楼宇自动化技术在地下工程中的应用研究
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作者: 莫春霞
摘要：随着时代的进步和科学技术的飞速发展，智能建筑逐渐普及起来，智能建筑又称楼宇自动化、BA系统，其技术随着不断发展已日益成熟；智能建筑目前主要在地面建筑领域展开了广泛应用。本文针对地下工程空气保障系统能耗大、设备维护保养成本大、专业性强等特点，结合现有地下工程空调系统将计算机引入地下工程的内部环境和设备管理；节约了工程的维护能耗和管理费用；提高了地下工程的维护管理水平。
关键词：地下工程；环境；设备；自动化
1、前言
现代化城市在发展规划中早已面向立体化发展，其大方向是具有前瞻性的。由于随着人们对生存环境的不断开发及利用，建筑作为城市中的主要构成部分其未来发展逐渐收到广泛的重视，因此结合实际情况并合理利用地下空间进行系统性的改善和提高运行性能以改善生活环境时今后社会发展的必然趋势。
地下工程由于隐蔽于地下，很少收到人们的关注，其因为所处换浆相对封闭、潮湿和不具备采光，因此搞好地下工程内部空气环境的改善工作具有重要意义。目前来看我国地下工程的现状是，地下工程内部换浆和设备自动化程度很低，与国外发达国家相比差距巨大，地下工程的维护工作仍然大量依靠人工进行操作；且工程维护管理水平地下，管理机制臃肿不堪，运转效率严重缓慢。由此可见，开展地下工程空气环境系统的自动化升级是摆在城市规划者眼前的现时问题，其规划发展的优劣直接影响一个城市未来的发展方向。
2、系统硬件的组成
以某地区地下工程为例，该地区地下工程的硬件设备有大型地下通风设备，并分为两个区，每个区一个空调机房；空气处理设备采用全自动调温除湿机；每个区两台，与其相配套的内部环境和设备的计算机控制系统采用了两个层次的分布计算机控制系统 一 上位机和下位机。上位机由地面监控微机和现场监控微机组成。地面监控微机放置于地面值班室；在平时维护阶段；值班人员不必进入地下工程内就能对工程内的空调环境进行监控。现场监控微机置于地下值班室；主要是用于战时对工程内的空调环境进行监控。地面监控微机和现场监控微机通过通信电缆连接。上位机和下位机采用星型现场总线通信网络。现场总线技术相对于星型网络具有十分突出的优点。
由此，本控制系统结合两者优点；采用星型现场总线通信网络。温湿度检测系统属于单独一个总线网络；一区空调系统属于单独一个总线网络；二区空调系统和水库监控系统属于单独一个总线网络；温湿度监测系统由前端14个远程检测模块和现场显示仪组成。检测模块主要布置于新风口和具有代表性的位置或重点房间。所以；即使计算机未开或出现故障；也能通过读取现场显示仪的温湿度数据；来手动开启空调系统；增强了控制系统的冗余性。
空调系统和水库监控系统每一台前端机均是一台现场DDC控制器；如除湿机控制器、可编程控制器(PLC)；可以根据除湿机的工作方式和设定的参数对其进行自动控制；当除湿机工作在升温除湿工况；除湿机的工作主要根据空调区域内的湿度进行控制；当工程内的湿度达到设定湿度上限时；除湿机压缩机工作；进行除湿；当到达设定湿度下限时；压缩机停止工作；当除湿机工作在调温工况时；在除湿的同时要确保工程内的温度不超过设定范围；因此必须对流过除湿机水冷冷凝器的水量进行控制；确保工程内的温湿度控制在要求值上；现成控制机可以独立工作；接受主机传来的设定值和工作方式指令；并向主机传送湿机的工作状况和故障情况。
怎样降低空调系统能耗和怎样保证室内良好的空气质量品质是目前暖通专业的两大研究热点。控制方案是通过测量某种指标；控制新风量使其不超过它的最低要求值；即保持最低的室内空气品质的健康要求。一般最小新风量必须根据室内人员情况来决定。由于在通常情况下室内人员是CO2唯一产生源；控制CO2的浓度在一定的限度以下能有效地保证新风量满足标准的要求；因而以CO2浓度作为指标的DCV就成为一个首选的通风控制方案(以下简称CDCV)。针对CDCV通风控制方案；通过试验研究发现与传统的固定新风量的控制方案相比；在保证室内空气品质不变的前提下；这种控制方案有潜在的节能效果；最大可达50%以上。另外CDCV控制方案的调节控制参数测量准确；受到的干扰因素少；而且计入和反映了外界渗透进入的新风量；故而对空调系统运行来讲是合理的、节能的。地下工程封闭性强；更适合于采用需求通风控制。因此本控制系统首次将需求通风控制引入地下工程空调系统。上位机通过现场PLC检测到新风和回风的CO2浓度来控制新风阀和回风阀的开度。另外；上位机通过PLC来检测水库水位和启停水泵。
3、系统软件设计
应用软件是空调控制系统的核心；软件的功能决定了系统的灵活性和可控性。控制软件的设计着重考虑其独立的空调机组控制功能、网络数据共享及参数的就地与远方设定；监控软件的设计着重考虑其实时动态监控功能；兼顾空调机组的远方控制功能；
3.1控制软件功能分析
工控机的控制软件是实现空调系统自动控制的关键；其功能决定了控制系统的控制能力及监控系统的灵活性。控制软件通过对温湿度等空调参数的监控、风机的控制、阀门的调节、设备状态的监视；达到预定的空调目的。控制软件应完成的主要功能有:
(1)实时采集温湿度传感器和CO2浓度传感器和水位传感器的测量值、阀位反馈值、调温除湿机的工作状态、设备报警等模拟及数字信号；为进一步的控制做准备；
(2)进行CO2浓度的闭环控制；根据控制数据库、控制算法模块来调节新风阀和回风阀的开度；
(3)实现预定的空调工况；按工况设计要求完成空调机组的启动、停止及有关阀门开度的控制；
(4)控制数据库的通信功能；实现与地面工控机数据库数据交换；达到数据库之间数据的共享；实现地面工控机的监测与控制功能；
(5)实现各种控制权的切换功能；能够进行风机、电动阀等设备控制方式的转换；如上位机与下位机控制权的转换；
(6)在过渡季节(秋季、冬季)；工程外空气一般较干燥；地下工程如果采用直接通风除湿；可节约大量能耗。但是工程外的空气参数变化很大；一般较难掌握有利通风时机；即使是经验十分丰富的工程技术人员或操作管理人员；也很难做出判断；所以大部分地下工程在过渡季节并没有采用直接通风除湿。本控制软件通过采集的工程内、外空气温湿度；计算判断直接通风除湿的时机；来控制空调系统的工作模式；节约了维护费用。
4、结束语
实践证明；该地下工程内部环境及设备计算机控制系统的开发；在提高工程的维护管理水平；节约运行费用方面做了有益的尝试；特别是引入星型现场总线通信网络、需求通风控制方案和直接通风除湿时机判断控制；使控制系统在较少增加硬件投资的条件下；优化了系统的运行管理；将地下工程内部环境设备的自动化技术向前推进了一步。
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