自动化智能设备

自动化智能设备（共11篇）

自动化智能设备 篇1

建筑设备自动化系统是一套中央监控系统。它通过对建筑物内的各种电力设备、空调设备、冷热源设备、防火、防盗设备等进行集中监控, 使建筑内的各种设备状态及利用率均达到最佳的目的。

1 中央控制设备及其安装

中央控制设备包括以PC为核心, 中央管理界面和图形显示为目标的设备。建筑设备自动化系统的主机、分站、网关、网络控制器的安装施工时注意如下:

1.1 中央控制及网络通信设备应在中央控制室的土建和装饰工程完工后安装。

1.2 设备及设备各构件间应连接紧密、牢固, 安装用的坚固件应有防锈层。

1.3 设备在安装前应作检查, 并应符合相关规定。

1.4 有底座设备的底座尺寸应与设备相符。

1.5 设备底座安装时, 其上表面应保持水平, 水平方向的倾斜度允许偏差为1mm/m。

2 主要输入设备的安装

建筑设备自动化系统输入设备包括各类水管、风管、室内外温、湿度传感器、压力、流量等传感器。安装注意事项如下:

2.1 温、湿度传感器。

2.1.1室内外型。不应安装在阳光直射的位置, 远离有较强振动、电磁干扰的区域, 其位置不能破坏建筑物外观的美观与完整性, 室外温、湿度传感器应有防风雨防护罩。其位置不能破坏建筑。2.1.2风管型。温、湿度传感器应安装在风速平稳, 能反映风温的位置。应在风管保温层完成以后, 安装在风管直管段, 应避开风管死角和蒸汽放空口。2.1.3水管型。温度传感器应与工艺管道预制及安装同时进行。水管型温度传感器的开孔与焊接工作, 必须在工艺管道的防腐、衬里、吹扫和压力试验前进行。

2.2 压力、压差传感器, 压差开关。

传感器应安装在便于调试、维修的位置。应安装在温、湿度传感器的上游侧。风管型压力、压差传感器的安装应在风管保温层完成之后, 并且应在风管的直管段。

2.3 水流开关。

水流开关的安装, 应与工艺管道预制安装同时进行。其开孔瑟焊接工作, 必须在工艺管道的防腐、衬里、吹扫和压力试验前进行。应安装在水平管段上, 同时应安装在便于调度维修的地方。

2.4 流量传感器。

2.4.1电磁流量计。其应安装在避免有较强的交直流磁场或有剧烈振动的场所。流量计、被测介质及工艺管道三者之间应该连成等电位, 并应接地。2.4.2涡轮式流量传感器。其应安装在便于维修并避免管道振动、避免强磁场及热辐射的场所。涡轮式流量传感器安装时要水平, 流体的流动方向必须与传感器壳体上所示的流向标志一致。

2.5 电量变送器。

电量变送器通常安装在监测设备内或者在供配电设备附近装设一单独的电量变送器柜, 将全部的变送器放在该柜内。然后将相应监测设备的CT、PT输出端通过电缆接入电量变送器柜, 再将其对应的输出端接人分站相应的监测端。接线时, 严防其电压输入端短路和电流输入端开路。

2.6 空气质量传感器。

安装应选择能反映被监测空间的空气质量状况, 便于调试、维修的地方。安装应在风管保温层完成之后。安装在风管的直管段, 如不能安装在直管段, 则应在避开风管内通风死角的位置和蒸汽放空口。

2.7 空气速度传感器。

空气速度传感器应在风管保温层完成之后, 安装在便于调试、维修的地方。应安装在风管的直管段, 如不能安装在直管段, 则应在避开风管内通风死角的位置安装。

2.8 风机盘管温控器。温控开关与其他开关并列安装时, 距地面

高度应一致, 高度差应不大于1mm。与其他开关安装于同一室内时, 高度差应不大于5mm。

3 主要输出设备的安装

3.1 电磁阀。

电磁阀阀体上箭头指向应与水流方向一致。空调机的电磁阀旁一般应装有旁通管路。电磁阀的口径与管道通径不一致时, 应采用渐缩管件, 同时电磁阀口径一般不应低于管道口径两个档次。

3.2 电动阀。

电动阀阀体上箭头的指向应与水流方向一致。有阀位提示装置的电动阀, 提示装置应面向便于观察的位置。四管制风机盘管的冷、热水管电动阀共用线应为零线。空调机的电动阀旁一般应装有旁通管路。

3.3 电动风门。

电动风门上的开闭箭头的指向应与风口开闭方向一致。与风阀门轴的连接应牢固。风阀的机械机构开闭应灵活, 无松动、卡涩现象。风阀控制器安装后, 风阀控制器的开闭指示位应与风阀实际状况一致。

4 线路敷设

4.1 供电电源电缆。

向计算机监测与控制系统供电电源的电缆应选用KVV-3X1.0铜芯塑料护套绝缘电缆在电缆沟或电缆桥内敷设。向建筑设备监控系统设备供电的电源线一般采用截面积为2.5mm2以上铜芯聚氯乙烯绝缘线 (BV) , 或按设计要求确定供电电缆。

4.2 控制电缆。

用电设备或开关的控制回路电压一般为交流220/380V, 应选用1.0mm2铜芯塑料线或电缆。不能与测量回路以及直流信号回路共用一根电缆, 也不能与其在一根钢管或塑料管内敷设。

4.3 缆线敷设。

建筑设备自动化系统线路及高层建筑内通信干道在竖井内与其他线路平行敷设时, 均采用金属管、金属线槽或带盖板的金属桥架配线方式。网络通信线和信号线不得与电源线共管敷设, 若敷于同一金属线槽, 需设金属隔离。

5 系统接地

计算机监测与控制系统的地是指其直流电源地与地线、外部设备的直流电源地与地线、隔离型通信接口的直流电源地与地线。

5.1 系统地。

计算机监测与控制系统地线一般不引出计算机, 采用浮空地形式运行。当计算机的系统地与计算机金属外壳相连通时, 应选用绝缘铜芯线或电缆直接接到建筑物等电位体上。

5.2 现场地。

所有现场地地线必须用绝缘铜芯线或电缆, 不能用屏蔽电缆的屏蔽层、铠装电缆的金属铠装层以及穿钢管敷设的钢管作为现场地的地线。现场地只能有一点接地。

5.3 通信地。通信电源的地线一般不单独引出, 所以都采用不接地, 即浮空地方式运行。

5.4 电缆屏蔽层的接地。同一根屏蔽电缆的屏蔽层必须可靠连接, 然后只能在一端接地, 以防止形成回路产生电磁干扰。

5.5 保护接地。

建筑设备监控系统的所有设备都应做保护接地, 系统中选用屏蔽电缆、金属铠装电缆、套钢管或用金属电缆桥架单独敷设时, 也应做好接地。

结束语

智能建筑自动化控制技术在我国还是一个新兴的技术领域, 随着更多智能建筑的出现, 将有更加先进的技术补充到这一领域中, 使这一技术更加成熟、完善。

参考文献

[1]王莉.建筑电气专业设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 1998;12.

[2]张瑞武.智能建筑[M].北京:清华大学出版社1996:8.

自动化智能设备 篇2

切纸机

切纸机（也称单面刀）是一种纸张加工设备，其在一系列纸类和非纸类加工领域都有着广泛应用，小到数字印刷门店、大到印刷厂，从印前原纸的裁切到印后半成品或成品的裁切，其始终是不可缺少的必需设备。切纸机从最初的机械式切纸机发展到液压式切纸机，又发展到当今采用微机程控、彩色显示、CIP4接口、全图像操作引导、可视化处理、计算机辅助裁切外部编程和编辑生产数据的裁切系统，生产准备时间越来越短，裁切精度更高，劳动强度更低，而操作更简便、安全。

（1）全自动裁切系统由自动输纸机、自动闯纸机、单面切纸机和自动卸纸机四个模块组合而成。该系统工作时，首先完成纸张自动闯齐，随后使用自动输纸机将纸张输送进自动裁切机对纸张进行裁切，最后裁切好的纸张通过自动卸纸机将纸张整齐后放在托盘上。该裁切设备配备了自动纸张旋转机构和齐纸机构，可实现裁切过程中纸张的自动旋转和齐纸，整个裁切过程完全无需人工干预，比单独使用高速切纸机的生产效率最多可增加300%。图1为波拉全自动裁切系统。

（2）自动化是现代印后加工设备发展的重要方向。在切纸机的自动化发展进程中，越来越多的切纸机使用各种各样的智能化系统和技术，程控切纸机就是其中之一。程控切纸机通过触摸屏控制裁切过程，通过位置传感器以数字方式显示推纸器尺寸位置。其控制系统采用信号记忆存储装置及微处理机按指令循环工作，无需人工干预，大幅度提高了裁切效率和裁切精度；CIP4接口能直接采集生产订单数据，实现全自动操作。

例如，波拉程控切纸机换刀采用前面更换切纸刀方式（所有换刀调整都在正面），无需到设备后面和侧面操作，也无需手动盘动机器作校正，整个换刀过程完全是根据可视化屏幕指令和操作图案来完成换刀操作任务，改变了过去凭感觉和经验的传统换刀方式，确保了操作人员的换刀顺序正确、规范、安全，同时便捷、快速的换刀步骤也提高了换刀效率，保证了换刀安全和裁切质量。初学者只要经过简单培训，按流程操作就能胜任常规裁切工作。

折页机

折页机是一种将印刷好的大幅面印张折叠成书帖的机器。折页质量直接影响到成品质量。当今折页机的发展已突破了折页技术仅停留在书帖折叠这一单一功能层面上，多功能、组合式折页生产线己融合了折页、喷胶、定时切割、模切、冲孔、骑订小册子、贴标签（直邮）、可变数据打印等技术，可完全实现模块化、自动化、智能化联机生产。

（1）折页机通过特殊配置进行模块化组合，已能完成联机喷胶、联机模切、开窗打孔、联机贴卡、喷墨印刷等功能。

①折页机可通过基本折页模块组合，完成多种不同折页方式的折页。例如，MBO M80折页机（如图2所示）能组合成不同结构的折页系统，既可组合成全栅栏折页机，也可重组成混合式折页机，而且即使在客户已经购买设备后，依然可重新组合或增加配置，适应不同大小幅面的高速生产。M80基本模块由传送定位机构和一折栅栏单元组成，输纸机构可选用不同的飞达配置，二折页单元可选用栅栏及刀式折叠单元，并可不断进行三折单元、四折单元组合，形成多功能折叠模块，当活件变化时，只需增加或减少折页单元即可满足生产需求。基本折页模块能依据不同折页生产流程进行增减，使折页方式和功能自动进行动态调整，从而最大限度发挥折页机的效能。

②折页机可与数字印刷后道组合完成骑马订、胶订产品的生产。例如，Smart-binder骑马订生产线能提供多种个性化选配组合，如信封插入机、打孔机、打垄线装置等，此外，其还具有自动调整功能，在运行过程中可根据书册厚度进行调节，配合内置的纸张、书册检测跟踪系统，实现真正意义上的按需印后装订。

