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楼宇设备监控系统概述
在现代建筑中, 楼层不断增加, 功能要求日益增多, 其中包括了对
环境空间的要求 。 因此广泛使用了各种各样的机械和电子设备, 如空
调, 电梯, 给水排水, 防火防盗等设备, 而且都要求对这些设备具有
自动控制, 使之处于最佳状态下运行, 以提高工作效率和服务质量,
确保有一个舒适, 清洁的生活与工作环境 。
从八十年代中期开始, 随着信息技术, 微电脑技术以及计算机网络
技术日新月异的高速发展, 对建筑物的结构, 对楼字的管理与服务的
优化提供了一个既合理又理想的技术支持 。 智能大厦也就在这种高新
科学校术的支持下应运而生, 开创了建筑史上的一个新纪元 。
楼字机电设备监控系统, 作为智能大厦楼字自动化系统的一部分,
而且是非常重要的一部分, 担负着对整座大厦内机电设备的集中监测
与控制, 保证所有设备的正常运行, 并达到最佳状态 。 同时, 在计算
机软件的支持下进行信息处理, 数据计算, 数据分析, 逻辑判断, 图
形识别等, 从而提高了智能大厦的高水平的现代化管理和服务 。
2
监控系统主要内容
楼字机电设备监控系统包括下列主要内容,
? 空调通风监控系统
? 给水排水系统
? 供配电系统
? 照明与动力系统
? 电梯系统
3
建筑设备监控系统的管理功能
?数据库功能
?显示功能
?设备操作功能
?定时控制功能
?统计分析功能
?设备管理功能
?故障诊断功能
4
建筑设备监控系统体系结构
5
采用现场总线的楼宇自动化系统
6
空调通风监控系统
7
空调通风系统基本知识
随着科学技术的不断发展和进步以及人类生活水平的提
高, 人们在日常的生活和劳动生产中对空气环境的要求
也不断提高, 特别是对空气的观度, 湿度, 通风以及洁
净度的要求, 以利于提高人们生活的质量 。 空调通风工
程就是为满足人们对空气质量要求的技术, 它的主要功
能是对建筑物, 包括智能建筑物或房间内的空气进行调
节, 为人们的生活与工作造就一个温度适宜, 湿度恰当
,空气洁净的舒适环境 。 一般而言, 空调的内容包括如
下几个方面,
·温度调节
·湿度调节
·气流速度的调节
·空气洁净度的调节
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空气的物理性质
空气调节的对象是空气，为了更好地发挥空调
系统的性能，提高空调系统的舒适性，所以在
论述空调监控系统之前，先介绍一下空气的物
理性质还是有必要的。
9
空气的成分
空气可以分为湿空气与于空气 。 自然界的空气是一种湿空气混合气体 。 干空气
的成分如下,
·氮 (N2),在于空气中所占的比例为 75,55％
·氧 (O2),占 23,1％
·二氧化碳 (CO2),占 0.05％
·稀有气体, 占 1,3％
此外, 空气中还含有不同程度的灰尘, 微生物和其它气体杂质 。 它是由于空气
与水蒸气的湿空气是我们生活环境中的真实空气, 其中的水蒸气的变化将造成不
同的空气环境状态 。
所以, 空调系统是以湿空气为对象, 调节空气中的温度与湿度 。
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空气的状态参数
压力
温度
湿度
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压力
这里说的压力实际上是指压强, 它只是在工程上人们的一种习惯的用法 。
,压力, 的定义是单位面积上所承受的力 。 空气有二种压力,
·大气压力
·水汽分压力
大气压力是指地球表面的空气层作用在单位面积上的力, 它随着季节, 天气的变化
有所变化, 受此影响, 空气的一些性质也会不同 。 所以, 在空调系统设计和运行中必须
考虑该地区的气压变化的规律 。
水汽分压力是气体分子热运动的结果, 由于空气是一种混合气体, 水汽与干空气同时
存在, 这二种气体各有自己的压力被称为分压力, 而且, 这二种分压力之和等于空气的
总的压力,
即,
P=Pg+Pc
式中,P—— 湿空气的总压力, 郧大气压力；
Pg—— 干空气的分压力；
Pc—— 水汽的分压力 。
水汽分压力反映了空气中水汽的多少, 是空气湿度的一个指标, 在空调系统中常用到该
参数 。
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温度
温度是表示空气冷热程度的指标．反映空气分子热运动
的剧烈程度，通常用 t表示摄氏温度 (toC),用 T表示绝对温
度 (K),二者的关系是,
T=273+t
在空调系统中，温度通常用于球温度 (DB)和湿球温度
(wB)来表示。在空调系统中，温度通常用于球温度 (DB)
和湿球温度 (WB)来表示。干湿球温度计由二只棒状温度
计组成，其中的一只直接测量空气本身的温度，而另一
只是在被测温球上包上湿布测的湿球温度。在湿空气未
达到饱和之前，湿球温度计上的读数总是比干球温度低
一些。空气的相对湿度越小．湿球上水分蒸发的越快，
湿球温度降低的幅度就越大。
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湿度（绝对湿度）
(1)绝对湿度 (x)
1m3湿空气中所含的水汽量 (kg),称为空气的绝对湿度, 即,
x=Gc/Vc
式中,Gc—— 水汽的含量 (kg)；
Vc—— 湿空气的体积 (m3)
如果把湿空气近似地作为理想气体, 那么, 根据理想气体的状态方程得
x=Gc/Vc=Pc/RcTc
式中,Pc—— 水汽分压力 (kg)；
Vc—— 湿空气的体积 (m3)
Rc—— 水汽的气体常数, 等于 461J/kg.K；
Tc—— 水汽的绝对温度 (K)。
从中可知, 当温度一定时, 水汽分压力越大水汽的绝对湿度越大 。 所以, 水
汽分压力可以反映出水汽的多少 。
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湿度（相对湿度）
相对湿度表示绝对湿度接近于饱和绝对湿度的程度 。 所
谓的饱和绝对湿度是指空气中的水汽量超过了最大限度
,多余的水汽开始凝结的水汽量 。 通常用 Xb来表示饱和
的绝对湿度, 这样, 相对湿度可表示为,
φ＝ X/Xb× 100％
在空调系统中，相对湿度（ φ） 是衡量空气环境的潮湿度
的一项指标。
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湿度（含湿量）
