中央監控(二) - 中華民國工程技術管理協會

Report
中央監控系統
及設備控制工程
理論與實務(二)
─創新築夢,有夢最美─
主講人:王廷興
專題講座
博士
台北科技大學冷凍空調系
副教授
消防設備師,電機技師,建管甲級技術士,合格仲裁人,升降梯檢查員
行政院公共工程委員會採購申訴審議委員會 諮詢委員
專業技術查詢:www.teac.org.tw
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1
五、中央監控系統應用及實務
1. 基本概念
6. 監控軟體概要
2. 基本系統架構
7. 系統整合
3. 監控信號的種類
8. 其他相關工程概要
4. I/O表的意義
9. 常見應用範圍
5. 硬體設備(PLC、DDC) 10.常見缺失及改進對策
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2
1.基本概念(軟、硬體)
中央監控室設備
傳
輸
地區控制箱
設
中央監控系統980513
備
3
2.中央監控系統工程-基本系統架構圖
M
P
主電腦
備用F-E
RTU
K
RTU
照明
RTU
幫泵
照明
RTU
幫泵
照明
配電器
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顯示板
FRONT-END
幫泵
風機
備用電腦
照明
配電器
風機
幫泵
配電器
風機
配電器
風機
4
3.監控信號的種類
DI:分離輸入信號(乾接點-監視)
DO:分離輸出信號(乾接點-控制)
AI:類比輸入信號(4-20MA,0-5V)
AO:類比輸出信號(4-20MA,0-5V)
PI:脈波輸入信號
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5
4.控制對象I/O功能統計表
輸出入(技術性、硬體)
設備名稱
小
警
控 警 狀 類 類 脈
報
制 報 態 比 比 波
功
DO DI DI AI AO PI
能
管理程式(軟體)
時
程
控
管
功
能
趨
勢
圖
功
能
圖
控
功
能
維
護
管
理
功
能
自
我
診
斷
功
能
冷
氣
主
機
控
管
能
電
力 備
需
量 註
控
能
計:
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6
輸出入(技術性、硬體)
設備名稱
脈
控 警 狀 類 類
波
制 報 態 比 比
P
DO DI DI AI AO
I
MGCB
V
V
管理程式(軟體)
警
報
功
能
時
程
控
管
功
能
趨
勢
圖
功
能
圖
控
功
能
維
護
管
理
功
能
V
V V
自
我
診
斷
功
能
冷
氣
主
機
控
管
能
電
力
需
量
控
能
備
註
MGCB A X3
V
V
V
MGCB KW
V
V
V V
MGCB PF
V
V
V V
RTU-1
V
V V V V
(B1)
NO.1冰水主機
V
V
V
出水溫度
V
V
V V V
回水溫度
V
V
V V V
NO.1冰水泵
小 計:
V
V
V
V
V
V V
5.PLC硬體結構圖
程式書寫器
輸入元件
按鈕開闢
進接開闢
極限開闢
電壓
安培
溫度
輸
入
模
組
CPU
MEMORY
週邊裝置
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輸
出
模
組
輸出元件
指示燈
電磁閥
警報器
電源供應
器
8
PLC軟體內涵及其功能概述
1. 圖形式編程語言(Graphical Language)
A、階梯圖(LD)
B、功能方塊圖(Fnction Block.Diagram)
2. 語文式編程語言(Text-Based Language)
A、指令(L):常見的有,及(ANO),或(OR),反相(NOT),
計時器(TMR),計數器(CNT),位移暫存器(SFT)等基本指令。
比較(CMP),加(ADD)
B、結構式文件編程語言(Structured Text,ST) :執行複雜精
確的程序控制或採圖形監控時,軟體必須具備數學運算、數據傳
輸,副程式(Subroatime)、迴圈(Loop)判斷等功能。改採高
階結構式文件 編輯語言。
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9
PLC and DDC (Design's DDC Controller) 比較表
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10
6.監控軟體概要
1) 作業軟體
2) 應用軟體的功能
3) 通訊整合軟體
4) 維護保養軟體
5) 人工智慧概述
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作業軟體
• WINDOWS BASE
• STAND ALONE
• OTHERS
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12
應用軟體的功能
•警報功能
•時程控管功能
•趨勢圖功能
•圖控功能
•維護管理功能
•自我診斷功能
•冷氣主機控管功能
•電力需量控能
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通訊整合軟體
• BAC NET
• LON WORKS
• 標準協定比較表
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BACnet概要
 BACnet 基本上仍沿襲傳統的理念,有階層式的關係,控制元件
依其控制功能需求可選擇不同的傳輸介質和下層協定
 遵守 BACnet 協定的裝置(Device)在進行通訊時是利用對另一
裝置 產生服務要求,並由該裝置執行服務要求的動作完成後通
知(或不需通 知)原要求服務裝置的方式來達成。
 當然裝置的 種類有很多種,BACnet 協定將其歸類為 6 大類
(階),從最低階 Class1 的感應器、Class2 的制動器,到更高
階的區域控制器和大型系統控制 器,甚至電腦軟體均為一裝置
的抽象概念。
 資料的格式訂義,BACnet 是採用物件導向(Object Oriental)
的 方式兩物件互相溝通時,可以一次傳遞單一或者多個參數,
達到快速資料傳遞的功能。
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15
Lonworks概要







Lonworks 是由 Echelon 公司發展出來的一系列產品,其核心是一顆 所謂
Neuron chip 的晶片,該晶片整合了通訊、控制和 應用軟體等功能於一身,
等於說是具有通訊功能的小型單晶片控制器 (Single-chip controller)。
其通訊協定為獨家 LonTalk 協定,但整個協定 的內容均包含在這顆晶片上,
目前其授權製造廠商有 Motorola 和 Toshiba,因此使用者僅須購買該晶片便
可使用 LonTalk 協定的網路。
對於一些控制功 能簡單的元件如感應器和制動器均已足夠,其結果造成即使
在一般控制 架構下層的元件也可直接連接於網路上。
Lonworks 的技術可以將這種上、中、下層的階層控制架構打破,真正作到點
對點 (Peer to Peer)平等地位的通訊,其最大的優點是可以節省傳統訊號線
的 配線成本。
在控制網路的配線上,Lontalk 也提供許多選擇,透過所謂 Tranceiver 的訊
號轉換器,其傳輸介質可選用光纖、雙絞線、無線電和 電源線等多種方式,
更增加其配線時之彈性。
Lonworks 系統的另一項優點是非常適合建築物內不同系統的直接整合
Lonworks 系統的目標在商業建築的應用上,即在整合空調、照明、 保全、消
防等自動化系統的不同製造廠家所生產各種用途的控制元件。
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17
網路型式媒介比較表
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維護保養軟體
