基于以太网的P3禽流感实验室BA系统开发设计

论文摘要

建筑智能化是建筑电气技术、自动化技术、计算机技术以及通讯网络技术等多种高科技技术结合的前沿学科,因此,智能化不是对传统学科的否定,而是如何将传统学科和前沿学科结合的一种方式。本文通过参与天津塘沽P3 禽流感实验室的BA 设计项目所取得的成效,用实际应用设计来探讨了工业以太网、混杂系统等智能建筑领域学科前沿的一些问题。P3 生物实验室项目建设是智能建筑领域中具有特殊设计意义的一类工程,现场的自动化设备具有严格的控制要求,尤其要求在温度、压力、湿度和流量方面的控制十分严格,由于控制参数中主要控制指标都是模拟量,并且各参数之间具有复杂的耦合关系,因此采用传统的PID 控制或者是DCS 控制应用在本项目中会造成控制不能达到预期效果,而单纯采用智能化实现多参量控制,无法有效保证控制精度,因此本文探讨了如何利用工业以太网解决程参量高度耦合的实时控制问题。工业以太网可以使系统控制结构变的异常简单,同时在控制算法中引入了条件/事件混合的Petri 网混杂控制系统,结合了传统的动态连续变量控制和动态离散事件控制的优点形成混杂控制。首先系统将BA 设备的信息点封装成对象,将采样数据利用ENC 以太网控制器输入输出模块进行量程转换后,用XML 封装数据通过交换式局域网将数据向上位机进行传送,上位机对转换数据实施混杂控制策略,对现场数据采用事件触发的方式响应,利用NI 公司开发的LabView 平台和G 语言开发上位机程序对BA 系统进行控制,这就有效的解决了传统DCS或者是FCS 的轮询检测造成的响应延迟,直接实现高精度低延迟的控制。同时,本系统采用的是B/S 结构,将本地交换式局域网进行路由以后,直接可以在本地或者是远程进行监测甚至监控。本项目在天津具体应用后,美国HoneyWell 公司宣布了其中小型集散控制系统PlantSape Vista/HC9000 引入了混杂控制,从此可见本文提出的利用混杂系统实现复杂参量控制的观点是符合控制领域的主流方向的。本论文还利用Fluent 模型软件,根据两个月的实际运行数据对天津生物实验

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 智能化控制系统概述
• 1.1 前言
• 1.2 建筑智能化系统
• 1.2.1 智能化系统的发展理论基础
• 1.2.2 现代医疗行业智能建筑设计综述
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 基于工业以太网的 P3 实验室设计背景
• 2.1 基于工业以太网的P3 实验室系统设计
• 2.1.1 P3 生物安全实验室建筑组成
• 2.1.2 基于vBus 的以太网
• 2.1.3 P3 禽流感实验室的空调系统设计背景
• 2.2 P3 实验室软件系统的设计
• 2.2.1 基于B/S 结构的以太网软件系统设计
• 2.2.2 基于LabView 的G 语言对实验室系统的开发
• 2.3 P3 实验室空调系统温度场模型的研究
• 第三章 基于混杂系统的 P3 实验室的空调系统设计
• 3.1 概述
• 3.2 智能控制架构的混杂控制系统的研究
• 3.3 混杂控制系统在 P3 实验室空调系统中的设计和应用
• 3.3.1 Petri 网理论基础
• 3.3.2 条件/事件混合Petri 网进行建模
• 3.3.3 根据条件/事件混合对P3 实验室进行建模
• 3.3.4 直排空调的对象Petri 网模型
• 3.4 系统中各子对象模型
• 3.4.1 压力类对象子网
• 3.4.2 其他子类模型的建立
• 3.5 混杂控制系统在空调系统中的稳定性分析
• 3.5.1 模型中变迁使能和触发及时间问题的处理
• 3.5.2 系统初始化
• 第四章 天津 P3 禽流感实验室控制系统设计
• 4.1 实验室空调系统
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 自动控制要求
• 4.2 P3 禽流感生物实验室控制系统设计
• 4.2.1 基于工业以太网的P3 实验室架构总体设计思想
• 4.2.2 P3 实验室各BA 子系统设计
• 4.2.2 基于工业以太网管理体系架构设计
• 4.2.3 基于网络服务的通讯
• 4.2.4 基于以太网技术和SOAP 技术的管理体系程序开发
• 4.2.5 XML 对数据的描述
• 4.3 P3 禽流感实验室新风系统设计
• 4.3.1 生物实验室送风量的确定
• 4.3.2 空调通风系统设计
• 第五章 系统效果评估
• 5.1 P3 实验室空调系统综合评价
• 5.1.1 室内空调系统参数综合评价权重系数的确定
• 5.1.2 P3 禽流感实验室系统评估
• 5.2 建设部评价
• 参考文献
• 附录 P3 实验室控制系统中的主要程序
• 成果
• 致谢