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露点温度
所谓的 露点温度 是指空气中水汽凝结成水时的温度称为
露点温度。通常，空气在某一温度时，其相对湿度小于
100％。 如果使其温度降到某一个适当值时，其相对湿度
便达到 100％,此时，便结露。
在空调系统中，有时需要结露，有时则不需要结露。
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焓 (h)
焓表示空气热量的一种变化关系，代表能量。
对于空调系统，由于空气是由干空气与水汽组成的，因此，空气的总的热
量应该是这二部分所含热量的和。如果干空气的焰用 hg表示，水汽的焓用 hc表示
，那么，空气的焓 h为,
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空气线图（ 1）
空气线图又称湿空气性质图，用于空调系统的设计、测试、调整和运行管
理，它较公式计算或查表法求空气状态参数简便的多。在空气线图上的任
一点称为状态点．如果知道了某一状态点，便可求出该状态下的空气状态
参数，如于球温度、湿球温度、露点温度、绝对湿度、相对湿度、措以及
体积比等等。
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空气线图（ 2）
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空气线图（ 3）
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空调系统分类
空调系统 可分为 集中式空调系统, 半集中式空调系
统 和 局部式空调系统 。在现代化的大型建筑中通常
都采用集中式空调系统，即中央空调系统。
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空调系统的工作原理
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空调系统设计
空调监控系统是智能大厦楼字监按系统的一个子系统，它
与空调通风系统是二回事，它采用计算机为主体的分布式
集散控制系统，实现对空调通风设备的自动监控功能。空
调监控系统的设计包括如下几个方面的内容,
·确定空调通风系统的设备配置
·空调通风监控系统的工作原理及功能
·砌定监控点及控制类型
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主要设备
空调通风系统的主要设备有,
?中央冷却机组，它包括冷水机组、冷冻水循环泵、冷
却塔、冷却水循环泵、水流开关、旁通调节水阀、淋水
开关蝶阀等。
?新风空调机
?空调处理机
?风机盘管
?通风机
?冷水交换器与热水交换器
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中央冷却系统监控
中央制冷监控系统原理
.bmp
26
启动,冷却水电动阀一冷却水泵一冷却塔进水自动阀一冷却塔风机一
冷冻水电动阀一冷冻水泵一冷水机组一监视水流状态。
停止,冷水机组一冷冻水泵一冷冻水电动阀一冷却塔风机一冷却塔进
水电动阀一冷却水泵一冷却水电动阀。
?多套冷却系统可以串接或并接。
?冷却水泵、冷却塔凤机、冷水机、冷冻水泵的运行状态的监测及故
障的报警以及流水开关的检测是系统必不可少的功能。
?此外，当发生火灾时，楼宇自动化系统根据消防报警子系统所发送
来的信号，发出控制指令，关停所有中央湖冷机组设备，这是在系统
设计时必须要考虑的。
注意事项
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新风空调机监控
新风空调监控系统主要由
?·风管式温度传感器
?·湿度传感器
?·压差报警开关
?·风门驱动器
?·二通电动调节网
?·区域控制器等器件组成。
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新风空调主要功能
新风空调机监控的一个非常重要的目的是对空调系统中的新风且及温度，
湿度的控制。新风量在空调的冷热负荷中有时显得很重要，所占的比例很
大，因此，把新风量、新风温度与湿度控制在适合的范围之内是很有意义
的。
新风空调机监控的功能如下,
? 根据送风温度与 BAS系统中设定的温度值进行比较，由肋 (比例积分微分
)调节控制冷冻回水电动阀, 改变冷冻水流量，使送风温度达到设定值
? 根据送风湿度与设定的湿度值比较，采用 PID(比例加积分 )调节．按制
湿度电动调节阀, 使送风的湿度保持在所需要的范围内
? 根据新风温度，改变送风温度的设定值
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新风空调机监控系统框图
30
Johnson二管式单一冷水盘管式
新风机监控系统
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Johnson二管式冷 /热二用盘管
式新风机监控系统
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空调处理机主要功能
?对回风管内的温度与系统设定的值进行比较，用 PID(比例加积分、微分 )方式
调节，冷水／热水电动闽开度，调节冷冻水或热水的流量，使回风温度保持在
设定的范围之内
?对回风管，新风管的温度与湿度进行检测，计算新风与回风的始值，按回风
和新风的始值比例，控制回风门和新风门的开启比例．从而达到节能效果
?检测送风管内的湿度位与系统设定的位进行比较．用 H(比例加积分 )调节，控
制湿度电动词节阀，从而使迭风湿度保持在所需要的范围之内
?测量送风管内接近尼端的送风压力．调节送风机的送风量，以确保送风管内
有足够的风
?风机启动／停止的控制
?风机运行状态的检测
?风机机故障报警
?过滤网堵塞报警
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空调处理机组监控
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二管式单冷水盘管式空调处理
机监控系统
35
二管式冷热二用盘管式空调处
理机监控系统
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四管式冷热水盘管式空调处理
机监控系统
37
同时控制温 /湿度空调处理机