• 系統自我診斷軟體
• 維保軟體(報告、警報…等)
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人工智慧概述
人工智慧(Artificial Intelligence)
泛指由人工製造的系統其所表現之智能。而智
能控制是現代控制技術一重要領域,其包含有
數據採集與管理、監督及控制等三大功能,以
實即時、可靠性、可維護性、通信功能、訊號
處理及控制演算法等特性。
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智能控制的方法
1. 專家系統
2. 模糊控制
3. 神經網路控制
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2.模糊控制
模糊控制與專家系統不同,其為模糊推理和
控制技術相結合的產物。運用模糊集合和模糊概念
形成控制演算法,不需要建立控制對象精確的數學
模型。根據模糊集合和模糊邏輯來作出控制決策。
•
智識代表性明確,容易被驗證和最佳化且效率高。
•
完全沒有訓練能力,對每件事情都必須明確定義。
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3.神經網路控制
神經網路控制是一種運用人工神經網路的控
制方法。因為人工神經網路是建立在強且有力的數
學基礎上,所以它有很大的潛力。
•
知識代表性不明確,不能容易地被解讀或調整的系統。
•
訓練能力得透過數據資料集合進行自我學習。
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7.系統整合
1) 系統整合的優點
2) 系統整合的架構
3) 系統整合的通訊介面(軟體)
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系統整合的優點
 降低設置成本和維護成本
 提高系統安裝效率和整合性
 增加操作和維護效率
 提高建築能源節約效果
 保持自動化系統的擴充能力
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系統整合階層式架構
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系統網路整合運用架構
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網路架構基本概念
Remote View Level
Date server
Internet Ethernet
SERVER
SERVER
Date Pressing Level
HUB
DDC server
Controller level
PLC SEGVER
DDC Ethernet
PLC Ethernet
PLC
DDC
RS485
Device level
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IO
RS485
IO
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採用DDC之架構
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採用PLC之架構
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採用RTU之架構
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8.其他相關工程概要
1) 監控室基本需求
2) 操作管理需求
3) 維護管理需求
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監控室基本需求
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
控制室必須具備24H空調及除濕系統

須考量於控制室中所有運轉設備所發出的噪
音值,一般建議低於20dB

充分的照明設置

預留維修走道及空間

火警防護及應變措施

人員出入門禁安全管控

高架地板設置

整合性佈線線規劃
33
操作管理需求
 電腦設備
 軟體異常處理
 環境設施異常處理
 系統遭入侵或資料異常導致系統故障
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維護管理需求
 確保系統正常運轉
 自動診斷系統設備的狀態
 緊急事件處理自動化
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9.常見應用範圍
1) 電力系統
5) 節能系統
2) 空調系統
6) 監視安全系統
3) 消防系統
7) 其他設備工程
4) 給排水系統
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1)電力系統-監控示意圖
管理人員
設備維修
維修管理
模組
電流電壓等量測
值
警報值設定火警
連鎖確認
設備運轉狀態
電流、電壓、
功因
等量值
警報
觸發
警報
確認
設備運轉時間累
計
電力系統
停/復電控制
契約容量控
制
離峰控制
運轉條件設備故
障
警報管理
模組
設備運轉條件監
視
設備卸載/復載
能源管理
模組
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電力系統說明-設計階段
功能
控制設備
設計概要
1.電力契約容量控
制(需量控制)
電力系統需
量控制設備
1. 監測整體負載KW 避免遭受台電罰款
值,並做超過契約 依實際負載修訂契
約容量
容量警報。
2. 依據卸載規範,針
對空調主機及次要
設備作卸載或停機
控制。
2.電力功因改善
電力系統功
因控制設備
1. 監測高壓側PF值。 爭取最經濟電費。
2. 確認電力負載是否
保持在90%以上,
作為改善依據。
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效益說明
40
電力系統說明-設計階段
功能
控制設備
設計概要
效益說明
3.電力品質監測
電力系統量測
電錶
監測各迴路及重要
1. 作為系統改善依據。
設備負載之電壓,
2. 避免電壓、電流偏高、
電流值等,並依運
偏低而影響設備運轉
轉條件設定警報上、
及故障。
下限及趨勢圖作為
3. 降低抄錶記錄人力。
系統分析依據
4.停電 / 復電控制
各開關盤及負
載啟動盤
復電時依序先投入
高低壓開關盤,後
再依負載各優先權
投入
1. 避免負載過於集中投
入而造成跳機或超出
契約容量。
2. 縮短復電時間。
1.各大負載設備。
2.次要負載及小型
負載設備,停電時
依序相反。
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電力系統說明-設計階段
功能
控制設備
設計概要
效益說明
5.緊急供電控制
發電機及緊
急電源迴路
1.
1. 確保後勤
6.發電機供電品
質及運轉狀況
監視
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發電機及其
機關監控盤
監測發電機激磁量,確保發電機
為備用狀態。
2. 支援品質
2.
緊急電源迴路加卸載管理,避免
因過載造成發電機跳脫。
1.
電壓、電流頻率監視
1. 確保發電
2.
電瓶之充電電壓、電流監視
3.
引擎之機油溫度、油壓、轉速
2. 機備援功
能
4.
啟動逾時及同步啟動並聯運轉狀
態
5.
日用油箱儲油監視
6.
確保發電機供電品質及運轉狀態
監視
42
電力系統說明-設計階段
功能
控制設備
照明設備
• 自動定時開
關照明
• 配合人員走
動,自動啟
動照明設備
• 配合火警啟
動緊急照明
設備
• 配合契約容
量切換照明
設備
1.
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設計概要
公共區 1.
