智能楼宇自控系统BAS改造工程方案案例-Part2

四、智控系统解决方案――Niagara架构平台

       Niagara平台是一个开放的可以集成各种设备到一个统一的、可支持互联网、基于Web的系统，Niagara平台支持各类标准的和非标准协议，并且在硬件上不受厂商品牌的限制，具有非常良好的兼容性。

4.1 智控系统网络结构 

        智控系统以Niagara平台为核心，根据用户的需求实现监控功能，网络结构主要分为三层，管理层网络、监控层网络、执行层网络。三层网络结构基于以太网及现场总线布局方式，可以有效实现分散式布置，集中管理的需求。

l  管理层网络：主要是系统管理软件基于Niagara平台的AX Supervisor，实现智控系统的监控管理功能。基于TCP/IP的高速以太网，可为系统提供交效的实时数据监测和设备控制。提供Web应用服务，只要网络可达之处，用户都可以通过浏览器方便登陆系统对设备进行管理。系统还负责对重要数据进行记录及异常处理，方便用户查看记录和及时了解设备故障信息。

l  监控层网络：主要是现场网络控制器Jace，DDC（直接数据控制器）等接入层设备，负责采集现场前端设备数据以及与管理层网络进行数据交换。

l  执行层网络：执行层主要是现场前端设备，包括温湿度传感器、压力传感器、流量计、水阀、智能电表等，主要是把现场环境数据采集上来并上传给现场网络控制器及DDC。

4.2 网络拓扑图

4.3 智控系统连接及通讯方式

　　  系统前端设备，如冷机、高低压开关、智能电表、电梯上的传感器等执行机构，采集到现场环境及设备的运行参数发送到监控层的JACE网络控制器和DDC上，再由JACE和DDC把现场设备数据传送到Niagara平台的系统管理软件上，系统管理软件通过Web形式发布，用户只需要通过浏览器就可以直接登陆系统远程监控现场设备数据。

        现场网络控制器和DDC安装在设备端位置，通过其RS485和RS23端口与前端设备冷机、开关、智能电表、电梯等连接，现场控制器及DDC支持各种通讯协议如LonWorks、Modbus、Bacnet、OPC、SNMP等与设备建立通讯并交换数据；同时现场控制器及DDC通过网络端口接入局域网，通过TCP/IP协议与上位系统管理软件AX Supervisor进行通讯，并实现数据交换传递，从而达到监控的目的。

4.4     智控系统与各子系统通讯及监控原理

4.4.1  与配电系统通讯及监控原理

l  智控系统与配电系统通讯原理：

        智控系统通过JACE网络控制器的RS485接口与配电系统的高低压开关、智能电表的RS485接口连接，多个开关及多个智能电表之间采用“手拉手”试工串接起来，最终接到JACE的RS485接口上，JACE网络控制器与开关及智能电表之间采用Modbus通讯协议进行数据传递交换，再由JACE把数据上传到上位系统管理软件上。

l  智控系统与配电系统的监控原理：

各设备的监控点如下表：

        各设备的数据先传输到JACE网络控制器上，各数据点经转换成为JACE标准的数据，再根据用户的需要在JACE上做数据控制逻辑及相关计算，转换成相关的数值，如电压值、电流值、温度值、开关状态值、故障报警状态值等，并对相关的温度及电压电流进行记录和报警设置，以达到用户的要求。JACE处理过的数据再上传到上位系统，由上位系统再进一步处理，并以Web形式对外发布，用户只需要通过浏览器可以直接远程监控设备。

4.4.2  与空调系统通讯及监控原理

l  智控系统与空调系统的通讯原理：

        智控系统通过JACE网络控制器的RS485接口与开立、特灵空调机组的RS485接口连接，空调机组间以“手拉手”的方式串接起来，最终接入到JACE的RS485接口上，JACE网络控制器与各空调机组间通过LonWorks通讯协议通讯并实现数据交换，再由JACE把数据上传到上位系统管理软件上。

        现场的温度、湿度、压力及流量等传感器直接与智能控制系统通过DDC连接，DDC接收来自各传感器的模拟量数据以及开关量数据并进行数据转换，再把数据传输到JACE网络控制器上，JACE与DDC之间通过TCP/IP进行通讯，再把接收到的数据上传到上位管理系统上。

l  智控系统与空调系统监控原理:

各冷水机组的监控点如下表：

注：以上是对空调机组一般控制点的举例，各冷水机组具体的控制点需要根据厂家提供的通讯协议最终确定。

        各冷水机组的数据先传输到JACE网络控制器上，各数据点经转换成为JACE标准的数据，再根据用户的需要在JACE上做数据控制逻辑及相关计算，转换成相关的数值，如风机状态、风机故障、水阀状态、送/回风温湿度等，对相关的点做好历史记录和报警配置，同时，根据客户需要配置设备的逻辑控制，以实现设备运行、操作上的使得和达到节能的目的。