38
风机盘管监控
39
二管式单冷水盘管式监控系统
40
二管式冷热二用盘管式监控系
统
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冷水交换器监控
冷水交换器监控系统主要由冷水交换器、电动调节阀、电动隔离阀、
水管式温度传感器、压差报警开关以及区域控制器组成。工作原理及
监控功能如下,
?通过调节电动调节阀，控制冷水机的供水流量，保持冷水交换器的供
水温度恒定
?电动隔离阀与冷水文换器供水循环水泵联锁，当水泵停止运行时，历
对应的隔离阀把冷水交换器隔离
?冷水机、冷水交换器的供水和回水温度检测
?冷水机和冷水交换器的供水回路水流开关的压差检沏及过滤器堵塞报
留
?对于热水交换器的工作原理及监控功能与冷水交换器的监控相同，所
不同的是供水源的不同,
42
冷水交换器监控框图
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通风机监控
通风机是指大厦 (楼 )室内环境通风换气的离心风机、
轴流风机等。
通风监控系统的监控功能有,
?通风机启动 /停止的控制，这种控制是由 BAS的时间控
制程序和事件控制程序来控制
?风机运行状态的监测和故障报警
?当发生火灾时,BAS系统根据消防系统发来的信号，
发出控制指令，关停所有通风机
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空调监控系统的监控点
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给排水系统
水是人类赖于生存的必要条件，没有水就没有生命，
就没有人类的文明。实现对给水排水系统的监控是提
高科学管理水平，减轻劳动强度，保证人们用水质量
和节约能源消耗的一项既重要又必要的技术措施，其
最终目的是确保管网中各水泵根据用户用水量的变化
能及时地改变其运行方式，使水泵房中的水泵处于最
佳的运行状态，从而实现管网的合理调度。
给排水监控系统是智能大厦中的一个子系统。它的主
要功能是通过计算机控制及时地调整系统中水泵的运
行台数，以达到供水量和需水量、来水量和排水量之
间的平衡，实现泵房的安全运行，实现高效率、低能
耗的最优化控制，从而达到经济运行的目的。
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给排水系统设备配置
给排水系统通常包括,
?给水系统 (生活用水及消防用水 )
?排水系统
?热水系统
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给水系统
?地下储水池
?楼层水箱和地面水箱
?生活给水泵
?气压装置
?消防给水泵
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给水监控系统
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排水系统
?排水水泵 (潜水泵 )
?污水处理池
?污水集水井
?废水集水井
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排水监控系统
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热水系统
?自动燃油 /燃气热水器 (炉）
?热水箱
?热水循环水泵 (回水泵 )
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热水监控的主要功能
?热水循环泵按时间程序启动 /停止
?热水循环泵状态检测及故障报警 (当发生故障时
，相应备用泵自动投入运行 )
?热水器与热水循环联锁控制，当循环泵启动后
，热水器 (炉 )才能加热，控制热水温度
?热水供水温度和回水温度的检测
?对于热水部分，当热水箱水位降至低限时，联
锁开启热水器冷水进水阀，以补充系统水源；
当热水箱水位达高限时，联锁关闭冷水进水阀
53
给排水监控系统的监控内容
?水泵的自动启停控制、水位流量、压力的测量
与调节；
?使用水量、排水量的测量；
?污水处理设备运转的监视、控制；
?水质检测；
?节水程序控制；
?故障及异常状况的记录等。
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给排水系统的监控点
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几种节水技术
? 减少马桶冲洗水量
? 厨房、沐浴、盥洗的节水,
采用充气水嘴，可节水且不减小水柱的直径
? 真空节水技术,
用空气代替大部分水，依靠真空负压产生的高
速气水混合物，快速将洁具内的污水、污物冲
吸干净 。
? 中水处理,
公寓、住宅和宾馆排放大量的沐浴及盥洗水，
将其经适当处理后供生活杂用。
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供配电监控系统
大厦内的空调系统、给排水系统、照明与动力
系统、电梯、甚至于消防、防盗保安系统都要
依赖于供配电系统。
供配电系统除了确保大厦“动力”系统正常运
行之外，还可以大大地提高其工作效率，节省
能源消耗。
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供配电系统设备
? 高压配电柜
? 低压配电拒
? 电力变压器
? 空调动力配电柜
? 应急柴油发电机组
? 直流操作柜
通常大厦为一类用电负荷，采用二路高压供电，二路
电源互为备用，当工作电源失电后，备用电源自动投
入运行，确保整座大厦的供电。当二路电源均失电的
情况下，自备发电机组自动投入，向大厦负载供电。
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智能建筑用电负荷的三个等级
?一级负荷,消防设备、重要业务及管理
用计算机及外设、通信设备、保安设备
和重要场所的应急照明；
?二级负荷,客梯、生活供水泵房等；
?三级负荷,空调、普通照明等。
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供配电监控系统的主要功能
在电气设计中，对于采用双回路供电电源和自
备发电机组的供配电系统，均设置一整套完整
的电气联锁启停和保护装置。当工作电源失电
后，备用电源通过联锁装置的切换投入运行，
担负起全部负载的供电；当发生二路供电电源