域景觀、
停車場
等燈光
照明設
備
配合燈光照明,分
配迴路、開關設計
做定時或事前自動
切換照明供電
效益說明
1.
2.
3.
上下班
自動啟動
開關照明,
以節省能
源
避免超出
契約容量
43
2)空調系統-監控示意圖
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空調系統說明-設計階段
功能
控制設備
設計概要
效益說明
1. 冷卻風扇台數
控制
冷卻水塔風扇
1. 監測冷卻水塔出/回水溫差,
當出/回水溫度值低於設計值
(32℃/37℃)達1℃時,依序
停止各組冷卻水塔風扇馬達
台數
1.避免浪費
能源
2.冰水主機台數
群控
冰水主機
1. 監測冰水出/回水溫差及流量, 1. 避免浪費
當出/回水溫度值低於設計值
能源
(5.5℃/13.3℃)時, 依主機
2. 避免超出
實際輸出容量值做開關控制
契約容量
2. 依加/卸載規範對各主機加卸
受罰
載控制
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空調系統說明-設計階段
設計概要
效益說明
3.工作環境控制 空調箱
(duty cycle)
利用周圍溫度和設定舒適偏
差或於一時間區隔內做循環
控制設備on/off
避免浪費
能源
4.外氣進氣量控 預冷空調箱
制
根據外氣溫度值
避免浪費
能源及維
持室內適
度新鮮空
氣量
功能
中央監控系統980513
控制設備
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空調系統說明-設計階段
功能
控制設備
設計概要
效益說明
5.降低電力契約容量
空調儲冰系統
1.
1.
2.
3.
6.空調箱溫度與壓力
控制房間溫溼度
控制
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空調箱
•
AHG
•
FANCOK
•
VAV
1.
配合空調於離峰時段
儲冰
確保足夠儲冰量
當日外氣溫度及前一
日空調負荷,決定融
冰投入時間
2.
3.
根據風溫,以其設定 1.
值控制冰水閥出水量,
使一般房間溫度維持
設計值
減少電力
支出
享受離峰
價差
避免尖峰
時間超出
契約容量
提供舒適
的環境
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最佳啟停(預熱/預冷)時間控制
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冰水機的PH圖
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適應控制/PID控制
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3)消防排煙系統說明-設計階段
功能
控制設備
設計概要
1.火警連鎖
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
1.
2.
3.
火警發信總機
消防設備
高低壓盤開關
負載馬達
空調箱通風機
排煙機及閘門
電梯
4.
5.
6.
7.
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效益說明
與中央監控圖控整合
1.
監視各區域火警訊號
監視消防設備動作狀態,確 2.
認滅火動作
連續切換非必要之相關負載
開關,避免電線走火
配合火警相關樓層,控制空
調排送風,人員逃生時自動
送風、供應新鮮空氣,通過
後自動停止送風,以免助燃。
監視火警排煙狀態,確保人
員疏散動線,排煙運作狀態
強制非緊急用電梯復歸一樓
提早
滅火
提供
人員
逃生
及防
止災
情擴
大
51
4)給排水系統說明-設計階段
功能
控制設備
1. 自動儲水、污水
排水
2. 監視泵浦運轉條
件,及狀態監視
3. 污水排放監視
4. 配合契約容量切
換給排水系統設
備
1. 給水揚水
1. 蓄水池:水塔高低水
1. 給排水操作
泵浦、
位控制,自動啟動泵
自動控制及
浦、警報及水質PH監
設備管理
2. 污水泵浦、
控
蓄水池、
2. 確保運轉及
污水池、
2. 污水池高水位警報,
放流狀態
加壓泵浦
自動控制污水泵排水
3. 避免超出契
等
3. 監控污水放流條件、
約容量
放流量酸鹼值等
4. 契約容量預期超出前,
優先停止給排水泵浦
中央監控系統980513
設計概要
效益說明
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(例)電力變壓器的監控
一. 目
的
二. 基本需求
三. 監控項目及內容
四. I/O功能表
五. 估價及編列預算
六. 施工計畫書(品管計劃書、
驗收計劃書…等)
七. 維護保養計劃書
中央監控系統980513
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一.目的
1. 安全發揮設備的基本功能
2. 確保經濟效益的工作壽命
3. 根除因故障而發生爆裂或引發火災
4. 嚴控在運轉中發生故障
5. 降低維護保養費
中央監控系統980513
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二.基本需求
1. 基本功能之監控
2. 工作壽命之監控
3. 運轉中之監控
4. 防火防爆之監控
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1.基本功能之監控
1) 滿足接線需求的調控與裝置。
2) 在正常負載情況下的調控。
3) 電壓之調控。
中央監控系統980513
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2.工作壽命的監控
1) 降低過電壓效應的調控。
2) 降低過電流效應的調控。
3) 降低過激磁效應的調控。
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3.運轉中之監控
中央監控系統980513
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3.運轉中之監控
中央監控系統980513
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I/O功能統計表(變壓器#01)
輸出入(技術性、硬體)
設備名稱
管理程式(軟體)
圖
控
功
能
維
護
管
理
功
能
自
我
診
斷
功
能
V
V
V
V
警
控 警 狀 類 類 脈
報
制 報 態 比 比 波
功
DO DI DI AI AO PI
能
趨
勢
圖
功
能
油壓計
V
繞組溫度計
V
V
V
V
V
V
OLTC電壓
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
OLTC控制
小
V
V
V
時
程
控
管
功
能
V
冷
氣
主
機
控
管
能
電
力 備
需
量 註
控
能
計:
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60
5)節能系統
• 能源新觀念
• 節能系統示意圖
• 以照明為例
• 以空調系統為例
中央監控系統980513
61
能源效益極大化-能源新觀念
節約
能源
能源效益
極大化
系統
傳輸(介面)
設備
操作
5.
維保
替代
能源
能源
管理
中央監控系統980513
1.
2.
3.
4.
1.
2.
教育
宣傳
3.
其他
1.
太陽能發電
2.
3.
4.
