福州長樂機場候機樓樓宇自動化系統管理平臺淺析

文｜ 浙江中控研究院有限公司 夏年春 顧沈佳 王 濤

福州長樂機場是規模大、檔次高的現代化機場，設備種類繁多，能源消耗大，環境質量要求高，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無疑至關重要。

機場候機樓的樓宇自動化控制設計應從機場的特點出發，體現機場候機樓功能的先進性，并可擴展與其他系統的接口；充分體現通信等現代科學技術在現代化機場的應用。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代化智能建筑，使大樓內的工作人員獲得安全、舒適、便利、快捷的應用體驗，建立先進和科學的綜合管理機制，提高辦事效率，福州長樂機場候機樓樓宇自動化系統被設計成了一個采用最新技術的、高運作效率、低維護成本、高可靠性和高性價比的樓宇設備控制系統；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 總體設計原則

（1）前瞻性

機場候機大樓的數字化、信息化、智能化是個漸進的發展過程。福州長樂機場候機樓弱電系統的設計充分顧及了人和業務等方面的需求，采用了系統平臺型的設計方法，除了能滿足當前各種業務需求外，還能滿足未來5~10年候機大樓數字化、信息化、智能化可持續發展的要求。

（2）可擴展性、兼容性

樓宇自動化系統采用涵蓋機場候機大樓管理、設施設備運營業務的構架結構，能夠保證后續導入的應用系統或設備設施可以很容易地與原系統融為一體；通過對候機樓既有弱電系統的業務區分，實現其與網絡平臺的無縫連接；采用接口方式與應用系統交換信息。

（3）開放性

樓宇自動化系統具有很強的開放性，與不能納入的外部系統的信息交換符合機場信息安全標準。

2 設計理念

2.1 基本理念

候機樓樓宇自動化系統設計的基本理念是：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，建設一個先進、高效、可靠和高性價比的自動化控制系統。

2.2 技術理念

候機樓樓宇自動化系統設計的技術理念是：構筑一個滿足機場數字化、信息化、智能化可持續發展的長短期目標實現要求的支撐平臺；在燈光照明回路及空調控制回路上盡量利用既有設施，實現自動監測和控制，同時收集、記錄、管理有關系統信息，提高運行效率，提供舒適的候機環境，節省能源、人力，延長設備壽命。

3 工程建設范圍

福州長樂機場候機樓樓宇自動化改造工程涉及照明、空調新風、通風三個子系統，共有監控點530個，其中數字控制點140個，模擬輸入量52個、模擬輸出量28個、數字狀態點310個。

4 子系統的改造

4.1 照明系統

機場照明系統監控基于樓宇自動化系統的照明配電箱分布統計表進行，監控內容包括：

◆ 開關控制，即通過DDC輸出DO接點控制輔助繼電器，實現遠程啟停；

◆ 照明狀態監視，即監視公共區域照明的開關、手/自動轉換狀態和過載故障報警；

◆ 采用閉鎖繼電器控制所有的公共區域照明；

◆ 運行時間統計，即通過軟件實現對照明時間的累計；

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

通過對照明回路的集中管理可以實現以下功能：

◆ 照明系統能夠通過監測候機大樓光照度參數，根據設定值，經DDC計算控制照明等設備的啟停，達到保持環境舒適性和節能的目的；

◆ 照明系統能根據航班動態自動控制相關區域、相關設施的照明設備；

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

◆ 統計各種照明設備的工作情況并將之打印成報表，以供物業管理部門參考；

◆ 可根據用戶需要任意修改各照明回路的時間調度計劃；

◆ 累計各控制開關的閉合工作時間；

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

4.2 空調新風系統

空調新風系統監控的監控內容如下：

◆ 風機運行狀態、手/自動狀態、故障報警、過濾網堵塞報警（DI）；

◆ 新風溫度、回風溫度（AI）；

◆ 新風濕度、回風濕度（AI）；

◆ 回風口二氧化碳濃度（AI）；

◆ 冷/熱水控制閥開度（AO）；

◆ 送風風門、回風風門、混風風門、新風風門開度（AO）。

（1）室內溫度控制

室內溫度控制以回風溫度設定值作為控制目標，以回風溫度作為過程變量，對空調水閥開度進行PID調節，使回風溫度保持在設定值附近，從而使室溫始終保持在設定值附近。在夏季工況時，當回風溫度升高時，增大閥門開度；當回風溫度降低時，減小閥門開度。