都失电时，应急柴油发电机组将在最短的时间
内 (约 10秒 )自动启动并投入运行，担负起确保
负载的供电。当外部供电电源恢复供电后，电
气联锁装置将使柴油发电机组自动停机。因此
，大厦供配电监控系统，主要的是监测大厦供
配电设备和柴油发电机组的运行状态。
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供配电监控系统的主要功能
(1)高压进、出线和中间联络断路器状态监测和故障报警，高压进
线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等参数的检测。
(2)变压器断路器状态监测和故障报警，变压器温度检测和高温报
警。
(3)低压进线、中间联络和重要出线回路断路器状态监测和故障报
警，低压进线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和电
量统计等参数的检测 。
(4)直流操作柜断路器状态监测与报警，直流输出电压、电流等参
数的检测。
(5)发电机运行状态、控制柜断路器状态与故障报警、电压、电流
、有功功率、无功功率、功率因数、频率、油箱油位、进口油压
、冷却出水水温和水箱水位等监测和故障 /超限报警。
(6)火灾时，切断相关区域的非消防电源。
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供配电监控系统需完成的内容
? 高、低压断路器、开关设备按顺序自动接通、
分断。
? 高、低压母线联络断路器按需要自动接通、分
断。
? 备用柴油发电机组及其配电屏开关设备按顺序
自动合闸，转换为正常供配电方式。
? 大型动力设备定时起动、停止及顺序控制。
? 蓄电池设备按需要自动投入及切断。
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供配电监控系统需完成的内容
供配电系统除了实现上述保证安全、正
常供配电的控制外，还能根据监控装置
中计算机软件设定的功能，以节约电能
为目标对系统中的电力设备进行管理，
主要包括：变压器运行台数的控制，合
约用电量经济值监控，功率因数补偿控
制及停电复电的节能控制。
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电流互感器与电压互感器
两种电能转换装置。
电流互感器 ——大电流变成小电流
电压互感器 ——高电压变成小电压
用于电压、电流、功率及用电量的检测、
计量和继电保护。便于现场监控计算机
（ DDC） 进行监测和处理。
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供配电系统示意图
65
供配电低压监控系统
66
供配电系统监控点设置
67
照明与动力监控系统
智能大厦是多功能的建筑，不同用途的
区域对照明有不同的要求，因此应根据
使用的性质及特点，对照明设施进行不
同的控制，在系统中应包含一个智能分
站，对整个大厦的照明设备进行集中的
管理控制，称为照明与动力监控系统。
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设备组成
大厦各层的照明配电箱、事故照明配电箱以及
动力配电箱。
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监控功能
?根据季节变化，按时间程序对不同区域的照明
设备分别进行开 /停控制
?当正常照明供电出现故障时，该区域的事故照
明配电立即投入运行
?当发生火灾时，按事件控制程序关闭有关的照
明设备，打开应急灯
?当有保安报警时，将相应区域的照明打开
70
照明监控系统的任务
?为了保证建筑物内各区域的照度及视觉
环境而对灯光进行控制，称为环境照度
控制，通常采用定时控制、合成照度控
制等方法来实现；
?以节能为目的对照明设备进行的控制，
简称照明节能控制，有区域控制、定时
控制、室内检测控制三种控制方式。
71
照明控制
72
照明系统地监控点设置
73
电梯监控系统
电梯是高层楼宇的重要设备之一，一座大厦的
电梯少则几部，多则几十部。电梯可分为直升
电梯和手扶电梯，而直升电梯按其用途分，可
分为客梯、货梯、客货梯、消防梯等。
电梯的控制方式可分为层间控制、简易自动、
集选控制,有 /无司机控制以及群控等。对于大
厦电梯，通常选用群控方式。
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电梯组成
?拽引部分
?引导部分
?轿厢和厅门
?补偿装置
?电气设备及控制装置
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电梯系统的基本要求
安全可靠、起制动平稳、感觉舒适、平
层准确、候梯时间短、节约能源。
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电梯常用的拖动方式
? 双速拖动
采用交流双速电动机，运行速度是有级变化的，舒适
感较差，不适于高层建筑中使用。
? 交流调压调速拖动
舒适感好，拖动系统的结构简单。晶闸管调压导致主
电路三相电压波形严重畸变，影响供电质量，造成电
机严重发热，不适用于高速电梯。
? 交流调压调频拖动
VVVF方式。高效、节能舒适感好、控制系统体积小、
动态品质及抗干扰性能优越等。是现代化高层建筑电
梯拖动的理想形式。
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电梯监控系统的主要功能
(1)电梯升降控制器作为 BAS系统的一个分站，它控制和扫描电梯升降
楼层的信号，并将其传送到中央控制站。
(2)对各部电梯的运行状态检测。
(3)故障检测与报警，包括厅门、厢门故障检测及报警，限速器故障
检测与报警；轿厢上下限超限故障报警以及钢绳轮超速故障报警
等。
(4)各部电梯的开停控制。电梯群控，当任一层用户按叫电梯时，最
接近用户的同方向电梯，将率先到达用户层，以节省用户的等待
时间；自动检测电梯运行的繁忙程度以及控制电梯组的开启停止
的台数，以便节省能源。
(5)当发生火警时，由电梯升降控制器控制所有的电梯，包括直升客
梯和货梯降至首层，并切断电梯的供电电源。
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电梯监控系统的基本内容
? 按时间程序设定的运行时间表启 /停电梯
，监控电梯运行状态，对电梯故障及紧
急状况在线报警。