PB-600胶订生产系统可与单张纸数字印刷机联动，并根据不同产品的幅面大小变化选择不同的折页设备。PB-600胶订生产系统集合了折页、胶装、裁切工序，适用于手册、样本及操作说明书的个性化按需生产。

③折页机与包装连线组合生产。例如，BS-ROTARY550连线折页机集折页、模切、粘贴为一体，其采用犁式折页方式实现了厚纸折页的流畅生产，中间配以圆压圆模切装置对卡片进行开窗，后部的小型双头飞达配合喷胶装置又可将其他形状小卡片正确地粘贴在卡片开口窗中，为多种产品的灵活组合树立了典范。目前，BS-ROTARY550后端还可选配糊盒装置，整条联线设备已能胜任包装盒的折页、模切、糊盒等工序，使折页机从简单装订折页拓展到了包装领域。

（2）折页机作为印后加工过程中不可缺少的设备，正在自动化、智能化道路上大踏步迈进。当今折页机的控制系统都融入了大屏幕触屏技术，大大提升了设备的可操作性，使得整个操作过程简单易学。折页机的自动化趋势主要集中在提高控制系统的智能化程度上，并与数字化工作流程结合在一起，侧重JDF和CIP4等技术的应用。在网络化印后加工方案中，新型折页机已经具备了信息交换能力，在数据管理软件的支持下，成为端对端的JDF数字化工作流程的一部分，与网络中兼容JDF的其他系统实现数据传输。

例如，迫于短交货时间、高质量要求、大成本压力的现状，印后加工必须寻求更加高效、智能的解决方案。数字化流程管理软件作为一个能够优化生产计划，监控折页生产流程的创新工作系统，其与折页机管理工作流程的结合大大提升了折页生产效率，是未来印后加工控制管理的重要发展方向。DATAMANAGER就能将折页设备与大多数独立生产商开发的不同工作系统相连接，使得操作人员通过网络得到即时的折页机信息，并能新建、处理活件，完成活件档案存储，轻松实现生产办公室与折页机之间的数据交换，从而为生产优化、设备控制、数据分析等提供科学的信息资料。此外，DATAMANAGER还支持CIP4/JDF文件，避免由于错误输入或多次输入造成的效率降低。

胶订机

我国常用的书籍都是平装书，而大部分平装书都采用无线胶订。因此，无线胶订联动线无疑是书刊装订中最主要的胶订设备。在印后加工走向数字化、网络化、印刷一体化及按需加工的道路上，无线胶订联动线也正朝着这一方向发展。

（1）无线胶订联动线由配页机、胶订机、剖双联机、三面切书机、堆积机等模块组合而成。目前许多设备制造商通过增加输出端口及辅助装置，使无线胶订联动线的灵活性、适应性、功能性得到增强，以适应不同活源的联机和单机生产。

例如，无线胶订联动线在配页机输出链后端增加出书端口（如图3所示），同时在端口配置堆叠器模块，通过控制面板在通过式（书芯进入胶订机）和堆叠器（书芯从传送带堆叠后输出）两种工作方式之间进行切换，使配页机不但可以连线生产，也可选择单机转换生产，便于超配页工位帖数的配页生产操作（厚胶装本或精装本的二次叠加配页）。

无线胶订联动线在胶订机传送带未端配置出书端口（如图4所示），其作用有二个：一是当三面刀出现故障时，传送带上的书本从此出书系统输出，避免无线胶订联动线停止生产；二是对勒口及暂时无需三面裁切的活源提供转换输出端口，并配置堆叠器自动堆叠。

配页机的辅助装置模块主要体现在连线折页、插页、粘页、帖标等功能上。胶订机的辅助模块主要体现在封面连线勒口，书芯背部贴纱布、卡纸、皱纹纸等功能模块上。

堆积机和包装机是现代胶订、骑订、精装生产流水线选配的功能模块，可进行单摞包装和双摞两列平行包装，并可自动进行调节、收紧、纸张裁切等动作。该类设备速度快，无需顾虑打包活源的大开本、厚尺寸、超定量等情况，降低人工成本的同时也加快了出书周期，提升了生产效率。如果在堆积机后增加喷码设备，还可进行客户信息的喷码打印，便于快递直邮。图5和图6分别为自动堆积机和书籍自动包装机。

（2）无线胶订联动线的智能化主要体现在生产数据的输入及采集上。生产数据输入是由操作人员从触摸屏上输入或从网络上调入；生产数据采集是指收集毛本的长、宽、高数据后，输入给计算机。操作人员可以通过屏幕窗口和菜单进行生产控制，并进行动态跟踪和可视化调整。

例如，为了适应短版、短周期产品的快速转换，无线胶订联动线都采用可视化信息窗口，在短短几分钟内就能完成不同产品的转换。其优点是可实现标准化生产，无需人为干预，无需操作人员有较长的工作经验，稍加培训即可胜任。

马天尼图书资料中心（BDC）解决方案包含一个可移动的测量台（如图7所示），操作人员只要将一本毛本样放置在测量台上，移动规矩通过测量就能得到精确的生产数据，并将提取的数据发送给生产线控制中心，各生产单元就能按照生产线控制中心指令进行调整生产。同时，补充生产数据（下批次生产数据）可直接在指令器上输入，后续活件也可在机器运行时作准备，达到一键启动生产的目的。

模切烫金机

过去，我国包装印后加工设备主要以单机为主，近年来连线上光、烫金、模切设备相继推陈出新，使包装印后与印刷能同时完成。这种模块化的组合方式实现了一体化解决方案，减少了许多中间环节，避免了繁重的装卸劳动，缩短了出货周期。

例如，长荣MK920S/1060/2106系列型号的模烫机，将模压单元与全清废单元结合在一起，可实现一次走纸完成烫印、模切、全清废工序，并完成将印刷纸品收集成垛的工作，这种组合方式将两个模块进行组合生产，既照顾到了单独烫印活源又兼顾了单独模切活源，使传统多次走纸才能完成的工序可在一台设备上一次完成，最大限度地降低了生产成本，减少了各工序的流转时间，提高了生产效率。图8为长荣MK-1060ST双机组模烫机

海贺胜利的卷筒纸全清废平压平模切机将放卷、分切、模切清废三个模块结合在一起，以卷筒纸为原料，环刀分切平张纸、平压平方式模切、扎针滚筒式全清废，一次性完成从卷料到成品的全部过程。同时，清废后的废料可以通过传送带直接进入废料袋打包，也可通过中央废料集成系统进入废纸打包站回收，实现了真正意义上的高速全清。

浅析智能建筑自动化设备安装技术 篇3

1 智能建筑的构成要素分析

智能建筑的三大技术为信息技术、建筑技术、智能电脑技术,在三大技术的支持下,通过系统集成,分析、处理建筑内各种电子设备所蕴含的数据信息信息,最终实现设备的最优化运行。目前,智能建筑亦被称为“SA建筑”,其构成要素主要有:建筑设备自动化、通信自动化系统、办公自动系统、安保自动化系统、防火自动化系统等,而且经实践证实,智能建筑自动化设备在整个智能建筑系统运行中,发挥着不可替代的作用,不仅仅关系这整个建筑的安全,为其运行提供相应的可靠保障,而且能够起到节省人力、物力、财力,且实时的掌握建筑动态发展信息的作用。

另外,由于智能建筑自动化设备安装是一项复杂的工程,容易出现各种各样的问题,其中自动化设备安装不到位是引发问题的主要原因,而且整个系统在运行的过程中,所涉及或者使用的各大系统均是比较成熟、先进的技术,因此,安装人员是否具有过硬的安装技巧会直接影响到安装质量及运行效率,因此,探讨智能建筑自动化设备安装技术具有重要的现实意义。

2 智能建筑系统的主要设备

远程处理机、中央处理机系统设备、测量元件、总线桥、控制件等为智能建筑系统的主要设备,其中远程处理机需要使用TA6711、TA6585两种型号的RPU设备,并且这两种设备的输入输出接口处的配置存在差异;中央处理机系统设备由彩色显示器、操作键盘、数字化仪、打印机、中央电脑等构成;测量元件则会由不同型号的温度传感器、湿度传感器以及流量传感器等构成;总线桥往往是由8条通信线路构成,并且经实践证实,在每个通信线路上均可以有效的连接10个RPU、30个区域控制器;控制件则是由不同型号的二通阀、三通阀(执行结构)等构成。

3 智能建筑自动化设备安装技术

3.1 智能建筑线路安装相关要求

智能建筑自动化设备安装中,由于建筑功能、身处的自然环境等方面的不同,所对应的线路安装也会存在不同程度的差异,具体情况具有比较规范的线路安装要求,下面我们详细得对线路安装技术要求进行分析,即:(1)接地过程中,接地电阻需要根据电子设备的不同而不同设置。智能建筑自动化电子设备的信号接地、屏蔽接地、功率接地、逻辑接地等若是同时接在一个电极,则所对应的电极接地电阻不应该大于4欧,但是,如果电子设备接地、防雷接地与工频交流接地同处于一个电极时,其所对应的电极接地电阻不应该大于1欧,因此,需要根据不同情况,设置不同的接地电阻,确保不同条件下,智能建筑体系能够稳定运行。(2)针对抗干扰能力比较弱的设备,需要与防雷接地分开,避免安全事故的发生。智能建筑自动化设备安装中,若出现抗干扰能力比较弱的设备,则需要将其与防雷接地的距离控制在20m左右,另外,即使设备的抗干扰能力较强,在安装的过程中,同样的需要将设备与防雷接地的距离控制在5m以上,这样做的目的为:防止雷击事故的发生。除此之外,在安装的过程中,如果出现电子设备与防雷接地同时进行的状况,则需要先进行埋地铠装电缆,这样做的目的为:防止两者在发生雷击时,对电子设备造成损害。(3)工业电视、闭路电视等均需要采用一点接地的安装方式,并且对电缆屏蔽,需要进行相应的接地处理,从而有效的避免干扰电缆对自动化设备造成一定程度的损害,另外,1MHz为分界线,对1MHz以上以及以下的电缆需要采用不同的接地方式,1MHz以上的采用多点接地,1MHz以下的采用一点接地。

3.2 智能建筑自动化设备接地系统安装要求

智能建筑自动化设备接地系统安装要求主要有四大标准,即:(1)充分的保障相关工作人员及相关设备的安全。(2)尽可能的减小智能建筑接地系统中的电流,并且控制电流在经过公共阻抗时所产生的电压(传导噪声电压),实现接地系统的公共阻抗降低。(3)能够有效的确保“信号地”对“大地”所产生的共模电压较低(在有高频电流通过的状态下),最终使得“信号地”所产生的噪声辐射最低。(4)实现电流回路(由信号线和地线构成)面积最小化,这样能够有效的避免电位差引起较大的地电流,从而有效的避免感染传导。

