工业园区

一、制造业工厂基本特点
制造业工厂一般都是由生产厂房及支持区、动力厂房、仓库（含化学品库）、办公楼（办公区）、废水废物处理区、室外罐区，有还有生活区等组成现代化大型工厂，其主要特点是：

1.有很多贵重精密仪器和设备，厂房造价昂贵，十几亿、几十亿上百亿。

2.对生产环境有严格要求，有相当一部分为洁净厂房。

3.对生产原材料要求严格，一部分由工厂自己生产，自动化程度要求高。

4.因生产需要，要使用各种可燃气体（蒸汽）、有毒气体，有腐蚀性液体。

二、智能化系统定位

民用建筑智能化是向人们提供一个安全、舒适、方便、高效生活和工作环境重要技术措施之一。工厂是生产产品，如何达到生产产品所需环境要求，符合要求原材料及动力条件，以及工厂安全和、高效、可靠、经济运行，以确保产品成品率和产品可靠性、长寿命及达到设计产量，则是建设者们追求目标。作为满足这些功能、技术要求重要措施之一智能化系统，就必须是成熟、实用、可靠及先进技术和产品，这是所指先进，主要指新技术，指开放性、可扩展性、可升级及兼容性。

另外，产品都有其生命周期，而工厂建设期较短。那种功能齐全，看起来技术先进而还需要研究实验设计是不能应用于此类建筑。

三、智能化系统总体方案确定

智能化系统总体方案实际上涉及到系统集成及总体结构，关系到方案进一步设计、实施，涉及到智能化系统能否达到要求功能及技术指标，符合建设周期及投资额要求。确定适合于工程项目总体方案是设计者需要认真对待。

（一）几种方案比较

1.各子系统内部集成

通讯网络系统CNS、办公自动化系统OAS、建筑设备自动化系统BAS、消防自动化系统FAS、安全防范系统SAS以及制造业工厂厂房特有有害物质检测系统HPM(Hazardons Production Material)各子系统内部有集成，但上述系统之间没有集成。这种方案各系统都能很好完成相应工作，但现代化工厂整体管理不利，不宜采用。

2.建筑智能管理系统IBMS

这是将CNS、OAS、BAS、FAS、SAS及HPM高速网络进行统一集成，由一体化集成管理系统实现对整个工厂综合智能管理。某些项目有运用实例，制造业工厂这种大型工厂来说，需要监测控制点数相当庞大十分重要。另外，工厂也有原材料、设备、产品物流管理，有财务、人事、设计等办公自动化需要，有语音、数据、会议系统等方面需求，但这些与确保全厂高效、安全、可靠生产产品没有太大必然联系，进行一体化集成目前来说最佳选择。

3.建筑设备综合管理系统BMS （或工厂管理控制系统FMCS—Facility Management And Control System）

消防自动化系统FAS是直接关系到避免和减少因火灾面造成人身和财产损失系统，有特殊重要位置，另外，中国国情原因，需要作为独立子系统，要有专门人员24小时值班。HPM系统是仅次于FAS系统重要系统，也需要作为一个子系统是适宜。

FAS系统、HPM系统、SAS系统及建筑设备自动化系统BAS之间，都有许多联运要求，需要实现对设备分布控制和集中监视管理，更好协调工作，提高设备运行效率和提高节能效果，有必要把FAS、HPM、SAS及BAS集成起来，这就形成了BMS系统。制造业工厂来说，目前阶段，BMS系统是较好选择。
至于工厂需要各种生产经营管理、办公自动化及各种通信，可以另外建立通信网络系统CNS、办公自动化系统OAS。需要条件成熟时与BMS一起集成为IBMS。

（二）BMS(FMCS)设计中几个问题

1.系统构成

主干网为采用TCP/IP协议，符合IEEE802.3标准以太网或FDDI，满足10/100Mbps；情况现场总线采用10Mbps以太网、Profibus总线、LonWork总线等。应配备与工程相适应BMS集成管理系统。通常情况下，主干网可路由器与公司上级管理层MIS网络相连，管理层了解情况。消防自动化系统FAS、安全防范系统SAS及有害物质检测控制系统HPM主机均有与BMS集成接口，并保证与中央管理机可靠通信。