? 多台电梯群控管理。
? 配合消防系统协同工作。
? 配合安全防范系统协同工作。
79
电梯监控点
80
接口与软件
81
接口
?与主体机电设备的接口
?与其他自动化系统的接口
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与主体机电设备的接口
?高压配电接口
?低压配电接口
?空调动力配电接口
?发电机配电接口
?照明和动力配电接口
?直升电梯配电接口
83
与其他自动化系统的接口
其它自动化系统指的是楼宇自动化系统中的消防报警子系统和防
盗保安子系统。要求提供的接口有,
(1)与消防报警系统的接口 (两种形式 )
①消防控制中心主机与 BAS系统中央控制主机之间通过标准串行通
信接口直接连接，并统一双方信号传输的报文格式。
② 消防报警系统向 BAS系统发出的报警信号，必须是无源触点信号
，直接接在系统指定的区域控制器上。报警信号多少的设置根据
具体要求而定。
(2)防盗保安系统的接口
防盗保安系统向 BAS系统发送的各个报警信号，必须是无源触点信
号指定的区域控制器上，至少每一个楼层设置一个报警信号点。
84
软件
监控系统的监控软件通常要求具有在线编程的
功能，具有节能控制，包括最佳启 /停程序，节
能自运行程序、最大需要程序、循环控制程序
、自动上电程序、焓值控制程序,DDC故障诊
断程序,PID算法程序等。
此外，对各子系统具有相应的时间控制程序、
假日控制程序、事件处理程序等。
对于上述的这些软件，可以自己开发，也可以
购买已经成熟的产品。如果购买现成的软件，
那么，必须根据实际的情况，即现场情况以及
要求对程序中的参数进行必要的修改，绝对不
能生搬硬套。
楼宇设备监控系统概述
在现代建筑中, 楼层不断增加, 功能要求日益增多, 其中包括了对
环境空间的要求 。 因此广泛使用了各种各样的机械和电子设备, 如空
调, 电梯, 给水排水, 防火防盗等设备, 而且都要求对这些设备具有
自动控制, 使之处于最佳状态下运行, 以提高工作效率和服务质量,
确保有一个舒适, 清洁的生活与工作环境 。
从八十年代中期开始, 随着信息技术, 微电脑技术以及计算机网络
技术日新月异的高速发展, 对建筑物的结构, 对楼字的管理与服务的
优化提供了一个既合理又理想的技术支持 。 智能大厦也就在这种高新
科学校术的支持下应运而生, 开创了建筑史上的一个新纪元 。
楼字机电设备监控系统, 作为智能大厦楼字自动化系统的一部分,
而且是非常重要的一部分, 担负着对整座大厦内机电设备的集中监测
与控制, 保证所有设备的正常运行, 并达到最佳状态 。 同时, 在计算
机软件的支持下进行信息处理, 数据计算, 数据分析, 逻辑判断, 图
形识别等, 从而提高了智能大厦的高水平的现代化管理和服务 。
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监控系统主要内容
楼字机电设备监控系统包括下列主要内容,
? 空调通风监控系统
? 给水排水系统
? 供配电系统
? 照明与动力系统
? 电梯系统
3
建筑设备监控系统的管理功能
?数据库功能
?显示功能
?设备操作功能
?定时控制功能
?统计分析功能
?设备管理功能
?故障诊断功能
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建筑设备监控系统体系结构
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采用现场总线的楼宇自动化系统
6
空调通风监控系统
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空调通风系统基本知识
随着科学技术的不断发展和进步以及人类生活水平的提
高, 人们在日常的生活和劳动生产中对空气环境的要求
也不断提高, 特别是对空气的观度, 湿度, 通风以及洁
净度的要求, 以利于提高人们生活的质量 。 空调通风工
程就是为满足人们对空气质量要求的技术, 它的主要功
能是对建筑物, 包括智能建筑物或房间内的空气进行调
节, 为人们的生活与工作造就一个温度适宜, 湿度恰当
,空气洁净的舒适环境 。 一般而言, 空调的内容包括如
下几个方面,
·温度调节
·湿度调节
·气流速度的调节
·空气洁净度的调节
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空气的物理性质
空气调节的对象是空气，为了更好地发挥空调
系统的性能，提高空调系统的舒适性，所以在
论述空调监控系统之前，先介绍一下空气的物
理性质还是有必要的。
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空气的成分
空气可以分为湿空气与于空气 。 自然界的空气是一种湿空气混合气体 。 干空气
的成分如下,
·氮 (N2),在于空气中所占的比例为 75,55％
·氧 (O2),占 23,1％
·二氧化碳 (CO2),占 0.05％
·稀有气体, 占 1,3％
此外, 空气中还含有不同程度的灰尘, 微生物和其它气体杂质 。 它是由于空气
与水蒸气的湿空气是我们生活环境中的真实空气, 其中的水蒸气的变化将造成不
同的空气环境状态 。
所以, 空调系统是以湿空气为对象, 调节空气中的温度与湿度 。
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空气的状态参数
压力
温度
湿度
11
压力
这里说的压力实际上是指压强, 它只是在工程上人们的一种习惯的用法 。
,压力, 的定义是单位面积上所承受的力 。 空气有二种压力,
·大气压力
·水汽分压力
大气压力是指地球表面的空气层作用在单位面积上的力, 它随着季节, 天气的变化
有所变化, 受此影响, 空气的一些性质也会不同 。 所以, 在空调系统设计和运行中必须
考虑该地区的气压变化的规律 。
水汽分压力是气体分子热运动的结果, 由于空气是一种混合气体, 水汽与干空气同时
存在, 这二种气体各有自己的压力被称为分压力, 而且, 这二种分压力之和等于空气的
总的压力,
即,
P=Pg+Pc
式中,P—— 湿空气的总压力, 郧大气压力；
Pg—— 干空气的分压力；
Pc—— 水汽的分压力 。
水汽分压力反映了空气中水汽的多少, 是空气湿度的一个指标, 在空调系统中常用到该
参数 。
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温度
温度是表示空气冷热程度的指标．反映空气分子热运动