3.3 智能建筑自动化设备布线要求

智能建筑自动化设备布线要求基本上符合普通建筑设备不限原则,但是线路数量以及复杂程度较多、较大,因此,自动化设备安装过程中,需要十分强调智能建筑部分线路的专用导线布线水平,如:通信线路、流量计线路、温度及湿度传感器线路等,在安装的过程中,需要利用屏蔽线减少外界对这些专用线路的干扰,与此同时,也可以由生产商直接配售专用导线。另外,智能建筑自动化设备布线还需要特别注意两点,即:(1)电源线不可以与信号线、控制线路同槽、同管。(2)在现实生活中,我们会发现智能建筑自动化设备系统中所涉及的电子设备数量众多,而且不同的电子设备其功能不同,分别属于不同的子系统,因此,不同的电子设备所具备的抗干扰能力、工作频率、稳定性等噶方面也存在很大的差异,因此,在安装的过程中,需要根据智能建筑的实际或者具体要求科学合理的进行接地作业。

3.4 智能建筑自动化设备软硬件安装要求

3.4.1 硬件安装要求

智能建筑自动化硬件设备主要包括:数字控制器、网络控制器、操作中端机、中央处理机、显示器、传感器、打印机、采样器、执行器等,而且这些硬件设备具有收集资料、处理数据的功能,另外,在实际安装工作中,监控点的设定值修改、软件程序的变更不需要经过生产厂家处理便可以实现,可以现场通过终端输入操作,直接修改监控点的设定值以及变更软件程序。除此之外,中央处理机可以实现系统不间断的实时监测,系统一旦出现任何异常,便可以通过自动警报及时的进行修正,并且能够详细的记录故障各种数据,在较短的时间内实现系统修复,而且为了有效的推动智能建筑的平稳运行,其自动化设备系统实现了5个不同级别的密匙检测,相关工作人员需要根据等级划分进行不同的操作,提升了运行的安全性。

3.4.2 软件安装要求

智能建筑自动化设备软件安装要求需要参考工业标准,所涉及的内容主要有:随时能够有效的获取中文操作提示,尽最大的努力减少对相关工作人员的培训(降低人才培训成本),在此基础上,实现环境控制、图表显示、历史力记录收集和处理、动态彩色图像定义和构造、有效的控制数据的编辑与编程、实现数据写入与贮存等,全面的提升职能兼职自动化设备运行效率及安全。

4 结语

综上所述,无论是在线路安装、接地系统安装、相关布线以及软硬件安装上,均有不同的明确要求,只有在各个方面把握住细节控制,实现各方面的协调发展,才能有效的保障智能建筑运行安全,且全面的提升运行效率。本文的分析阐述可能存在一定的片面性,需要进一步深入研究,从不同的角度深入的剖析智能建筑自动化设备安装技术及所产生的社会价值,但是本文具有较高的研究价值,期望能够起到一定的参考作用。

摘要：近年来,智能建筑发展迅速,而且智能建筑相关技术也得到了全面的发展,使得智能建筑自动化设备逐渐的渗透在各个领域,对人们的日常生活产生了较大的改变,基于此,本文对智能建筑自动化设备安装技术展开具体的论述,期望能够产生一定的积极效用。

关键词：智能建筑,自动化设备,安装技术

参考文献

[1]郑志兵.智能建筑的自动化设备安装技术探讨[J].技术与市场,2014(02).

[2]何海龙.智能化建筑电气安装工程的技术措施[J].黑龙江科技信息,2014(02).

智能建筑电气设备安装技术 篇4

摘要：本文主要论述了智能建筑中电气设备系统的主要内容、设备及构成，并就此提出了相应的安装技术要求。

关键词：智能建筑 电气设备 系统构成 安装技术

智能建筑是利用系统集成方法将智能型电脑技术、通信技术、信息技术与建筑技术有机地结合起来，可以对各种设备的自动监控信息进行分析、正确判断和处理。建筑物智能要求的提高势必导致电气设备系统日趋复杂，对其安装施工提出了更高更新的要求。智能建筑系统的主要内容

目前智能建筑又称为“3A 建筑”，主要包括办公自动系统（OAS）、建筑电气设备自动化（BAS）、通信自动化系统（CAS）。因此智能建筑电气设备自动化为智能建筑系统中的一个重要系统之一，是采用具有高信息处理能力的微处理机（即中央处理机）通过通信网络对整个建筑物的空调、供热、给排水、变配电、照明、电梯、消防、广播音响、闭路电视、通信、防盗、巡更等众多设备进行实时测量、监视和全面监控，实现最优化的管理，从而提高系统运行的安全可靠性，节省人力、物力和能源，降低设备运行费用，随时掌握设备状态及运行时间、能量的消耗及变化等。

因此其主要内容有：

1.1 各种设备按规定时间进行启停控制，以达到节约能源的目的；

1.2 供电系统、空调系统、供排水系统、冷热源等的参数调节控制监视和设备运行状态的监测；

1.3 对各种设备运行时间积累和维修期限达到报警，以便及时更换或维修服役期满的设备，延长设备的使用寿命，提高服务质量；

1.4 根据建筑实际需要的冷负荷，自动控制冷水机组投入运行的设备台数，达到最佳的运行方式；

1.5 据设备运行时间自动更换工作和备用设备，延长设备的使用寿命；

1.6 对各种能源消耗进行计量和计费；

1.7 各种文本的自动生成和打印。主要设备和构成智能建筑设备监控系统是以分布在建筑各处的远程处理机和中央处理系统设备，通过总线桥进行信息交换的，主要包括系统设备（包括主机、网关、通讯设备、DDC、控制屏等）、系统输入设备（包括各类温、湿、压力、流量、电量传感器、水流开关等现场设备）和输出设备（包括各类风门、执行器、阀门及其执行机构等）等。按结构方式分成四大类：

2.1 中央处理机系统设备：由操作键盘、彩色显示器、打印机、中央电脑、数字化仪等组成；

2.2 远程处理机：智能建筑可以采用TA6711 和TA6585两种型号的RPU设备，这两种型号的RPU功能基本一致，区别在于其输入输出接口的配置不同。RPU也可单独使用或通过各种设备组合经过总线桥接到M7中央系统，构成2级控制系统。

2.3 总线桥：是一个用于2级控制系统的通信网微处理器。它有8条通信线路，每条通信线路可连接30个区域控制器及10个RPU。

2.4 测量元件和控制件：通常采用的测量元件有各种型号的温度传感器、湿度传感器、液位传感器、压差传感器、流量传感器、功率变换器等。控制器件包括各种型号的带执行机构的二通阀、三通阀和直流24V的继电器。主要安装技术要求

3.1 远程处理机的安装要求楼宇自动控制系统与各RPU之间的通信是透明的，可利用同一线路不同的RPU完成同一个控制系统。一般而言，BAS系统大量监控的是空调机组，所以将RPU布置在机房之中或附近，把空调机组控制系统使用后剩余的输入输出接口用于连接附近的水流量计、水位信号、照明控制等。为了日后的发展，RPU的接口要留出20%～30%为宜。

3.2 BAS线路安装要求

在BAS进行布线时，要注意某些线路需要专门的导线，如BAS的通信线路、温度湿度传感器线路、水位浮子开关线路、流量计线路等，它们一般需要屏蔽线，或者由制造商提供专门的导线。电源线与信号、控制电缆应分槽、分管敷设；DDC、计算机、网络控制器、网关等电子设备的工作接地应连在其他弱电工程共用的单独的接地干线上。智能建筑中安装有大量的电子设备，这些设备分属于不同的系统，由于这些设备工作频率、抗干扰能力和功能等都不相同，对接地的要求也不同。在安装中，按下述方法进行接地：

3.2.1 电子设备的信号接地、逻辑接地、功率接地、屏蔽接地和保护接地，一般合用一个接地极，其接地电阻不大于4Ω；当电子设备的接地与工频交流接地、防雷接地合用一个接地极时，其接地电阻不大于1Ω。屏蔽接地如单独设置，则接地电阻一般为300Ω；

3.2.2 对抗干扰能力差的设备，其接地应与防雷接地分开，两者相互距离宜在20m以内，对抗干扰能力较强的电子设备，两者的距离可酌情减少，但不宜低于5m；

3.2.3 当电子设备接地和防雷接地采用共同接地装置时，两者避免雷击时遭受反击和保证设备安全，应采用埋地铠装电缆；

3.2.4 电缆屏蔽层必须接地，为避免产生干扰电流，对信号电缆和1MHz及以下低频电缆应一点接地；对1MHz以上电缆，为保证屏蔽层为地电位，应采用多点接地。闭路电视和工业电视都必须采用一点接地。

3.3 输入设备安装要求

3.3.1 安装位置应能正确反映其性能的位置，便于调试和维护的地方，不同类型的传感器应按设计和产品的要求和现场实际情况确定其位置；

3.3.2 水管型温度传感器、蒸汽压力传感器、水流开关、水管流量计不宜安装在管道焊缝及其边缘上开孔焊接；

3.3.3 风管型、湿度传感器、室内温度传感器、风汽压力传感器、空气质量传感器应避开蒸汽放空口及出风口处；

3.3.4 管型温度传感器、水管型压力传感器、蒸汽压力传感器、水流开关的安装应在工艺管道安装同时进行；

3.3.5 风管压力、温度、湿度、空气质量、空气速度、压差开关的安装应在风管保温完成后进行。

3.4 输出设备的安装要求

3.4.1 风阀箭头和电动阀门的箭头尖与风门、电动阀门的开闭和水流方向一致；

3.4.2 安装前宜进行模拟动作；

3.4.3 电动阀门的口径与管道径不一致时，应采取渐缩管件，但阀门口径一般不应低于管道口径二个档次，并应经计算确定满足设计要求；

3.4.4 电动与电磁调节阀一般安装在回水管上。

3.5 安装的其它要求

BAS的监控是由电脑按照编制好的程序进行的，设计工程大大简化，不需要进行各种设备的电气联锁图控制调节原理图等，只需要简单的监控原理图就可以满足要求。但设计人员必须编制较为详细的监控说明软件。另外还要向制造商提供各测量元件、控制器使用的条件清单，如管道规格、流体名称、压力、温度、流量等，以便制造商选用各种元件规格。安装人员一般只根据图纸及提供的主要元件的规格和数量进行组装。结束语

总之，根据智能建筑电气设备工程的特点，严格按规范和施工工艺要求进行安装，必能确保系统开通和运行，充分发挥系统的运行效果，取得相应的社会和经济效益。

参考文献

单车智能化设备“智能光环” 篇5

现如今智能单车以及单车智能化配件五花八门，但对骑行者而言，多数都是吸引装备控的花架子，路上骑行最重要的是安全，简洁使用的功能远比费电的用户界面来得有诚意。此外，太高档的智能单车实在是容易加重车主的心理负担，天天担心有多少贼人惦记着自己的宝马良驹。

基于以上朴素实际的想法，小编在此推荐一款刚刚完成众筹已经进入生产待发货阶段的单车智能化设备——智能光环（SMARTHALO），可以把普通的脚踏车秒变智能单车。“智能光环”由一个加拿大蒙特利尔团队研发，9月24日在KICKSTARTER网站上完成了众筹，项目最终找到了2880个支持者，筹得资金464861加元，是目标金额（67000加元）的近7倍。如果一切顺利，其预计将于2016年5月发货。