風力發電
氫能源
其他能源
62
節能系統示意圖
外氣溫度
室溫
KW值
儲冰量
節能控制
預程控制
最佳啟動
電力需量
使用時間
空調卸載
融冰
風門控制
最佳啟動
節能控制
中央監控系統980513
電力需量
63
常用照明用光源
中央監控系統980513
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常用光源與基本特性彙整
中央監控系統980513
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中央監控系統980513
66
監控系統在節約能源之應用
(空調系統)
感謝龍基工程有限公司彭兆鴻先生提供
電話:0928215369
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67
目錄
一、前言
二、空調系統的組成
三、冰水主機耗電的因素
四、冰水主機能源效率標準
五、空調系統的節能
六、結論
中央監控系統980513
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前言
空調系統在現代社會中之使用量及重要性日漸增加,但能源浪費的情形亦
日益嚴重,其實國內空調系統還有頗大之節能空間,因此欲藉著節約能源
經驗的分享,產生拋磚引玉的效果,進而達到節省空調用戶電費支出及降
低國家用電壓力的雙贏目標。
空調系統已成為日常生活必需品。尤其是最近幾年空調系統成長的速度更
是驚人,除了公共場所及家中所使用的冷氣之外,工廠內為了配合人員舒
適需求或是因生產製程環境要求所使用的冷氣,更是大幅成長,當產品愈
精緻,空調的用電量就愈大。例如,以前的紡織廠是在門口噴水來增加廠
房濕度就能滿足生產的需求,但如今因產品的精緻化及機台產量的增加,
不僅是需要空調來排除機台熱負載,對廠內空氣溫濕度的要求更是愈來愈
嚴格,其結果是造成空調負載及空調用電的增加。又如目前最熱門的IC產
業,根據調查,在同一廠房面積下,潔淨度每升高一級。其空調耗電量約
增加三倍。因此,若能在不影響空調品質的情況下,減少空調耗電量,即
可達到空調節能的目標。
中央監控系統980513
69
空調系統的組成
在談節能之前,應對中央空調系統流程做一全面性的瞭解。中央空調系統可
以說是一連串驅動流體流動的動件(如泵、風扇及壓縮機)、各種型式的熱
交換器(如冷卻除濕盤管、蒸發器、冷凝器及散熱材)及連接各種裝置的管
線(如風管、水管及冷媒管)所組合而成的。中央空調系統可分為下列五個
循環:
1. 室內空氣循環。
2. 冰水循環。
3. 冷媒循環。
4. 冷卻水循環。
5. 室外空氣循環。
中央空調系統是由這五個循環相扣所形成的,就如連環炮般一環連著一環,
而改變其中一個或一個以上循環,就變化成其他形式空調系統。例如少了冰
水循環就是水冷式箱型機;少了冷卻水側就變成氣冷式冰水主機;同時少了
冰水及冷卻水系統就變成一般家庭常見的窗型機或分離式冷氣機。
中央監控系統980513
70
冰水主機耗電因素
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
中央監控系統980513
冷卻水塔異常
冷凝器熱交換不良
冷凝器所需冷卻水流量異常
蒸發器冷媒不足
負載操作不當
逾時定期維護保養
機台設備老舊
空調系統規劃設計不良
人為因素
71
耗電百分比
耗電百分比
•冷凝器銅管因表面結垢導致冷媒溫度上升1度C耗電3%
•冷凝器所需冷卻水流量因不足(低於85%)耗電3%
•冷凝器冷媒系統內因有不凝結氣體每上升1PSIG耗電3%
•蒸發器因冷媒不足及熱交換率效率每下降1度C耗電3%
•蒸發器因冷媒與油混合超過5%以上,其熱交換率每下降1度C耗電3%
•負載因操作不當(50%以下運轉)耗電15%
•冷卻水塔效率每下降1度C耗電2%
可控制的因素
•冷卻水入水溫度每調降1度C可省1.5%電費
•當(室內)溫度達到設定值時冰水出水溫度可自動調高,每調升1度C可
省2%電費
•室內溫度每調高1度C可省6%電費
•階段性時間分配(高負載與低負載作平均分配)可省6%電費
•當春秋冬季夜間外氣低於20度C,可將冰水出水溫度提升3度C(例如:原設定7度C可
自動提高為10度C)可省6%電費
以上資料來自經濟部能源委員會
中央監控系統980513
72
空調系統冰水主機能源效率標準
執行階段
實施日期
型
式
冷卻能力等
級
<150RT
容積式
壓縮機
水冷式
離心式
壓縮機
冷氣式
全機種
第一階段
民國九十二年一月一日
能源效率比
性能係數
值(EER)
(COP)
kcal/h-W
3.50
4.07
第二階段
民國九十四年一月一日
能源效率比
值(EER)
kcal/h-W
3.83
4.45
≧150RT
≦500RT
3.60
4.19
4.21
4.90
>500RT
4.00
4.65
4.73
5.50
<150RT
4.30
5.00
4.30
5.00
≧150RT
<300RT
4.77
5.55
4.77
5.55
≧300RT
4.77
5.55
5.25
6.10
2.40
2.79
2.40
2.79
註:
1.冰水機能源效率比值(EER)依CNS12575容積式冰水機組及CNS12812離心式冰水機組規定試驗之冷卻能力(Kcal/h)除以規定試驗之冷卻
消耗電功率(W),測試所得能源效率比值不得小於上表標準值,另廠商於產品上之標示值與測試值誤差應在百分之五以內。
2.性能係數(COP)=冷卻能力(W)冷卻消耗電功率(W)=1.163EER。1 RT(冷凍噸)=3024Kcal/h。
空調系統的節能
由上節可知,構成空調系統的元件不外乎熱交換器與流體
機械二種。熱交換器是作為高低溫二種工作流體能量交換的設備,
諸如冰水盤管、蒸發器、冷凝器與冷卻水塔散熱材等;流體機械
則是推動工作流體循環的動力源,諸如風車、泵與冷媒壓縮機等。
當任何一組熱交換器之效果不好時,會增加系統耗電率(kW/RT),
不是系統耗電量增加,就是冷凍能力下降。例如冰水主機之蒸發
器或冷凝器內管排表面上結垢時會使熱傳效果變差,而使其接近
溫度變大,冰水機高低壓差也跟著變大,耗電率也就變大。
中央監控系統980513
74
節能---契約容量控制冰水主機卸載
• 即時電力用量偵測
• 於台電責任方界點後(MVCB盤內)裝設一數位式多功能電錶
• 讀取 MOF Digital Multimeter
• 電壓、電流、功率因數、即時消耗功率、用電量(度,kwh)等,即時電源
使用情形。
• 即時電力需量預測
• 即時電力用量已開始接近契約容量時
• 以過去 3 分鐘電力用量,預測未來 1 分鐘電力需量
• 如有超過去契約容量之慮時,立即進行卸載