的剧烈程度，通常用 t表示摄氏温度 (toC),用 T表示绝对温
度 (K),二者的关系是,
T=273+t
在空调系统中，温度通常用于球温度 (DB)和湿球温度
(wB)来表示。在空调系统中，温度通常用于球温度 (DB)
和湿球温度 (WB)来表示。干湿球温度计由二只棒状温度
计组成，其中的一只直接测量空气本身的温度，而另一
只是在被测温球上包上湿布测的湿球温度。在湿空气未
达到饱和之前，湿球温度计上的读数总是比干球温度低
一些。空气的相对湿度越小．湿球上水分蒸发的越快，
湿球温度降低的幅度就越大。
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湿度（绝对湿度）
(1)绝对湿度 (x)
1m3湿空气中所含的水汽量 (kg),称为空气的绝对湿度, 即,
x=Gc/Vc
式中,Gc—— 水汽的含量 (kg)；
Vc—— 湿空气的体积 (m3)
如果把湿空气近似地作为理想气体, 那么, 根据理想气体的状态方程得
x=Gc/Vc=Pc/RcTc
式中,Pc—— 水汽分压力 (kg)；
Vc—— 湿空气的体积 (m3)
Rc—— 水汽的气体常数, 等于 461J/kg.K；
Tc—— 水汽的绝对温度 (K)。
从中可知, 当温度一定时, 水汽分压力越大水汽的绝对湿度越大 。 所以, 水
汽分压力可以反映出水汽的多少 。
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湿度（相对湿度）
相对湿度表示绝对湿度接近于饱和绝对湿度的程度 。 所
谓的饱和绝对湿度是指空气中的水汽量超过了最大限度
,多余的水汽开始凝结的水汽量 。 通常用 Xb来表示饱和
的绝对湿度, 这样, 相对湿度可表示为,
φ＝ X/Xb× 100％
在空调系统中，相对湿度（ φ） 是衡量空气环境的潮湿度
的一项指标。
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湿度（含湿量）
16
露点温度
所谓的 露点温度 是指空气中水汽凝结成水时的温度称为
露点温度。通常，空气在某一温度时，其相对湿度小于
100％。 如果使其温度降到某一个适当值时，其相对湿度
便达到 100％,此时，便结露。
在空调系统中，有时需要结露，有时则不需要结露。
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焓 (h)
焓表示空气热量的一种变化关系，代表能量。
对于空调系统，由于空气是由干空气与水汽组成的，因此，空气的总的热
量应该是这二部分所含热量的和。如果干空气的焰用 hg表示，水汽的焓用 hc表示
，那么，空气的焓 h为,
18
空气线图（ 1）
空气线图又称湿空气性质图，用于空调系统的设计、测试、调整和运行管
理，它较公式计算或查表法求空气状态参数简便的多。在空气线图上的任
一点称为状态点．如果知道了某一状态点，便可求出该状态下的空气状态
参数，如于球温度、湿球温度、露点温度、绝对湿度、相对湿度、措以及
体积比等等。
19
空气线图（ 2）
20
空气线图（ 3）
21
空调系统分类
空调系统 可分为 集中式空调系统, 半集中式空调系
统 和 局部式空调系统 。在现代化的大型建筑中通常
都采用集中式空调系统，即中央空调系统。
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空调系统的工作原理
23
空调系统设计
空调监控系统是智能大厦楼字监按系统的一个子系统，它
与空调通风系统是二回事，它采用计算机为主体的分布式
集散控制系统，实现对空调通风设备的自动监控功能。空
调监控系统的设计包括如下几个方面的内容,
·确定空调通风系统的设备配置
·空调通风监控系统的工作原理及功能
·砌定监控点及控制类型
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主要设备
空调通风系统的主要设备有,
?中央冷却机组，它包括冷水机组、冷冻水循环泵、冷
却塔、冷却水循环泵、水流开关、旁通调节水阀、淋水
开关蝶阀等。
?新风空调机
?空调处理机
?风机盘管
?通风机
?冷水交换器与热水交换器
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中央冷却系统监控
中央制冷监控系统原理
.bmp
26
启动,冷却水电动阀一冷却水泵一冷却塔进水自动阀一冷却塔风机一
冷冻水电动阀一冷冻水泵一冷水机组一监视水流状态。
停止,冷水机组一冷冻水泵一冷冻水电动阀一冷却塔风机一冷却塔进
水电动阀一冷却水泵一冷却水电动阀。
?多套冷却系统可以串接或并接。
?冷却水泵、冷却塔凤机、冷水机、冷冻水泵的运行状态的监测及故
障的报警以及流水开关的检测是系统必不可少的功能。
?此外，当发生火灾时，楼宇自动化系统根据消防报警子系统所发送
来的信号，发出控制指令，关停所有中央湖冷机组设备，这是在系统
设计时必须要考虑的。
注意事项
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新风空调机监控
新风空调监控系统主要由
?·风管式温度传感器
?·湿度传感器
?·压差报警开关
?·风门驱动器
?·二通电动调节网
?·区域控制器等器件组成。
28
新风空调主要功能
新风空调机监控的一个非常重要的目的是对空调系统中的新风且及温度，
湿度的控制。新风量在空调的冷热负荷中有时显得很重要，所占的比例很
大，因此，把新风量、新风温度与湿度控制在适合的范围之内是很有意义
的。
新风空调机监控的功能如下,
? 根据送风温度与 BAS系统中设定的温度值进行比较，由肋 (比例积分微分
)调节控制冷冻回水电动阀, 改变冷冻水流量，使送风温度达到设定值
? 根据送风湿度与设定的湿度值比较，采用 PID(比例加积分 )调节．按制
湿度电动调节阀, 使送风的湿度保持在所需要的范围内
? 根据新风温度，改变送风温度的设定值
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新风空调机监控系统框图
30
Johnson二管式单一冷水盘管式
新风机监控系统
31
Johnson二管式冷 /热二用盘管
式新风机监控系统
32
空调处理机主要功能
?对回风管内的温度与系统设定的值进行比较，用 PID(比例加积分、微分 )方式
调节，冷水／热水电动闽开度，调节冷冻水或热水的流量，使回风温度保持在
设定的范围之内
?对回风管，新风管的温度与湿度进行检测，计算新风与回风的始值，按回风
