CN102955452A

CN102955452A - 一种气膜建筑控制系统

Info

Publication number: CN102955452A
Application number: CN2011102376839A
Authority: CN
Inventors: 谭宁
Original assignee: BEIJING YUEDUN GAS FILM BUILDING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Metaspace Beijing Air Dome Corp
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2031-08-18
Also published as: CN102955452B

Abstract

本发明涉及一种气膜建筑控制系统，包括主控模块和与其连接的充气子模块、灯光子模块、空调子模块、锅炉子模块、空气监测子模块和安防子模块；所述主控模块用于控制与其连接的各个子模块的运行；所述充气子模块用于给气膜建筑进行充气和调整气膜建筑的充气压力；所述灯光子模块用于给气膜建筑进行照明控制；所述空调子模块和锅炉子模块用于对气膜建筑进行温度设定和调节；所述空气监测子模块用于检测气膜建筑内的空气中含有的各种气体的浓度值；所述安防子模块用于对气膜建筑进行安全防护。本发明有效的解决了气膜建筑的综合控制问题，改变了过去该类建筑的各个子模块互不连接、单独控制、控制方式初级化，维护操作劳动量大等现状。

Description

一种气膜建筑控制系统

技术领域

本发明涉及一种气膜建筑的智能控制系统，特别是涉及一种集气膜建筑的充气保压、照明控制、制冷采暖控制、室内空气质量监测、安保监视、消防报警、报表查询及远程访问等功能于一体的气膜建筑智能控制系统。

背景技术

空气支撑结构（气膜建筑）在国外有几十年的历史，但在国内它是新近出现的一种建筑形式。气膜建筑是经证实的成熟的建筑技术，它采用特殊建筑纤维膜作为建筑“外壳”，通过内外气压差，将“外壳”支撑起来，形成建筑物主体，室内无需任何框架或梁柱支撑，可轻松实现长达120米的建筑跨度。气膜建筑适合作为体育场馆、仓库、物流中心及临时室内场所等。由于该种建筑的特殊工作原理，决定了常规的楼宇自控系统不能很好的满足要求。据了解，迄今为止，尚无一种针对气膜建筑的可以把该类建筑的充气保压、照明控制、制冷采暖控制、室内空气质量监测、安保监视、消防报警、报表查询及远程访问等功能集于一体的控制系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种气膜建筑智能控制系统，以便将各子模块的信息资源汇集到一个系统集成平台上，通过对信息资源的收集、分析、传递和处理，从而对整个气膜建筑进行最优化的控制和决策，实现安全、高效、经济、节能、协调的运行状态。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种气膜建筑控制系统，包括主控模块和与其连接的充气子模块、灯光子模块、空调子模块、锅炉子模块、空气监测子模块和安防子模块；所述主控模块用于控制与其连接的各个子模块的运行；所述充气子模块用于给气膜建筑进行充气和调整气膜建筑的充气压力；所述灯光子模块用于给气膜建筑进行照明控制；所述空调子模块和锅炉子模块用于对气膜建筑进行温度设定和调节；所述空气监测子模块用于检测气膜建筑内的空气中含有的各种气体的浓度值；所述安防子模块用于对气膜建筑进行安全防护。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述的各个模块均为可编程逻辑控制型模块，即可编程逻辑控制模块，且各个子模块均与主控模块通过RS232接口相连接。

进一步，所述主控模块包括主控PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）、客户端电脑、网络端电脑、短信报警模块和LED显示模块；其中，主控PLC和客户端电脑12通过RS232接口或者TCP/IP方式连接并进行信息交互，并且主控PLC通过RS232接口与各个子模块连接并进行信息交互；网络端电脑通过互联网络与客户端电脑连接，并通过互联网访问所述客户端电脑；短信息报警模块和LED显示模块均通过RS232接口与客户端电脑连接。

进一步，所述充气子模块包括充气子模块PLC以及与其连接的充气设备、风速感应器、雨量感应器和积雪感应器，所述充气子模块PLC还与所述主控模块连接并进行信息交互；所述充气子模块通过风速感应器、雨量感应器和积雪感应器实时采集风速、雨量和积雪信息并根据该信息通过充气设备实时调整充气压力。

进一步，所述灯光子模块包括灯光子模块PLC，所述灯光子模块PLC与气膜建筑内的灯光系统连接，并与所述主控模块连接并进行信息交互；所述灯光子模块PLC用于对气膜建筑内的灯光系统进行照明控制。

进一步，所述空调子模块包括空调子模块PLC，所述空调子模块PLC与气膜建筑内的空调机组连接，并与所述主控模块连接并进行信息交互；所述空调子模块PLC用于对气膜建筑内的空调机组进行控制。