据研发团队介绍，“智能光环”的设计是为了确保骑行者将注意力放在路面上，整个产品仅采用了一个圆环形的LED彩灯来作为用户交互界面。对于都市骑行族来说，“智能光环”提供了一些非常实用的功能，比如路线规划导航、单车位置提醒、骑行运动跟踪、智能夜行灯、来电提醒以及防盗警告。“智能光环”配有军工级的锁闭系统，车主可将“智能光环”牢牢地固定在绝大多数各种型号的普通单车扶手上。

设计理念

在复杂多变的城市路间骑行，安全第一，为了避免用户在骑行过程中分心，“智能光环”团队在产品设计上追求简单明了、功能实用且足够智能。所以“智能光环”最后的用户界面就是一个五彩缤纷的圆环LED灯。

在设计上的另一大挑战便是兼容市面上绝大多数的单车。在研究了众多单车把手之后，“智能光环”团队最终确定出一个优雅、耐用且简洁的设计方案。研发团队希望用户将更多注意力放在骑行而非浏览APP里的各种功能菜单上，所以“智能光环”APP的设计简单易用。研发团队花了很多时间来测试APP的用户界面，最终确定下最少耗费用户时间的设计出来。

“智能光环”设备外观采用一体化设计，表面没有开关按钮，内部也没有配备复杂的传感器芯片。当用户停车下来，“智能光环”整个设备就停止运行。这也为用户带来超强的电池续航时间，据官方资料介绍，在标准骑行使用条件下，“智能光环”一次充电可供使用三周；在其电量耗尽之后，用户可通过usB线缆对设备进行充电。

规划导航

通过其APP，“智能光环”能为车主规划最为快捷安全的城市街道行车路线，是城市路痴的福音。用户仅需在APP的地图上输入目的地，收起手机，接下来只需跟随“智能光环”上圆环形的LED灯来行驶即可。

运动跟踪

和其他大多数常规的运动APP不一样，“智能光环”APP上并没有“开始”或者“停止”的按钮，用户只有开始骑行，“智能光环”APP就自动开始跟踪用户的骑行运动，相应的时间、里程、海拔、速度、消耗卡路里以及骑行轨迹均可在APP中查看，用户可以为自己设定每天的骑行目标，让运动更有乐趣。

智能夜灯

对于夜间骑行来说，照明的重要性不言而喻。基于其内置的光线传感器和速度计，“智能光环”可根据环境和运动情况自动开启和关闭夜行灯。比如行车在黄昏间，一旦太阳落山光线太弱，“智能光环”车灯就会自动亮起，当用户抵达目的地停车下来的时候，车灯会自动关闭，非常智能且节电。需要指出的是，“智能光环”智能夜行灯的光通量高达250流明，看起来非常亮，在夜行路E可让骑行者看清路面，确保行车安全。

来电提醒

由于路面声音嘈杂且震动频繁，骑行者很容易错过一些重要的手机来电。“智能光环”可在手机来电时以蓝色亮灯提醒用户，出于安全考虑，建议用户还是停下来接电话，另外“智能光环”还能为用户带来天气提醒功能，当雷电大风天气即将到来时，会提醒用户及时调整骑行计划。

防盗系统

作为智能化单车配件，“智能光环”是通过专门的防护装置永久固定在单车把手上，用户需要“智能光环”专用的拆卸工具才能将其卸下拿走。而且，“智能光环”还适用于全天候户外环境，非常耐用。

由于“智能光环”内置运动传感器，当有任何其他人想挪动单车时“智能光环”就会发出红灯防盗警告。由于“智能光环”与用户的手机通过蓝牙通讯连接，作为“智能光环”授权设备，当用户持有手机走近单车时，防盗警告随即停止。当然用户也可将“智能光环”授权给其他好友的手机。

性能参数

自动化智能设备 篇6

关键词：智能电表,采集设备,自动化检测

1基于电能表自动化检定系统兼容与监控的研究

1.1系统结构设计

根据对整个监控系统的需求进行分析和总体设计思想,摄像头部署如图1:

摄像头的位置按流水线实际情况进行配置。

1.2监控室系统设计

监控室的主要任务就是接收公司各个监控点的监控信息,进行实时监看、控制、录像、等。系统示意图(具体按实际情况进行配置)如下所示。

监控主机是中心系统的主要设备,它的主要功能是通过IE浏览器,登陆需要监看或者录像的监控点。当公司有报警信号的时候,数字矩阵自动切换到该路视频,并同时进行录像、产生报警声音等。

为了实现大量录像数据的保存,中心通过硬盘录像机, 以满足视频存储的要求,也保证了录像数据的安全性。随着用户功能要求的增加,后期可通过中心对网络摄像机进行远程升级和维护,方便了用户。监控中心也可以是一台便携式电脑,与局域网或者互联网连接后,通过有权限的口令同样可以登陆各监控点的网络主机(与中心不冲突)。 这种监看方式,非常适合领导的随时抽查。监控中心中分布不同的监控主机,每一台监控主机可以使用本地硬盘进行录像。

1.3接入显示屏(预留可选接口)

根据现有系统架构 , 如需接入显示屏,只需要配置视频分配器和视频矩阵即可。

1.4视频联动

为保障检定系统的安全稳定运行,在检定过程中易出现差错,或者需要及时进行故障判断的部位,设置了的视频监控设施,自动监控故障点,并配合PLC系统实现自动报警。

视频系统开放摄像头的调用接口,包括摄像头的在线视频浏览及摄像头的控制。在检定系统中,配置每个需要监控的工位的摄像头编号及点位信息,当检定线信息管理系统检测到系统中存在异常(或控制系统检测到发送到信息管理系统)时,信息系统通过视频接口向视频监控系统发出异常位置信息及控制指令,然后硬盘录像机控制摄像机旋转到指定位置,并根据信息系统的命令进行录像和动作。同时,信息管理系统将本异常的信息与录像进行对应关联,事后管理员在信息管理系统中查看故障记录时能可根据需要同时调出该时刻的录像信息,方便管理人员进行事故分析。

2采集设备自动化流水线检测的实现方式研究

2.1兼容多种终端的输送系统

2.1.1检测输送载体——工件托盘

采集设备自动化流水线检测的输送系统是一套面向三种用电信息采集终端。为了达到高度兼容性,将采用一种工件托盘。由于目前国网公司已将将专变终端III型和集中器I型统一外形,相对来说实现起来比较容易,但同时兼容采集器III型则具有相当的困难。

第一,工件托盘可选用博世公司统一规格的聚酰胺框架模块,并针对专变终端Ⅲ型、集中器I型和采集器II型三种不同的被检终端在框架模块上进行差异性设计,形成全兼容工件托盘。整个托盘尺寸为400mm*320mm,为了便于检测的兼容性,每块托盘均放置两块专变终端Ⅲ型、 集中器I型和采集器II型。

第二,托盘本体上将设置有无线232通讯插头。为了保证可靠地进行232通讯,并进行可靠地插拔,可以采用目前终端检测技术中最前沿的ZIGBEE传输技术。为了简化模块的充电需要及减小整个无线232通讯插头的体积, 研究从终端上的232口获取小功率5V直流电源,这在技术上是完全可行的。

如图3所示,232接口目前具有重复定义现象,而且终端表内部线路板上已经具有电源,只需做简单的跳线工作,即可从232接口的空脚上引出小功率5V电源。

2.1.2仓储输送载体——料箱

目前,专变终端Ⅲ型和集中器I型已经具有统一的兼容料箱,一箱四表。因为采集器II型的体积相比较另外两种终端,显得非常小,为了同时兼顾每只料箱的盛表数量和兼容定位的可靠性,将是一个难点。初步考虑采用跃层方式设计该兼容料箱,采集器II型的就位基面将更加低, 且不会影响专变终端Ⅲ型和集中器I型的放置,一箱八表。

2.2适用于多种终端的外观检查单元

采集设备自动化流水线检测需要兼容三种型式规范不同的用电信息采集终端产品的检测,由于三种产品外观存在较大型式差异和采用的液晶屏不同,因此需设计出同时适用于三种终端的外观检查单元。一是通过三坐标调节机构的设计实现了对专变终端Ⅲ型、集中器I型和采集器II型三种产品外观检查的兼容性。二是可实现对用电信息采集终端各种类型产品不同液晶屏的显示识别检查。三是通过系统建模完成了用电信息采集终端各类型产品标准图片的分区建模,可新旧拍摄比对,完成对外观、铭牌、指示灯、结构等内容的检查,终端液晶显示检测,液晶屏显示字符缺失检查。

2.3检测装置接拆线单元兼容性技术

由于采集设备自动化流水线检测需要完成三种产品的兼容检测,因此从工艺角度考虑,检测装置的接拆线单元要满足三种产品的接拆线,但是三种产品的接线端子方式均有所区别,因此为满足兼容性,需要设计一种既能与集中器I型对接,又能与采集器II型对接的特殊接线表托。 故根据这一思路,该表托内部安装有复合驱动机构,当需要与集中器I型对接时,该驱动装置退回避让;当需要与采集器II型对接时,该驱动装置推出。

第一,复合驱动式对接表托的采用,将是目前最具创造性的对接技术。第二,在工件托盘上设置自导正定位机构,保证了被检终端在工件托盘上的准确定位,保证了接拆线单元的可靠对接。第三,通过信息系统反馈被检终端类型,并驱动相应的各种对接检测装置与定位装置配合进行全自动接拆线。

2.4多合一采集设备检测装置

自动化智能设备 篇7

一、智能建筑设备电气自动化系统简述

1.1系统组成及其工作原理

该系统属于智能控制系统,中央监控计算机、中控制设备、现场控制设备以及两级网等设备构成该系统的集散装置。该系统利用中央监控计算机实现交流,利用现场控制设备对各个设备实施控制。由一级网与二级网形成两极网络,其中一级网络便是局域网,而二级网络则为工业控制总线。中央监控计算机作为第一级别的控制设备,一级网络同二级网络相连所用的现主控制设备则作为二级控制设备。二级网络与现场控制设备相连,主要工作是操控现场设备,这便是三级控制设备。传感设备与执行设备均为第四级别控制设备,安设于建筑设备当中。这一连接方式使得现场各控制设备能够独立工作。

1.2智能建筑设备电气自动化系统功能

该系统具备如下功能:

第一,自动化控制设备。该系统可自行对机电设备的开启、运行以及关闭进行控制、监测,并将设备此刻状态向有关工作人员显示,以便其及时了解设备此刻的运行情况。

第二,数据监测功能。该系统可自动显示各类型设备运行过程中各项参数发生的变化,并向有关工作人员提供。不仅如此,该系统还可将所获取的数据储存,并将数据作为历史数据为工作人员提供。

第三,事故处理功能。如某设备发生故障或是无法工作,该系统可自行启用对应的方案进行处理,以免事故扩大。同时,该系统还可以根据外界环境条件的变动,自行调节设备各项参数,令设备始终处于稳定安全的运行状态。

第四,机电设备统一管理。企业将该设备应用于建筑物当中,可以对各类型机电设备实施统一化管理,并令各个设备的工作相互协调。同时也使得设备的能源消耗以及设备维修工作实现自动化管理。