和新风的始值比例，控制回风门和新风门的开启比例．从而达到节能效果
?检测送风管内的湿度位与系统设定的位进行比较．用 H(比例加积分 )调节，控
制湿度电动词节阀，从而使迭风湿度保持在所需要的范围之内
?测量送风管内接近尼端的送风压力．调节送风机的送风量，以确保送风管内
有足够的风
?风机启动／停止的控制
?风机运行状态的检测
?风机机故障报警
?过滤网堵塞报警
33
空调处理机组监控
34
二管式单冷水盘管式空调处理
机监控系统
35
二管式冷热二用盘管式空调处
理机监控系统
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四管式冷热水盘管式空调处理
机监控系统
37
同时控制温 /湿度空调处理机
38
风机盘管监控
39
二管式单冷水盘管式监控系统
40
二管式冷热二用盘管式监控系
统
41
冷水交换器监控
冷水交换器监控系统主要由冷水交换器、电动调节阀、电动隔离阀、
水管式温度传感器、压差报警开关以及区域控制器组成。工作原理及
监控功能如下,
?通过调节电动调节阀，控制冷水机的供水流量，保持冷水交换器的供
水温度恒定
?电动隔离阀与冷水文换器供水循环水泵联锁，当水泵停止运行时，历
对应的隔离阀把冷水交换器隔离
?冷水机、冷水交换器的供水和回水温度检测
?冷水机和冷水交换器的供水回路水流开关的压差检沏及过滤器堵塞报
留
?对于热水交换器的工作原理及监控功能与冷水交换器的监控相同，所
不同的是供水源的不同,
42
冷水交换器监控框图
43
通风机监控
通风机是指大厦 (楼 )室内环境通风换气的离心风机、
轴流风机等。
通风监控系统的监控功能有,
?通风机启动 /停止的控制，这种控制是由 BAS的时间控
制程序和事件控制程序来控制
?风机运行状态的监测和故障报警
?当发生火灾时,BAS系统根据消防系统发来的信号，
发出控制指令，关停所有通风机
44
空调监控系统的监控点
45
给排水系统
水是人类赖于生存的必要条件，没有水就没有生命，
就没有人类的文明。实现对给水排水系统的监控是提
高科学管理水平，减轻劳动强度，保证人们用水质量
和节约能源消耗的一项既重要又必要的技术措施，其
最终目的是确保管网中各水泵根据用户用水量的变化
能及时地改变其运行方式，使水泵房中的水泵处于最
佳的运行状态，从而实现管网的合理调度。
给排水监控系统是智能大厦中的一个子系统。它的主
要功能是通过计算机控制及时地调整系统中水泵的运
行台数，以达到供水量和需水量、来水量和排水量之
间的平衡，实现泵房的安全运行，实现高效率、低能
耗的最优化控制，从而达到经济运行的目的。
46
给排水系统设备配置
给排水系统通常包括,
?给水系统 (生活用水及消防用水 )
?排水系统
?热水系统
47
给水系统
?地下储水池
?楼层水箱和地面水箱
?生活给水泵
?气压装置
?消防给水泵
48
给水监控系统
49
排水系统
?排水水泵 (潜水泵 )
?污水处理池
?污水集水井
?废水集水井
50
排水监控系统
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热水系统
?自动燃油 /燃气热水器 (炉）
?热水箱
?热水循环水泵 (回水泵 )
52
热水监控的主要功能
?热水循环泵按时间程序启动 /停止
?热水循环泵状态检测及故障报警 (当发生故障时
，相应备用泵自动投入运行 )
?热水器与热水循环联锁控制，当循环泵启动后
，热水器 (炉 )才能加热，控制热水温度
?热水供水温度和回水温度的检测
?对于热水部分，当热水箱水位降至低限时，联
锁开启热水器冷水进水阀，以补充系统水源；
当热水箱水位达高限时，联锁关闭冷水进水阀
53
给排水监控系统的监控内容
?水泵的自动启停控制、水位流量、压力的测量
与调节；
?使用水量、排水量的测量；
?污水处理设备运转的监视、控制；
?水质检测；
?节水程序控制；
?故障及异常状况的记录等。
54
给排水系统的监控点
55
几种节水技术
? 减少马桶冲洗水量
? 厨房、沐浴、盥洗的节水,
采用充气水嘴，可节水且不减小水柱的直径
? 真空节水技术,
用空气代替大部分水，依靠真空负压产生的高
速气水混合物，快速将洁具内的污水、污物冲
吸干净 。
? 中水处理,
公寓、住宅和宾馆排放大量的沐浴及盥洗水，
将其经适当处理后供生活杂用。
56
供配电监控系统
大厦内的空调系统、给排水系统、照明与动力
系统、电梯、甚至于消防、防盗保安系统都要
依赖于供配电系统。
供配电系统除了确保大厦“动力”系统正常运
行之外，还可以大大地提高其工作效率，节省
能源消耗。
57
供配电系统设备
? 高压配电柜
? 低压配电拒
? 电力变压器
? 空调动力配电柜
? 应急柴油发电机组
? 直流操作柜
通常大厦为一类用电负荷，采用二路高压供电，二路
电源互为备用，当工作电源失电后，备用电源自动投
入运行，确保整座大厦的供电。当二路电源均失电的
情况下，自备发电机组自动投入，向大厦负载供电。
58
智能建筑用电负荷的三个等级
?一级负荷,消防设备、重要业务及管理
用计算机及外设、通信设备、保安设备
和重要场所的应急照明；
?二级负荷,客梯、生活供水泵房等；
?三级负荷,空调、普通照明等。
59
供配电监控系统的主要功能
在电气设计中，对于采用双回路供电电源和自
备发电机组的供配电系统，均设置一整套完整
的电气联锁启停和保护装置。当工作电源失电
后，备用电源通过联锁装置的切换投入运行，
担负起全部负载的供电；当发生二路供电电源
都失电时，应急柴油发电机组将在最短的时间
内 (约 10秒 )自动启动并投入运行，担负起确保
负载的供电。当外部供电电源恢复供电后，电
气联锁装置将使柴油发电机组自动停机。因此
，大厦供配电监控系统，主要的是监测大厦供
配电设备和柴油发电机组的运行状态。
60
供配电监控系统的主要功能
(1)高压进、出线和中间联络断路器状态监测和故障报警，高压进
线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等参数的检测。
(2)变压器断路器状态监测和故障报警，变压器温度检测和高温报
警。
(3)低压进线、中间联络和重要出线回路断路器状态监测和故障报
警，低压进线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和电
量统计等参数的检测 。
(4)直流操作柜断路器状态监测与报警，直流输出电压、电流等参
数的检测。
(5)发电机运行状态、控制柜断路器状态与故障报警、电压、电流
、有功功率、无功功率、功率因数、频率、油箱油位、进口油压