进一步，所述锅炉子模块包括锅炉子模块PLC，所述锅炉子模块PLC与气膜建筑内的锅炉机组连接，并与所述主控模块连接并进行信息交互；所述锅炉子模块PLC用于对气膜建筑内的锅炉机组进行控制。

进一步，所述空气监测子模块包括空气监测子模块PLC和与其连接的氧气传感器、甲醛传感器、一氧化碳传感器和二氧化碳传感器，所述空气监测子模块PLC还与所述主控模块连接并进行信息交互；所述空气监测子模块PLC通过氧气传感器、甲醛传感器、一氧化碳传感器和二氧化碳传感器实时采集氧气、甲醛、一氧化碳和二氧化碳的浓度值，并与预设的标准值进行比较，若超过标准值，则通过主控模块进行报警。

进一步，所述安防子模块包括安防子模块PLC以及与其连接的红外线警报器、消防主机和视频主机，所述安防子模块PLC还与所述主控模块连接并进行信息交互。

本发明的有益效果在于，有效的解决了气膜建筑的综合控制问题，改变了过去该类建筑的各个子模块互不连接、单独控制、控制方式初级化，维护操作劳动量大等现状，实现了以气膜建筑的客户端电脑（主监控设备）为中心向建筑内部功能空间、建筑内部充气及外部安防设备辐射扩展，还可集成、远程控制其它气膜建筑。

本发明的控制子模块具备兼容扩充的功能，兼容扩充的技术基础在于采用了统一规范的网络平台、硬件平台、应用平台和集成平台，为创新性应用、开发、利用和管理气膜建筑运行信息，实现信息资源共享提供了一个良好环境。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明所使用的软件模块示意图；

图3为本发明的系统控制流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明的气膜建筑控制系统包括主控模块10和与其连接的充气子模块20、灯光子模块30、空调子模块40、锅炉子模块50、空气监测子模块60和安防子模块70。各模块均为PLC形式的系统，且各个子模块与主控模块10通过RS232接口相连接。

其中，主控模块10包括主控PLC11、客户端电脑12、网络端电脑13、短信报警模块14和LED显示模块15。主控PLC11和客户端电脑12通过RS232接口或TCP/IP方式连接并进行信息交互，网络端电脑13和客户端电脑12利用INTERNET（国际互联网）服务商提供的IP地址或者移动通信公司的3G网络地址通过互联网络进行访问，短信息报警模块14和LED显示模块15均通过RS232接口与客户端电脑12连接。客户端电脑12安装由组态软件编制的相应控制画面，如系统登录、欢迎画面、控制画面、运行记录画面、数据查询画面、报警画面及帮助画面。通过客户端电脑12，可以完成对所有子系统的控制。为实现远程网络控制，所有画面通过WEB发布的方式，可以在网络端电脑13完成实时显示和所有控制操作。

主控模块10设于气膜建筑配套会所内，客户端电脑12可以置于总服务台处，客户端电脑12提供友好总控界面，通过总控界面可以方便地进入各智能化子模块，用于监控气膜建筑所有子模块的运行状况。

各子模块可以就近设置与所控制设备处，如充气子模块20设置于充气设备211内，灯光子模块30设置与镇流器配电柜内，空调子模块40和锅炉子模块50设置于与该两种设备供电的配电柜内，空气监测子模块60和安防子模块70设置于气膜建筑配套会所内。各子模块均通过配套的通讯模块与主控模块10的主控PLC11进行通讯，主控模块10和各子模块通过如图2所示的软件模块加以控制，各子模块的结构及功能分述如下：

1）充气子模块20由充气子模块PLC21和与其连接的充气机械设备211、风速感应器212、雨量感应器213和积雪感应器214组成，充气子模块PLC21还与主控模块10连接并进行信息交互。在自动模式下，充气子模块20实时采集风速感应器212、雨量感应器213和积雪感应器214的信号，通过分析处理，根据室外风速、雨量及积雪情况及时调整充气压力。在手动模式下，气膜内部压力可进行手动设定。手动/自动模式可以在充气子模块20和主控模块10处进行设置。

该子模块具备新风引入、室外排风、高低压报警、极端高压自动切断所有充气设备电源、极端低压自动启动备用充气设备等功能。

2）灯光子模块30包括灯光子模块PLC31，灯光子模块PLC31与气膜建筑内的灯光系统连接，并与主控模块10连接并进行信息交互；灯光子模块30可以根据气膜建筑用途，对气膜内灯光进行单独或成组控制，同时记录开启时间、关闭时间和累计照明时间。

3）空调子模块40由空调子模块PLC41和与其连接的若干个空调机组411及若干个冷水比例阀412组成，空调子模块PLC41还与主控模块10连接并进行信息交互。通过空调子模块PLC41对空调机组411和冷水比例阀412的控制，空调子模块40可以实现空调机组411及冷水比例阀412的定时启停、冷水比例阀412开度调节及气膜内温度设定和调节。

