福州長樂機場候機樓樓宇自動化系統(tǒng)管理平臺淺析

文｜ 浙江中控研究院有限公司 夏年春 顧沈佳 王 濤

福州長樂機場是規(guī)模大、檔次高的現(xiàn)代化機場，設(shè)備種類繁多，能源消耗大，環(huán)境質(zhì)量要求高，人員流動性大，安全性要求高；而候機樓是機場重要的旅客集散基地，要充分體現(xiàn)機場整體軟、硬件條件的先進性，擁有一套好的候機樓樓宇自控系統(tǒng)無疑至關(guān)重要。

機場候機樓的樓宇自動化控制設(shè)計應(yīng)從機場的特點出發(fā)，體現(xiàn)機場候機樓功能的先進性，并可擴展與其他系統(tǒng)的接口；充分體現(xiàn)通信等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代化機場的應(yīng)用。為了令福州長樂機場候機樓成為一棟具有國際先進水平的現(xiàn)代化智能建筑，使大樓內(nèi)的工作人員獲得安全、舒適、便利、快捷的應(yīng)用體驗，建立先進和科學(xué)的綜合管理機制，提高辦事效率，福州長樂機場候機樓樓宇自動化系統(tǒng)被設(shè)計成了一個采用最新技術(shù)的、高運作效率、低維護成本、高可靠性和高性價比的樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)；并在綜合考慮投資效費比、長期使用及維護成本、實際使用效果等因素后，選用了浙江中控SUPCON公司的OptiVIEW自動化管理平臺。

1 總體設(shè)計原則

（1）前瞻性

機場候機大樓的數(shù)字化、信息化、智能化是個漸進的發(fā)展過程。福州長樂機場候機樓弱電系統(tǒng)的設(shè)計充分顧及了人和業(yè)務(wù)等方面的需求，采用了系統(tǒng)平臺型的設(shè)計方法，除了能滿足當(dāng)前各種業(yè)務(wù)需求外，還能滿足未來5~10年候機大樓數(shù)字化、信息化、智能化可持續(xù)發(fā)展的要求。

（2）可擴展性、兼容性

樓宇自動化系統(tǒng)采用涵蓋機場候機大樓管理、設(shè)施設(shè)備運營業(yè)務(wù)的構(gòu)架結(jié)構(gòu)，能夠保證后續(xù)導(dǎo)入的應(yīng)用系統(tǒng)或設(shè)備設(shè)施可以很容易地與原系統(tǒng)融為一體；通過對候機樓既有弱電系統(tǒng)的業(yè)務(wù)區(qū)分，實現(xiàn)其與網(wǎng)絡(luò)平臺的無縫連接；采用接口方式與應(yīng)用系統(tǒng)交換信息。

（3）開放性

樓宇自動化系統(tǒng)具有很強的開放性，與不能納入的外部系統(tǒng)的信息交換符合機場信息安全標(biāo)準(zhǔn)。

2 設(shè)計理念

2.1 基本理念

候機樓樓宇自動化系統(tǒng)設(shè)計的基本理念是：為旅客提供安全、舒適和便利的體驗，綜合考慮投資性價比與長期運行成本，建設(shè)一個先進、高效、可靠和高性價比的自動化控制系統(tǒng)。

2.2 技術(shù)理念

候機樓樓宇自動化系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)理念是：構(gòu)筑一個滿足機場數(shù)字化、信息化、智能化可持續(xù)發(fā)展的長短期目標(biāo)實現(xiàn)要求的支撐平臺；在燈光照明回路及空調(diào)控制回路上盡量利用既有設(shè)施，實現(xiàn)自動監(jiān)測和控制，同時收集、記錄、管理有關(guān)系統(tǒng)信息，提高運行效率，提供舒適的候機環(huán)境，節(jié)省能源、人力，延長設(shè)備壽命。

3 工程建設(shè)范圍

福州長樂機場候機樓樓宇自動化改造工程涉及照明、空調(diào)新風(fēng)、通風(fēng)三個子系統(tǒng)，共有監(jiān)控點530個，其中數(shù)字控制點140個，模擬輸入量52個、模擬輸出量28個、數(shù)字狀態(tài)點310個。

4 子系統(tǒng)的改造

4.1 照明系統(tǒng)