需要注意的是，如果要提高大空間空調對負荷變化的響應速度，則應增加送風溫度測點，建立串級雙環控制，將送風溫度作為內環過程變量，將回風溫度作為外環調節目標，合理調整內環的PI參數和外環的PID參數，使DDC發出調整信號至調節閥門，改變流經空調機盤管的水流量，從而在使回風溫度保持在設定值范圍內的同時，實現系統響應時間短，且穩定可靠的控制。

（2）空調機的變新風（焓值）控制

冬季運行時，采用正常的溫度控制，啟動熱水調節閥。最小新風比一般控制在10%~17%左右。對于目標區域有二氧化碳監測裝置的空調機，根據空氣質量調整新風閥的最小開度，使空氣質量達到預定指標。

當室外空氣焓值小于室內空氣焓值，新風門全開后回風溫度仍超過設定值時，變新風比控制為溫度控制，啟動冷水調節閥，進入入夏過渡季節工況。

當室外空氣焓值大于室內空氣焓值時，意味著氣候由入夏過渡季轉為夏季，此時應取最小新風比，仍采用溫度控制，使用冷水調節閥。

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

進行工況轉換時，必須在判別點附近設置合適的滯后區，以保證系統能夠穩定工作。

（3）新風控制

對于空氣質量要求比較高的場所（如病房），進行二氧化碳濃度監測，根據室內二氧化碳濃度調節新風量，以實現衛生和安全保障。

（4）聯動協調控制

空調機的新風閥與回風閥實現互補比例調節，并與風機、水閥聯鎖動作，風機停止時新風閥和水閥自動關閉，風機啟動時回風閥提前打開，新風閥延時打開；對應送、排風機聯鎖啟停。

（5）其他監控功能

除上述監控功能之外，空調新風系統監控還有以下幾項內容：

◆ 中央管理工作站對系統中各設備的監控對象，如室內溫度等進行監測和預設定值的再設定；

◆ 過濾網的壓差報警（提醒清洗過濾網）；

◆ 按功能需要啟停受控設備；

◆ 監測設備的運行狀態、故障狀態、手/自動狀態；

◆ 編制時間程序以自動控制風機啟停，并累計運行時間；

◆ 采集典型室外溫濕度參數，作為最優啟停控制、焓值控制及其他節能控制的參考。

各空調機組的參數設定值由中央站設定，主要控制功能由DDC實現。DDC能夠脫離控制網絡獨立運行。

4.3 通風機

送/排風機組的監控內容及控制方法如下：

◆ 風機啟/停控制；

◆ 風機運行狀態及故障狀態監視（發現設備故障時報警）；

◆ 手/自動狀態監視；

◆ 運行時間統計（通過軟件實現）；

◆ 運行參數、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，基于子系統平等方式進行自動化管理，所集成監控和管理的對象包括冷熱源系統（預留接口)、照明系統、空調新風系統、送/排風系統、環境管理系統（預留接口）、航班動態信息（預留接口）。作為一個復雜的分布信息處理系統，該自動化平臺具有對象管理、數據源訪問、信息分析和處理、統一視圖的生成等功能。

自動化的核心技術是對信息的采集、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，可實現機場整體性的信息交互和信息共享，將各子系統的信息集成到相互關聯的系統平臺上，對整個弱電系統實行綜合統一管理，即借助計算機網絡和綜合布線技術，將各個子系統彼此隔離的自動化管理平臺集成到一個相互關聯、統一協調的系統中，實現大樓內各種信息、資源和任務的共享，從而滿足當今和未來生產活動和大樓設備管理、人員管理的要求——具體可實現的價值如下：