4）锅炉子模块50由锅炉子模块PLC51和与其连接的若干个锅炉机组511及若干个热水比例阀12组成，锅炉子模块PLC51还与主控模块10连接并进行信息交互。通过锅炉子模块PLC51对锅炉机组511和热水比例阀12的控制，锅炉子模块50可以实现锅炉机组511及热水比例阀12的定时启停、热水比例阀512开度调节及气膜内温度设定和调节。

5）空气监测子模块60由空气监测子模块PLC61和与其连接的氧气传感器611、甲醛传感器612、一氧化碳传感器613和二氧化碳传感器614组成，空气监测子模块PLC61还与主控模块10连接并进行信息交互。空气监测子模块60通过氧气传感器611、甲醛传感器612、一氧化碳传感器613和二氧化碳传感器614实时采集氧气、甲醛、一氧化碳和二氧化碳的浓度值，并与预设的标准值进行比较，若超过标准值，则通过主控模块10进行报警；同时通过主控模块10联动控制充气子模块20的排风装置进行室外排风。

6）安防子模块70由安防子模块PLC71和与其连接的红外线警报器711、消防主机712和视频主机713组成，安防子模块PLC71还与主控模块10连接并进行信息交互。其中，红外线警报器通过其I/O模块与安防子模块PLC71连接，消防主机712和视频主机713通过RS485或通过TCP/IP方式进行收发讯。所述的安防子模块70用于对气膜建筑进行安全防护。具体来说：通过红外线警报器711在气膜建筑内部或者周围进行防范，一旦盗贼进入红外线警报器711的防范区域，红外线警报器711就会探测到盗贼身体发出的红外线，并立即发出报警信号，一方面惊吓盗贼，另一方面通过安防子模块PLC71通知主控模块10进行记录或者通过短信等形式进行报警；若气膜建筑发生火灾，则通过安防子模块PLC71控制消防主机712进行灭火；利用通过安防子模块PLC71控制视频主机713对所属气膜建筑内外进行视频监控。

通过本智能控制系统的客户端电脑12，可以完成对气膜建筑所有子模块的实时监控和操作，如充气设备启停、压力设定、照明设备启停、空调锅炉启停及温度设定、安防巡视、报表查询等，极大降低了气膜建筑日常运行中管理工作的复杂程度，提高工作效率。

利用网络端电脑13，可以通过INTERNET远程访问任意一台客户端电脑，在浏览器地址栏输入客户端电脑从INTERNET服务商取得的IP地址，即可连接客户端电脑，连接成功后，根据操作权限，可以实时查看系统画面和进行相应控制操作。实践证明，通过此种方式，可以实现利用一台网络端电脑远程访问、控制异地或同一地区的多个气膜建筑。

本发明的系统的控制方式为：

a)各个子模块通过网络、串口、并口等传输方式、按照相应协议将数据信息传输给主控模块10；

b)主控模块10接收到数据后，通过对数据的分析处理，监视各个子模块的运行状况，并通过相同的传输方式将控制命令发往各子模块，对可控设备进行控制；

c)某处设备发生故障或监测数据超出设定值，系统声光报警。对于压力出现高压、低压报警，声光报警的同时，通过短信报警模块14向预设手机发送短信息报警，同时也可以向预设EMAIL地址发送报警邮件；

d)网络端电脑13通过INTERNET可以远程访问客户端电脑12，在浏览器地址栏输入客户端电脑12从INTERNET服务商取得的IP地址，即可连接客户端电脑12，连接成功后，根据操作权限，可以实时查看系统画面和进行相应控制操作。

如图3所示，本发明的系统的控制流程为：

a)系统登录时，分本地用户和远程用户进入；

b)本地用户分为系统管理员和不同级别的操作员，经校验合法进入系统后，按照用户级别赋予不同的操作权限；

c)远程WEB用户在客户端电脑已启动并连接INTERNET网络的情况下方可进入，系统根据不同远程用户的权限，过滤进出系统的控制命令和信息；

d)进入系统后，管理员可选择系统维护，包括建立用户、划分级别、设定级别、数据备份/恢复，其它用户可选择查询报表、查询设备信息、故障信息、报警事件、控制动作、操作记录，按照要求格式产生报表；

e)对各子系统设备的监控，通过主控系统的控制画面，点击具体的子系统，即可进入该子系统的监控画面；

f)系统联动控制，系统实时接收报警数据，进行声光报警或手机短信、EAMIL报警，弹出报警画面，报警设备动画闪烁，在信息提示窗口显示应急处理方式。安防报警则系统弹出邻近安防摄像头的视频窗口；空气质量超标时自动开启排风阀，同时加大新风量；高压报警时自动切断所有充气设备，低压报警时及时启动备用充气设备。系统同时自动监测相关设备的联动动作与预设是否一致。