機場照明系統(tǒng)監(jiān)控基于樓宇自動化系統(tǒng)的照明配電箱分布統(tǒng)計表進行，監(jiān)控內(nèi)容包括：

◆ 開關(guān)控制，即通過DDC輸出DO接點控制輔助繼電器，實現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停；

◆ 照明狀態(tài)監(jiān)視，即監(jiān)視公共區(qū)域照明的開關(guān)、手/自動轉(zhuǎn)換狀態(tài)和過載故障報警；

◆ 采用閉鎖繼電器控制所有的公共區(qū)域照明；

◆ 運行時間統(tǒng)計，即通過軟件實現(xiàn)對照明時間的累計；

◆ 定時/特種效果控制，即于預(yù)定時間或根據(jù)室外照度情況啟停照明回路（通過軟件實現(xiàn)邏輯控制）。

通過對照明回路的集中管理可以實現(xiàn)以下功能：

◆ 照明系統(tǒng)能夠通過監(jiān)測候機大樓光照度參數(shù)，根據(jù)設(shè)定值，經(jīng)DDC計算控制照明等設(shè)備的啟停，達到保持環(huán)境舒適性和節(jié)能的目的；

◆ 照明系統(tǒng)能根據(jù)航班動態(tài)自動控制相關(guān)區(qū)域、相關(guān)設(shè)施的照明設(shè)備；

◆ 提供可修改控制策略的用戶界面與完善的數(shù)據(jù)處理功能，使用戶能夠根據(jù)需要自行改變控制策略或擴充控制方式；

◆ 統(tǒng)計各種照明設(shè)備的工作情況并將之打印成報表，以供物業(yè)管理部門參考；

◆ 可根據(jù)用戶需要任意修改各照明回路的時間調(diào)度計劃；

◆ 累計各控制開關(guān)的閉合工作時間；

◆ 中央站用彩色圖形顯示上述各參數(shù)，記錄各參數(shù)、狀態(tài)、報警、啟停時間、累計運行時間及其歷史參數(shù)，且可將這些參數(shù)通過打印機輸出。

4.2 空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)

空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控的監(jiān)控內(nèi)容如下：

◆ 風(fēng)機運行狀態(tài)、手/自動狀態(tài)、故障報警、過濾網(wǎng)堵塞報警（DI）；

◆ 新風(fēng)溫度、回風(fēng)溫度（AI）；

◆ 新風(fēng)濕度、回風(fēng)濕度（AI）；

◆ 回風(fēng)口二氧化碳濃度（AI）；

◆ 冷/熱水控制閥開度（AO）；

◆ 送風(fēng)風(fēng)門、回風(fēng)風(fēng)門、混風(fēng)風(fēng)門、新風(fēng)風(fēng)門開度（AO）。

（1）室內(nèi)溫度控制

室內(nèi)溫度控制以回風(fēng)溫度設(shè)定值作為控制目標(biāo)，以回風(fēng)溫度作為過程變量，對空調(diào)水閥開度進行PID調(diào)節(jié)，使回風(fēng)溫度保持在設(shè)定值附近，從而使室溫始終保持在設(shè)定值附近。在夏季工況時，當(dāng)回風(fēng)溫度升高時，增大閥門開度；當(dāng)回風(fēng)溫度降低時，減小閥門開度。

需要注意的是，如果要提高大空間空調(diào)對負(fù)荷變化的響應(yīng)速度，則應(yīng)增加送風(fēng)溫度測點，建立串級雙環(huán)控制，將送風(fēng)溫度作為內(nèi)環(huán)過程變量，將回風(fēng)溫度作為外環(huán)調(diào)節(jié)目標(biāo)，合理調(diào)整內(nèi)環(huán)的PI參數(shù)和外環(huán)的PID參數(shù)，使DDC發(fā)出調(diào)整信號至調(diào)節(jié)閥門，改變流經(jīng)空調(diào)機盤管的水流量，從而在使回風(fēng)溫度保持在設(shè)定值范圍內(nèi)的同時，實現(xiàn)系統(tǒng)響應(yīng)時間短，且穩(wěn)定可靠的控制。

