摘要：根据智能建筑中给排水系统的要求,结合实际情况,设计了水泵自动运行控制的模拟系统,并可实现两地控制和给排水系统运行情况的模拟。

关键词：智能建筑给排水系统实时控制模拟

智能建筑是计算机和信息处理等高技术与建筑艺术的有机结合。综合型智能建筑由三大基本要素构成，即办公自动化系统（OAS），建筑设备自动化系统（BAS）和通讯网络系统（CNS），这三大要素也称之为3A系统。建筑设备自动化系统保证机电设备和安全管理的自动化，对楼宇温度、湿度、含氧量与照明度等参数值进行测量，并按照使用者要求迅速实施调节和综合管理，为用户提供舒适宜人的室内环境和可靠的安全保障。

给排水系统属建筑设备管理自动化系统的一部分，要求其运行安全可靠，实现水泵最佳运行控制。

一、建筑给水排水概述

建筑给水的种类可概括分为生产、生活和消防等三类，建筑给水工程就是为确保这三类给水的实现而采取的技术措施，即把室外给水工程提供的水量、水压按照建筑物的需要分配到用水地点，从而为生活和生产提供一定程度的安全和便利的用水条件。

建筑排水工程的任务是把生活和生产过程中所产生的污水、废水按照室外排水系统体制和建筑物内部是否要求再生回用的，有组织、分系统的排放，确定其排放方式、处理方法和综合利用。

建筑内部给水系统基本的给水方式有以下几种：

（1）直接给水方式。适用于废水管网的水量、水压在一天的任何时间内都能够满足建筑物内部需要时采用

（2）水泵和水箱联合给水方式。适用于室外给水管网中压力低于或周期性低于建筑物内部给水管网所需压力，且建筑物内部用水又很不均匀；

（3）水泵给水方式。适用于室外给水管网中压力在一天中大部分时间满足不了室内需要，且建筑物内部用水量又大又很不均匀；

（4）分区供水的给水方式；适用层数较多的建筑物，为了充分有效地利用室外管网的水压。将建筑物分成上下两个供水区，下区直接在城市管网压力下工作，上区则由水泵水箱联合供水。

因此，建筑给水排水的工程设计，应由其专业人员根据专业知识进行设计。

二、给排水实时控制系统的设计

2.1系统的组成

根据现场条件及有关设计要求，各台泵的型号和主要参数如下：

生活泵型号：DFG40-50A/2，功率3kw，最大扬程44m；

消防泵型号：DFG40-32A/2，功率1.5kw，最大扬程28m；

回水泵型号：DFG40-32A/2，功率0.75kw，最大扬程16m；

给水模拟系统组成示意如图1所示。

图1给排水系统组成示意图

给水泵包括生活和消防泵。设置生活泵一台，采用变频控制，可实现不间断恒压供水。为了使水重复利用，配置一台回水泵。回水泵用以排除水槽（低位水箱）的蓄水，模拟工程排水系统。考虑消防联动，设置消防泵一台，选用无扩展PCC（带通信接口）为单元控制器，采用两地手/自动混合控制及监控及直接操控方式，满足智能建筑对建筑给排水的基本控制要求的实现。

2.2系统控制要求

给排水系统的监控和管理由现场控制和集控中心来实现，其最终目的是实现给排水的合理调度，也就是说，无论用户用水量怎样变化，水泵都能及时改变其运行方式，实现水泵的最佳运行。

给排水的监控系统需随时监视大楼给排水系统，并自动储水及排水；当系统出现异常情况或需要维护时，及时发出信号，通知管理人员处理。给排水系统监控主要包括水泵的自动启停控制、水泵的故障报警、水泵的运行状态监测、水箱水位监测等，通过程序设计来满足自动控制要求，即根据水箱的高低水位信号来控制水泵的启/停，并且进行溢水和枯水预警。当水泵出现故障时，立即发出报警信号，同时备用泵自动投入运行。当发生火灾时，根据火灾信号的性质立即启动消防泵。

本系统的控制要求如下：

（1）高位水箱与低位水箱中均设液位计，将水位信号送至B&RPCC2003控制器，实现自动控制；

（2）回水泵应同时接受这两个水箱的制约。当低位水箱处于低水位时，为了避免水泵的空转，无论高水位水箱如何，回水泵都不能启动；

（3）应设有3台电动机运行指示器及自动鼓掌显示、液位显示。3抬电机均有过载保护，短路保护，对于变频器启动时，应先是接触器通电，然后变频器通电；停止时，变频器先停止运行，然后接触器断电。