◆ 可實現信息、資源的高度共享；

◆ 可實現方便的統一管理及維護，減少使用成本；

◆ 可提供良好的工作環境，有助于提高工作效率；

◆ 可實現方便的全局協調管理，提高對突發事件的響應能力，使主管人員能夠迅速做出決策，從而減少突發事件帶來的損失。

6 系統功能集成設計

福州長樂機場候機樓樓宇自動化管理平臺集成的子系統都具有獨立的硬件結構和完整的軟件功能，因此在實現底層物理連接和標準協議之后，通過軟件功能實現信息交換和共享是自動化管理的關鍵內容。監控管理服務器是整個樓宇自動化管理平臺的信息中心。正常情況下，監控管理服務器中流通的主要是綜合監視信息、協調運行和優化控制信息、統計管理信息等；發生緊急或報警事件時，服務器可及時傳輸報警和聯動信息。

在樓宇自控系統內，各子系統向樓宇自動化管理平臺輸送統計、管理方面的數據，平臺向子系統輸送控制其運行方式的命令；子系統向監控管理服務器發送運行狀態、主要參數和報警信息，并接收監控管理服務器發送的協調控制命令，以確定自身運行方式。當機場動態信息系統更新時，相關子系統都應產生連鎖反應，相關信息通過計算機網絡傳輸。

平臺中心層以Windows 2003為系統軟件平臺，監控管理服務器以SQL數據庫管理系統為核心，各工作站通過OPC標準接口進行數據交換。通信工作站和綜合監控工作站運行監控組態軟件，在保證通信處理實時性的前提下，提供強大的通信驅動能力和豐富的圖形、動畫功能。利用組態配置工具可方便地實現不同的通信協議、生成豐富的監控界面。樓宇自動化管理平臺的具體功能劃分如下：

（1）實時監視各子系統關鍵設備和關鍵點

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

（2）執行上層應用下達的管理方面的控制指令

用戶可以根據需要，在頁面上直接下達命令，控制任何一個設備的運行。作為對用戶的回應，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的限制，因為有些子系統不支持外部控制。

（3）綜合各個控制系統的狀態信息，提供相關報告

如果某個設備或關鍵點發生異常或其他重要事件，系統會以報警、事件的形式，及時在頁面上用圖形、文字、動畫、聲音等方式表現出來。

（4）提供準實時的系統間聯動功能

各子系統本身是獨立工作的系統，平臺將它們集成起來，令它們協同工作，使一個子系統的動作可觸發另一個子系統的動作，即實現系統間的聯動。例如，航班到場后，航班動態信息的更新除可觸發照明的動作外，還將觸發相關區域的空調設備。平臺軟件內嵌Script命令語言，支持用戶自由設置聯動邏輯關系。

（5）記錄歷史數據，為信息管理系統提供第一手資料

每個設備的運行狀態、系統中發生的重要事件，都會以歷史數據的形式轉儲在商用數據庫中——既可供追憶過去發生的事件時使用，也可自動為信息管理系統提供原始數據。

（6）安全管理

基于Internet的應用都需要考慮安全性問題，必須杜絕信息泄露給非授權人員的情況。平臺在系統架構的多個層次上都是采用DCOM實現的，因此擁有Windows NT及Windows 2003的安全性保障。另外，平臺還對用戶權限進行了分級，對不同級別的用戶授予不同的權限，從而保證低權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，以應對可能的意外情況。

（8）Web頁面組態

平臺提供可視化和Web頁面組態工具，支持用戶根據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各個子系統之間的信息交換、對各子系統實行統一的管理和監控，因此首先應關注各子系統之間的互聯性和互操作性的問題，此外還應關注系統聯動實現問題。

各子系統之間的互聯性和互操作性的問題，涉及多廠商、多協議、面向各種應用的體系結構，以及各類設備、子系統之間的接口、協議、系統平臺、應用軟件、建筑環境、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，是平臺系統軟件設計和實現中的一個重要問題——采用OPC規范是一個比較好的解決方案。

實現系統聯動的主要目的，是增強處理突發事件的能力。以往為達到同樣的效果，往往要增加許多硬件設備，但由于硬件接點數量的限制，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用軟件功能代替硬件設備，不僅節省了初次投資，更增加了集成的信息量和系統聯動功能；同時可以使管理人員在任何一臺連接到網絡的電腦上，以相同的、熟悉的界面管理各子系統，提高了管理效率，降低了運行成本。