（2）空調(diào)機的變新風(fēng)（焓值）控制

冬季運行時，采用正常的溫度控制，啟動熱水調(diào)節(jié)閥。最小新風(fēng)比一般控制在10%~17%左右。對于目標(biāo)區(qū)域有二氧化碳監(jiān)測裝置的空調(diào)機，根據(jù)空氣質(zhì)量調(diào)整新風(fēng)閥的最小開度，使空氣質(zhì)量達到預(yù)定指標(biāo)。

當(dāng)室外空氣焓值小于室內(nèi)空氣焓值，新風(fēng)門全開后回風(fēng)溫度仍超過設(shè)定值時，變新風(fēng)比控制為溫度控制，啟動冷水調(diào)節(jié)閥，進入入夏過渡季節(jié)工況。

當(dāng)室外空氣焓值大于室內(nèi)空氣焓值時，意味著氣候由入夏過渡季轉(zhuǎn)為夏季，此時應(yīng)取最小新風(fēng)比，仍采用溫度控制，使用冷水調(diào)節(jié)閥。

夏季向冬季過渡的過程與上述過程相反。在過渡季節(jié)，應(yīng)該盡可能利用室外空氣焓值較低的條件，采用新風(fēng)比控制，以降低空調(diào)能源消耗。

進行工況轉(zhuǎn)換時，必須在判別點附近設(shè)置合適的滯后區(qū)，以保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。

（3）新風(fēng)控制

對于空氣質(zhì)量要求比較高的場所（如病房），進行二氧化碳濃度監(jiān)測，根據(jù)室內(nèi)二氧化碳濃度調(diào)節(jié)新風(fēng)量，以實現(xiàn)衛(wèi)生和安全保障。

（4）聯(lián)動協(xié)調(diào)控制

空調(diào)機的新風(fēng)閥與回風(fēng)閥實現(xiàn)互補比例調(diào)節(jié)，并與風(fēng)機、水閥聯(lián)鎖動作，風(fēng)機停止時新風(fēng)閥和水閥自動關(guān)閉，風(fēng)機啟動時回風(fēng)閥提前打開，新風(fēng)閥延時打開；對應(yīng)送、排風(fēng)機聯(lián)鎖啟停。

（5）其他監(jiān)控功能

除上述監(jiān)控功能之外，空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控還有以下幾項內(nèi)容：

◆ 中央管理工作站對系統(tǒng)中各設(shè)備的監(jiān)控對象，如室內(nèi)溫度等進行監(jiān)測和預(yù)設(shè)定值的再設(shè)定；

◆ 過濾網(wǎng)的壓差報警（提醒清洗過濾網(wǎng)）；

◆ 按功能需要啟停受控設(shè)備；

◆ 監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手/自動狀態(tài)；

◆ 編制時間程序以自動控制風(fēng)機啟停，并累計運行時間；

◆ 采集典型室外溫濕度參數(shù)，作為最優(yōu)啟?？刂啤㈧手悼刂萍捌渌?jié)能控制的參考。

各空調(diào)機組的參數(shù)設(shè)定值由中央站設(shè)定，主要控制功能由DDC實現(xiàn)。DDC能夠脫離控制網(wǎng)絡(luò)獨立運行。

4.3 通風(fēng)機

送/排風(fēng)機組的監(jiān)控內(nèi)容及控制方法如下：

◆ 風(fēng)機啟/?？刂疲?/p>

◆ 風(fēng)機運行狀態(tài)及故障狀態(tài)監(jiān)視（發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障時報警）；

◆ 手/自動狀態(tài)監(jiān)視；

◆ 運行時間統(tǒng)計（通過軟件實現(xiàn)）；

◆ 運行參數(shù)、故障報警的即定時記錄、打印。

5 福州長樂機場候機樓樓宇自動化平臺系統(tǒng)概述

福州長樂機場候機樓樓宇自動化管理平臺采用OptiVIEW樓宇自動化解決方案，基于子系統(tǒng)平等方式進行自動化管理，所集成監(jiān)控和管理的對象包括冷熱源系統(tǒng)（預(yù)留接口)、照明系統(tǒng)、空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)、送/排風(fēng)系統(tǒng)、環(huán)境管理系統(tǒng)（預(yù)留接口）、航班動態(tài)信息（預(yù)留接口）。作為一個復(fù)雜的分布信息處理系統(tǒng)，該自動化平臺具有對象管理、數(shù)據(jù)源訪問、信息分析和處理、統(tǒng)一視圖的生成等功能。