二、智能建筑设备电气自动化系统的设计要点

2.1给排水系统的建立

通常情况下,现代建筑物当中,给水系统有以下几种方式:

第一,通过水泵将水输送至指定区域。

第二,利用处于高位的水箱输送水。

第三,通过气压罐输送水。

室内排水系统往往选用重力流直接排放的方法。若建筑物有泵房,则设计集水坑,利用潜污泵将水从室内排出。

若建筑物采用水泵直接送水的给水系统,则需要在池内安设三个液位传感设备,用以感应是否存在溢流问题、水量是否达到最低报警水位以及安全的启泵液位。同时还需设计用以测量水压的传感设备,其目的是为了对恒压供水工作,以及工频泵的开启或关闭工作进行控制,并测定上述设备的运行状态,如发现运行状态异常,则及时向有关工作人员报警。若企业选用高水位箱输送水,则需借助DDC检测方式完成上述工作,除上述工作外,还需要计算设备的运行时间以及累计的电量。

至于排水系统,则主要通过排水泵、生活水池、集水坑以及污水池等有关设备实现对潜污泵开启或是关停的控制,并适时监测设备的运行状态,以免潜污泵在运行过程中出现故障。

2.2通风以及空调控制系统

空调系统都是由热源、冷源以及前端设备构成。通风系统能够对室内空气实施净化,将空气内的污染物质去除,并将室外的新鲜空气放入室内。通风系统共有局部通风系统与全面通风系统两种形式。空调控制系统借助制冷系统形成对设备启动与关闭的控制,同时还可以决定冷水机组开启的台数、决定压差系统、监测水流状况。而通过热水控制系统,空调控制系统可以完成对交换设备二次热水出口部分温度值的控制、热水泵各项活动的控制。借助控制处理监测系统,可完成对回风温度值与湿度值的控制、启动时间与关闭时间的控制等。

设计人员在设计过程中,不仅需要设计上述功能,同时还需要注意空调系统的节能效果。智能建筑中,空调系统所消耗的电量值最高,故而,控制空调系统耗电量,能为企业节省大量成本,也为我国节省了大量能源。就目前而言,较为常用的节能技术有地源热泵技术以及水源热泵技术等。该两种技术是借助夏季时,地球浅层水源所具有的温度不高于地面建筑物的温度。而冬季浅层所具有的温度不低于地面建筑物温度的原理进行工作。

所以将空气或是水作为载剂,通过热泵增加或是降低建筑物内的温度,使得室内温度可以自由调节。该技术的应用须由水源中央空调主机系统、水源水系统以及住户系统所组成,可节省大量能源,效果也较为良好,适用于多种类型建筑物,且系统运行较为安全稳定。该系统主要应用DDC完成信号的收集工作,借此确认热泵的使用率,判定水流流量,同时利用增加或减少水泵转素质,令该系统传输流量符合建筑物总体需求。

变风量控制技术是利用送风量的大小对被控参数进行控制,共包含有如下两部分组成:变风量空调机组以及变风量末端。变风量空调机组主要负责控制风机的主动速度,而变风量末端则作为终端对设备进行控制,利用控制信号自行调节电动风门开启的幅度,使得室内温度逐渐达到设定值。该系统在实际应用中更为灵活,节能效果也颇为显著。

2.3照明控制系统

智能建筑的照明工作需要消耗大量电量。故而,设计人员不仅需要确保照明质量,同时也需要节省能源。通常情况下,智能建筑均为高层建筑,电力动力系统也是极为重要的系统之一。设计人员不仅需要设计楼道照明以及特定时间照明的开启与关闭,同时还需要设计航空障碍灯与投光灯等照明设备。以照明定时控制为例,设计人员在设计电气照明节能系统时,预先设定时间点、时长以及场景,当到达时间点,或是预设场景触发,灯光便会打开。超过时长,或再次触发场景,则灯光关闭。

定时控制一般用于地下车库当中。工作人员考察车库实际车流量,并判断车库的高峰期与非高峰期,据此进行时间的设定,在高峰期时,应保持照明全开的状态,保证车辆进出安全。而在非高峰期,只需开启指示灯照明,保证基本照明度即可。如此一来,不仅可以保证建筑照明,同时也节省了大量能源。

三、结束语

智能建筑设备电气自动化系统可对建筑物内各类设备进行监控,以确定各个设备是否处于正常运行的状态。若某设备运行出现问题,便及时向有关工作人员发出警告。由此可见,该系统在建筑物中的应用,可有效提供智能建筑物的安全性,也提高了住户居住的舒适度,具有良好的应用前景。

参考文献

[1]卢建兵.智能建筑设备电气自动化系统设计[J].太原城市职业技术学院学报,2012,04:138-139.

[2]丛跃杰,郝晓磊.对智能楼宇建筑电气自动化系统相关问题探讨[J].科技视界,2012,29:345+356.

自动化智能设备 篇8

近年来, 经济的高速增长推动了建筑行业的日益成长, 客户需求的攀升也给建筑行业带来了新的挑战, 而为了最大限度地满足客户的众多需求, 建筑设备的自动化也被迅速的发展并广泛应用于建筑行业, 各种自动化设备的应用也为现如今高频率生活节奏的社会提供了更加方便、快捷的条件。

1 智能建筑的背景分析

物质生活水平的提高使现代人们对建筑环境的需求越来越高, 开始追求更加舒适便捷、有很好的设备设施、信息沟通顺畅便捷的居住条件, 建筑行业日新月异的变化也恰好给人们带来了很好的新体验, 于是, 用于满足客户需求与自身提高的建筑功能多样化、个性化的建筑自动化系统开始成为建筑行业追求的新方向。智能建筑机电设备自动化技术开始了不断完善与提高的新路程, 作为建筑系统的一支, 机电设备自动化技术也为智能建筑发展提供了一个新的支撑点。最后, 智能建筑将在建筑市场上不断发展, 成为领域内的领航者。

2 智能建筑设备的优势

从建筑行业的众多分析中来看, 智能建筑之所以能成为热门的原因是由于机电设备自动化的发展, 而自动化是现在人们对更加便利的生活方式的追求潮流。智能建筑的机电设备自动化运用的技术多种多样, 综合了广泛分布的计算机技术、通信技术、多媒体应用技术、安全防范技术、互联网技术等等, 以这些技术为支撑进行开发应用, 实现自动化控制, 让各种内部设备得到合理利用, 节约各种成本, 实现优势最大化。具体优势如下。

第一, 自动化技术的应用能够及时有效地进行实时监控、发现故障和排除故障。近年来, 高大建筑的蓬勃发展使得建筑结构也是愈加的复杂化了, 复杂结构的出现同时也伴随着问题的出现, 智能建筑的故障发生也成为了常态, 而机电设备的自动化应用技术采用的采集-处理-反馈的模式能很好地解决这一问题, 减轻楼层管理的工作负担。主要是通过对楼层的系统进行信息化监控及时反馈信息到监控中心, 并且下达指令, 以这样的方式进行24小时不间断监控和有效管理。另外, 监控还能进行自动化判断, 进行自行调节, 启动应急预案机制系统, 从而大大的保证了智能建筑的安全可靠性。

第二, 高效的输出能力也保障了对设备的及时有效监控管理。各种网络渠道的应用使监控任务更好的落实, 智能建筑的设计已经对机电设备自动化技术的系统功能进行各种量化分析, 在智能建筑中, 一套完整的信息监控系统必不可少, 而且实现了设备与控制中心的完美链接, 能够充分利用整个系统体系的调节, 还能建立楼层远程管理系统和本地方的控制台, 从而实现一种双重监控的管理模式, 提高信息输出的能力。这样的自动化技术的应用也使设备的操作得到有力保障。

3 智能建筑机电设备自动化技术应用

智能建筑一体化的机电设备设施系统很多, 比如说配电照明系统、消防系统、给排水系统、空调系统、安全防范系统等等。传感探测技术被广泛应用在相关领域, 比如空调系统中有关温度和湿度的传感, 给排水系统中的流量传感等。

火灾自动报警控制系统是智能建筑的主要应用系统之一, 该系统形式复杂, 主要有火灾报警装置、触发器件、消防控制设备和电源共同组成, 系统从通报火灾、启动火灾系统到控制消防设备, 都实现了自动化过程。

火灾自动报警系统有自身的一套工作原理, 被安装在保护区内的探测器会一直向监视的现场发出各种巡测的信号, 对现场的烟雾浓度、温度进行监测, 然后反馈给报警控制器, 控制器在接收到信号后, 将和内存的正常整定值比较, 对是否发生火灾进行判断。一旦发生火灾, 将会发出声光报警, 显示烟雾的浓度, 显示火灾各个区域和楼层的地址, 接下来会打印好报警时间地址等基本信息。与此同时, 会向火灾现场发出警铃以示报警, 而与火灾楼层相邻的上下层或相邻区域也会接收到报警信号。然后启动应急疏散指示灯, 照明疏散方向。

从火灾自动报警系统的设计来看, 智能建筑中最适宜选用的是感烟火灾探测器, 也不排除选用感温火灾探测器的可能性。火灾探测器在设置地点时要根据智能建筑的特性进行安排, 以自动化利用效率最大化为前提, 将探测器设置在独立的房间内, 而且每一个房间内至少都需要一只探测器。作为火灾自动报警系统中枢的火灾报警控制器, 作用就是接收信号、判断分析, 发生火灾时立即以警铃报警同时启动消防设备, 这就是现在智能建筑机电设备中的火灾自动报警系统。

4 智能建筑自动化技术应用实例研究

在智能建筑机电设备自动化技术中, 楼宇自控系统有一个主要的设计功能--节能。运用自动化技术进行系统的整体节能, 以控制流程的方式, 通过控制逻辑和系统软件的优化设计来降低楼宇机电设备的总用电量, 在节能的主要程序中, 空调系统的节能设计成为了楼宇设备在自控系统中的重点, 出于对制冷及空调系统设计的全方位考虑, 分析不同使用时期对冷量的总需求, 对冷量的调节机组数量以及出水点的设定, 通过此室外焓值作为参考季节的参数, 对大楼使用情况和拥有的历史记录参数进行分析。

以整个建筑冷量为参考, 参照实际温度使得水平门阀开启, 大楼到达要求温度, 参考阀门开启度也同时保持在80~90%的范围之类, 加入冷水阀完全在打开的状态, 而温度也仍未达到设定点的范围内时, 系统将开启自动化功能自动提高冷冻水温差的设定值, 保持更加舒适的环境, 与之相反, 温差值减少, 相应的水和制冷机的总用能也会减少, 整个楼宇分区确定后, 电动阀也会按照分区按时供应冷冻水, 以此解决浪费能源和过时供冷的问题。

5 结束语

智能建筑机电设备自动化技术的应用和研究, 是建筑行业的新研讨发展的关键技术, 文章全面论述了智能建筑的概念, 综合介绍了机电设备系统中技术的多种多样, 以及在自动化中产生的优势最大化, 还对自动化的机电设备的功能之一节能措施进行细致的案例分析研究。让人对机电设备自动化这个概念有了一个初步的了解, 也是建筑行业对智能建筑机电设备自动化技术应用的新认识, 更好地普及了关于智能建筑机电设备自动化。

智能建筑机电设备自动化在设计的过程中, 一直秉承着“以人为本”的理念, 规范了智能建筑的相关项目的管理。但是, 我国的智能建筑起步相对较晚, 虽然新技术也成长得很快, 和国外技术相比还是有一定差距的, 特别是设计、实施和管理理念等方面。因此, 在智能建筑机电设备自动化技术的应用方面, 我们还需要努力, 跟上世界的步伐, 赶超国外先进技术, 同时, 根据自身国情来提高智能建筑层面的管理理念等。使我国智能建筑设备自动化系统朝更高更好的水平发展。

参考文献

[1]陈叶.建筑机电一体化设备安装技术及电动机的调试方法探析[J].法制与经济 (中旬) , 2012 (07) :117-118+120.