（4）设手动/自动方式转换，手动时，可优操纵者分别启动每台水泵；自动时，制定启动运行后，由B&R控制器根据高/低位水箱的液位计信号进行逻辑运算判断后，对3台水泵运行实现自动控制；手动十，3台水泵可同时运行，而自动时，生活泵和消防泵不能同时运行；

（5）对生活泵要能实现恒压供水。手动控制时，变频器解除；

（6）实现集中控制台、实验室、现场水泵三地控制；

（7）当消防信号引入后，自动启动消防泵；自动失效时，可手动强迫启动。

2.3系统设计

（1）主电路设计

由于功率最大的电动机仅为3kw，故采用直接启动方式；各电机均设有过载保护FR1，FR2，FR3。各台水泵均设有短路保护装置。

（2）PC选择及I/O分配

根据上述控制要求可统计出现输入信号10个，输出信号5个，故可选用R&BPCC2003输入模块为DI435和混合模块CM211，它可实现16点输入和8点输出，因此在本系统使用尚有余量，可供增加备用泵时使用。

2.4PC接线图设计

PC接线图只要根据上述I/O分配关系和DI435，CM211端子排列位置进行响应的接线即可。

2.5控制电路设计

该系统通过CAN接口与上位机相连实现纵向控制，通过转换开关实现手/自动转换而达到横向控制。

手/自动控制电压瞬时200V交流电压，只有当实验台和现场控制盒上的手/自动转换开关都打到手动状态才能实现手动控制。每台都可实现实验台、现场起停控制。将每台泵的启动按扭并联，停止按扭串联，再串联到接触器的线圈上。

自动控制时，将实验台和现场控制盒上的转换开关分别打至自动状态，这时当B&RPCC2003有输出时，其输出接出的5个继电器便会做出相应的动作，其相应的常开触点吸合，而串接在常开触点的接触器线圈便会将电接触器吸合，其相应的水泵便会动作，从而实现自动控制。

生活泵自动控制时，用变频器来输出，用压力变送器感测水中的压力并将其转换为电流信号输送到变频器的控制端子上，对变频器进行控制。液位计信号通过中间继电器将信号从交流220V变为直流24V输入到B&RPCC2003的输入端口，通过RS232借口，将在计算机上编的程序写入B&RPCC2003，对液位计信号进行判断处理，最后输出，使其输出端口的继电器动作，达到自动控制的目的。

2.6运行故障显示设计

整个实验台面分为两个区域，右边区域是控制部分，而左边是给排水系统运行情况演示部分。当生活泵，消防泵或回水泵动作时，其形成自锁的中间继电器就会吸合，串接在中间继电器上的回路便会导通。在实验台上用风扇的转动来表示其对应水泵之运行，在控制盒上用绿色信号灯来表示当水泵过载时，其热继电器的动作，串接在热继电器上常开触点的黄色信号灯变会点亮，表示该台水泵过载。安装电磁阀的水管、生活用水管、消防用水管或回水管道中有水流时，在实验台面板上左侧演示区的流水灯变会逐个点亮，用以模拟水管中的水的流动。

三、结束语

该系统设计为现场操作和实验台控制两部分。当手动控制时，现场控制盒可在现场直接启动三台水泵。实验台分为模拟演示区和控制区。演示区可显示三台水泵各自的运行状态、是否有故障、电磁阀是否打开、水管中的流水信号；控制区是将现场两个水箱中的水位情况、射干怒火泵水管中的压力情况采集后进行相应的处理，输出结果控制各台水泵的运行，从而达到水泵最佳的自动运行控制。

【参考文献】

1张瑞武智能建筑（第一版）北京：清华大学出版社，1996；8~59

2太原工业大学等建筑给水排水工程，北京：中国建筑工业出版社，1991；1~29

3华东建筑设计院智能建筑设计技术（第一版），上海：同济大学出版社16~43

4王顺晃等智能控制系统及应用（第一版）北京：机械工业出版社1995；36~88

5刘国林建筑物自动系统（第一版），北京：机械工业出版社2002；401~405