本发明的系统利用具有WEB发布功能的组态软件，实现了气膜建筑日常运行的远程管理和控制，提高了气膜建筑管理维护的可靠性、安全性和便利程度；采用C/S与INTERNET相结合的方式，提供手机短信息报警、EMAIL报警、WEB远程访问和有效的安全机制，保证了系统的先进性和经济性、开放性和安全性的有机统一。

本发明应用系统论、调控管理及集约整合优化组合原理所开发的该控制系统提高了气膜建筑的智能化、人性化水平，节约了运行成本、增强了市场竞争力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种气膜建筑控制系统，其特征在于：包括主控模块（10）和分别与其连接的充气子模块（20）、灯光子模块（30）、空调子模块（40）、锅炉子模块（50）、空气监测子模块（60）和安防子模块（70）；

所述主控模块（10）用于控制与其连接的各个子模块的运行；

所述充气子模块（20）用于给气膜建筑进行充气和调整气膜建筑的充气压力；

所述灯光子模块（30）用于给气膜建筑进行照明控制；

所述空调子模块（40）和锅炉子模块（50）用于对气膜建筑进行温度设定和调节；

所述空气监测子模块（60）用于检测气膜建筑内的空气中含有的各种气体的浓度值；

所述安防子模块（70）用于对气膜建筑进行安全防护。

2.根据权利要求1所述的气膜建筑控制系统，其特征在于：所述的各个模块均为可编程逻辑控制型模块，且各个子模块与主控模块（10）之间均通过RS232接口相连接。

3.根据权利要求1或2所述的气膜建筑控制系统，其特征在于：所述主控模块（10）包括主控PLC（11）、客户端电脑（12）、网络端电脑（13）、短信报警模块（14）和LED显示模块（15）；其中，主控PLC（11）和客户端电脑（12）通过RS232接口或者TCP/IP方式连接并进行信息交互，并且主控PLC（11）通过RS232接口与各个子模块连接并进行信息交互；网络端电脑（13）通过互联网络与客户端电脑（12）连接，并通过互联网访问所述客户端电脑（12）；短信息报警模块（14）和LED显示模块（15）均通过RS232接口与客户端电脑（12）连接。

4.根据权利要求1或2所述的气膜建筑控制系统，其特征在于：所述充气子模块（20）包括充气子模块PLC（21）以及与其连接的充气设备（211）、风速感应器（212）、雨量感应器（213）和积雪感应器（214），所述充气子模块PLC（21）还与所述主控模块（10）连接并进行信息交互；所述充气子模块（20）通过风速感应器（212）、雨量感应器（213）和积雪感应器（214）实时采集风速、雨量和积雪信息并根据该信息通过充气设备（211）实时调整充气压力。

5.根据权利要求1或2所述的气膜建筑控制系统，其特征在于：所述灯光子模块（30）包括灯光子模块PLC（31），所述灯光子模块PLC（31）与气膜建筑内的灯光系统连接，并与所述主控模块（10）连接并进行信息交互；所述灯光子模块PLC（31）用于对气膜建筑内的灯光系统进行照明控制。

6.根据权利要求1或2所述的气膜建筑控制系统，其特征在于：所述空调子模块（40）包括空调子模块PLC（41），所述空调子模块PLC（41）与气膜建筑内的空调机组连接，并与所述主控模块（10）连接并进行信息交互；所述空调子模块PLC（41）用于对气膜建筑内的空调机组进行控制。

7.根据权利要求1或2所述的气膜建筑控制系统，其特征在于：所述锅炉子模块（50）包括锅炉子模块PLC（51），所述锅炉子模块PLC（51）与气膜建筑内的锅炉机组连接，并与所述主控模块（10）连接并进行信息交互；所述锅炉子模块PLC（41）用于对气膜建筑内的锅炉机组进行控制。

8.根据权利要求1或2所述的气膜建筑控制系统，其特征在于：所述空气监测子模块（60）包括空气监测子模块PLC（61）和与其连接的氧气传感器（611）、甲醛传感器（612）、一氧化碳传感器（613）和二氧化碳传感器（614），所述空气监测子模块PLC（61）还与所述主控模块（10）连接并进行信息交互；所述空气监测子模块PLC（61）通过氧气传感器（611）、甲醛传感器（612）、一氧化碳传感器（613）和二氧化碳传感器（614）实时采集氧气、甲醛、一氧化碳和二氧化碳的浓度值，并与预设的标准值进行比较，若超过标准值，则通过主控模块（10）进行报警。

9.根据权利要求1或2所述的气膜建筑控制系统，其特征在于：所述安防子模块（70）包括安防子模块PLC（71）以及与其连接的红外线警报器（711）、消防主机（712）和视频主机（713），所述安防子模块PLC（71）还与所述主控模块（10）连接并进行信息交互。