[2]GB50116-98, 火灾自动警报系统设计规范[S].

[3]第4届中国智能建筑电气沙龙代表发言提要[J].智能建筑电气技术, 2008 (02) :1-10.

[4]李炯明.探讨智能建筑自动化机电设备安装[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012 (9) .

[5]陈志骅.高层智能建筑机电设备自动化系统安装[J].科技信息, 2010 (21) :1068-1111.

自动化智能设备 篇9

为实现变电站全景数据的统一采集管理以及综合分析、智能告警等高级应用, 国家电网公司制定了变电站一体化监控系统的相关规范[1,2]。在线监测智能电子设备 (IED) 作为一体化监控系统的重要组成部分, 采用IEC 61850标准实现在线监测建模和通信, 已得到了行业的公认[3,4,5]。

变电站一体化监控系统需要接入不同厂商的在线监测IED, 对其进行功能测试是保证系统正常运行的前提。目前针对在线监测IED的测试方案和测试技术研究还存在以下不足。

1) 目前, 在线监测IED种类众多, 通信协议不统一。变电站一体化监控系统功能规范中规定, 一次设备的在线监测信息模型应遵循基于DL/T 860标准的变电设备在线监测装置应用规范, 使用IEC61850标准方式实现监测数据的传输[6]。国内外对在线监测IED的建模已有一定的研究和实践[7,8], 但变电站一体化监控系统规范应用还不够广泛, 在线监测IED的功能模型还不够完善, 缺乏应用经验。

2) 在线监测IED的研发与工程实践缺乏完整的测试工具。国内外针对一致性测试进行了大量的实践, 主要针对变电站中继电保护、测量和控制装置的测试[9,10,11]。文献[12]提出了在线监测IED的一致性测试方案, 给出了在线监测IED的对象模型及通信服务的测试方法。功能测试是在通信服务满足规约一致性的基础上, 验证IED通过一定的通信服务序列能否正确执行某项功能, 是对IED通信序列组合的测试。文献[13-14]中都提及了IED的功能测试, 其测试方案需要人工参与配置测试工具、执行测试等工作, 未实现IED的自动化功能测试, 测试的规范化和自动化程度较低。

本文提出了在线监测IED的自动化功能测试方法, 并研制了自动化测试系统, 实现了基于测试用例和测试脚本的自动化测试, 完成了在线监测IED的功能测试, 并给出了图形化的测试结果。

1 在线监测IED功能分析及测试用例

在线监测IED采集处理变压器等一次设备的状态信息, 通过IEC 61850标准实现与综合应用服务器等站控层装置的通信, 主要包含以下功能。

1) 采集加工一次设备的状态信息, 生成符合IEC 61850标准的数据模型, 并通过抽象通信服务接口 (ACSI) 提供模型访问、数据获取和设置服务, 完成数据的接入和下装。

2) 支持监测数据告警、周期性上传。对于告警类数据, 采用缓存方式;对于测量类数据, 采用非缓存方式。该功能主要通过ACSI提供的报告服务实现, 通过设置报告控制块的参数控制监测数据上传功能。

3) 接收站控层装置发出的操作命令, 如控制、计算模型参数下装、数据召唤、对时等, 这些功能通过ACSI提供的控制服务、定值服务、报告服务和时间同步服务来实现。

综上所述, 在线监测IED功能的实现需要多个ACSI服务配合完成。其功能测试用例描述了各项功能对于ACSI服务的调用步骤以及需要输入的数据, 易于转化为测试脚本, 同时提供预期结果作为测试结果的评估标准。在线监测IED的部分功能测试用例如表1所示。

2 在线监测IED自动化功能测试方法

在线监测IED的功能测试需要将实际装置作为被测装置 (DUT) , 使用客户端通信模拟器与DUT通信, 通过分析响应报文判定其功能是否正确。常规的测试需要测试人员参与, 无法形成闭环。本文方法提供在线监测IED功能测试用例, 自动化测试系统会将测试用例解析为测试脚本, 使用测试脚本控制客户端通信模拟器完成与DUT的通信, 分析响应报文并给出测试结果, 形成了从测试用例选择到测试结果生成的闭环。同时测试用例提供了对于测试过程的记录, 便于测试的重现。

变电站在线监测IED自动化测试使用测试过程文件作为测试的提交文件, 以文字化形式描述了对其各项功能的测试。自动化测试系统提供的预定义用例涵盖了在线监测IED全部的功能。从测试用例数据库选择用例, 测试平台将测试用例转化为自动化测试脚本, 同时选择需要输入的测试数据, 与测试脚本一起输入自动化测试引擎中自动执行, 具体过程如图1所示。

为实现上述测试方法, 需要解决自动化测试脚本设计、测试用例向测试脚本的转化、测试脚本执行及测试结果分析等关键问题。下文将给出具体解决方法。

3 在线监测IED自动化功能测试关键技术

3.1 自动化测试脚本设计

功能测试用例描述了对在线监测IED各项功能的测试步骤和预期结果, 人工测试方法通常由测试人员根据测试用例中的步骤, 逐步执行测试并将实际结果与预期结果进行比较。本文方法使用自动化测试脚本代替人工控制测试的自动执行。

基于可扩展标记语言 (XML) , 专门为在线监测IED功能测试设计了一种脚本描述语言。每个功能测试用例都生成与之对应的测试脚本。为了避免重复工作, 启动测试环境, 执行通信测试和检查测试结果等功能采用了模块化思想, 将相同的操作抽象出来, 定义为自动化测试语言的脚本元素, 不同的脚本元素定义到相应的空间中。不同功能的测试用例使用各自空间中的脚本元素, 组成自动化测试脚本。在线监测IED自动化测试脚本元素如表2所示。

3.2 功能测试用例生成测试脚本

3.2.1 功能测试用例存储

自动化测试系统读取数据库中的在线监测IED功能测试用例, 根据其对应的测试序列及用户提供的测试输入数据生成测试脚本。功能测试用例存储结构如表3所示。

在线监测IED各个功能的实现需要调用多个通信服务来完成, 创建测试序列表 (见表4) 存储对应的通信服务命令, 并创建测试用例—序列表 (见表5) 存储测试用例与序列的多对多关系。

3.2.2 测试脚本生成

以在线监测IED的监测数据上传功能为例, 分析测试用例生成测试脚本的过程。其脚本流程如图2所示。

1) 读取测试用例表中记录, 根据输入数据参数在脚本中定义相应的变量, 并根据测试员提供的数据初始化变量, 如图2中①所示。

2) 查找测试用例对应的测试序列, 并按照执行顺序排列。监测数据上传功能的测试序列为关联、读报告控制块、设置报告触发方式、写报告控制块、开始报告和暂停报告, 如图2中②和③所示。测试序列的通信服务参数在测试序列表中定义, 并根据参数名称查找脚本中定义变量, 使用或设置其值。对于定义了执行时间的测试序列, 在脚本中使用timer元素进行定义。

3) 根据测试用例定义的预期结果, 在测试序列执行之后定义、收集相应结果的脚本描述, 如图2中④所示。

使用测试序列表存储测试控制信息, 并结合测试人员输入数据生成测试脚本, 实现了测试逻辑与测试数据的分离。对于监测数据上传功能测试用例, 通过对报告ID和报告控制块变量赋予不同的值, 即可实现状态量和模拟量监测数据在数据变化、品质变化、周期性上传和总召唤等不同触发方式下的上传功能测试。

3.3 自动化测试引擎设计

在线监测IED自动化测试引擎负责整个测试的流程控制, 各测试步骤分别由接入的组件完成。自动化测试脚本由测试引擎提供的统一入口输入, 集中控制所有测试组件的行为, 从而实现自动化测试。测试引擎架构如图3所示。

测试引擎采用开放式接口设计, 只实现了测试的流程控制, 通过接口方式调用脚本解析、客户端通信和结果分析组件。该设计保持了测试引擎的独立性, 同时符合开发接口的组件能够相互替换, 保证测试引擎的扩展性。测试引擎核心组件的功能如下。

1) 测试脚本解析组件解析XML格式的测试脚本。首先在程序中初始化脚本中定义的变量, 并以键值对格式存储变量名称和变量值;其次解析脚本中的预期结果描述, 生成测试结果分析规则;最后根据脚本中定义的测试用例、测试序列等逻辑控制元素在程序中生成方法调用, 调用的顺序与测试逻辑的定义顺序一致。结合测试序列中的通信服务名称和通信参数, 利用计算机程序语言中的反射机制调用客户端通信组件进行通信测试。

2) 客户端通信组件实现ACSI服务到制造报文规范 (MMS) 协议的映射, 提供标准的ACSI接口, 被测试引擎调用完成与被测在线监测IED通信。

3) 测试引擎收集被测在线监测IED发出的响应报文, 交由测试结果分析组件, 进行响应报文分析并生成测试报告。测试结果分析组件通过结果分析规则逐一对比响应报文中的内容, 满足全部规则即测试通过。对于监测数据上传功能的测试, 表6给出了结果分析规则。

测试结果分析组件利用反射机制, 根据分析规则中定义的变量名称, 分别获取响应报告 (report) 和报告控制块 (rcb) 中的变量进行对比, 生成测试报告。

4 在线监测IED自动化测试系统及测试实验

4.1 在线监测IED自动化测试系统

在线监测IED自动化测试系统由展示层、测试层和仿真层组成, 其系统架构如图4所示。

1) 展示层为图形用户接口, 提供测试配置、功能测试项选择以及测试报告展示模块。测试配置模块完成被测在线监测IED以及客户端通信模拟器的接入、模型导入等配置功能;功能测试项选择模块完成被测IED功能测试用例的选择和执行;测试报告以数据表形式展示。

2) 测试层实现自动化测试功能。测试脚本解析与执行模块将数据库存储的测试用例转换为自动化测试脚本, 提交测试引擎执行;测试记录维护模块以数据库形式存储测试过程;测试结果收集与分析模块收集测试结果, 分析和汇总后提交展示层处理。

3) 仿真层包含整个测试系统的基础软件。数据库用于存储测试系统的持久化数据;测试引擎执行测试脚本;客户端通信模拟器模拟与被测在线监测IED的通信, 并收集响应报文提交测试层处理。

