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楼宇自控系统组成及其在录音房的运用

时间:2019-08-27 来源:广播与电视技术 作者:袁洁 本文字数:4720字

  摘要:本文主要从录制机房的环境需求分析楼宇自控系统在实际中的应用。并以空调系统为例说明现场控制器DDC和各类执行器、传感器之间的联系、作用和工作原理, 以及楼宇自控中空调系统设置在录音制作机房的注意事项。

  关键词:楼宇自控系统; 现场控制器DDC; 环境需求分析; 录音制作机房;

  作者简介: 袁洁, 女, 1972年出生, 大专, 助理工程师, 中央广播电视总台央广办公区房产与工程管理处参与工程管理。;

  Application of Building Automation System in Recording and Production Room

  Yuan Jie

  China Media Group

  Abstract:This paper mainly introduces the composition of building automation system and its application in recording and production room.The application of building automation system is analyzed from the environmental requirement of recording and production room. Take airconditioning system as an example, the connection and interaction between the DDC and the sensors, as well as how it works, are introduced. It concludes the notes for setting up the air-conditioning system in the recording and production room.

  Keyword:Building automation system; DDC; Environmental requirement analysis; Recording and production room;

  0 引言

  近几十年广播电视事业全面健康发展,现代的广播电视建筑应该是除了具备满足当前新闻报道采访连线的业务需求,演播兼用的多功能建筑。设备先进可靠、系统安全稳定、管理科学规范,这是确保安全播出的硬性条件。这对建筑内的基础机电设备的管理和使用要求也日益增高,楼宇自控系统的水平和功能就凸显出来。

  1 系统概况

  楼宇自控系统BAS (Building Automation System)早期出现在高层建筑的能源分配利用中。主要功能就是建立空调控制机房,将空调机组中的各项执行器整合在一起宏观调控,在节约能源、人员成本上有了长足的进步。

  经过不断的发展,楼宇自控已经从最初的冷源系统、空调系统、给排水系统、送排风系统等以空调为主体单一管理控制发展到目前的集公共照明系统、变配电系统、电梯系统、消防报警、安防监控等系统于一身的多元化综合监控管理。这些功能模块综合运行保障广播电视技术、网络技术、卫星通讯,构建完善的广播电视系统,尽可能提供最佳的播出录制条件,从而保证各类节目的播出制作工作顺利进行,提升播出录制机房的运行质量。

  2 系统组成

  楼宇自控系统BAS的组成是由占据系统最高层级的终端电脑、监控计算软件、网络;第二层级的各类现场控制器DDC;第三层级的传感器、执行机构、和其他配件构成。这三个层级构成对建筑内的机电设备、当前环境的监视和控制。

  2.1 核心设备

  楼宇自控系统中常常提到的现场控制器DDC (Direct Digital Control)是直接数字控制。DDC是用于监视和控制系统中有关机电设备的控制器,它是一个完整的控制器,可以独立运行。第一个字母D是Direct的缩写,“直接”的意思,它的含义是与被控设备一对一,不经过中间环节。通常配置在直播录制机房集中的技术层、各楼层的空调机房、竖井等位置。它与被控设备距离很近,直接联通各个传感器和执行器,也不受到网络或其它控制器故障的影响。例如定时启停空调机组,不管其他控制区域的DDC是否故障,也不管中央控制室系统主机是否故障、通讯是否畅通,只要负责该区域内的DDC正常,就能够控制现场末端设备。不会出现因中央控制电脑故障导致所有机房空调停止,播录机房设备过热而瘫痪的情况。第二个字母D是Digital的缩写,“数字”的意思;第三个字母C是Control的缩写,“控制”的意思。DDC软硬件功能兼具,有中央处理器,可以脱离中央控制主机独立运行或联网运行,有存储功能,有输入输出功能。例如根据当前环境的变化、季节变化的需求,提前设置时间、温度、湿度等变量,DDC得到指令会自动控制执行器的开关幅度、进行事件行为过程扫描及报警处理。

  DDC与现场末端设备的关系是:现场的传感器将采集到的数据实时传到DDC, DDC经过分析处理将结果再输出,用以驱动阀门、执行器等设备实现对现场机电设备的控制。而DDC驱动对现场设备的行为则是由最高一个层级的电脑预先设置完成的。

