当前位置:文档之家› Short-range spectroscopic ruler based on a single-molecule optical switch

Short-range spectroscopic ruler based on a single-molecule optical switch

Short-range spectroscopic ruler based on a single-molecule optical switch
Short-range spectroscopic ruler based on a single-molecule optical switch

a r X i v :q -

b i o /0502012v 1 [q -b i o .Q M ] 14 F e b 2005

Short-range spectroscopic ruler based on a single-molecule optical switch

Mark Bates,1,2,?Timothy R.Blosser,3,2,?and Xiaowei Zhuang 2,4,?

1

Division of Engineering and Applied Sciences,Harvard University,Cambridge,Massachusetts 02138

2

Department of Chemistry,Harvard University,Cambridge,Massachusetts 021383

Graduate Program in Biophysics,Harvard University,Cambridge,Massachusetts 02138

4

Department of Physics,Harvard University,Cambridge,Massachusetts 02138

(Dated:February 8,2008)We demonstrate a novel all-optical switch consisting of two molecules:a primary ?uorophore that can be switched between a ?uorescent and a dark state by light of di?erent wavelengths,and a secondary chromophore that facilitates switching.The interaction between the two molecules exhibits a distance dependence much steeper than that of F¨o rster resonance energy transfer.This enables the switch to act as a ruler with the capability to probe distances di?cult to access by other spectroscopic methods,thus presenting a new tool for the study of biomolecules at the single-molecule level.

PACS numbers:87.64.-t,87.80.-y,33.50.-j,78.67.-n

Single-molecule technologies have made a signi?cant impact in many areas of science and engineering,rang-ing from electronics and photonics to molecular and cell biology.The detection of single biomolecules has trans-formed the way we study biological systems [1,2,3,4,5,6,7].It is now evident that proteins,RNA and even DNA molecules are much more dynamic than pre-viously thought,exhibiting structural dynamics essen-tial for their function.Experiments that probe the be-haviour of individual molecules in real time have proven to be ideal for characterizing these structural dynamics and their functional implications.

F¨o rster resonance energy transfer (FRET)is the most widely adopted technique for studying the conforma-tional dynamics of individual biomolecules [6,7,8,9].The FRET e?ciency ?between a donor and an accep-tor ?uorophore depends on the intermolecular distance R ,with ?=1/(1+(R/R 0)6).The F¨o rster radius R 0is typically 4-6nm for donor-acceptor pairs that are su?-ciently bright to be detected at the single-molecule level.Therefore,single-molecule FRET is a useful probe of con-formational changes on the order of several nanometers [6,7,8,9,10,11,12].Few methods exist for the study of structural dynamics at shorter length scales.A promising technique for monitoring angstrom-scale distances,based on electron transfer,has recently been demonstrated us-ing a ?avin enzyme [13].However,the length scale of 1-3nm remains di?cult to access by non-invasive single-molecule techniques.

In this work,we demonstrate a single-molecule op-tical switch which can function as a short-range spec-troscopic ruler to probe distances down to 1nm.The molecular switch is based on a cyanine dye (Cy5)which we designate as the primary switch molecule,and a sec-ondary chromophore (Cy3)which facilitates switching of the Cy5.For the purpose of single-molecule detection,the Cy5and Cy3were attached to opposite strands of a double-stranded DNA molecule and immobilized on a

fused quartz surface through a streptavidin-biotin link-age (Fig.1A).Molecules immobilized on a polyethylene glycol (PEG)-coated surface yielded similar results.In-dividual Cy5/DNA/Cy3constructs were imaged in Tris bu?er (pH 7.5)with an oxygen scavenging system to re-duce the photobleaching rate of the dyes.Imaging was done using a total internal re?ection microscope.For de-tails of materials and methods,see Supplementary mate-rials [32].

To demonstrate that this construct functions as a single-molecule optical switch [14,15,16],we excited it with alternating red (638nm)and green (532nm)laser pulses (Fig.1B).The ?uorescence state of Cy5was probed continuously by an additional low-intensity red laser beam (638nm).Remarkably,individual Cy5molecules were e?ciently switched between two states:the red pulse converted Cy5to a dark state (desig-nated “o?”),whereas the green pulse reliably brought the molecule back to the ?uorescent state (“on”).An-other way to demonstrate the switching e?ect is by show-ing that the green laser light e?ectively “gates”the red ?uorescence of the https://www.doczj.com/doc/ab8200361.html,ing an excitation scheme in-volving a single red laser that was continuously on and a green laser that was turned on and o?periodically,we were able to switch individual Cy5molecules between the “on”and “o?”states in a digital manner over mul-tiple cycles (Fig.1C).When the green laser was o?,the red laser light converted the molecules to the dark state;when the green laser was turned on and operating at in-tensities su?ciently strong to compete against the action of the red laser,the Cy5molecules reverted back to the ?uorescent state.We note that the observed Cy5?u-orescence was primarily due to direct excitation by the red laser.The contribution arising from FRET between the Cy3and Cy5was negligible because of the low green laser intensity used.We note that all of the experiments described below were performed using the “gating”exci-tation scheme.

FIG.1:A single-molecule optical switch.(A)Schematic diagram of the single-molecule switch.(B)Lower panel:Alternating red and green laser pulses were used to switch the Cy5molecule o?and on,respectively.A weak,red probe beam(5W cm?2) was constantly on(not shown).Upper panel:the?uorescence time trace of a single Cy5shows that the molecule was switched between its two?uorescence states.(C)Lower panel:The red laser was continuously on,and the green laser was periodically turned on and o?,e?ectively gating the?uorescence output of the Cy5.Upper panel:the?uorescence time trace of a single Cy5shows the molecule being switched on and o?by the green laser.(D)Fluorescence images of individual Cy5molecules taken at times speci?ed in(C).A video showing the switching behaviour is available online[32].

We characterized the switching kinetics of Cy5by mea-suring the number of Cy5molecules in the?uorescent state as a function of time after the green laser was turned o?or on.We found that the switching behaviour ex-hibited?rst order kinetics(see Supplementary materials [32]).Furthermore,the switching rate constants(k off and k on)each exhibited a linear dependence on laser in-tensity,indicating that linear optical processes are re-sponsible(Fig.2).Switching was rapid compared to other single-molecule optical switches reported[15,16]: at laser intensities of70W cm?2(red)and0.1W cm?2 (green),molecules can be switched o?and on in~1sec-ond.We also found the switching to be highly e?cient: greater than90%of the molecules per?eld of view could be switched on and o?repetitively.The lifetime of the device was limited by photobleaching,typically lasting several minutes under our illumination conditions.We note that the linear intensity dependence may allow the switching kinetics to be extended to faster timescales by using more intense laser excitation.Also,the lifetime of the device may be dramatically improved by imbedding the molecules in an oxygen-free polymer matrix[17]. Next we investigated the mechanism responsible for the switching behaviour.Cyanine dyes are known to undergo photo-induced intersystem crossing from an ex-cited singlet state to a dark triplet state[18,19].Photo-induced trans–cis isomerization of the dye to a non-?uorescent cis isomer is also possible[18].To test these mechanisms,we measured the switching kinetics of Cy5 in the presence of potassium iodide or in solutions of varying viscosity.The rate of intersystem crossing can be strongly enhanced by the presence of iodide due to heavy-atom-induced spin-orbital coupling[20,21].On the other hand,the trans–cis isomerization rate is known to decrease signi?cantly with increasing solvent viscos-ity due to hindered intramolecular motion[21,22,23].For our system,we found that the rate constant k off in-creased linearly with the potassium iodide concentration (Fig.3A),but was essentially independent of the sol-vent viscosity(Fig.3B).These results strongly suggest that intersystem crossing mediates the transition from the?uorescent to the dark state.This is consistent with our observation that photo-reversible switching was only observed in bu?ers with low oxygen content,presumably because oxygen,a known triplet state quencher,increases the spontaneous conversion rate from the triplet state back to the singlet state.