4.2 在线监测IED自动化测试实验

4.2.1 测试实验环境

通过研发的在线监测IED模拟器、客户端通信模拟器和自动化测试系统, 构建测试实验环境, 如图5所示。图中PDU表示协议数据单元。

PC机1上运行在线监测IED模拟器, 加载监测模型文件。PC机2上运行在线监测IED自动化测试系统。自动化测试系统能够建立多个客户端通信模拟器, 同时向在线监测IED发送服务请求, 测试其功能, 并收集响应报文, 分析测试结果。

4.2.2 测试过程与结果

在上述实验环境下, 以变压器在线监测IED的油中溶解气体分析 (DGA) 监测数据上传功能测试为例, DGA模拟量监测数据模型如表7所示。

1) 配置两台PC机上的在线监测IED模拟器和客户端通信模拟器的IP地址、模型文件、IED名称、访问点名称以及数据映射文件。

2) 使用在线监测IED自动化测试系统选择监测数据上传功能测试用例, 并选择测试DGA模拟量数据的总召唤上传方式, 执行该测试用例, 生成的自动化测试脚本见附录A图A1。

3) 自动化测试系统执行该测试脚本, 依据脚本调用客户端通信模拟器向在线监测IED发出开启总召唤请求并开启报告使能, 测试过程见附录A图A2。

由附录A图A3所示测试结果表明, 该自动化测试方案对于验证在线监测IED的功能可行。

5 结语

本文提出了在线监测IED的自动化测试方法, 并设计了测试系统。通过客户端通信模拟器、测试脚本生成工具、测试引擎、数据库等组件集成, 实现了在线监测IED的自动化测试。该方法不仅提高了测试效率, 而且有助于基于测试结果对在线监测IED进行改进, 对基于IEC 61850标准的IED的研发和测试具有重要的参考价值。今后将继续改善测试脚本的生成和执行性能, 进一步开展性能测试方法的研究。

用于所有设备的智能网络 篇10

将来所有的设备都将联网，除了电脑、智能手机、平板电脑和各种消费电子产品，网络将蔓延至整个城市。据估计，2025年约有300亿的设备将接入网络，但是像WLAN或LTE这些现有的网络技术将无法满足这一应用需求，为此，我们需要有新的无线网络技术，以满足这些设备的网络应用。哪些设备将需要新的无线网络技术呢？目前，科技巨头、企业和初创企业正在规划用于满足人与物、物与物连接的物联网（Internet of Things，简称IOT），智能家居、工业数据采集等应用的一般是短距离的通信技术，而所有需要远距离通信技术的设备，例如公园长椅、垃圾桶、停车场、路灯、自行车，它们都将需要使用新的无线网络技术。所谓低功耗广域网（Low Power Wide Area Network，简称LPWAN）就是为此应运而生的远距离无线通信技术，包含各种开放和专有的解决方案。下面，CHIP将为大家介绍这个无线标准。

超过10年的电池寿命

用于解决LPWAN无线通信技术的硬件与普通的网络硬件有比较大的区别，它们主要作为传感器使用，必须有较低的制造和维护成本，并且电池需要能够维持10年甚至更长的时间。在本文的表格中，列举了目前LPWAN标准计划中的应用方案。它们的结构基本类似，设备与周围的基站联网，传感器通过网关连接，网关收集数据并转发给后台的服务器。而这些服务器，同时也作为用户的接入点。

如果我们正尝试寻找一个停车位，那么应用程序将反过来通过Web服务访问停车传感器送到网关的信息。在这种情况下，传感器将只使用窄波段（100Hz）和具有良好传播特性的频率。它们大多工作在1GHz以下未经授权的区域，这可以避免监管部门的问题，但也有一个重要的缺点：有很多电台都使用这些区域，所以会导致不少干扰。不过，尽管许多新的无线标准都要求必须有一个稳定的误码率，但是对于物联网来说这种情况很常见。然而，也有其他的方法，例如通过一个特殊版本的LTE（LTE-M），这种基于LTE演进的物联网技术具有全双向交换数据的优点。另一种与LTE-M竞争的SigFox协议则能够支持双向发送方式，但该技术使用一个极低的带宽，上传的信道极窄，因此，传感器的更新可能会因此变得非常频繁。

如果需要将所有的城市连接起来，那么不仅需要考虑传感器的成本，还需要考虑基站的数量问题。而在距离达到10km的情况下，LPWAN标准显然比传统的移动通信更有优势。例如，SigFox大约只用1 500个基站即可覆盖美国加利福尼亚州，而移动通信运营商则需要20 000个发射塔才可以覆盖这样的一个地区。按照LPWAN标准，一个网关可以支持很多设备。LTE-M可以支持20 000个甚至有可能是50 000个所谓节点的网络访问，而NB-Fi无线技术准备通过一个网关支持超过100万的设备。不过，这里所谓的支持，并不是支持这些设备同时发送数据。按照LPWAN的设计，在一个典型的城市网络中，假设每个设备平均一天报告两次。不过，尽管如此，LPWAN标准的网关大多必须同时处理多达5 000个数据传输。

混合WLAN技术

自2016年开始，一种低能耗的WLAN标准WiFiHaLow（IEEE 802.11ah）开始出现。如同这里介绍的LPWAN标准，WiFiHaLow工作在1GHz（欧洲861MHz～868MHz）频段，并使用与普通WLAN标准相比非常窄的通道（1MHz、2MHz），使其覆盖范围提高到约1km。不过，IEEE 802.11ah并不是LPWAN的直接竞争者，而是作为家庭网络未来连接更多本地设备的一种补充。

结合LPWAN标准

自动化智能设备 篇11

随着智能变电站的逐渐推广与应用,IEC61850标准被广泛应用于变电站自动化系统中。智能电子设备(IED)与监控系统之间的通信由原来的传统规约(如103规约)逐渐被IEC61850/制造报文规范(MMS)所取代;传统的模拟量被IEC61850-9-2部分通过ISO/IEC8802-3的采样值(SV)所取代;开关量被IEC61850/通用面向 对象变电 站事件(GOOSE)所取代。统一的IEC61850标准,实现了智能变电站通信的标准化[1]。

智能变电站是智能电网建设的重要环节,建设安全可靠的智能变电站对智能电网的发展至关重要[2]。2012年以来智能变电站建设速度越来越快,建设规模也越来越大,其现场调试工作量激增,对调试人员的技术水平和知识的全面性也要求越来越高。在继电保护设备从生产到运行的各个环节,自动化程度越来越高,但是测试作为研发生产、变电站投运前的重要环节,自动化程度确十分有限,导致继电保护产品全面测试需要占用很多资源,工作效率较低,即便这样也不能保证测试的充分性。如果仍然按照以前的单纯靠调试人员和测试仪的人工调试模式已经完全不能够满足目前智能变电站建设需要。

基于统一IEC61850标准集建设的智能变电站已经实现了各厂家设备的互操作,各厂家规约差异的问题已经基本解决[3,4,5],统一的接口、统一的规范均为自动测试的实现提供了前提。

目前国内智能变电站继电保护产品自动测试均处于起步研究阶段[6],没有成熟的自动测试系统开发经验借鉴。大部分自动测试都是借助测试仪厂家提供的测试模板通过编制复杂的测试脚本来实现,缺乏易用性和通用性。

本文通过研究目前智能变电站继电保护产品特点,开发出智能变电站间隔层设备自动测试系统,该系统基于IED性能描述 (IEDcapabilitydescription,ICD),提取四遥测试对象并生成测试用例,采用仿真单元模拟继电保护故障,监视判别设备的GOOSE输出及MMS输出形成闭环测试。简化了自动测试复杂度,提高了测试效率。

1自动测试的可行性

1.1IEC61850标准的应用

智能变电站中IEC61850标准的应用为自动测试技术的发展提供了更好的技术支持平台[7]。智能变电站中各设备按照IEC61850标准进行 统一建模,并统一用ICD文件进行描述。ICD文件的标准化屏蔽了各厂家设备内部配置的差异,从而能够实现自动测试用例的通用;由各设备ICD文件生成的体现各设备功能描述及互操作信息的变电站配置描述(SCD)文件,该文件描述了变电站所有IED的实例配置和通信参数以及IED之间的逻辑联系等信息。通过建立测试用例中信息描述与SCD中相关设备绝对IEC61850路径的映射关系,可以实现自动测试用例的重复使用。

采用IEC61850标准以后,智能变电站与传统变电站相比,使用GOOSE虚端子连线代替了传统的开入开出端子排,光缆连接代替了传统的二次电缆接线;使用SV方式代替 了原先装 置的交流 回路[8]。测试过程中可以通过加载SCD,完成自动换线;且由数字量的SV报文代替了传统的模拟量采样,由数字量的GOOSE报文代替传统的电气开关量,为自动测试的长期拷机试验提供了安全可靠的电气环境。

1.2测试仿真逐渐成熟

国内数字化继电保护测试仪日渐成熟,能够长期稳定地模拟多间隔合并单元(MU)和智能终端的SV报文和GOOSE报文输出,无需人工干预,这就为间隔层设备的自动测试借助测试仪仿真输出提供了有效的保障。

2系统架构

自动测试系统硬件平台由一台测试管理机和过程层仿真单元组成,其测试系统架构如图1所示。对于测控装置、线路双端测试时需要时钟同步单元。

2.1测试管理机和仿真单元

测试管理机主要完成自动测试系统的建立。包括仿真单元的控制、站控层MMS处理、测试用例的自动生成、生成测试任务列表、闭环判断间隔层装置的动作行为和测试结果的生成与查询等。

过程层仿真单元可以采用目前比较成熟的数字化继电保护测试仪。仿真模拟智能变电站过程层MU和智能终端的SV和GOOSE报文输出。采集间隔层装置的GOOSE输出报文。

2.2时钟同步单元

对于基于时钟同步的测控装置测试和线路双端测试均需要时钟 同步单元,可以采用 比较成熟 的IRIG-B码全球定位系统(GPS)时钟[9],完成仿真单元与被测设备之间的时钟同步。

3测试流程与软件实现

3.1人工继电保护测试流程

目前继电保护测试通常都是基于保护原理的单一功能测试[10],且需要测试人员的全程参与,而且对于需要重复率高的测试,测试次数有限。以距离保护为例,其测试流程如下。1配置测试时需要的SCD文件,完成SV连线与GOOSE连线,及通信参数配置。由SCD文件生成IED的配置实例(CID)文件,下载到装置,同时下载到监控后台。将SCD文件导入测 试仿真单 元,生成仿真 单元的SV与GOOSE相关配置。完 成测试仪SV通道与装 置SV通道的关联映射,及GOOSE开入开出通道映射。2测试人员根据不同测试项目在装置端整定定值和修改压板。3选择仿真单元的距离测试模块,设置试验参数,包括故障类型、故障阻抗、阻抗角及故障电流、故障时间和方向。确认后启动仿真单元联机测试。4测试人员根据仿真单元反馈输入和监控后台事件顺序记录(SOE)、相关遥信等人工检查装置动作行为,手工记录测试数据。进入下一个测试项目,重复步骤2至4。