自動化的核心技術(shù)是對信息的采集、取用和綜合管理，即對信息的集成管理。福州長樂機場候機樓的一體化信息自動化管理平臺，在管理信息域，可實現(xiàn)機場整體性的信息交互和信息共享，將各子系統(tǒng)的信息集成到相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)平臺上，對整個弱電系統(tǒng)實行綜合統(tǒng)一管理，即借助計算機網(wǎng)絡(luò)和綜合布線技術(shù)，將各個子系統(tǒng)彼此隔離的自動化管理平臺集成到一個相互關(guān)聯(lián)、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的系統(tǒng)中，實現(xiàn)大樓內(nèi)各種信息、資源和任務(wù)的共享，從而滿足當(dāng)今和未來生產(chǎn)活動和大樓設(shè)備管理、人員管理的要求——具體可實現(xiàn)的價值如下：

◆ 可實現(xiàn)信息、資源的高度共享；

◆ 可實現(xiàn)方便的統(tǒng)一管理及維護，減少使用成本；

◆ 可提供良好的工作環(huán)境，有助于提高工作效率；

◆ 可實現(xiàn)方便的全局協(xié)調(diào)管理，提高對突發(fā)事件的響應(yīng)能力，使主管人員能夠迅速做出決策，從而減少突發(fā)事件帶來的損失。

6 系統(tǒng)功能集成設(shè)計

福州長樂機場候機樓樓宇自動化管理平臺集成的子系統(tǒng)都具有獨立的硬件結(jié)構(gòu)和完整的軟件功能，因此在實現(xiàn)底層物理連接和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議之后，通過軟件功能實現(xiàn)信息交換和共享是自動化管理的關(guān)鍵內(nèi)容。監(jiān)控管理服務(wù)器是整個樓宇自動化管理平臺的信息中心。正常情況下，監(jiān)控管理服務(wù)器中流通的主要是綜合監(jiān)視信息、協(xié)調(diào)運行和優(yōu)化控制信息、統(tǒng)計管理信息等；發(fā)生緊急或報警事件時，服務(wù)器可及時傳輸報警和聯(lián)動信息。

在樓宇自控系統(tǒng)內(nèi)，各子系統(tǒng)向樓宇自動化管理平臺輸送統(tǒng)計、管理方面的數(shù)據(jù)，平臺向子系統(tǒng)輸送控制其運行方式的命令；子系統(tǒng)向監(jiān)控管理服務(wù)器發(fā)送運行狀態(tài)、主要參數(shù)和報警信息，并接收監(jiān)控管理服務(wù)器發(fā)送的協(xié)調(diào)控制命令，以確定自身運行方式。當(dāng)機場動態(tài)信息系統(tǒng)更新時，相關(guān)子系統(tǒng)都應(yīng)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，相關(guān)信息通過計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸。

平臺中心層以Windows 2003為系統(tǒng)軟件平臺，監(jiān)控管理服務(wù)器以SQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為核心，各工作站通過OPC標(biāo)準(zhǔn)接口進行數(shù)據(jù)交換。通信工作站和綜合監(jiān)控工作站運行監(jiān)控組態(tài)軟件，在保證通信處理實時性的前提下，提供強大的通信驅(qū)動能力和豐富的圖形、動畫功能。利用組態(tài)配置工具可方便地實現(xiàn)不同的通信協(xié)議、生成豐富的監(jiān)控界面。樓宇自動化管理平臺的具體功能劃分如下：

（1）實時監(jiān)視各子系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備和關(guān)鍵點

用戶使用Web瀏覽器打開相關(guān)的網(wǎng)頁，可實時地看到所關(guān)心的任何一個子系統(tǒng)的任何設(shè)備或關(guān)鍵點的狀態(tài)（相關(guān)信息在頁面上以圖形、文字、動畫的方式顯示出來）。一般每個子系統(tǒng)都有獨立的監(jiān)視系統(tǒng)，供用戶監(jiān)視其設(shè)備；而平臺的價值便是將它們集成起來，提供一個集中監(jiān)視的窗口——這是平臺的基本功能。