Investigation of the lifetime of the dark state gave fur-ther insight into the switching mechanism.After30min-utes without any(red or green)excitation light,only10% of the dark Cy5molecules had returned to the?uores-cent state,indicating that the lifetime of the dark state is at least on the order of hours.This lifetime is much longer than previously reported triplet-state lifetimes of cyanine dyes,which were on the order of100millisec-onds in an oxygen-free environment[17,21].Although we cannot formally rule out the possibility of a long-lived triplet state,our results suggest that the observed dark state is an additional state,subsequent to the triplet in-termediate.Potential origins of such a dark state include radical-ion formation and nuclear coordinate movement of the dye[24,25].Previous studies have reported photo-blinking of dye molecules with dark-state lifetimes rang-ing from milliseconds to tens of seconds[24],but none approaching the length of the Cy5dark state described here.

The secondary chromophore,Cy3,is essential for the conversion of Cy5from the dark to the?uorescent state. In constructs without a Cy3dye,less than10%of dark Cy5molecules per?eld of view were switched back on using the green laser at an intensity of100W cm?2, three orders of magnitude higher than that required for

FIG.2:Switching kinetics of single molecules.(A)The rate constant k off as a function of the red laser intensity.(B)The rate constant k on as a function of the green laser intensity.Solid lines are linear ?ts to the data.The standard error for each point is

indicated.

FIG.3:The switching mechanism.(A)k off as a function of the potassium iodide concentration of the imaging bu?er.(B)k off as a function of the sucrose concentration (w/v).Con-centrations of 0%and 45%correspond to solvent viscosities of 1and 6cP,respectively.The refractive index change of the bu?er,induced by sucrose,causes a slight increase in the exci-tation intensity (amounting to 30%)at the maximum sucrose concentration used.The k off values corrected for this e?ect are shown as open symbols.The changes in the potassium io-dide and sucrose concentrations did not a?ect the absorption coe?cient of Cy5.

rapid recovery of Cy5in the presence of Cy3(Fig.2B).Recovery of Cy5remained ine?cient for other excitation wavelengths that we tested (365,405,435,546and 577nm,see Supplementary materials for details [32]).

The rate constant for photo-conversion of Cy5from the dark to the ?uorescent state decreased by an order of magnitude as the distance between the Cy3and Cy5attachment sites was increased from 1to 3nm (Figs.4A,B).The observed distance dependence is much steeper than that of FRET between Cy3and Cy5or between any dye pairs that have been detected at the single-molecule level.This observation suggests that the switching e?ect can be used as a spectroscopic ruler to probe distances substantially shorter than what is possible by conven-tional FRET and may prove useful in investigations of the structural dynamics of biomolecules.

To demonstrate that the single-molecule switch can report conformational transitions,we applied this tech-

nique to the hairpin ribozyme as a model system (Fig.4C).The hairpin ribozyme can adopt two confor-mations:in bu?ers with high ionic strength,tertiary con-tacts are formed between the loops A and B (the docked conformation);at low ionic strength,however,the en-zyme adopts an undocked conformation where the loop-loop contacts are not formed [10,26,27].We attached Cy3and Cy5to the ribozyme at positions such that their separation distance would change signi?cantly when the conformation of the ribozyme changed.The ribozyme was immobilized on a fused quartz surface,and imaged in Tris bu?er (see Supplementary materials [32]).As expected,we found that Cy5molecules on the RNA con-struct were switched “on”and “o?”in a manner similar to those on the DNA constructs.Signi?cantly,as the magnesium ion concentration in the bu?er was raised from 0to 10mM,triggering RNA docking,the photo-recovery rate of Cy5from the dark to the ?uorescent state increased dramatically (Fig.4D).Using the double stranded DNA samples as a control,we veri?ed that the increase in [Mg 2+]itself is not responsible for the change in the photo-recovery rate of Cy5.These results indicate that the Cy3-assisted Cy5switch can readily report the docking/undocking transition of the ribozyme.

The mechanism by which Cy3facilitates the photo-induced recovery of Cy5remains unclear.To test whether our observations could be accounted for by long-range charge transfer through double-stranded DNA [28,29],we introduced a single AC mismatch in the DNA between the Cy3and Cy5attachment sites,a modi?ca-tion which has been shown to reduce the charge-transfer e?ciency by 80%[28].However,the recovery rate of Cy5was found to be even greater in such a mismatched construct (by approximately 30%).Additionally,in our experiments,Cy3and Cy5were attached at internal sites of the double-stranded DNA through a linker containing 12saturated bonds,a geometry that does not promote e?cient charge transfer [30].Given these considerations,it is unlikely for long-range charge transfer through DNA to be solely responsible for the observed ?uorescence re-covery.However,we cannot exclude the possibility that other forms of charge transfer are involved.Another pro-cess that can potentially explain our observations is en-ergy transfer between the Cy3and the dark-state Cy5.Short-range energy transfer to a photobleaching inter-mediate state has been recently reported [31],but it is unclear whether the underlying mechanism is related to the switching behaviour reported here.

In summary,we have demonstrated a novel single-molecule optical switch and its potential as a short-range spectroscopic ruler.Switching of Cy5from the ?uores-cent to the dark state occurs via intersystem crossing,although the remarkably long lifetime of the dark state suggests that it is unlikely to be the triplet state itself but rather an additional state reached via the triplet interme-diate.The photo-induced recovery rate depends critically

FIG.4:Distance dependence of the Cy3-assisted photo-recovery of Cy5.(A)Schematic diagram of the single-molecule switch with Cy5and Cy3separated by a distance R.(B)The R-dependence of the recovery rate constant of Cy5(dk on/dI).The R values are determined according to the structure of B-form double-stranded DNA[32].We note that the R value re?ects the distance between the attachment sites of Cy3and Cy5on the DNA but not necessarily the actual distance between the dyes,due to the?exible linkers connect-ing the dye and the DNA.The dk on/dI values were obtained from the dependence of k on on the green laser intensity(I), and were normalized against the value obtained at R=0.8 nm.Also shown are the FRET e?ciencies between Cy3and Cy5,de?ned as I A/(I A+I D),measured at these distances.

I A and I D are the?uorescence signals from the Cy5and Cy3 molecules,respectively,when the Cy3is excited with532nm laser light.(C)Schematic diagram of the hairpin ribozyme in the“docked”and“undocked”state.(D)Normalized dk on/dI values for Cy5on docked and undocked ribozymes.

on the secondary chromophore,Cy3,with an intermolec-ular distance dependence much steeper than that of con-ventional https://www.doczj.com/doc/ab8200361.html,ing a model RNA enzyme system, we have shown that this technique can be used to re-port conformational changes.Continuous measurement of the switching kinetics,under constant green and red laser illumination,should allow this technique to monitor real time conformational changes that occur on the sec-onds to minutes timescale,a range over which RNA con-formational dynamics commonly occur.We expect the time resolution to be further improved by using stronger illumination intensities.A spectroscopic ruler based on this switching e?ect may signi?cantly improve our capa-bility to probe the structural dynamics of biomolecules by extending the range of length scales measurable with single-molecule techniques.

This work is supported by in part by the ONR,NSF,a Searle Scholarship,a Beckman Young Investigator award, and a Packard Science and Engineering Fellowship(to X.Z.).T.R.B is supported in part by a NIH training grant in Biophysics.

?These authors contributed equally to this work.

?To whom correspondence should be addressed.

E-mail:zhuang@https://www.doczj.com/doc/ab8200361.html,

[1]E.Neher and B.Sakmann,Nature260,799(1976).

[2]S.M.Block,in Noninvasive Techniques in Cell Biology,

edited by J.K.Foskett and S.Grinstein(Wiley-Liss,New York,1990),pp.375–401.

