贵州省档案局(馆)根据档案保管业务及楼层结构,4f、5f、6f、7f、8f、9f、10f、13f八层楼分布配备有八台空调机组,每台空调机组由一台siemens公司的s7-200系列plc控制器控制。
库房温湿度智能远程监控系统通过八台plc经profibus总线连接至中央控制室pc机中,采取远程通信方式,实现在中央控制室同时对八台空调机组进行远程监测和控制,达到对各档案库房恒温恒湿控制。
结合档案保管业务需要及楼层结构特点,调整传感器检测物理位置,消除不合理因素,全面提高检测、控制精度,优化监控系统。
与数据库技术结合,不但实现库房温湿度智能远程监控,而且提高管理水平,使得管理工作自动化、现代化。
该系统实现主要功能:(1)远程监测和控制;(2)主控操作人机界面良好,操作简单方便,所有档案库房温、湿度数据以及空调机组运行状态一目了然;(3)管理功能强大,自动制作各种报表、曲线图、趋势图,全面提升管理工作水平;(4)完成各种数据的转换与运算,实现现场数据到数据库存储功能,各种数据实时长期保存;(5)自动故障声光报警;(6)历史事件、历史数据记录;(7)产生节约能源效益;(8)可扩展性强。
本系统虽然使用了siemens公司的plc控制器及上位计算机,但库房温湿度智能远程监控系统在实施时充分考虑了档案行业工作特点及建筑结构特点,亦既本系统有很好的可移植性,不局限于使用siemens公司的产品及相同模式的空调系统,按照库房温湿度智能远程监控系统具备了档案行业工作特点的思想,可实现行业推广使用价值。
1项目的必要性和相关背景
档案的保管作为档案业务的主要工作是非常重要的,而可靠、长效地对档案进行保管,其档案环境既对温、湿度的控制是一个重要的因素,尤其是在梅雨季节较长、湿度变化较大的南方地区,对于档案环境温、湿度的掌握及控制,对档案的保管质量尤其重要。
本系统项目实施前,作为档案管理工作就发现普遍存在以下一些问题:(1)原检测温、湿度值与档案库房实际测量值有较大偏差;(2)检测的数值需人工记录;(3)没有打印报表功能,如需打印报表资料,还得进行人工整理数据及排版等烦琐工作;(4)不能打印各种曲线、趋势分析图等;(5)空调机组出现故障时没有声光报警等提示,导致延误对故障的处理。
随着问题的不断发生,其已经引起对档案管理工作的影响。由于省档案局(馆)有关领导及工作人员对档案保管质量工作的重视,加之各地兴起的智能楼宇建设,推动了空调及机电设备的监控技术的进步。因此,省档案局(馆)决定实施贵州省档案局(馆)库房温湿度智能远程监控系统,希望彻底解决上述问题。
2项目详细科学技术内容
贵州省档案馆根据档案保管业务及楼层结构,4f、5f、6f、7f、8f、9f、10f、13f八层楼分布配备有八台空调机组,每台空调机组由一台siemens公司的s7-200系列plc控制器控制,实现本台空调机组的恒温恒湿控制。
每台plc实现的主要功能为:检测该楼层库房温、湿度;控制该楼层空调机组的启、停及工况运行;本地及远程控制切换;参数设定及修改;通讯功能等等。
空调远程监控系统通过8台plc经profibus总线连接至中央控制室pc机中,采取远程通信方式,实现在中央控制室进行远程控制和监测。其结构见下图:
系统软件平台及设计工具为:pc机操作系统—windows98;数据库产品—sql server7.0;通信接口软件包—prodave;应用软件开发设计工具—borl delphi5.0。
该系统实现以下主要功能:
(1)远程监测和控制:工作人员在中央控制室实现对八台空调机组的所有控制操作,如启停空调机组、温湿度设定、各种参数设定等。工作人员在中央控制室全面掌握空调机组运行工况,如压缩机、制冷制热、冷凝冷却、送风回风、控制器等等各子系统的运行情况;
(2)主控操作计算机人机界面良好,操作简单方便,所有档案库房温、湿度数据以及空调机组运行状态一目了然;