2.几个监控中心位置确定

监控中心设置负荷中心，方便管理及符合相关规范是确定位置基本原则。制造业工厂统一规划，智能化系统几个控制中心设备常常不能集中一个中央监控室内。BMS管理中心通常设动力机房内，BAS中央站通常与BMS管理中心合用，消防总控制室可以设主厂房一层主入口，安防总控制室可以设置厂区主入口门卫室，或与消防总控制室合用。除各子系统总控制室外，FAS、HPM、SAS分控制室及BAS分站应合用，方便管理及电源等设备配置。

3.BMS布线系统

计算机网络中使用光缆和8芯双绞线可以应用于BMS系统，工业用双绞线，不同现场情况通常使用多种双绞线，如屏蔽、非屏蔽、防腐蚀、低烟少卤等。另外电缆芯数也是连接设备不同而不同，并非都要使用光缆或8芯双绞线。另外，产品会不断变化，为其提供工业生产环境条件和动力条件变化并不大（生产线用自动控制系统一般由厂家另行配置），不需要然办公楼那样用统一布线来满足信息终端变化。此外，BMS布线系统路由不同。再有，FAS、HPM及SAS系统线缆需要单独敷设，BMS系统单独布线为好，而不与CNS、OAS统一为一套布线系统。当然工厂智能化系统所有布线路由和维护空间应进行综合考虑，统一规划，并它专业管线协调。

四、建筑设备自动化系统BAS

民用建筑中BAS系统通常是针对舒适性空调、给水排水系统、冷热源、电力、照明及电梯等设备监控。制造业类工厂来说，除上述系统外，生产需要，增加了许多内容，如净化空调系统、结净区风机高效过滤器系统，各种气体系统、各种工业用水系统、工艺冷却水系统、各种排风系统（如工艺排风、洗涤排风、有机溶剂排风等）、工业废水、废气处理系统等。项目具体情况确定是否全部子系统受中央站监控。

有许多成熟可靠技术和产品用于上述BAS系统。尽管各厂家产品不尽相同，但基本上都是由DDC、PLC、工业控制机、网络控制器、各种模块及设备构成。目前，这种采用分散控制集中管理集散系统，可靠性高、经济、灵活、易于扩展。而全分布控制系统还有许多工作要做。

五、有害物质检测控制系统HPM

（一）构建HPM系统必要性
生产需要，常常使用各种危险物品，例如多种可燃气体（蒸汽）、有毒气体，还使用多种腐蚀性液体。储存、使用场所及输送管道中均可能发生泄漏或液体异常情况。一旦泄漏或液体异常而未及时发现和处理，则可能发生火灾、人员中毒或破坏生产，造成人身和财产损失生大事故，有必要对气体、液体泄漏、某些液体液位进行监测和控制。这是仅次于火灾消防重要系统，需要监测点数多，监控比较复杂，应单独构建一个子系统。

（二）系统构成
该系统很重要，但需要检测是泄漏气体浓度，达到限值时进行报警，检测液体泄漏和液位，而控制对象是机电设备，检测点、控制点多而分散。这些特点与BAS系统相似，采用BAS技术是合适。将现场各种探测器、传感器、开关、模块、执行机构（有方还包括电机控制中心MCC）等设备连接到集采集和控制功能于一体程序逻辑控制器PLC，各PLC再网络与HPM系统主机相连。设计要点如前所述，该系统应有与BMS系统集成接口，BMS监管中心人员管理。该系统重要性，BMS系统监管中心应设置专门用于HPM系统工作站。

HPM系统中，有一部分是涉及可燃气体（蒸汽）检测，我国规范是属于火灾消防范畴，HPM系统总控室应与消防总控室合用。某种原因使HPM系统总控室单独设置时，应消防总控室单独设置时，应消防总控室设置可燃气体（蒸汽）显示报警装置，并安装相应手动、自动联动控制及显示设备状况装置。