[3]H.P.Lu,L.Y.Xun,and X.S.Xie,Science282,1877

(1998).

[4]C.Bustamante,Z.Bryant,and S.B.Smith,Nature421,

423(2003).

[5]A.Yildiz et al.,Science300,2061(2003).

[6]X.Zhuang et al.,Science288,2048(2000).

[7]S.Weiss,Nat.Struct.Biol.7,724(2000).

[8]P.R.Selvin,Methods in Enzymology246,6264(1995).

[9]T.Ha et al.,https://www.doczj.com/doc/ab8200361.html,A93,6264(1996).

[10]X.Zhuang et al.,Science296,1473(2002).

[11]B.Schuler,E.A.Lipman,and W.A.Eaton,Nature419,

743(2002).

[12]S.A.McKinney et al.,Nat.Struct.Biol.10,93(2003).

[13]H.Yang et al.,Science302,262(2003).

[14]F.Kulzer et al.,Nature387,688(1997).

[15]R.M.Dickson et al.,Nature388,355(1997).

[16]M.Irie et al.,Nature420,759(2002).

[17]D.S.English,A.Furube,and P.F.Barbara,Chem.Phys.

Lett.324,15(2000).

[18]D.N.Dempster et al.,J.Chem.Soc.Faraday Trans.68,

1479(1972).

[19]A.K.Chibisov,J.Photochem.6,199(1977).

[20]M.Kasha,J.Chem.Phys.20,71(1952).

[21]J.Widengren and P.Schwille,J.Phys.Chem.A104,

6416(2000).

[22]V.Sundstrom and T.Gillbro,J.Phys.Chem.86,1788

(1982).

[23]S.P.Velsko and G.R.Fleming,Chem.Phys.65,59

(1982).

[24]R.Zondervan et al.,J.Phys.Chem.A107,6770(2003).

[25]H.P.Lu and X.S.Xie,Nature385,143(1997).

[26]N.Walter,J.M.Burke,and https://www.doczj.com/doc/ab8200361.html,lar,Nat.Struct.

Biol.6,544(1999).

[27]E.Tan et al.,https://www.doczj.com/doc/ab8200361.html,A100,9308

(2003).

[28]S.O.Kelley et al.,J.Am.Chem.Soc.119,9861(1997).

[29]R.E.Holmlin,R.T.Tong,and J.K.Barton,J.Am.

Chem.Soc.120,9724(1998).

[30]D.J.Hurley and Y.Tor,J.Am.Chem.Soc.124,13231

(2002).

[31]T.Ha and J.Xu,Phys.Rev.Lett.90,223002(2003).

[32]See EPAPS Document No.[]for details of materi-

als and methods used,the kinetics of the switching behavior,and an online video showing the switching of individual molecules between?uorescent and dark states.A direct link to this document may be found in the online article’s HTML reference section.The document may also be reached via the EPAPS home-page(https://www.doczj.com/doc/ab8200361.html,/pubservs/epaps.html)or from https://www.doczj.com/doc/ab8200361.html, in the directory/epaps/.

楼宇自控介绍及品牌比较

一关于智能建筑 智能建筑的概念,在本世纪末诞生于美国。第一幢智能大厦于1984年在美国哈特福德(Hartford)市建成。我国于90年代才起步,但迅猛发展势头令世人瞩目。 智能建筑是信息时代的必然产物,建筑物智能化程度随科学技术的发展而逐步提高。当今世界科学技术发展的主要标志是4C技术(即Computer计算机技术、Contro控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术)。将4C技术综合应用于建筑物之中,在建筑物内建立一个计算机综合网络,使建筑物智能化。4C技术仅仅是智能建筑的结构化和系统化。 智能建筑应当是: “通过对建筑物的4个基本要素,即结构、系统、服务和管理,以及它们之间的内在联系,以最优化的设计,提供一个投资合理又拥有高效率的幽雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。智能建筑物能够帮助大厦的主人,财产的管理者和拥有者等意识到,他们在诸如费用开支、生活舒适、商务活动和人身安全等方面得到最大利益的回报。” 建筑xx结构是由三大系统组成: 楼宇自动化系统(BAS)、办公自动化系统(OAS)和通信自动化系统(CAS) 二、xx自动化系统简介 楼宇自动化系统也叫建筑设备自动化系统(BuidingAutomationSystem简称BAS),是智能建筑不可缺少的一部分,其任务是对建筑物内的能源使用、环境、交通及安全设施进行监测、控制等,以提供一个既安全可靠,又节约能源,而且舒适宜人的工作或居住环境。 三、xx自动化系统的组成与基本功能: 建筑设备自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。根据我国行业标准,BAS又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统。一般情况下,这两个子系统宜一同纳入

霍尼韦尔(Honeywell)智能家居系统解决方案

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ab8200361.html, 霍尼韦尔(Honeywell)智能家居系统解决方案 作者: 来源:《物联网技术》2012年第11期 摘要:Honeywell HRIS-1000系统是基于TCP/IP协议和Ethernet网络平台的全数字化智能家居平台。该平台集成了丰富的居住环境控制及安防功能,而且各种功能可以协调统一,有机融合。文中介绍了Honeywell HRIS-1000系统的主要组成和系统功能。 关键词:智能家居;霍尼韦尔;解决方案;系统功能 具有120多年历史的霍尼韦尔(Honeywell)是世界自动化控制技术的领导者。霍尼韦尔自1980年起推出智能家居解决方案以来,陆续推出高集成社区规模智能家居系统家庭网关,可视对讲系统、无线灯光控制系统等。迄今为止,韩国已有200 000多户住宅使用霍尼韦尔的智能家居产品,在亚太其他地区,霍尼韦尔的集成智能家居解决方案也开创了许多成功案例,包括中国首个及最大的顶级智能社区深圳红树西岸、华北首个全集成智慧住宅天津赛顿中心、华东首个高集成智慧住宅杭州东方润园和中东迪拜的Old Town Commercial Island,霍尼韦尔 的可视对讲系统也正被广泛采用……事实上,全球有超过一亿个家庭和500多万幢大型建筑在使用霍尼韦尔的楼宇和住宅产品与技术。 1 智能住宅 随着国民经济和科学技术水平的提高,特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术、信息技术的迅猛发展与提高,促使了家庭生活的现代化,衣食住行的舒适化,居住环境的安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面,改变了人们生活习惯,提高了人们的生活质量,人类技术发展的最终目的和方向是服务于生活所需,智能住宅也正是在这种形势下应运而生的。 智能住宅是将家庭中各种与信息相关的通讯设备、家用电器、环境调节设备和家庭保安装置等,通过有线或无线网络连接到一个家庭智能化系统上进行集中的监视和智能控制,同时可以支持远程的监控,实现信息化家庭事务管理,并保持这些家用设施与住宅环境的和谐与协调。 2 系统介绍 Honeywell HRIS-1000系统是基于TCP/IP协议和Ethernet网络平台的全数字化智能家居平台。在这个平台上集成了丰富的居住环境控制及安防功能,各种功能协调统一,有机融合。家庭网关是户内控制和网络协议转换的中心,利用家庭网关使所有可能的设备信息互通,实现环

霍尼韦尔安防监控系统方案.(DOC)