  DDC的最大特点就是对温度、湿度、流量、电压等各类参数的采集、传输到相对应的控制等各个环节,统一实现数字控制功能。一个数字控制器可以将多个常规仪表控制器的功能整合归一,可以在不同对象的控制环路中发挥作用。对于一个录制机房,DDC不仅可以驱动机组提供新风、冷源、热源,还可以根据室内的温度及时调节阀门的开度,让机房达到一个适宜的温度和湿度。

  2.2 基础名称

  楼宇自控系统中描述监控内容的基础是监控点,简称“点”。一般某个项目设计中统计监控点的表格,简称“点表”。一般的“监控点”分为四种:模拟输入(AI)、开关输入(DI)、模拟输出(AO)、开关输出(DO)。

  模拟输入(AI)和模拟输出(AO)信号指在一定时间内数值随时间连续变化的电压或者电流信号。AI一般指空调机组运行后,控制运行过程中水的流量及监测送/回风温度等要随时间变化的模拟量电压或电流信号,这些模拟电压或者电流信号需要经过A/D转换器转换成数字信号才能由DDC对其进行运算和处理。AO一般指DDC将处理的结果经D/A转换器换成模拟信号,这样就可以根据电压或者电流的变化控制风阀/水阀开度。

  开关输入(DI)和开关输出(DO)一般指空调机组的启停状态、指示灯的亮与灭等动作,均是无源干触点。“无源干触点”是从接触器或继电器的辅助触点上取点,这些信号只是简单的“闭合”和“断开”两个状态,可以用二进制的“0”和“1”分别表示“断开”和“接通”两个状态。这样可以准确反映信号内容,同时保护DDC设备。一般来说DI指的是机组运行的状态,DO指的是输出的控制信号。

  3 在录音制作机房的应用

  3.1 录音制作机房的环境需求分析

  广播电视系统的核心为音视频服务器,在众多系统共同构建下形成功能强大的广播电视系统。播出录制机房运行是否安全是广播电视节目信号安全的前提。播出录制机房的温度、湿度控制,设备运行时间的分配都要严格掌握。如果机房内的环境参数达不到录制设备的运行要求,将会对设备的正常运行造成影响。例如:数据存储出错、运行速度减慢等,甚至出现硬件设备损坏。播出录制机房的温度应控制在15℃?25℃之间,同时合理调节设备机房湿度,确保湿度大于65%,所以空调机组要满足通风和调控机房温湿度的功能。

  早期的录音制作机房的面积较大,而当前的录制机房经过升级改造已逐步小而精,每间制作机房的面积一般不超过15平米。主要设置操作台、调音台、工作站、传声器,这是录制机房的心脏。升级改造后用于录制节目的机房也由分散在各楼层的几间集中到同一层楼的一大片区域。区别于语言类和音乐类节目,直播区和录制区机房设置的侧重比例也有不同。

  3.2 楼宇自控系统的实施和应用

  安装在直播区和录制区的新风机组只负责提供新风,调节机房内空气质量。由送风机、冷/热水盘管、温度传感器、过滤网、压差控制器、风阀、水阀、送风口组成。新风机送出的风源不能作为改变室内温度的主要因素,只能起到调节作用。新风机组中的风阀、温/湿度传感器、水阀、压差开关、淤塞报警分别与DDC相连。其中新风机组风阀、水阀的控制为AO(模拟量),返回状态、压差报警器均为数字信号。温/湿度则为模拟信号。新风机开启,DDC接收到新风的送风温度,送风温度与设置温度进行比较,根据比较结果DDC再控制水阀的开度大小,用以调节冷热水流量,使温度保持在控制的设定范围内。新风机的开启是根据预先设置的启停时间运行的。时间的设定根据季节、节假日等因素人为设定。当新风机运行时间累积到一定的预设时间或是收到压差报警时,电脑就会收到检测维修的信息。新风机报警一般有以下几种:机电设备的启停发生故障、温/湿度超出设定值、水阀/风阀的开闭出现故障、过滤网淤塞等。当这些情况出现时,DDC会将这些特殊变化值实时上传给电脑。