整个测试过程均需要人工干预,测试效率低下。且对测试人员对整个测试过程和测试水平均提出很高要求。测试结束时,还需要测试人员手动整理测试数据和测试报告,难免带来人为数据误差。

3.2自动测试系统测试流程

自动测试系统整个测试过程大幅减少了人工干预,且对于重复率较高的测试项目,效果特别明显。同样以距离保护为例,自动测试流程如下。

第1步的测试配置与人工测试相同。但是对于仿真单元的SV、GOOSE开入开出通道映射,可以固化为文件保存,重复使用。用户只需要根据不同装置ICD文件配置SCD文件,生成CID文件等操作,无需手动配置仿真单元的通道映射,由自动测试系统自动加载测试人员保存的仿真单元的配置。

对于第23步由测试人员测试前期自动生成的测试用例,保存为测试文件固化下来。该测试文件内容包括:该测试项目需要修改的定值、软压板;需要加载的仿真单元模块(各试验参数需要用户提前组合,也保留为文件);测试预期的SOE、告警遥信,甚至返回 系数等;仿真单元 的反馈信 息 (包括GOOSE通道号和动作时间精度)等。

对于保护类装置,自动测试系统在测试开始时根据测试用例内容自动修改装置定值和软压板,且在修改失败时可以多次修改,因为定值,软压板均为测试准备条件,不是测试对象,以免其修改或投退失败时影响测试结果判别。条件准备成功以后,自动测试系统开始启动仿真单元测试模块,自动加载测试配置通道映射文件,按用户提前组好的测试模块模拟故障。故障结束后,自动测试系统开始搜集装置SOE、告警遥信、返回系数等相关信息和测试仪反馈动作时间信息,与测试用例中期望的结果匹配,给出测试结论。

对于测控类装置,测试流程与保护逻辑测试不同。以遥测测试为例,无需条件准备,直接启动仿真单元加载测试模块,测控装置稳定采样一段时间后,自动测试系统下发停止输出命令,同时获取测控装置SV并计算测量误差与测试用例中的测试误差进行判别比较。给出测试结论。整个测试过程需要仿真单元与测控装置保证时钟同步。这个由时钟同步单元保证。对于线路双端测试,也需要引入时钟同步设备,以保证各装置间的动作行为同步性。

测试结束后根据测试过程中测试数据自动分析整理,生成规范化的测试报告,并将测试过程所有信息及测试结论按类存储,方便用户后期按类检索分析问题。

3.3自动测试系统软件实现

自动测试系统软件包括测试管理机软件和过程层仿真单元软件。

测试管理机软件主要包括:测试用例自动生成模块、测试任务列表生成与加载模块、测试过程控制模块、MMS仿真及处理模块、测试结果判别模块。

测试用例自动生成模块根据导入自动测试系统的SCD配置文件,选择待测试的装置,通过模型文件中的数据集获取测试数据对象,并根据功能约束自动对测试对象进行分类。形成遥信、遥测、遥控、定值、过程层输入输出SV/GOOSE数据对象的测试对象库。针对不同的待测保护类型组合对象库中不同的测试对象自动生成具体的测试用例文件。由于不同厂家间隔层保护装置保护逻辑及模型文件中描述的差别,还要考虑测试用例文件的重用性。通过建立用例文件中对象描述与具体间隔层设备模型文件中各类数据对象描述的映射关系文件,可以很好地解决测试用例的重用问题。

测试任务列表生成与加载模块允许用户根据测试项目从测试用例库中选择需要的测试用例加载到自动测试系统,同类型的用例还可以打包成序列加载,方便对测试任务进行归类。这样就实现了自动测试测试项目和内容的自由定制。自动测试系统同时对加载的用例进行合法性检查,并且能够自动保存用户加载的测试任务列表和测试列表里测试任务的执行情况,从而将用户精心定制的测试项目任务进行保存固化。

测试过程控制模块根据测试任务列表生成测试任务链表,顺序执行用户加载的测试任务。同一个用例还允许用户选择循环执行多次。测试过程控制完全采用图形化界面,无需用户编写复杂难懂的脚本。

MMS仿真及处理模块主要负责测试管理机与被测间隔层装置的MMS交互。通过IEC61850控制服务完成间隔层装置的软压板自动投退、定值服务完成定值的自动读写以及报告服务、文件服务完成间隔层装置的动作行为判别。与测试过程控制模块间通过消息交互。测试过程控制模块通过检测消息来控制执行流程。

测试结果判别模 块根据装 置上送的MMS和GOOSE出口报文同测试用例中的结果判据进行比对分析,判别出用例执行结果。用例未通过时,向用户提示出失败原因以方便用户问题分析定位。该模块除了分析处理装置的MMS和GOOSE报文外,也对装置动作过程中生成的录波文件进行获取并以标准的Comtrade格式展现。从而实现了装置的所有动作行为的闭环监测。

仿真单元软件具备模拟过程层MU的SV输出和智能终端GOOSE报文输出,完成向装置输出故障量和开关量,并采集代表装置动作行为的开关量输出功能,能够组合不同的状态序列动态考核间隔层装置的继电保护动作行为。仿真单元的动作行为(何时输出SV报文、何时输 出和采集GOOSE报文)完全受测试过程控制模块控制。二者通过约定的私有报文进行交互。仿真单元的通道映射配置和继电保护故障模拟配置都通过配置文件进行保存固化。其中通道映射配置可以根据不同间隔层装置的配置灵活修改,保证了仿真单元测试模块的重用。

4关键问题探讨及解决

4.1测试用例如何生成

关于测试用例的自动生成,由于不同厂家保护逻辑的差别和同一厂家同类型但不同型号的装置,其内部功能往往都有不同程度的差别等原因给自动测试用例的自动生成带来实现上的困难。而且根据SCD文件获取的保护、定值、软压板、SOE遥信等相关信息大部分都是离散的,如对于公共引用的软压板,不容易区分该压板具体属于哪个保护。而且测试项目不同也会带来测试用例内容的不同,不能一概而论。

基于以上探讨,本文采用测试人员干预的方式自动生成测试用例。具体就是先由SCD文件解析获取装置的数据集数据对象,并根据功能约束对测试对象进行分类。形成包含状态量数据对象(SOE、告警遥信)、测量数据对象(遥测)、可控数据对象(软压板和遥控)、定值参数数据对象(定值)、过程层输入输出SV/GOOSE数据对象的测试对象库。测试人员从该对象库中选择具体保护相关的定值、软压板、SOE遥信、出口等。然后导入该保护的测试项目枚举文件,自动测试系统根据测试人员以上两步的操作自动生成测试用例。以变压器差动保护定值测试为例。测试人员从测试对象库里指定好差动保护相关软压板、定值控制字、出口等并导入定值精度测试项目。自动测试系统会自动生成差动保护的动作定值的最大值、中间值、最小值分别取定值误差上限和下限的6个测试用例。然后由测试人员关联仿真单元测试仪端的测试模块配置文件(该文件仍然需要测试人员手工编辑,因为保护逻辑的多样性无法用程序实现自动生成)。该方法虽然不是真正意义上的自动生成测试用例,但是使测试用例编辑效率大大提高。

生成测试用例的另一个问题就是重用性。测试用例自动生成后,一定要保证其可以重复使用。可以在测试对象库中导入映射文件,该文件内容为测试用例中使用的映射名称与装置实际对象名称(即ICD文件中名称)的映射。一个映射名称可以对应多个实际名称,用例中均采用映射名称。一旦用例编辑完成,加载测试不同装置时,即使各装置实际名称可能存在多样性,也可以根据映射文件中的映射名称,找到装置的实际测试名称,从而达到测试用例重用的目的。所以上面提到的测试用例库中对象名称应是导入映射文件后的映射名称,而不应是SCD中实际名称。

测试用例自动生成时还要考虑针对不同类型的装置生成不同测试内容的测试用例。如测控装置,可以增加遥测、遥控等类型的测试用例。这些用例无需软压板、定值等条件准备项。测试项目也相对固定,完全可以实现测试用例的自动生成。

4.2异常测试模拟

针对智能变电站的异常测试类型有很多种,主要有报文类异常、网络类异常和检修等。报文类异常包括SV失步、丢帧、通道品质异常、序号跳变、异常大点及GOOSE报文通道 品质异常、丢 帧、错序等;网络类异常通常指网络风暴、网络中断等,网络类异常测试超出本文讨论的自动测试范围;检修通常是指MU和智能终端、保护装置投入检修,反映到报文就是SV和GOOSE报文置检修标志。报文异常和检修的模拟仿真单元已经实现,且以上异常装置都会有相应的遥信报文,可以形成闭环判别。以SV某个通道品质异常模拟为例,由仿真单元模拟MU的SV相应通道品质异常,装置感受后通过MMS送出SV通道品质异常信号,并在内部闭锁采用该通道的相关保护。自动测试系统捕获该信号,与用例中预期的该信号和保护动作行为比较,给出测试结论。

4.3多装置测试

多装置间失灵、联闭锁等系统级联调测试由于受目前仿真单元硬件资源限制仍需要借助实时数字仿真仪(RTDS)等大型仿真系统来完成。本文主要讨论的是基于线路双端采样共同实现同一保护的多装置测试。

目前的仿真单元SV通道及GOOSE通道均可以完全满足线路双端采样需要。而且线路双端主要是通过纵联光纤通信,二者基本上不需要交互相关GOOSE开入开出 信息,所以不需 要专门搭 建GOOSE网络,两侧装置可以完全独立地与仿真单元交互SV及GOOSE信息。但是由于同为线路保护装置就不排除装置间定值、软压板、遥信有重名称的情况。且每次测试装置组合不一定相同。而自动测试用例应该达到只编辑一次,无论测试哪些装置组合都应该能够重复使用的目的。本文自动测试系统引入了装置标签的概念,很好地解决了上述问题。装置标签固化在测试用例文件内部,也可以灵活修改。测试人员只需要按照不同装置维护一套测试用例。以线路的双端差动为例,差动保护的测试用例中分别指定了M端装置测试对象标签为1和N端装置测试对象标签为2。这样导入SCD文件建立自动测试装置列表时,就可以将M端装置指定为1、N端指定为2。自动测试系统会根据标签号区别命令的下发和测试结果的记录判别,进而达到线路双端同时测试的目的。

5自动测试系统的应用

间隔层设备自动测试系统通过仿真单元模拟输出SV报文和GOOSE报文,间接考核了间隔层装置的虚端子连线正确性及过程层通信链路关联正确性;通过MMS仿真及处理,间接考核了间隔层装置的报告服务、定值服务和文件服务正确性及站控层通信功能正确性。

目前该自动测试系统已经实现了保护逻辑测试、四遥测试、软压板定值测试、测控装置计量功能测试等十余项测试类型,并且已经在许继电气股份有限公司研发测试过程中大面积推广使用,效果良好。目前主要完成间隔层装置的保护逻辑测试、故障简报检查及故障录波分析定位、告警遥信测试、动作时间性能指标测试、遥测精度及计量精度测试等。

6结语