霍尼韦尔健康舒适家居安防监控系统 钻石山设计方案 工程编号:20150331 二零一五年三月

霍尼韦尔家居系统优点 1、提供符合每位客户需求的定制解决方案 2、根据多年来的家居系统的经验和技术发展,提供可靠的解决方案 3、同一品牌的家居系统集成确保质量可靠、服务周到 霍尼韦尔家居系统的价值观 智能由于先进信息技术的广泛应用,霍尼韦尔的客户享受着更高标准的生活方式。 安全霍尼韦尔为您提供了最全面防范的安全体系,如高科技集成防盗和防火系统,门禁系统等。 舒适霍尼韦尔通过使用其全球顶尖的自动化控制技术,在水处理、空气质量、温度、湿度、安防、燃气安全、灯光和家居智能等方面,为您提供全面舒适的居住环境。 一、家庭安防监控系统简介: 近年来,随着我国经济的迅速发展,城乡居民的生活水平有了显著的提高,尤其是城镇居民的居住条件不断改善,人们在解决了居住问题后,日益关心的是居住是否安全,人们在购房时,安全性是考察物业管理水平是否完善的一个重要条件。尤其是那些流窜作案的犯罪分子,往往选择居民小区作为攻击目标,入室盗窃、抢劫、杀人案件屡屡发生,以往靠小区报安以人防为主的防范措施已满足不了人们的要求。利用安全防范技术进行安全防范首先对犯罪分子有种威慑作用,使其不敢轻易作案。如小区的安防系统、门窗的开关报警器能及时发现犯罪分子的作案时间和地点,使其不敢轻易动手。 家庭安防应有两重含义,一是指生命安全,二是指财产安全。 传统家庭安防是安装被动红外探测器,其特点是安装在室内,因此对室内无人值守时,其防盗保护财产的作用能够实现。而新型智能家庭防盗报警系统在感应端通过磁头、红外、煤气、烟感、玻璃破碎等探测器来感应异常变化,当感应器感应到异常情况,就会自动报警并把警情发送至相关部门和人员的电话上,以便得到及时的处理,减少人员伤亡和财产损失。 目前,家庭监控的业务模式是IP摄像机+各类报警探测设备+平台接入。在这样的模式下,用户离开时布防,发生意外情况时触发报警,报警信息以短信形式及时发送给用户,同时启动警铃并联动IP摄像机进行预置位转动、抓拍图片、启动录像等程序。用户收到短信后通过PC或手机登录并实时浏览现场视频,确认后采取处置措施,用户回来后撤防。 而对于家庭安防系统的建立,现阶段还需要专业队伍的安装和服务。目前,家庭安防工程主要有房产开发商委托安防工程商来完成。业主购房后若是要进行装修,就需要工程商为

(完整版)楼宇自控技术方案-江森自控

建筑设备管理系统 1.1系统概述 在提倡建设节约型社会的今天,本项目作为酒店项目,能源与设施的管理工作尤为重要,无论对自身运营还是社会效益都有着重大的意义。 在这样规模的建筑中,需要大量的机电设施协同运转才能为建筑物内的工作人员提供舒适的空间环境,这也是我们楼宇自控系统的建设目标。另外,为实现整个建筑设施管理的现代化,和最佳的节能需求,我方在设计楼宇自控系统时,充分考虑了全年不间断地运行需求、电磁环境的影响、山东地区气候等特点,以及系统兼容性等问题。系统工程的设计和实施,以长期的经营需求为主,充分满足遵循国内国外的相关规范与标准。 1.1.1BA系统的必要性 1)智能建筑能耗分析 2)系统功能 ■ 实现楼宇内各机电设备的自动控制-由于负载的变化,是随人员多少、设备开关、室外冷热程度及时段特性而异,人工管理无法适应如此及时、繁琐的调整,而自动控制系统可自动完成; ■ 降低大厦的运营成本、能源成本-降低大厦的运行费用,可节约电费30%左右; ■ 延长机电设备的使用寿命,提高大楼安全性-延长设备的使用寿命20%; ■ 控制大楼内空气温湿度,达到需要的、适宜的办公、餐饮、休闲环境; ■ 减少设备维护、维修费用及管理人员的开支。

1.1.2产品选择 我们本着确保系统整体的安全性和可靠性,并在一定时期内保持技术的先进性,认真的研读了各类图纸与文件的需求,并对该项目的建筑布局及形态进行了仔细的研究,最终选用了江森自控的系统架构。 1)江森自控 ■ 是一线产品,80~90%的项目都会选择一线品牌; ■ 产品稳定,调试风险小; ■ 产品寿命长; ■ 产品体系全,可以提供全套产品,没有兼容性风险; ■ 江森是世界上唯一一家同时生产暖通空调设备和楼宇自控设备的生产厂家,因此江森自控对新风机组及空调机组的控制原理和方法具有针对性,对于空调设备与楼宇自控设备的融合控制优于其他厂家,其控制理念和逻辑算法代表了世界最前沿的技术。 2)系统特点 ■ 先进性:全新的概念、全新的技术、全新的系统; ■ 开放性:开放式网络、开放式协议、开放式用户界面; ■ 兼容性:兼容多种通信标准及机电厂商设备; ■ 经济性:易于施工、安装、操作和维护; ■ 灵活性:易于扩展、升级、改造; ■ 可靠性:安全、稳定,并已在全球范围成功应用。 1.2设计原则 我们认为楼宇自动化系统的设计方面应该考虑以下原则: ■ 先进性 大楼内必须选用一流设备,在技术上适度超前,符合今后发展趋势,同时又要注意其针对性、实用性,充分发挥每一设备的功能和作用。因此,考虑系统设计方案时,我们建议重要的系统应采用当前国际上先进的主流技术产品。 系统采用分布式集散控制方式的两层网络结构,管理层建立在以太网络上,控制层则采用BACnet或LonWorks的总线技术,点对点通讯,并允许在线增减

BAS系统在地铁环境控制中的应用及实现

BAS系统在地铁环境控制中的应用及实现 发布时间:2009-7-20 文章来源:本站 1 概述 广州地铁一号线共有14个地下车站、2个地面车站和一座地铁控制中心(OCC)大楼,全长18.6公里,采用了集散控制系统(DCS)对地铁全线环控设备及其它车站机电设备进行集中监控,由于引进了楼宇控制概念,地铁车站设备监控系统亦被称为BAS(Building Automation System)系统。广州地铁一号线采用美国CSI公司的I/NET2000系统对全线环控系统进行监控,并对全线车站的扶梯、给排水设备、应急电源进行监视报警。 2 BAS系统在地铁环控中的作用及功能 2.1. 地铁BAS系统在地铁环控中的主要作用: 控制全线车站及区间的环控及其它机电设备安全、高效、协调的运行,保证地铁车站及区间环境的良好舒适,产生最佳的节能效果,并在突发事件(如火灾)时指挥环控设备转向特定模式,为地铁乘车环境提供安全保证。 2.2. 广州地铁一号线BAS系统主要功能: (1) 监控并协调全线各车站及OCC大楼通风空调设备、冷水系统设备的运行。 (2) 监控并协调全线区间隧道通风系统设备的运行。 (3) 对车站机电设备故障进行报警,统计设备累积运行时间。 (4) 对全线环境参数(温、湿度)及水系统运行参数进行检测、分析及报警。 (5) 接收地铁防灾系统(FAS系统)火灾接收报警信息并触发BAS系统的灾害运行模式,控制环控设备按灾害模式运行。

(6) 通过与信号ATS接口接收区间堵车信息,控制相关环控设备执行相应命令。 (7) 紧急状况下,可通过车站模拟屏控制环控设备执行相关命令。 (8) 监视全线各站及隧道区间给排水、自动扶梯等机电设备的运行状态。 (9) 管理资料并定期打印报表。 (10) 与主时钟接口,保证BAS系统时钟同步。 3 BAS系统对环控设备的监控原理及内容: 3.1. 环控系统组成: 大系统——车站公共区(站厅/站台)通风空调系统; 小系统——车站设备用房通风空调系统; 水系统——地下站冷水机组系统; 隧道通风系统——执行隧道区间正常及紧急情况下通风排烟工况的环控子系统。 3.2. BAS系统监控点数的配置: 以陈家祠站为例,纳入BAS监控的环控设备总数约100台(包括风机、风阀和水系统设备等),环控监控总点数约430点(包括温湿度等参数检测约60点),车站监控点数分布情况如下: (1) 隧道通风系统:BAS系统对4台隧道风机及联动风阀、两台推力风机和组合风阀进行监视控制,监视风机过载故障报警信号,检测两端隧道入口温湿度,共计点数DO 20点、DI 28点,AI 8点 (2) 车站大通风空调系统:BAS系统对空调机、新风机、回排风机及联动风阀和调节风阀等设备进行监视控制,监视风机过载故障报警信号,检测新/排/混/送风及站厅/台温湿度,控制组合风柜出水二通阀开度来调节空调器送风温度,共计DO 44点、DI 72点,AI 30点、AO 4点