l  设置设备运行时间表，实现设备根据用户设置的时间启停；

l  根据时间表，设置设备启动顺序；

l  根据各机组的热负载情况，自动控制机组的启停，达到空调机组群控

l  根据大楼空调的供/回水温度传感器和流量传感器测量并计算大楼的热负载，根据各大楼的实际负载，自动判断需要多少台机组启动并对机组的启停进行控制；

l  实现平均分配各机组的运行时间，使机组处理最佳工作状态；

l  实现机组间出现故障自动切换控制；

l  系统出现故障需要做记录并发现报警，报警信息能显示故障情况；

l  检测冷冻水供/回水压差，调节压差旁通电动调节阀，控制负荷侧压差恒定，保证整个空调制冷水系统水力平衡，从而使各空调机组之间的温、湿度控制互不干扰。

l  对户外湿温度及建筑物内部温度的检测与记录，根据当时天气条件来预测启动/停机时间，以减少能耗。

4.4.3  与电梯系统通讯及监控原理

l  智控系统与电梯系统通讯原理：

智控系统通过JACE网络控制器的RS485接口与电梯系统的RS485接口连接，各电梯系统间以“手拉手”的方式串接起来，最终接入到JACE的RS485接口上，JACE网络控制器与各空调机组间通过电梯系统私有的通讯协议通讯并实现数据交换，再由JACE把数据上传到上位系统管理软件上。

l  智控系统与电梯系统监控原理：

各电梯的监控点如下表：

        各电梯系统的数据先传输到JACE网络控制器上，各数据点经转换成为JACE标准的数据，再根据用户的需要在JACE上做数据控制逻辑及相关计算，转换成相关的数值，如电梯运行状态、故障报警值、电梯的层数值等，对相关的点做好历史记录和报警配置。

4.5 基于Niagara平台的智控系统的优势及功能

        智控系统管理软件安装于监控中心，基于Niagara架构的软件平台，主要是通过对现场网络控制器的数据监牢从而达到对现场设备的远程监控。系统按理软件通过TCP/IP的以太网与现场控制器JACE进行通讯，读取JACE上设备的数据，再通过提供Web形式发布，通讯只需要通过浏览器就能登陆系统直接远程监控现场设备。

基于Niagara平台的智控系统以分散式布局，集中管理的方式实现设备的远程管理，开放的Niagara平台其优势和功能体现如下几个方面：

l  JACE网络控制器安装于现场，通常以总线方式与现场设备通讯，减少了总线通讯方式线路的距离限制和通讯线路的干扰；

l  设备的数据先上到JACE，在JACE网络控制器上做数据采集与逻辑控制，设备的运行策略都存储在JACE网络控制器上，由于JACE网络控制器是一个嵌入式设备，其稳定性要比基于其他操作系统的上位系统高，而且各JACE网络控制器之间、JACE与上位系统之间是相对独立运行，现场设备可以基于JACE网络控制器的控制策略运行，而不需要依赖智控系统，一旦上位系统出现故障，现场的设备也能保证正常运行；

l  开放的Niagara平台提供了RS485、RS232以及以太网等通讯试工，合适了不同设备的不同通讯方式，同时，系统支持标准的LonWorks、Modbus、Bacnet、OPC、DDE、SNMP协议，支持对厂商私有协议进行二次开发，若需要更换设备，用户只需要更换支持相应标准通讯苏方的设备即可，完全摆脱了产品绑定的局限性，具有良好的兼容性，也大大降低用户的升级和维护成本；

l  系统没有网络节点（设备或者子系统数量）数量限制，用户可以根据需要随时扩展系统网络节点，系统通过以太网的方式与JACE通讯从而达到远程管理设备的目的，因此用户如果需要增加监控设备或者子系统数量，只需要在现场布置JACE网络控制器与现场设备通讯并采集和管理数据，方便地实现系统的扩容；

l  智控系统直接远程控制设备和现场JACE网络控制器控制设备双重管理的方式，用户可以直接在智控系统的Web页面上设置远程设备的参数和控制远程设备，同时也可以由现场的JACE直接控制设备，不管是在智控系统远程控制，还是在现场通过JACE控制设备，设备的数据状态都会实时并且一致地反馈在智控系统上；

l  运用JAVA技术的Niagara平台可以不受操作系统的限制，配置好的智控系统可以非常方便的实在跨系统之间的移植；

l  提供先进的Web站点服务，基于TCP/IP协议，用户可以在局域网或者Internet上登陆智控系统，实现远程控制现场设备。

l  提供灵活的用户权限配置，可以根据要求分配不同的系统权限给不同的用户，提供用户分组权限控制和用户个性权限控制等，例如：可以分超级管理员、一般管理员、普通操作员和匿名访客等组别，或者可以设置某些用户可以控制设备，某些用户只能查看等；

l  系统可以实时反馈设备数据状态，对设备的数据进行历史记录，用户可以通过各种筛选方法查看相关的历史刻录；

l  针对不同的数据点可以配置不同的报警策略，一旦设备出现故障即发现报警提示及报警信息，报警信息可以通过Email或者短消息SMS方式告知用户，并显示报警故障；

l  提供图形化的系统配置工具――Niagara Workbench，用户可以在Niagara Workbench上看到各子系统的所有设备、各设备的数据点、数据点的配置信息、数据的历史记录，数据的报警信息、用户自定义的事件、用户定义的时间表、数据之间的联动信息及互相的逻辑关系等，并可以在Niagara Workbench上编写、编辑、修改与设备间通讯的小应用程序，提供所见即所得的实时界面。