1、各种现场设备至PLC设备应采用星形拓朴结构布线，并不同设备选用相应线缆，提高可靠性。

2、有毒、可燃气体储存间，使用场及输送管理沿线都应设置相应探测器，并气体特性、环境条件及探测器技术性能进行合理布置。

3、工艺使用一般液体化学品，通常采用单层管进行输送，应化学品分配处及输送管道最低点集液盘处设置液体探测器。

4、有严重腐蚀性液体化学品及某些重要燃料通常采用双层管输送，应化学品分配处及输送管道最低位置处管壁处设置T型接头，接头处设置液位开关进行检测。

5、腐蚀性工业废液通常用管道输送到处理池，输送管道较低处集液盘处设置液体探测器。

6、有液体化学品储量较少，检测其泄漏，常储存间面浅沟，此时应沟内敷设泄漏检测电缆，检测泄漏液体。

7、使用化学品，可能发生溅射到眼睛内事故，通常设置了洗眼器和安全喷淋，应将管道上水流开水连接到PLC上，有情况发生时，及时发现及时进行处理。

8、除上述探测器、传感器、开关等获取信号外，一些重要位置还要设置人工手动报警点，紧急情况时进行报警。

9、有防爆和腐蚀性方，管线敷设和设备选型、安装应按相关要求进行。

10、发生泄漏事故后，应联动相关阀门、泵、风机，启动相应泄漏声光警报装置（与火灾警报相区别），并打印相关记录。对某些特别重要设备，应采用硬接线，可以从总控室人工控制。某些方应采用探测器（传感器）直接联动控制相应设备。

六、消防自动化系统FAS

（一）洁净厂房消防特点
生产工艺对生产环境特殊要求，制造业工厂通常都有许多洁净度等级不同洁净室。洁净厂房内相对封闭，火情不易被外面发现，消防人员较难接近。另处洁净室内人员较少，有火情，内部人员也较难发现。洁净厂房内人员进出迂回曲折，人员疏散比较困难。一旦失火将造成巨大人身和财产损失，要恢复生产也很困难。设置一套高效可靠火灾报警及联动控制系统就显非常重要。

（二）系统设计

这类工厂火灾探测点多，需要联动设备多，且可靠性要求高，采用探测中心报警系统。每个较大建筑内设置相应智能型火灾报警控制器，各智能报警控制器之间形成环型网络。这种分布智能系统与采用一台大容量火灾报警控制器覆盖全厂或集中——区域报警系统相比可靠性更高。消防总控室主机（或管理主机）应有与BMS集成接口，保证可靠通信。应配备消防联动控制设备、图形显示器、打印设备、火灾应急广播系统、消防专用电话、UPS电源等。

（三）洁净厂房内选择火灾探测器需要考虑几个因素：可燃物质初期火灾特点和发展特性、环境条件（如高度、面积、温湿度、空气流向、流速、有无对火灾探测器干扰源等）是我们选择火灾探测器要考虑基本因素。洁净室内除可燃气体外火灾属于普通火灾，其燃烧过程一般要经历火灾酝酿期不可见烟雾（阴燃）、可见烟、可见光和剧烈燃烧四个阶段。如何尽早不可见烟雾（阴燃）阶段发现火情赢时间是很关键。洁净室来说，影响火灾探测器探测火灾主要因素是空气流向及流速。

（四）空气流向及流速对火灾探测器影响

满足生产工艺对生产环境洁净要求，对室内气流流型、送风量、换气次数都有严格要求。洁净度等级为1-5级一般采用单向流，平均风速为0.2~0.5m/s;洁净度等级为6～9级通常采用非单向流，层高小于4米洁净室其换气次数10～60次/h，某些情况下，换气次数100次/h以上。舒适性空调房间内换气次数较低可以不考虑火灾时对烟雾粒子探测影响。而较高换气次数将减少烟雾粒子到达探测器几率。美国NFPA72标准中表明当换气次数为10次/h时，探测器保护面积是标准状况0.833，当换气次数为30次/h时，其保护面积仅为原来0.278。

（五）探测器选择及布置

洁净室构造特点、气流流型、风速、换气次数及各种火灾探测器性能特性综合考虑，探测器选择和布置宜按下列要点进行：吊顶上满布高效过滤器，利用技术下夹层、技术夹道、技术夹墙作回风通道，应选择采样管+激光探测装置+吸气泵结构吸气式感烟探测报警系统（也称极早期烟雾探测预警系统、空气采样式烟雾侦测系统）。灵敏度达0.004%~0.005%obs/m，比常规探测器高约1000倍，其报警时间比常规探测器提早30～120分钟，这不宜启动自动灭火装置洁净厨房来说极为重要。

采样管网应布置技术下夹层、技术夹道、技术夹墙内。如何设计采样管网有许多因素要考虑，但最根本一占就是使该系统能有效采集到火灾烟雾粒子，并将这些“样本”10～90s内，最好是60s内从采样管上最远采样孔传输到探测器并产生响应，并使整个系统可靠工作。

七、结束语
制造业工厂弱电智能化系统适合采用建筑设备综合管理系统BMS，把FAS、HPM、SAS及BAS等各个子系统集成起来，形成设备及环境信息化网络。