霍尼韦尔智能家居系统解决方案

霍尼韦尔智能家居系统

地区总经销商鸣迅智能科技有限公司

目录 一、公司背景┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅2 二、智能住宅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅3 三、系统介绍┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅5 四、系统功能┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅6 1.系统整体介绍‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐6 2.防盗报警‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐6 3.灯光窗帘控制‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐9 4.地板采暖控制‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐10 5.空调控制‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐11 6.远程视频监控‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐12 五、主要产品说明┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅13 1.控制面板‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐14 2.智能家居主机‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐15 3.智能控制模块‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐16 六、产品优势┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅19 1.品牌的优势‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐19 2.高度集成化的系统‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐19 3.开放系统,国际标准的通讯协议‐‐‐‐‐‐‐‐20 4.稳定的产品质量‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐20 七、具体案┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅20 八、案例介绍┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅20 九、售后服务承诺┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅24 1.售后服务主导思想坚持质量第一,用户至上的精神维护本公司的声誉,确保工程项目及产品售后服务发挥其应有的效能‐24

2.售后服务围‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐24 3.实施办法‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐24 一、公司背景 霍尼韦尔(Honeywell)公司是一家年销售额达300 亿美元,在多元化科技和制造业领域占据世界领导地位的跨国公司。在全球,其业务涉及航空产品及服务、住宅及楼宇控制和工业控制技术、自动化产品、特种化学、纤维、塑料以及电子和先进材料等领域。霍尼韦尔公司在全球95 个拥有10.8 万员工,总部设在美国新泽西州莫里斯镇。在纽约、伦敦和芝加哥太平洋证券市场的交易代码为HON。为道琼斯工业指数的30 家构成公司之一,也是“标准普尔500 指数”的组成部分。霍尼韦尔具有百年的历史,今天的霍尼韦尔一如既往地把创造一个安全、舒适、节能、高效、创新的人类生存空间作为Honeywell 品牌的第一承诺。霍尼韦尔公司以诚信的态度、优质的产品、精湛的服务和客户至上的原则,一步一个脚印地在中国市场辛勤耕耘、拓展。作为一家多元化的跨国公司,霍尼韦尔正在源源不断地将其各个部门的顶尖技术和产品带到中国。

地铁BAS系统现场网络结构的说明V1

关于地铁BAS系统现场级网络应用的说明 1、概述 地铁BAS系统作为综合监控系统的重要组成部分承担着地下车站机电设备监控以及紧急情况下防灾救灾的重责。由于地下车站机电设备分布广泛,因此BAS系统核心控制器及远程IO之间一般通过网络通信的形式连接。随着城市轨道交通技术的发展,国内外地铁环境与设备监控系统已经走过了各站分离的阶段,进入了全线组网的新阶段,设备监控多采用分散控制、集中管理的系统模式。目前BAS系统现场级网络主要有全总线和工业以太网两种实现形式。 由于现场总线技术的各种标准之间转换困难、系统集成存在各种壁垒等种种制约性,而相对的工业以太网的种种优势,随着全球工业自动化技术的不断进步,造成了BAS系统网络正在从现场总线向工业以太网方向发展的趋势。 2、工业以太网与现场总线比较 目前国内城市轨道交通BAS系统普遍采用PLC设备,是一个基于网络的自动化系统,涉及多种通信及网络技术,如用于装置控制层的现场总线技术。而由于现场总线标准存在12种之多,如何统一现场总线标准经过了16年的标准大战,最终没有形成一个统一的标准,多标准等于无标准,因此无论是最终用户还是制造商,普遍都在关注现场总线技术的发展动态,寻求高性能低成本的方案。以太网技术由于其开放性、稳定性和可靠性,在全球范围取得了巨大成功,因此如何对以太网技术进行改进,使

其适合应用于工业控制领域的数字通信,已成为业内近些年内的热门研究方向,很多人都寄希望于现场总线技术在以太网技术的基础上达成统一,改变目前多标准并存的现状,同时用以太网统一工业控制网络的各个层次,实现真正的无缝信息集成。BAS系统网络也随着工业以太网的发展,逐渐实现装置控制层设备由采用现场总线改变为工业以太网技术。 1) BAS系统采用工业以太网方案对比传统的总线方案具有以下优点: 传统双现场总线方案中,车站两端冗余PLC各自负责一端的BAS系统设备。对于车站内需要联动运行的部分设备,如正常模式下分布在车站不同端的风机、风阀联动、火灾模式下的两端空调系统联动等均需要两端的冗余PLC之间首先相互联动和确认设备状态到位后才能执行下一步动作。在常规地铁设计中,车站两端的冗余PLC虽然采用了热备方式,配置了两块背板、两块CPU、两块电源等,但所有的模块均放置在同一房间甚至同一面控制柜内,当房间内发生火灾或电源故障,容易引起冗余PLC整体故障。而一端的冗余PLC一旦退出服务,则另一端的冗余PLC则可能因为联锁动作失败而导致系统整体瘫痪。若采用光纤环网方式连接两端冗余PLC,若一端冗余PLC发生整体性故障退出服务,系统将立即切换到另一端的一套冗余PLC上继续工作,保证系统在极端恶劣的情况下能正常运行,中央和车站下达的指令能迅速传达到现场设备。 传统双现场总线方案中,双总线均采用平行布线方式,两条总线紧靠着

南京地铁BAS系统设计与应用

地铁BAS系统设计与应用 楼宇智能化系统所涉及的容众多。采用智能化系统分散管理。BAS系统利用计算机编程及网络通信技术,对这些设备的测量控制点进行集中管理和自动监测,对减少运行、操作、维护人力,保持设备的正常运转。地铁BAS(Building Automation System)本着“安全、可靠、节能”的原则进行设计,将现代科技的计算机及网络技术结合机电设备自动化控制原理,以专门的地铁环境通风空调及防灾处理等理论为基础的自动化控制系统,利用分布式微机监控系统对地铁车站及区间隧道的空调通风、给排水、照明、电梯、自动扶梯、导向标识等机电设备进行全面的运行管理与控制,在发生火灾或列车阻塞等事故情况时,能够及时迅速地进入防灾运行模式,根据火灾报警系统发送的着火点信息或列车自动控制系统发送的阻塞点信息自动调度送风和排风,进行通风排烟,引导人员疏散,极提高地铁运营的智能化和安全性。BAS可通过采用前反馈、后反馈众多调控形式进行实时在线运行与自动控制,并将在保证地铁热环境控制要求前提下,实现设备自动、稳定、安全、节能的运行。关键词PLC 楼宇自动化通风空调系统 目次 1 概述1 2 地铁1号线BAS系统监控对象及功能3 2.1 设计原则3

2.2 地铁1号线环境与设备监控对象4 2.3 BAS系统主要功能4 2.4 BAS系统的接口6 3 地铁1号线BAS系统的软件体系7 3.1 BAS系统软件的组成7 3.2 地铁BAS系统采用的第三方软件8 3.2.1 环境优化控制软件9 3.2.2 BAS与FAS通讯软件9 3.2.3 故障管理软件9 4 地铁BAS系统构成及网络结构9 4.1 BAS系统的构成9