  空调系统运行时,系统内的全部机电设备的运行情况会以画面或图表的形式呈现在中央控制室的电脑主机上。当其中一个环节出现故障,DDC会将报警实时传送到电脑,提示值班人员对报警部位进行维修。如果遇到电路或机械故障需要停机检修时,录制机房内的值班员会及时开启备用空调,保证录制机房内调音台、服务器等设备散热正常,有效保障设备安全。

  一般录制机房的施工过程中都要至少进行一次声学测量调试。在门窗、顶面、地面安装完成之后,预留一面墙的面层材料不安装(录音室和控制室的预留各不相同)。根据声学测试结果调整墙面的面层材料。

  4 改进楼宇自控系统的机电设备对播出录制机房的影响

  4.1 避免环境影响

  楼宇自控系统对录音制作机房环境的控制,既保障设备的良好运行,又可以保证人的安全舒适。楼控系统各个环节的工作状态不能轻易改变,否则会给机房带来意想不到的麻烦。例如滤网,新风进入室内必须经过滤网,在为工作人员创造良好环境的同时,新风系统维持机房对外的正压差,避免灰尘进入。在设备集中、元器件密度大的录音棚还可以设置多级滤网,保证机房有更高的洁净度。例如温湿度控制,在楼控系统运行时经常发现温湿度的控制效果不理想,无法满足机房设备对环境的基本要求。这主要是因为在现场测得的湿度是根据回风湿度与设定湿度的比较运算来控制,没有将温度的变化计算在内,造成机房内的湿度波动幅度大。如果由湿度比较运算改为含湿量比较运算,就可以减小温度变化对湿度的影响。

  4.2 避免噪声影响

  播出录制机房除了对温度、湿度有要求,对于噪音的标准也有一定要求。例如风速,通常机房顶上风道的风速为8?10m/s,这样便于消声处理。如果一味地贪图人体表面的冷热感受,将风道尺寸减小,风速提高达到12?15m/s,则增加了噪声处理的难度。空调出风口的噪音会影响播出质量,还应避开空调机房位置不合理而产生的低频噪声对录制机房的干扰。噪声来源主要为空调机组及各种风机运行时产生的噪声,声压级一般可达75?80d B (A)。为了减少空调机房对临近房间的干扰,土建施工时,隔声吊顶、墙体、空调机房及走道等位置要使用吸声材料+抹灰层+砌块墙体+抹灰层+钢结构龙骨(内填48K×50mm厚的玻璃棉,玻璃棉的降噪系数NRC≥0.95)+减振隔声板这样的组合。空调机组在运行时会产生振动,并向周围辐射噪声,在空调机组的选型上要特别选用低噪声暖通设备。施工时在设备、管道及连接处做好减振措施。同时根据需要对通风管道安装消声风管、消声器、消声弯头。因此在播出录制机房集中的区域,优化空调系统,合理分区,及时清理空调装置进气口,有效的控制空调噪声是空调机组运行的关键。对于空调系统及其他连续噪声的容许噪声评价曲线一般分为:NR15/NR20/NR30。针对不同的机房,要求也不尽相同。例如一般的电台广播剧的效果室和控制室是NR15;文艺录音棚是NR20;音频制作间是NR30。如果仅从语言类和音乐类区分,一般语言类的机房一般是NR15-20 (25);音乐类的机房一般是NR20-25。

  5 结束语

  随着大数据、物联网等新兴科技的发展,开放、互联、信息共享成为趋势。建立中央监控站,整个建筑内所受监控的机电设备都在这里进行集中管理和显示,是BAS系统的核心。各类工作软件在一个超大平台集中整合,用户随时随地操作管理控制系统。系统设置优先等级,根据录音制作机房的功能及重要性合理安排使用时间,并将运行时间、状态,集成到统一平台上进行管理监控,实现相互间的数据分享。可以根据事件的紧急和重要等级进行标识,决定事件任务在使用资源时的优先次序。合理配置机房资源,保证各类机房高效运行管理,也就确保了广播电视节目安全稳定播出。

  参考文献

  [1]牛云升.楼宇智能化技术[M].北京邮电大学出版社, 2013.8.
  [2] 桑舸.楼控组建安装与维护[M].北京出版集团公司北京出版社, 2016.6.
  [3]罗钦平.建筑声学设计案例集[M].中国科学技术出版社, 2015.7.

    袁洁.楼宇自控系统在录音制作机房的应用[J].广播与电视技术,2019,46(07):64-66.
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