（2）執(zhí)行上層應(yīng)用下達的管理方面的控制指令

用戶可以根據(jù)需要，在頁面上直接下達命令，控制任何一個設(shè)備的運行。作為對用戶的回應(yīng)，會有反饋信息傳回，顯示在頁面上。這一功能可能會受到具體子系統(tǒng)的限制，因為有些子系統(tǒng)不支持外部控制。

（3）綜合各個控制系統(tǒng)的狀態(tài)信息，提供相關(guān)報告

如果某個設(shè)備或關(guān)鍵點發(fā)生異?；蚱渌匾录到y(tǒng)會以報警、事件的形式，及時在頁面上用圖形、文字、動畫、聲音等方式表現(xiàn)出來。

（4）提供準(zhǔn)實時的系統(tǒng)間聯(lián)動功能

各子系統(tǒng)本身是獨立工作的系統(tǒng)，平臺將它們集成起來，令它們協(xié)同工作，使一個子系統(tǒng)的動作可觸發(fā)另一個子系統(tǒng)的動作，即實現(xiàn)系統(tǒng)間的聯(lián)動。例如，航班到場后，航班動態(tài)信息的更新除可觸發(fā)照明的動作外，還將觸發(fā)相關(guān)區(qū)域的空調(diào)設(shè)備。平臺軟件內(nèi)嵌Script命令語言，支持用戶自由設(shè)置聯(lián)動邏輯關(guān)系。

（5）記錄歷史數(shù)據(jù)，為信息管理系統(tǒng)提供第一手資料

每個設(shè)備的運行狀態(tài)、系統(tǒng)中發(fā)生的重要事件，都會以歷史數(shù)據(jù)的形式轉(zhuǎn)儲在商用數(shù)據(jù)庫中——既可供追憶過去發(fā)生的事件時使用，也可自動為信息管理系統(tǒng)提供原始數(shù)據(jù)。

（6）安全管理

基于Internet的應(yīng)用都需要考慮安全性問題，必須杜絕信息泄露給非授權(quán)人員的情況。平臺在系統(tǒng)架構(gòu)的多個層次上都是采用DCOM實現(xiàn)的，因此擁有Windows NT及Windows 2003的安全性保障。另外，平臺還對用戶權(quán)限進行了分級，對不同級別的用戶授予不同的權(quán)限，從而保證低權(quán)限用戶只能瀏覽頁面而無法進行控制。

（7）值班管理

由于瀏覽器不一定24小時運行，平臺提供值班程序模塊24小時運行，以應(yīng)對可能的意外情況。

（8）Web頁面組態(tài)

平臺提供可視化和Web頁面組態(tài)工具，支持用戶根據(jù)自己的喜好和需求定制操作界面，可以直接生成歷史趨勢圖、實時趨勢圖、報警畫面，并進行動畫連接等。

自動化管理平臺最根本的功能是實現(xiàn)各個子系統(tǒng)之間的信息交換、對各子系統(tǒng)實行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，因此首先應(yīng)關(guān)注各子系統(tǒng)之間的互聯(lián)性和互操作性的問題，此外還應(yīng)關(guān)注系統(tǒng)聯(lián)動實現(xiàn)問題。

各子系統(tǒng)之間的互聯(lián)性和互操作性的問題，涉及多廠商、多協(xié)議、面向各種應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)，以及各類設(shè)備、子系統(tǒng)之間的接口、協(xié)議、系統(tǒng)平臺、應(yīng)用軟件、建筑環(huán)境、運行管理等各類面向集成的問題。能否方便、靈活地接入各子系統(tǒng)，是平臺系統(tǒng)軟件設(shè)計和實現(xiàn)中的一個重要問題——采用OPC規(guī)范是一個比較好的解決方案。

實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動的主要目的，是增強處理突發(fā)事件的能力。以往為達到同樣的效果，往往要增加許多硬件設(shè)備，但由于硬件接點數(shù)量的限制，往往增加了投資卻又不能得到很好的效果。福州長樂機場候機樓樓宇自動化管理平臺應(yīng)用軟件功能代替硬件設(shè)備，不僅節(jié)省了初次投資，更增加了集成的信息量和系統(tǒng)聯(lián)動功能；同時可以使管理人員在任何一臺連接到網(wǎng)絡(luò)的電腦上，以相同的、熟悉的界面管理各子系統(tǒng)，提高了管理效率，降低了運行成本。