地铁BAS系统

地铁BAS系统 2003年5月,国家质量监督检验检疫总局和建设部,联合发布了国家标准——《GB 50157-2003地铁设计规范》,标准中正式命名“环境与设备监控系统,Building Automation System(BAS)”,并对其定义为:“对地铁建筑物内的环境与空气条件、通风、给排水、照明、乘客导向、自动扶梯及电梯、屏蔽门、防淹门等建筑设备和系统进行集中监视、控制和管理的系统”。 基本功能: 1.机电设备监控 具有中央和车站二级监控功能; BAS控制命令应能分别从中央工作站、车站工作站和车站紧急控制盘(IBP)人工发布或由程序自动判定执行,并具有越级控制功能,以及所需的各种控制手段; 对设备操作的优先级遵循人工高于自动的原则; 具备注册和权限设定功能。 2.执行防灾及阻塞模式功能 能接收FAS系统车站火灾信息,执行车站防烟、排烟模式; 能接收列车区间停车位置信号,根据列车火灾部位信息,执行隧道防排烟模式; 能接收列车区间阻塞信息,执行阻塞通风模式; 能监控车站逃生指示系统和应急照明系统; 能监视各排水泵房危险水位。 3.环境监控与节能运行管理功能 通过对环境参数的检测,对能耗进行统计分析,控制通风、空调设备优化运行,通过地铁整体环境的舒适度,降低能源消耗。 4.环境和设备管理功能 能对车站环境等参数进行统计; 能对设备的运行状况进行统计,据此优化设备的运行,实施维护管理趋势预告,提高设备管理效率。 地铁BAS监控内容: 正常运营模式的判定及转换; 消防排烟模式和列车阻塞模式的联动; 设备顺序启停; 风路和水路的联锁保护; 大功率设备启停的延时配合; 主、备设备运行时间平衡; 车站公共区和重要设备房的温度调节; 节能控制; 运行时间、故障停机、启停、故障次数等统计; 配置数据接口以获取冷水机组和水系统相关信息; 若冷水机组带有联动控制功能,则空调水系统冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、风机、电动蝶阀的控制程序由冷水机组承担,BAS仅控制冷水机组的投切、监测空调系统的参数和状态、冷量实时运算、记录及累计。

江森介绍

关于江森自控建筑设施效益业务 关于江森自控: 江森自控是一家立足全球500强的多元化技术和产业领导企业,在全球130,000名员工的共同努力下,我们创造优质的产品、提供卓越服务和完善的解决方案,业务涵盖优化能源和建筑运营效益,汽车铅酸电池及混合动力汽车电池,以及专业的汽车内饰系统。我们对可持续发展的承诺可追溯到1885年,那一年我们发明了世界上第一台室内电子恒温器。我们致力于通过公司的发展战略和扩大市场份额,为所有客户带来更大的增值并最终达到成功。 关于江森自控建筑设施效益业务: 江森自控建筑设施效益业务是全球领先的供热、通风、暖通空调、制冷及楼宇安保系统的设备、智能控制和服务提供商,其业务遍及150 多个国家和地区,拥有500 家分支运营机构,客户覆盖了医疗、教育、政府、办公、工业以及零售等行业,并与部分全球最大的200家企业建立了良好长期的合作关系。江森自控交付的产品、服务和解决方案已成功帮助超过100 万家客户提高了能源效益并降低了运营成本;其参与的可再生能源项目,包括太阳能、风能和地热技术等已超过500 个。自2000 年以来,通过江森自控解决方案减少的二氧化碳排量放超过了1360 万吨,为客户节省成本达75 亿美元。现在许多世界上最大的公司正在借助江森自控来管理其近 1.4亿平方米的商业地产。 江森自控建筑设施效益在中国: 江森自控在亚洲及太平洋地区拥有超过150多个销售和服务办事处,分布在15个国家和地区。江森自控在中国建立了销售与服务网络,设立超过40个办事处和服务网点,拥有5000多名技术专家服务整个中国市场。此外,江森自控建筑设施效益业务在无锡和广州分别设有工厂,再加上位于无锡的亚洲技术研发中心、位于上海的亚洲学习和发展中心、亚太零件产品中心和冷冻项目工程中心,以及位于北京的优秀工程技术中心和香港的工程技术中心,有效保障了江森自控为客户提供极具竞争力的先进产品、技术以及一流的服务人才。 江森自控的良好声誉和综合实力赢得了众多客户的青睐,其中包括按照LEED标准建筑的北京世纪财富中心,目前中国内地第一高楼上海环球金融中心,以及拥有亚洲最大的冰蓄冷区域供冷系统的广州大学城等。2008年北京奥运会的五大标志性项目——国家体育场、国家体育馆、北京奥运大厦、首都国际机场T3航站楼、以及中央电视台新台址,也都不约而同地选择了江森自控。江森自控还为包括世博轴、上海世博中心、上海世博“城市最佳实践区”、世博VIP接待中心(上海世博洲际酒店),和上海世博500KV变电站等五个世博会场馆及设施项目提供了领先的节能解决方案及服务。

BAS系统在地铁环境控制中的应用及实现

1 概述 广州地铁一号线共有14个地下车站、2个地面车站和一座地铁控制中心(OCC)大楼,全长18.6公里,采用了集散控制系统(DCS)对地铁全线环控设备及其它车站机电设备进行集中监控,由于引进了楼宇控制概念,地铁车站设备监控系统亦被称为BAS(Building Automation System)系统。广州地铁一号线采用美国CSI公司的I/NET2000系统对全线环控系统进行监控,并对全线车站的扶梯、给排水设备、应急电源进行监视报警。 2 BAS系统在地铁环控中的作用及功能 2.1. 地铁BAS系统在地铁环控中的主要作用: 控制全线车站及区间的环控及其它机电设备安全、高效、协调的运行,保证地铁车站及区间环境的良好舒适,产生最佳的节能效果,并在突发事件(如火灾)时指挥环控设备转向特定模式,为地铁乘车环境提供安全保证。 2.2. 广州地铁一号线BAS系统主要功能: (1) 监控并协调全线各车站及OCC大楼通风空调设备、冷水系统设备的运行。 (2) 监控并协调全线区间隧道通风系统设备的运行。 (3) 对车站机电设备故障进行报警,统计设备累积运行时间。 (4) 对全线环境参数(温、湿度)及水系统运行参数进行检测、分析及报警。 (5) 接收地铁防灾系统(FAS系统)火灾接收报警信息并触发BAS系统的 灾害运行模式,控制环控设备按灾害模式运行。 (6) 通过与信号ATS接口接收区间堵车信息,控制相关环控设备执行相应命令。 (7) 紧急状况下,可通过车站模拟屏控制环控设备执行相关命令。

(8) 监视全线各站及隧道区间给排水、自动扶梯等机电设备的运行状态。 (9) 管理资料并定期打印报表。 (10) 与主时钟接口,保证BAS系统时钟同步。 3 BAS系统对环控设备的监控原理及内容: 3.1. 环控系统组成: 大系统——车站公共区(站厅/站台)通风空调系统; 小系统——车站设备用房通风空调系统; 水系统——地下站冷水机组系统; 隧道通风系统——执行隧道区间正常及紧急情况下通风排烟工况的环控子 系统。 3.2. BAS系统监控点数的配置: 以陈家祠站为例,纳入BAS监控的环控设备总数约100台(包括风机、风阀和水系统设备等),环控监控总点数约430点(包括温湿度等参数检测约60点),车站监控点数分布情况如下: (1) 隧道通风系统:BAS系统对4台隧道风机及联动风阀、两台推力风机和组合风阀进行监视控制,监视风机过载故障报警信号,检测两端隧道入口温湿度,共计点数DO 20点、DI 28点,AI 8点 (2) 车站大通风空调系统:BAS系统对空调机、新风机、回排风机及联动 风阀和调节风阀等设备进行监视控制,监视风机过载故障报警信号,检测新/排/混/送风及站厅/台温湿度,控制组合风柜出水二通阀开度来调节空调器送风温度,共计DO 44点、DI 72点,AI 30点、AO 4点 (3) 车站小通风空调系统:BAS系统对空调机、送/排风机及联动阀、调节阀监视控制,检测设备/管理用房温湿度,控制小空调器出水二通阀开度来调节相关设备房的温度,共计DO 41点、DI 41点,AI 17点、AO 3点