• 即時電力用量突昇超過契約容量時
• 立即以超過契約容量 1.1 倍 之緊急卸載容量卸載
• 即時電力用量如恢復正常時,(低於契約容量 95%),此緊急卸載容量漸
減至 0為止
中央監控系統980513
75
節能---契約容量控制冰水主機卸載
• 冰水主機即時電力用量偵測
• 由已知電壓、 Digital Multimeter 讀得功率因數、及冰水主機上
量得三相平均電流,可算得冰水主機即時消耗功率
• 冰水主機卸載容量計算
• 由計算所得冰水主機卸載容量,可再算得冰水主機所應降低之電流
• 與冰水主機即時電流比較,可再算得冰水主機馬達電流限制值
• 將計算所得冰水主機馬達電流限制值送到冰水主機控制盤,本控制器將
限制冰水主機馬達電流不超過此值,即使冰水主機冰水出水溫度高過設
計值,此時空氣側溫度即有可能開始上昇,使得即時電力用量確保在契
約容量內運轉,而不超過契約容量
中央監控系統980513
76
York Chiller
經由PLC與冰水主機通訊可提供以下原廠冰水主機訊息:
•冰水出水溫度遙控模式設定值
•馬達電流百分比上限遙控模式設定值
•冰機啟/停遙控模式設定狀態
•目前冰水出水溫度設定值
•目前馬達電流百分比設定值
•油壓差
•油槽溫度
•油濾網壓差
•回油電磁閥狀態
•低油位保護開關
•吐出口溫度
•冰機累積運轉小時數
•冰機啟動次數
•最小運轉電流限制
中央監控系統980513
•滑動閥開度
•馬達運轉狀態
•冰水泵連鎖啟動點狀態
•冰機啟/停開關位置[啟(OPEN)/停(MADE)]
•冰水水流開關狀態
•Eductor solenoid status
•防再啟動剩餘時間
•冰機警告碼
•冰機操作碼
•安全停機代碼
•循環停機代碼
•主機再循環啟動冰水溫度
•軸封壓差
77
York Chiller
• 經由PLC 與冰水主機通訊可提供
以下原廠冰水主機 YSM
Operational Code 訊息:
Unit Stopped - Ready To Start
Unit Stopped - Local
Shutdown
冰機停機-手動停機
Unit Stopped - Remote
Shutdown
冰機停機-遙控停機
Unit Stopped - Warning Active
冰機停機-警告產生
Unit Stopped - Cycling
Shutdown
系統循環停機-自動啟動
Unit Stopped - Safety
Shutdown
冰機停機-安全停機
Unit Start Inhibit
冰機禁止啟動
Unit Starting
冰機啟動中(預潤滑)
Unit Running - No Abnormal
Condition
冰機運轉-運轉正常
Unit Running - Warning Active
冰機運轉-警告產生
Unit Running - Chiller Unload
Before Shutdown
冰機運轉-葉片在關機前關閉
Unit Lockout Delay
中央監控系統980513
冰機停機-系統運轉準備就緒
系統鎖定延時
78
York Chiller
• 經由PLC 與冰水主機通
訊可提供以下原廠冰水
主機 YSM Warning
Code訊息:
中央監控系統980513
No Abnormal Condition
系統正常
Real-Time Clock Failure
即時時鐘故障
Default Setpoints Loaded
設定值被覆蓋
Evaporator Or Condenser
Transducer Error
蒸發器或凝結器壓力感測器出
錯
Evaporator - Low Pressure Limit
蒸發器低於壓力限制值
Condenser - High Pressure Limit
冷凝器高於壓力限制值
Condenser Transducer Error
凝結器壓力感測器出錯
Condenser - Freeze Threat
冷凝器-結冰危險
Oil - High Temperature
潤滑油-溫度過高
Motor - High Current Limit
超出馬達電流極限
Oil - Filter Dirty
警告-油過濾髒
Maximum Load - Load Limit
警告-最大加載-加載限制
Minimum Load - Load Limit
警告-最小加載-加載限制
Low Discharge Superheat Limit
警告-排氣過熱溫度低於低限值
Low Discharge Superheat Detected
警告-檢測到排氣過熱溫度過低
Slide Valve Uncalibrated
警告-滑動閥未校準
Freeze Threat - Condenser Flow
Switch
警告-結冰危險,冷凝器流量開
關斷開
79
York Chiller
• 經由PLC 與冰水主
機通訊可提供以下
原廠冰水主機 YSM
Cycling Code訊息:
中央監控系統980513
No Abnormal Condition
冰機正常
Multi-Unit Cycling - Contacts Open
多機組啟停-接點開斷
System Cycling - Contacts Open
系統啟停-接點打開
Oil - Low Temperature
潤滑油-溫度過低
Control Panel - Power Failure
控制中心-斷電
Leaving Chilled Liquid - Low
Temperature
冰水出水-溫度過低
Leaving Chilled Liquid - Flow Switch
Open
冰水出水-水流開關斷開
Condenser - Flow Switch Open
冷凝器-流量開關斷開
Motor Controller - Contacts Open
馬達控制器-接點斷開
Motor Controller - Loss Of Current
馬達控制器-電流損耗
Power Fault
斷電
Control Panel - Schedule
控制中心-時間表
Starter - Low Supply Line Voltage
啟動器-線電壓過低
Starter - High Supply Line Voltage
啟動器-線電壓過高
80
York Chiller
• 經由PLC 與冰水主
機通訊可提供以下
原廠冰水主機 YSM
Safety Code訊息:
No Abnormal Condition
冰機正常
Evaporator - Low Pressure
蒸發器壓力過低
Evaporator - Transducer Or Leaving Liquid Probe
傳感器或出水溫度探頭