、冷却出水水温和水箱水位等监测和故障 /超限报警。
(6)火灾时，切断相关区域的非消防电源。
61
供配电监控系统需完成的内容
? 高、低压断路器、开关设备按顺序自动接通、
分断。
? 高、低压母线联络断路器按需要自动接通、分
断。
? 备用柴油发电机组及其配电屏开关设备按顺序
自动合闸，转换为正常供配电方式。
? 大型动力设备定时起动、停止及顺序控制。
? 蓄电池设备按需要自动投入及切断。
62
供配电监控系统需完成的内容
供配电系统除了实现上述保证安全、正
常供配电的控制外，还能根据监控装置
中计算机软件设定的功能，以节约电能
为目标对系统中的电力设备进行管理，
主要包括：变压器运行台数的控制，合
约用电量经济值监控，功率因数补偿控
制及停电复电的节能控制。
63
电流互感器与电压互感器
两种电能转换装置。
电流互感器 ——大电流变成小电流
电压互感器 ——高电压变成小电压
用于电压、电流、功率及用电量的检测、
计量和继电保护。便于现场监控计算机
（ DDC） 进行监测和处理。
64
供配电系统示意图
65
供配电低压监控系统
66
供配电系统监控点设置
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照明与动力监控系统
智能大厦是多功能的建筑，不同用途的
区域对照明有不同的要求，因此应根据
使用的性质及特点，对照明设施进行不
同的控制，在系统中应包含一个智能分
站，对整个大厦的照明设备进行集中的
管理控制，称为照明与动力监控系统。
68
设备组成
大厦各层的照明配电箱、事故照明配电箱以及
动力配电箱。
69
监控功能
?根据季节变化，按时间程序对不同区域的照明
设备分别进行开 /停控制
?当正常照明供电出现故障时，该区域的事故照
明配电立即投入运行
?当发生火灾时，按事件控制程序关闭有关的照
明设备，打开应急灯
?当有保安报警时，将相应区域的照明打开
70
照明监控系统的任务
?为了保证建筑物内各区域的照度及视觉
环境而对灯光进行控制，称为环境照度
控制，通常采用定时控制、合成照度控
制等方法来实现；
?以节能为目的对照明设备进行的控制，
简称照明节能控制，有区域控制、定时
控制、室内检测控制三种控制方式。
71
照明控制
72
照明系统地监控点设置
73
电梯监控系统
电梯是高层楼宇的重要设备之一，一座大厦的
电梯少则几部，多则几十部。电梯可分为直升
电梯和手扶电梯，而直升电梯按其用途分，可
分为客梯、货梯、客货梯、消防梯等。
电梯的控制方式可分为层间控制、简易自动、
集选控制,有 /无司机控制以及群控等。对于大
厦电梯，通常选用群控方式。
74
电梯组成
?拽引部分
?引导部分
?轿厢和厅门
?补偿装置
?电气设备及控制装置
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电梯系统的基本要求
安全可靠、起制动平稳、感觉舒适、平
层准确、候梯时间短、节约能源。
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电梯常用的拖动方式
? 双速拖动
采用交流双速电动机，运行速度是有级变化的，舒适
感较差，不适于高层建筑中使用。
? 交流调压调速拖动
舒适感好，拖动系统的结构简单。晶闸管调压导致主
电路三相电压波形严重畸变，影响供电质量，造成电
机严重发热，不适用于高速电梯。
? 交流调压调频拖动
VVVF方式。高效、节能舒适感好、控制系统体积小、
动态品质及抗干扰性能优越等。是现代化高层建筑电
梯拖动的理想形式。
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电梯监控系统的主要功能
(1)电梯升降控制器作为 BAS系统的一个分站，它控制和扫描电梯升降
楼层的信号，并将其传送到中央控制站。
(2)对各部电梯的运行状态检测。
(3)故障检测与报警，包括厅门、厢门故障检测及报警，限速器故障
检测与报警；轿厢上下限超限故障报警以及钢绳轮超速故障报警
等。
(4)各部电梯的开停控制。电梯群控，当任一层用户按叫电梯时，最
接近用户的同方向电梯，将率先到达用户层，以节省用户的等待
时间；自动检测电梯运行的繁忙程度以及控制电梯组的开启停止
的台数，以便节省能源。
(5)当发生火警时，由电梯升降控制器控制所有的电梯，包括直升客
梯和货梯降至首层，并切断电梯的供电电源。
78
电梯监控系统的基本内容
? 按时间程序设定的运行时间表启 /停电梯
，监控电梯运行状态，对电梯故障及紧
急状况在线报警。
? 多台电梯群控管理。
? 配合消防系统协同工作。
? 配合安全防范系统协同工作。
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电梯监控点
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接口与软件
81
接口
?与主体机电设备的接口
?与其他自动化系统的接口
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与主体机电设备的接口
?高压配电接口
?低压配电接口
?空调动力配电接口
?发电机配电接口
?照明和动力配电接口
?直升电梯配电接口
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与其他自动化系统的接口
其它自动化系统指的是楼宇自动化系统中的消防报警子系统和防
盗保安子系统。要求提供的接口有,
(1)与消防报警系统的接口 (两种形式 )
①消防控制中心主机与 BAS系统中央控制主机之间通过标准串行通
信接口直接连接，并统一双方信号传输的报文格式。
② 消防报警系统向 BAS系统发出的报警信号，必须是无源触点信号
，直接接在系统指定的区域控制器上。报警信号多少的设置根据
具体要求而定。
(2)防盗保安系统的接口
防盗保安系统向 BAS系统发送的各个报警信号，必须是无源触点信
号指定的区域控制器上，至少每一个楼层设置一个报警信号点。
84
软件
监控系统的监控软件通常要求具有在线编程的
功能，具有节能控制，包括最佳启 /停程序，节
能自运行程序、最大需要程序、循环控制程序
、自动上电程序、焓值控制程序,DDC故障诊
断程序,PID算法程序等。
此外，对各子系统具有相应的时间控制程序、
假日控制程序、事件处理程序等。
对于上述的这些软件，可以自己开发，也可以
购买已经成熟的产品。如果购买现成的软件，
那么，必须根据实际的情况，即现场情况以及
要求对程序中的参数进行必要的修改，绝对不
能生搬硬套。
