方协议网关：Modbus、OPC UA、DALI、KNX、电表水表协议转换；

  3. 物联网网关：LoRa/ZigBee 无线传感器接入（地下车库、分体空调改造）；

  4. 工业交换机：机房冗余交换机，双链路保障通信稳定；

  5. 本地服务器：大中型项目配置本地数据库，存储历史运行、能耗、报警数据。

第四层：平台应用管理层（人机交互 + 集成管控）

分为本地运维平台、云端监管平台、第三方对接接口。

  1. 本地监控工作站（运维电脑）

    • 3D 楼宇组态画面：楼层、机房设备可视化；

    • 实时数据监测、曲线趋势（温度、能耗、机组负载）；

    • 手动远程控制设备、参数修改、时间表编辑；

    • 实时报警弹窗、声光提醒，支持短信 / 微信推送故障。

  2. 大屏中控系统大堂、物业监控室 LED 大屏，整栋建筑总览、能耗总览、设备运行状态实时展示。

  3. 手机移动端 APP远程查看设备状态、接收故障告警、临时启停设备、导出简易报表。

  4. 云端监管平台（园区 / 集团多项目管理）多栋楼宇统一接入，横向对比各楼栋能耗、设备故障率；支持政府能耗监测平台数据上传。

  5. 标准化对接接口OPC UA、API 接口，可无缝集成：智能照明、安防监控、门禁、消防报警、能耗计量、电梯、停车管理系统。


三、科莱茵系统核心功能模块

（一）暖通空调 HVAC 自动控制（BA 核心模块）

  1. 空调机组 AHU 控制监测回风温湿度、CO₂浓度，自动调节冷热水阀、加湿阀、新风风阀；滤网压差过高自动报警提醒清洗；根据人员密度调整新风量，节约冷热源能耗。

  2. 新风机 FAU 控制分时段启停，室内 CO₂超标加大新风，夜间低负荷降低风量；防冻保护，低温自动关新风阀、开预热。

  3. 冷热源群控（冷水机组 + 水泵 + 冷却塔）根据建筑总冷负荷自动启停机组、匹配水泵与冷却塔运行台数；变频调节水泵转速，平衡供回水温差；实现冷水机组均衡轮换，延长设备寿命；夜间低负荷自动关停冗余机组。

  4. 换热机组 / 锅炉控制生活热水恒温稳压控制，根据用水峰谷调节燃烧与循环泵；水箱高低液位联动补水泵启停。

  5. 房间末端风机盘管控制分区独立温控，夏季制冷、冬季制热模式自动切换；无人时段自动调高 / 调低温度，降低能耗。

（二）给排水系统监控

  1. 生活水箱、消防水箱液位实时监测，低液位启补水泵、高液位停泵；

  2. 集水井污水高液位自动启动排污泵，双泵轮换运行；

  3. 水泵故障、过载、干转实时报警；

  4. 管道压力、水流监测，管网泄漏异常预警。

（三）智能照明联动控制

BA 系统统一接管照明子系统，实现：

  1. 公共区域分时段定时开关；

  2. 光照度 + 人体感应自动调光、关灯；

  3. 上下班模式一键切换；

  4. 与消防联动：火警切断普通照明，强制开启应急照明。

（四）供配电与能耗监测

  1. 高低压配电柜、UPS、柴油发电机运行参数采集：电压、电流、功率、功率因数、开关分合闸状态；

  2. 智能电表、水表、冷热量表数据自动抄读；

  3. 按楼层、功能区域、设备分项统计能耗；

  4. 生成日 / 月 / 年能耗报表、同比环比节能分析；

  5. 负荷超标、电压异常、断电实时告警。

（五）环境空气质量监测

全楼分层部署 CO₂、PM2.5、温湿度传感器，平台实时展示室内空气质量；空气质量超标自动加大新风、联动排风设备；支持空气质量数据导出用于环保、绿色建筑申报。

（六）设备时序日程自动化

  1. 区分工作日、周末、节假日设置设备启停时间表；

  2. 季节模式一键切换（夏季制冷、冬季采暖、春秋过渡季节能模式）；

  3. 临时任务自定义（加班延时运行、节假日关停非必要设备）。

（七）报警管理与运维工单

  1. 分级报警：一般提醒、重要故障、紧急停机三级区分；

  2. 报警内容：设备故障、温湿度超限、滤网堵塞、液位异常、通信中断；

  3. 推送渠道：软件弹窗、手机 APP、短信、微信；

  4. 支持生成维保工单，记录故障处理时间、维修人员、解决方案，形成运维台账。

（八）多系统一体化联动逻辑

  1. 消防联动：接消防主机信号，触发对应区域空调、排风停机，关闭新风阀，开启排烟风机、应急照明；

  2. 门禁 / 人员联动：办公区门禁刷卡开启空调、照明；下班关门后延时关停区域设备；

  3. 安防联动：夜间安防报警自动开启周边公共照明；

  4. 电梯联动：电梯故障 BA 平台同步弹窗提醒运维人员检修。

（九）数据存储、趋势与报表

  1. 温湿度、能耗、设备负载历史曲线查询，支持 1~5 年数据存储；

  2. 自动生成能耗统计、设备运行时长、故障统计、节能分析报表；

  3. 数据导出 Excel，对接政府公共建筑能耗监管平台。

（十）权限与安全管理

  1. 多级账号：超级管理员、物业运维、巡查人员、甲方只读账号；

  2. 权限隔离：不同人员仅可查看、操作对应楼栋 / 楼层设备；

  3. 操作日志记录：设备远程启停、参数修改全程留痕，便于追溯。