Evaporator - Temperature Transducer
出水溫度感測器異常
Condenser - High Pressure Contacts Open
高壓保護接點斷開
Condenser - High Pressure
壓力過高
Condenser - Pressure Transducer Out Of Range
壓力感測器超出範圍
Auxiliary Safety - Contacts Closed
輔助安全停機-接點閉合
Discharge - Low Temperature
排氣-溫度過低
Discharge - High Temperature
排氣-溫度過高
Oil - High Temperature
潤滑油-溫度過高
Oil- High Pressure
潤滑油-壓力過高
Oil- Filter Clogged
潤滑油-過濾器堵塞
Oil - Low Seal Differential Pressure
潤滑油-軸封壓差過低
Oil - Low Separator Oil Level
油分離器-油位過低
Control Panel - Power Failure
控制中心-斷電
Motor Or Starter - Current Imbalance
馬達或啟動器-電流不平衡
Starter - Invalid Motor Selection
中央監控系統980513
Oil Or Condenser Transducer Error
潤滑油或冷凝器壓力感測器錯
誤
Evaporator - Low Pressure
蒸發器壓力過低
Evaporator - Low Pressure - Smart Freeze
蒸發器壓力過低-智能防凍
81
冰水一次側泵遠端監控
• 改善前:
• 台中縣政府冰水系統,計有四台冰水一次側泵。
• 冰水一次側泵之啟動/停止操作,及泵運轉中/泵停機中的指示燈號
均在地下室冰水主機機房內的馬達控制面盤上操作及指示。
• 改善後:
• 為方便人員操作及了解冰水一次側泵運轉狀態,遠端監控是唯一方
案。
• 將冰水一次側泵運轉/停機信號拉至可程式控制器,並於辦公室內
經圖控電腦了解泵運轉/停機狀態,並可經由辦公室內圖控電腦下
達啟動/停止泵指令,由可程式控制器輸出控制信號,與現有馬達
控制面盤內之啟動/停止控制線路作並/串聯,以達到遠端啟動/停
止冰水一次側泵。
中央監控系統980513
82
冰水區域泵遠端監控
• 改善前:
• 台中縣政府冰水系統,計有七台冰水區域泵。
• 冰水區域泵之啟動/停止操作,及泵運轉中/泵停機中的指示燈號均在
地下室冰水主機機房內的馬達控制面盤上操作及指示。
• 改善後:
• 為方便人員操作及了解冰水區域泵運轉狀態,遠端監控是唯一方案。
• 將泵運轉/停機信號拉至可程式控制器,並於辦公室內經圖控電腦了
解泵運轉/停機狀態,並可經由辦公室內圖控電腦下達啟動/停止泵指
令,由可程式控制器輸出控制信號,與現有馬達控制面盤內之啟動/
停止控制線路作並/串聯,以達到遠端啟動/停止冰水區域泵。
中央監控系統980513
83
冷卻水泵遠端監控
• 改善前:
• 台中縣政府冰水系統,計有四台冷卻水泵。
• 冷卻水泵之啟動/停止操作,及泵運轉中/泵停機中的指示燈號均在地
下室冰水主機機房內的馬達控制面盤上操作及指示。
• 改善後:
• 為方便人員操作及了解冷卻水泵運轉狀態,遠端監控是唯一方案。
• 將冷卻水泵運轉/停機信號拉至可程式控制器,並於辦公室內經圖控
電腦了解泵運轉/停機狀態,並可經由辦公室內圖控電腦下達啟動/停
止泵指令,由可程式控制器輸出控制信號,與現有馬達控制面盤內之
啟動/停止控制線路作並/串聯,以達到遠端啟動/停止冷卻水泵。
中央監控系統980513
84
冷卻水風扇遠端監控
• 改善前:
• 台中縣政府目前共有三座冷卻水塔,每座冷卻水塔計有四台冷卻風扇,
合計12台冷卻風扇。
• 每台冷卻風扇於地下室冰水主機機房內的馬達控制面盤均有一手動/停止
/自動切換開關、啟動/停止按鈕及泵運轉中/泵停機中的指示燈號。
• 當冷卻風扇切置手動後,可於面盤上的啟動/停止按鈕啟動/停止該冷卻
風扇;
• 當冷卻風扇切置停止後,則該冷卻風扇停止運轉;
• 當冷卻風扇切置自動時,如水管上的溫度感測過高則自動啟動冷卻風扇,
(目前即使所有冷卻水泵均停機,水管經日曬後該溫度偵測器感測到高溫,
因此自動將冷卻風扇啟動,但如將冷卻水泵啟動,冷卻水在水管內開始
流動,溫度偵測器量測恢復正常,因此冷卻風扇又停止了)。
中央監控系統980513
85
冷卻水風扇遠端監控
•改善後:
• 當冷卻風扇切置自動時,加一啟動限制條件,即當所有四台冷卻
水泵均停機時,即使水管上的溫度感測過高,亦不可自動啟動,
唯有在至少有一台冷卻水泵有在運轉,且水管上的溫度感測過高,
方可自動啟動冷卻風扇。
中央監控系統980513
86
污水、廢水、揚水、井水馬達節約控制
• 改善前:
• 污水馬達8台,廢水馬達16台,揚水馬達6台,井水馬達1台於尖
峰用電時段內啟動運轉,耗費電量甚多。
• 改善後:
• 加裝一組自動控制,限制啟動條件及時間,並於離峰時間內作功,
馬達運轉將各污廢水排放淨空污水池,揚水馬達將水塔蓄水充滿,
於日間使用,如此切換馬達於離峰運轉,節省原來電費2/3~4/5,
成效良好。
中央監控系統980513
87
結論
運用監控系統來嚴密控制指揮空調系統,進
而達到節能需求,已是應用趨勢,且各項監控技
術也日趨成熟。在未來節約能源的規劃上,發揮
一定的角色與功能。
中央監控系統980513
88
6)監視安全系統
•系統架構說明
•核心技術說明
•設備說明
•監視及安全系統整合系統
•監視安全系統說明-設計階段(例)
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89
系統架構說明
數位監視系統
係由下列電子系統所組成:戶外攝影機、監視系統、及中
央控制系統,其系統概圖如下圖示:
遠端連線
數位監控錄影系統核心技術
視頻監控的核心技術之一是視頻壓縮標準,主要是
ISO的MPEG系列和ITU的H系列,如M-JPEG、MPEG1、MPEG2、
MPEG4、H261、H263、H264等,而近期市場上主流產品多採
以下幾種標準:
 M- JPEG
 MPEG2
 MPEG4
 H264
中央監控系統980513
91
Video Compression
技術分析
壓縮技術主流
MPEG-4 Part10 ,H.264
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92
影像壓縮技術的演進
中央監控系統980513
93
中央監控系統980513
94
影像儲存方式分析
1.