霍尼韦尔智能家居系统解决方案

霍尼韦尔智能家居系统上海地区总经销商上海全宜智能科技有限公司

目录 一、公司背景 ------------------------------------------------------------------------------ 3 二、智能住宅 ------------------------------------------------------------------------------ 4 三、系统介绍 ------------------------------------------------------------------------------ 5 四、系统功能 ------------------------------------------------------------------------------ 6 1.系统整体介绍 (6) 2.防盗报警 (6) 3.灯光窗帘控制: (10) 4.地板采暖控制: (11) 5.空调控制: (12) 6.远程视频监控: (121) 五、主要产品说明 ---------------------------------------------------------------------- 14 1、控制面板 (14) 2、智能家居主机 (16) 3、智能控制模块 (17) 六、产品优势 ---------------------------------------------------------------------------- 20 1、品牌的优势: (20) 2、高度集成化的系统 (20) 3、开放系统,国际标准的通讯协议 (21) 4、稳定的产品质量 (21) 七、具体方案 ---------------------------------------------------------------------------- 22 八、案例介绍 ---------------------------------------------------------------------------- 22 九、售后服务承诺 ---------------------------------------------------------------------- 26 1.售后服务主导思想坚持质量第一,用户至上的精神,维护本公 司的声誉,确保工程项目及产品售后服务发挥其应有的效能。 26 2.售后服务范围 (26) 3.实施办法 (26)

浅谈城市轨道交通BAS系统的发展

浅谈城市轨道交通BAS系统的发展 发表时间:2011-12-28T13:33:37.657Z 来源:《时代报告》2011年11月下期供稿作者:陶汉卿[导读] 我国城市轨道交通系统迅速引入了基于计算机技术、自动控制技术和网络通信技术的各类自动化系统。 陶汉卿 (柳州铁道职业技术学院,广西柳州 545007) 中图分类号:U29 文献标识码:A 文章编码:1003-2738(2011)11-0022-01摘要:介绍现阶段BAS系统的结构和构成,探讨BAS系统的标准化设计、系统优化方法及系统评价方法,以摆脱其在发展过程中所面临的 技术问题,实现可持续发展。关键词:城市轨道交通;BAS系统;问题;发展一、引言 随着我国城市轨道交通的规模化、高速化发展,我国城市轨道交通系统迅速引入了基于计算机技术、自动控制技术和网络通信技术的各类自动化系统,大量采用国际先进水平的现代化机电设备,其中城市轨道交通环境与设备监控系统(BAS系统)就是其中之一,具有体系复杂、技术含量高、专业面广、设备维护困难的特点,并且需要根据业务需求不断地进行更新改造。我国发布的《GB 50157-2003地铁设计规范》中正式将该系统命名为“BAS,环境与设备监控系统”,并对其定义为:“是对地铁建筑物内的环境与空气条件、通风、给排水、照明、乘客导向、自动扶梯及电梯、屏蔽门、防淹门等建筑设备和系统进行集中监视、控制和管理的系统”。城市轨道交通BAS系统是一个典型的集成开放系统,是确保城市轨道交通系统安全、快捷、准点、有效地运行的关键工艺系统,是城市轨道交通中不可缺少的一个重要组成部分。 二、BAS系统现有的系统结构与构成 BAS系统从系统组成而言包括中心BAS系统、车辆段BAS系统和车站BAS系统,完整的BAS系统或完整的BAS功能系统是一个以骨干网为基础的、地理上分散的、分层分布式系统结构的大型SCADA系统,从逻辑上讲,硬件系统包括纵向3个层次。(一)中央级监控系统。主要位于OCC,由中央实时服务器、中央历史服务器、操作员工作站、工程师工作站、打印设备、网络设备、大屏幕或模拟显示设备等计算机及网络硬件构成,软件则包括操作系统、大型数据库、系统应用软件、应用软件开发与维护平台、网管软件其它辅助软件等。(二)车站级监控系统。车站级监控系统位于车站,以车站监控工作站、PLC控制为基础,具体包括车站监控局域网、打印机、后备操作盘等设备。(三)现场控制级设备。位于车站各就地监控点或数据采集点,具体包括各类传感器、执行器、远程I/O模块、接口模块或装置等。 BAS系统在横向呈现分布式的集散型结构,包括两个方面:各个车站的BAS系统因为车站沿城市轨道交通线路呈地理上分布式结构,因此整个BAS也是以车站BAS为单位的地理上分散的SCADA系统,另外在车站,根据设计规范的要求,车站BAS由多个控制器和统一的监控设备构成一个集散型系统(DCS)。(四)软件结构。软件结构包括数据结构层、数据处理层和人机接口层。管理和处理各种数据、接口控制以及提供信息显示和操作界面。(五)BAS系统的应用。 BAS系统的结构分为有中心功能的结构、无中心功能的结构和混合结构。有中心功能的BAS系统是一种完全独立的系统结构,较为传统和经典,目前建成或在建线路的 BAS 系统大多采用这种结构方式,如南京地铁 1号线,天津地铁,广州地铁2号线等;无中心功能的BAS系统是一种不完整的结构形式,这种结构形式的BAS是以车站为单位的一个个相对独立的系统,如广州地铁3号线,北京地铁5号线;混合式BAS系统既要在车站和综合监控系统接口,同时又要通过地铁骨干网形成一个较完整的BAS系统,如广州地铁4号线。 三、BAS系统在当前发展中所面临的问题城市轨道交通自动化程度将会越来越高,同样地,BAS系统将会更加复杂,监控的设备更多,系统集成的需求更大,技术含量更高,专业面更广,设备维护更加困难。目前,BAS系统存在以下问题:(1)系统与设备、设备与设备之间的控制集成成功率不高,相关系统结合“接口”界面如通信协议、网络构架的标准化、统一性不够;(2)运营管理水平跟不上,没有充分进行运行优化;(3)缺少正确有效的城市轨道交通BAS系统的评估方法,限制了城市轨道交通BAS系统研究更好地开展。 四、BAS系统的发展事物总是在矛盾中不断向前发展的。为了有效地解决城市轨道交通BAS系统在当前发展过程中存在的问题,BAS系统具有以下的发展趋势,从而实现BAS系统的可持续发展。(一)标准化设计。 BAS系统是一个对若干设备进行控制和监控管理、并基于“设备”、面向乘客服务的系统,其开放的集成系统构架,已经为构建城市轨道交通综合自动化系统奠定了基础,如果淡化专业系统概念,扩大BAS外延,即演变成一个综合自动化IAS系统,该系统相对于BAS系统而言,只是增加了多项专业功能和服务而已。因此,面向“设备”监控和管理的思路,基于开放的BAS集成系统构成,构建城市轨道交通综合自动化系统,已成为目前的发展趋势。集成监控平台的搭建也是BAS系统标准化设计的一个条件,监控平台应形态合理,提供强大的应用开发接口,数据组织和展现方式应符合城市轨道交通监控的习惯和特点,支持不同方式的硬件集成环境和软件配置形态,运用冗余、容错、自恢复等技术充分保证系统的稳定运行。 (二)系统优化。