(3)管理功能强大:利用sql server大型数据库的强大功能,档案库房温湿度数据以及空调机组运行状态数据被实时保存在数据库中。可显示及打印输出各种数据报表,如日报、周报、月报、年报等,可显示及打印输出温湿度曲线图、趋势图等,并分析出此期间最大值、最小值、平均值等等。极大地提高管理水平及效率;
(4)自动故障声光报警,使工作人员在第一时间内可迅速了解故障信息,快速排除故障。并建立了空调故障数据库,所发生的信息全部存入空调故障数据库中,把发生故障的设备、时间、类型等信息加以记录,为设备的保养维护提供可靠依据;
(5)历史事件、历史数据记录:档案库房温湿度数据、空调机组运行状态数据、故障信息数据等均被长期保存(保存时段理论上取决于计算机硬盘大小),以便任何时间查询、打印。
(6)产生节约能源效益:通过及时掌握空调运行状况,合理配置运行参数,使空调系统运行在最优经济状态下,达到节约能源目的;
(7)可扩展性强:可扩展空调机组应用,可实现今后系统连接至馆内lan以及建立web应用使厂家实时了解到设备的运行状况等等。
系统工作原理:
本系统结构见前面介绍的图示,由于本系统内容比较复杂,技术面牵扯较广,涉及到控制器技术、通讯技术、计算机技术、数据库技术等等,下面简要介绍主要工作原理,整个系统在硬件结构及通讯技术基础上,为事件触发工作机制,其过程如下图所示:
系统指标简介:
本系统技术指标如下:
控制器数据采集有效分辨率:16位
温度测量精度:0.3+0.005∣t∣ t为温度℃
湿度测量精度:(10~90)±5
监控数据采集保存频率:1s~24h连续可调
3项目成果与当前国内外同类研究的比较
随着信息技术的迅速发展,人们对各类建筑物的使用功能要求越来越高,建筑物自动化系统越来越复杂。本项目是一个比较典型的建筑物自动化子系统在档案行业的成功应用。
作为建筑物自动化系统,人们一直在探索其应用及发展。早在20世纪50年代初期,一些发达国家就在建筑物中采用电子器件组成控制系统,各种仪表、信号灯以及操作按键通过各种线路接至分散在现场的机电设备上,用来集中控制设备的运行情况,并对各种机电系统实现手动或自动控制。到了20世纪60年代末,开始出现数字式自动化系统。20世纪70年代,采用专用计算机系统进行管理、控制和显示。随着微电子技术的发展,20世纪80年代中期开始,采用计算机完成常规控制技术无法完成的任务,达到常规控制技术无法达到的性能指标,实现建筑物智能化。
国内由于经济、技术等多方面的原因,建筑物自动化系统的发展及应用是近几年的事情,实力雄厚的楼宇主要引用霍尼韦尔、西门子等国外成套设备。国内在该领域的技术发展有一定的进步,主要引进了lonworks、bac等技术体系,在智能楼宇有一定的应用。
为了极大地提高整体项目的性价比,本项目主要应用了profibus总线技术,较好地解决了实现楼宇自动化与高投入的矛盾,技术上在国内也是先进的,并且更符合国内应用的实际情况。
4项目的创新点和保密要点
本项目经过实际运行评测,以及对国内外智能楼宇系统的了解掌握,并与行业系统交流、比较,我们认为该系统有以下几方面创新:
1)系统实现了真正的集中监测、分布控制。在总控制室即可全面掌握大楼空调系统及内部各功能子系统的运行情况,实现远程监控,并且即使主控计算机出现问题而不工作也不影响楼宇各空调机组的正常运行;
2)强大的数据库技术应用在楼宇自动化方面极大提高管理工作水平。以往大型数据库技术主要应用在纯管理领域(如财务、人事、统计等),本项目充分利用数据库技术,全面提升对设备的管理工作。
3)根据建筑物的不同特点不拘一格实现建筑智能化。虽然国内目前主要引进了lonworks、bac等技术体系,但由于价格等诸多因素,存在与国情及地区不符的矛盾,在能够实现同样功能的前提下,本项目探讨使用符合国情的产品实现楼宇智能化。
5项目成果应用情况
目前贵州省档案局(馆)库房温湿度智能远程监控系统运行良好,对本馆档案工作起到了积极应有的作用。
在提高档案保管质量工作方面得到贵州省档案局(馆)的肯定。
在提高设备管理水平、提高工作效率等方面得到贵州省档案局(馆)的肯定。