日間全時錄影、夜間位移偵測錄影的設定的優點:
• 節省事後搜尋的時間
• 節省不必要的硬碟空間
2.
其計算式如下:
• 16CH移偵測錄影8 fps. /30 天
16ch*3K*8fps*60秒*60分*12小時*30天=約為474.6GB
中央監控系統980513
95
BOSCH全功能彩色攝影機
• 鏡頭光學變焦:具26 倍光學變焦
• 鏡頭數位變焦:具12 倍數位變焦 (總共312倍變焦有
效影像)
• 圖素:NTSC 768(H) 494(V)
• 水平解析度:NTSC 470 條TV Lines
• 最低照度:0.03 Lux/F1.4
• SNR > 50dB;99組預設點
BOSCH全天候室外型攝影機
•
•
•
•
•
高解析度: 540水平解析度
最低照度為 0.05 Lux
有效影像圖素:768*494
照度不足時自動轉為黑白畫面
具AutoBlack功能, 能加強在夜間黑白模式下灰階層次分
色能力
• 具3.0~8m, F1.0手動變焦式的鏡頭
普通型彩色攝影機(內建紅外線)
•
•
•
•
•
IP68防水等級
1/3” SNOY CCD
有效影像圖素:768*494
光線不足時自動轉為黑白
夜間紅外線啟動時可達 0 lux
影像監視主機功能
主螢幕
副螢幕
• 雙螢幕顯示
• 文字轉語音功能
• 同時監視64支即時影像畫面
• 發生警報時可立即跳出顯示警報區域攝影
機畫面
安全門禁與閉路電視系統網路型的整合架構
中央監控系統980513
100
監視安全系統說明-設計階段(例)
功能
1.
2.
3.
4.
設置地點
人員進出控
管、
區域聯防控
管、
事件連動監
控、
人員進出追
蹤控管
1.
規劃設計概要
大廳、樓梯、 1.
電梯出入口、
停車場、重 2.
要房間(財
務、資訊)、 3.
庫房、重要
設備財產
4.
5.
中央監控系統980513
需考慮涵蓋
面
需考慮進出
動線角度
需考慮進出
車牌留影
需考慮門禁
控管方式的
選擇
需考慮攝影
機角度
目標
1.
2.
3.
有效的監控
錄影及備份
有效的事件
連動查詢
結合車牌辨
識系統
101
7)其他設備工程
 播音設備
 子母鐘設備
 視訊會議設備
 停車場管理設備
 對講機設備
 信號設備
 個人呼叫設備
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102
出口人工收費方式
中央監控系統980513
103
中央人工收費方式
中央監控系統980513
104
中央全自動繳費方式
中央監控系統980513
105
電子式收費方式
中央監控系統980513
106
停車場自動化電腦收費系統
感謝優聯科技股份有限公司劉政翰先生提供
電話:22991010/0912025425
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107
停車場收費系統
中央監控系統980513
108
系統架構圖
中央監控系統980513
109
停車設備介紹
中央監控系統980513
110
柵欄機
快速開啟時間,增加進出流量。
可設定手動或自動模式開啟。
停電時,可由人工手動舉起擋桿,
保證不塞車。
折臂式設計之擋桿,下緣配備軟
性膠墊,安全性高。
具備擋桿偵測器,當擋桿被撞擊
或破壞時,可輸出訊號給中央主
控電腦。
中央監控系統980513
111
入口讀卡發票機
透過感應線圈,可偵測車輛進入狀況,
防止重複發票。
可讀月票卡及發出計時票卡。
具備廢票(出票不取、取票不進場等)
處理機制。
具備Anti-Pass功能,可防止卡片重複借
他人使用。
票券不足,可發警訊。
具備Stand-Alone功能,網路中斷後,可
繼續運作,至少儲存300筆資料;網路恢
復後,可將資料回傳給中央主控電腦。
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112
出口讀卡驗票機
可讀月票卡及計時票卡。
具備Anti-Pass功能,可防止卡
片重複借他人使用。連續重複入
場或連續重複出場,可將卡片退
出,並以中英文雙語顯示及語音
告知車主。
具備Stand-Alone功能,網路中
斷後,可繼續運作,至少儲存
300筆資料;網路恢復後,可將
資料回傳給中央主控電腦。
中央監控系統980513
113
全自動收費站
可接受紙鈔及硬幣。
特大找零容量。
可提供循環找零。硬幣不足或硬幣已
滿可送信號至中央主控電腦。
硬幣用完時,可進入降級服務
(Degrade)模式,繼續營業服務車主。
中央監控系統980513
114
自動化電腦收費優勢
優勢:
• 減少人工成本
• 電腦紀錄收費資料可供稽核、防止人員舞弊
• 出票、驗票速度快、節省進出停車場時間
• 具統計功能可分析場內時段使用率進而有效利用車位週轉
• 可多場資料整合、減少營運管理成本
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115
人工收費與電腦收費效益分析
人工收費
電腦收費
成本
以24HR營業為例,每日需
三班人員輪班
可達到無人管理
帳目管理
易漏算停車費或篡改收費
紀錄
電腦紀錄分層控管可供稽核
處理速度 開單計算費率時間長
營運管理
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人工查驗無法有效紀錄進
出車輛
出驗票速度快
報表管理可判斷各時段停車數,
有效利用空車位,增加收入
116
票卡種類
單次:
回收:
• 紙質熱感票
• 紙質磁條票
• 紙質條碼票
• 熱感式回收票卡
• 磁性視窗回收票卡
• 代幣式回收票卡
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117
單次票卡與回收式票卡比較
單次票卡
回收式票卡
使用次數
1次
約5萬次
耗材費用
1.3元/張
55元/枚
使用環境
易受溫度、潮濕、磁性物
質、折損等造成票卡失效
塑膠材質、不易磨損、且可清
洗
讀卡機磁頭、滾輪、皮帶
等因停車場使用率加速耗
損
採非接觸感應,設備維護成本
大幅降低
維護費用
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118
可回收式票卡之優勢
成本優勢:
• 可重複使用、具環保意識
• 代幣式材質不易毀損、攜帶方便、
平均可使用五萬次
• 採非接觸式感應、無耗材產生、
機器設備不易故障
功能優勢:
• 出票、驗票讀取速度快
• 辨識效果佳、節省進出停車場時間
• 具擴充性、與悠遊卡規格相通、可
達到一卡通功能
中央監控系統980513
119
回收式票卡比較:
No.