江森楼宇自控系统方案 样本

目录 第1章.自控系统概述 (1) 第2章.系统网络架构设计 (1) 2.1.设计说明 (1) 2.2.UL BA网络架构 (1) 第3章.系统自控产品介绍 (3) 3.1.基于以太网的NAE (3) 3.2.BAC NET现场控制器-FEC (4) 第4章.系统软件功能说明 (5) 4.1.MSEA楼宇自控管理系统 (5) 4.1.1.分布式管理结构 (5) 4.1.2.标准的IT通信协议 (6) 4.2.ADS数据管理服务器软件 (6) 4.3.ADS图形及组态 (6) 4.3.1.图形显示 (6) 4.3.2.动态操作画面 (7) 4.3.3.多用户窗口显示 (7) 4.4.ADS管理功能 (8) 4.4.1.数据管理 (8) 4.4.2.管理警报和事件消息 (8) 4.4.3.趋势分析 (9) 4.4.4.汇总和报告 (9) 4.4.5.设置时间表 (10) 4.4.6.系统安全管理 (10) 第5章.自控系统设计说明 (11) 5.1.空调机组 (11) 5.1.1.变风量空调机组 (11) 5.1.2.新风机组(MAU) (13) 5.2.排风系统 (13)

楼宇自控系统技术方案 第1章.自控系统概述 UL项目楼宇自控管理系统设计成一套完整的分布式集散控制系统,它采用标准化局域网技术和众多子系统集成技术实施对楼内所有实时监控系统的集成监控、联动和管理,系统既可相对独立运转,又可联合成为一个有机整体,对不同工作站及现场控制器的控制权限的设定,由网络管理服务器完成。 第2章.系统网络架构设计 2.1.设计说明 我们在设计UL项目工程的BA系统的网络架构时,认真的研读了各类图纸与文件的需求,并对该项目的建筑布局及形态进行了仔细的研究,并对构成各个建筑单体的BA系统的现场层、管理层、传输层的数据量、传输速度、响应时间做了比较,最终确定了符合该项目要求的网络架构。 2.2.UL BA网络架构 基于上面的一些比较与分析,同时考虑到UL工程从设计到实施到投入使用,尚需一定的周期,故我们考虑为项目保留足够的技术先进性、开放性和升级能力,因此建筑设备管理系统采用了江森公司最新的一代基于Web 技术的MSEA 系统架构,系统结构图见附件1(系统图)

江森楼宇自控系统方案 样本

目录 第1章. 自控系统概述 第2章. 系统网络架构设计2.1. 设计说明 2.2. UL BA网络架构 第3章. 系统自控产品介绍3.1. 基于以太网的NAE 3.2. BACNET现场控制器-FEC 第4章. 系统软件功能说明 4.1. MSEA楼宇自控管理系统4.1.1. 分布式管理结构 4.1.2. 标准的IT通信协议 4.2. ADS数据管理服务器软件4.3. ADS图形及组态 4.3.1. 图形显示 4.3.3. 多用户窗口显示 4.4. ADS管理功能 4.4.1. 数据管理 4.4.2. 管理警报和事件消息4.4.3. 趋势分析 4.4.4. 汇总和报告 4.4. 5. 设置时间表 4.4.6. 系统安全管理 第5章. 自控系统设计说明5.1. 空调机组 5.1.1. 变风量空调机组 5.1.2. 新风机组(MAU) 5.2. 排风系统

楼宇自控系统技术方案 第1章.自控系统概述 项目楼宇自控管理系统设计成一套完整的分布式集散控制系统,它采用标准化局域网技术和众多子系统集成技术实施对楼内所有实时监控系统的集成监控、联动和管理,系统既可相对独立运转,又可联合成为一个有机整体,对不同工作站及现场控制器的控制权限的设定,由网络管理服务器完成。 第2章.系统网络架构设计 2.1. 设计说明 我们在设计UL项目工程的BA系统的网络架构时,认真的研读了各类图纸与文件的需求,并对该项目的建筑布局及形态进行了仔细的研究,并对构成各个建筑单体的BA系统的现场层、管理层、传输层的数据量、传输速度、响应时间做了比较,最终确定了符合该项目要求的网络架构。 2.2. 网络架构基于上面的一些比较与分析,同时考虑到UL工程从设计到实施到投入使用,尚需一定的周期,故我们考虑为项目保留足够的技术先进性、开放性和升级能力,因此建筑设备管理系统采用了江森公司最新的一代基于Web 技术的MSEA 系统架构,系统结构图见附件1(系统图) 整个BA系统控制工厂内的各类机电设备,为了保证通讯的流畅性和安全性,在本系统中,共放置1个网络控制引擎NAE控制所有楼宇自控设备,然后通过以太网的形式进行相互之间的通讯。 本项目的MSEA系统采用分布式集散控制方式,系统的网络结构分为两层:控制层、管理层。 NAE与NAE之间的通讯层为管理层;NAE与FEC之间的通讯层为控制层。 ■管理层根据招标文件要求,本项目中的管理层须采用以太网通讯方式,为此我们选用了江森自控以太网通讯方式的NAE网络控制引擎,建立在10/100M以太网络上,采用星型连接方式,以综合布线为物理链路,通过标准TCP/IP通讯协议高速通讯,进行信息的交换

地铁BAS系统网络介绍—工业以太网方式

地铁BAS系统网络构架介绍----工业以太网方式 ●BAS系统介绍: 地铁BAS系统对地铁各个车站及停车场、车辆段的暖通空调系统、给排水、低压配电与动力照明系统、电梯系统、车站事故照明电源等车站设备进行全面、有效地进行自动化监控及管理,确保设备处于安全、可靠、高效、节能的最佳运行状态,从而提供一个舒适的乘车环境,并能在火灾或阻塞等灾害状态下,更好地协调车站设备的运行,充分发挥各种设备应有的作用,保证乘客的安全和设备的正常运行。 关键词:BAS --- 环境与设备监控系统 FAS ---火灾自动报警系统 HMI ---人机界面 ISCS---综合监控系统 PLC ---可编程序控制器 UPS ---不间断电源 ZPLC--- 专用PLC:特指各区间的水泵房、风机, 线路外侧的冷冻站内设置的PLC。 维修工作站 --BAS 的车站级,作为BAS 的维修操作终端。 WINCC--- 西门子监控系统软件 IBP --- Integrated Backup Panel(综合后备盘) ●BAS系统站级网构架(2层网络) 第一层网络(工业太网络):系统根据车站建筑形式分为南端与北端BAS子系统。车站的环境与设备监控系统网分二层布置,第一层为站级系统网络,采用工业以太网,担负BAS与ISCS,南北端PLC 间、维修工作站同南北端PLC的数据交换。一般采用网管型工业交换机配置为冗余的双环以太网。 第二层网络(现场总线):第二层为现场设备级网络,采用专业工业现场总控冗余工业控制网,担负BAS控制器与BAS现场设备的数据交换。 网络构架图

注:BAS系统采用双网双设备冗余,但对站级工业以太网络需要接入设备并不多,主要是车站南北两端的PLC、站级维护工作站、ISCS FEP等。一般情况下,一个站6台左右2多模光口、6个电口网管型工业交换机可以满足需求。

霍尼韦尔智能家居系统解决方案-公开概要

霍尼韦尔智能家居系统HRIS-1000系列智能家居主 机 黄浦湾一期解决方案 目录 公司背景UUU ------------------------------------------------- 3 UUU 、 ------------------------------------------------ 4 UUU二、智能住宅UUU ------------------------------------------------ 5 UUU三、系统介绍UUU ------------------------------------------------ 6 UUU四、系统功能UUU ?系统整体介绍UUU (6 UUU1 .防盗报警UUU (6 UUU2

.灯光窗帘控制 :UUU (9 UUU3 .地板采暖控制 :UUU (10 UUU4 .空调控制 :UUU (11 UUU5 .远程视频监控 :UUU ........................................... 1U2 UUU6 ------------------------------------------ 13 UUU 五、主要产品说明 UUU 、控制面板 UUU (14 UUU1 、智能家居主机 UUU (15 UUU2 、智能控制模块 UUU (16 UUU3 ---------------------------------------------- 19 UUU 六、产品优势 UUU 、品牌的优势 :UUU (19 UUU1 、高度集成化的系统 UUU (19

相关主题
文本预览
相关文档 最新文档