熱感式回收票卡
磁性視窗回收票卡
代幣式回收票卡
1
出票速度
慢約5-6秒
慢約6秒
快約2秒
2
票卡成本
約70元/張
約100元/張
約55元/枚
3
回收次數
使用次數約300次
使用次數約500次
使用次數約5萬次
4
驗票方式
有方向性限制
有方向性限制
無方向性限制
5
人工管理
需回收重新熱感復原
需回收放置同ㄧ方向
出票
無需管理 可直接
使用
6
設備耗材
讀卡機熱感裝置、滾
輪、皮帶等因停車場
使用率加速耗損
讀卡機磁頭、滾輪、
皮帶等因停車場使用
率加速耗損
採非接觸感應,設
備維護成本大幅降
低
7
其他
使用次數多字體模糊
易因其他電子產品影
響消磁
塑膠材質、不易磨
損、且可清洗
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120
優聯停管系統與其他系統之整合
機械停車系
統
呼叫車板
行車導引資訊系
統
在席車位偵測
門禁管理系統
辦公室、研究室
宿舍、停車場
電梯、教室
優聯科技
停管系統特性
網路即時資訊
目前停車場
車位數
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貴賓車位預約
網路預約
電話預約
收費系統
計價電腦
全自動收費
站
出口繳費機
管理系統
中央管理電腦
入口出票機、出
口驗票機、柵欄
機、長距離感應
、式讀卡機
車牌辨識系統
影像處理主機
車牌攝影機
121
10.常見缺失及改進對策
項次
1.
共同
現象
常見缺失
(1) 弱電系統最大困難點,在 (1) 以功能又導向,避免將規
於系統規格之差異性大,
格過於細目化。
彼此之間由於市場商業競
爭的關係,又無法相容,
因而產生寡佔性現象,一
旦採用某家產品,其後續
維修、備品、擴充等因素,
均成一試定終身現象。
(1) 產品價格差異性大,市場
評價差異大,規格無法標
準化。
中央監控系統980513
改進對策
(1) 以市場價格評價為依循,
規格為參考用,詳列參考
廠牌,作為投標廠商報價
根據。
122
10.常見缺失及改進對策
項次
2.
中央監
控
中央監控系統980513
常見缺失
改進對策
(1)市場通常監控系統,但實際包括: (1)監控廠商由於近年來圖控軟體之
普遍,這市場進入門檻不高,經營
a. DCS
廠商水準參差不齊,成效更是無法
b. PLC
確保。
c. BA
d. LONwork………,
應著手設置分級概念,可依公司規
其廠商繁多,差異性又大、價格更
模、人數、實績、資金等客觀條件
是不一,光:PLC最普遍產品便可區
量化,依案子金額區分等級,以求
分歐美、日本及台灣,嚴格而言,
取發包單位最大效益。
規格上無法統一。
123
10.常見缺失及改進對策
項次
3.
系統施
工
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常見缺失
改進對策
(1)系統散熱不佳,導致電腦(硬碟
資料)工作不正常。
(1)改善通風空調,讓系統工作溫度
降低。
(1)系統設置點潮濕,故障率高。
(1)設置除濕器,使系統在正常溼度
條件下工作。
(1)系統突波諧波電流,導致設備易
損壞。
(1)加裝電力調節或UPS,過濾電源
突波來源,使系統工作電壓、電流
能穩定作業。
(1)現場監控盤密閉性不足,易進入
水氣,導致現場儀控設備易損壞。
(1)調整現場監控盤設置高度,及加
強監控盤密閉性。
(1)系統信號通訊不良,特別是信號
線,經過高壓或大動力區。
(1)使用光纖通訊,避免電力干擾,
或避開高壓、大動力區。
(1)部分子系統通訊碼廠商,不提供
或資料不足,導致系統無法整合。
(1)無法採用通信方式整合,改採
I/O contact傳統式配管線整合。
(1)偵測器或控制閥精確度不足,無
法達成控制功能精確度。
(1)更換較精確之偵測器或控制閥。
124
10.常見缺失及改進對策
項次
4.
數位
影像
系統
常見缺失
(1)裝錯攝影機使用類型,影像
效果差。
改進對策
(1)調整選用適當的攝影機。
(1) Analog和Digital input 之信
(1) 要求訊號經傳輸介質(Fiber,
號位準(1Vp-p/75Ω)對
Cable…)後,仍需有70dB
Analog及Capture Card而言,
之強度或根據Capture Card
因訊號衰減的因素,導致
之可接受繒益(由製造商提
monitor影像清晰,DVR訊
供)決定輸入之訊號強度。
號不穩定或有雪花點。
(1) 電源干擾/雜訊干擾
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(1) 找出干擾源,對症下藥;線
材之使用,camera系統影像
所使用之線材,需採168編
或128編之銅網隔離線材,
確保影像品質。
125
10.常見缺失及改進對策
項次
常見缺失
改進對策
5. 門禁
系統
(1) AS-485之運用方式:
各家不同,有Star、
Ring、Tree各種方式,
誤用造成距離太遠、傳
輸品質不佳,造成時連
線、時斷線的現象。
(1) 依照Ring的方式配線;
改變RS485傳輸IC的負
載能力(需洽製造商)
(1) 電腦為Access Control
System API平台,與
Controller用com port
連結,發生通訊不穩定
現象(距離200M內)。
(1) 將PC連接Controller之
connector外皮剝開,
將銅網對Controller
外殼接地改善,
其他款PC無此現象。
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