中央監視設備の計画

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中央監視設備とは

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ビルや施設の設備を自動化したり、故障を監視・記録したりというエネルギー管理や施設管理に関する各種機能を、パソコン等に集約したものを中央監視設備と呼びます。

以前は専用配線を建物全体に構築し、多数の分散盤を設けて操作するような大掛かりなものでしたが、現在はWindows等を使用したサーバーシステムが主流であり、個人持込のパソコンでも操作や管理ができるものもあります。

受変電設備の操作・監視・計測、照明発停、空調機の操作・監視・計測、火災信号のやり取り、セキュリティ管理などが代表的な機能です。小規模ビルで採用される「警報盤」「空調集中コントローラー」「照明制御盤」等をパソコンにまとめたようなものを想像すれば、理解が容易くなります。

中央監視システムの仕組み

中央監視設備の幹線として、光ケーブルやLANケーブルを施設内に敷設しますが、そのままLANケーブルや光ケーブルが、照明器具や空調機に接続されるわけではありませんので、インターフェース統合用の装置を、既存の動力制御盤内、空調制御盤や自動制御盤(CP盤)、個別のリモートステーション盤(RS盤)内などに設置し、連携します。

照明制御や受変電機器、空調設備、防災設備が同一メーカーになることはあり得ないので、それぞれの統合インターフェースが必要になります。よって、中央監視という一つのシステムで機器を運用させるには、それぞれの機器に統合用のインターフェースを組み込み、中央監視装置で操作できるようにシステムを統合します。

バックネット(BACnet)という共通プロトコルを使用すれば、BACnetに接続するために(Icont)というコントローラーを統合させる機器に設置し、中央監視と連携させることになります。

中央監視の計画方法

中央監視設備に無計画にポイントを組み込むと、ポイント数が多くなり過ぎてしまい、コストアップになってしまいます。小規模施設の警報盤を計画するのと同様に、必要なポイントが最小限になるよう判断し、ポイント数を削減しつつ計画することが重要です。

例えば、動力制御盤で換気ファンが2台、空調機が2台制御していた場合、全ての機器の故障ポイントを取ると4ポイント必要になりますが、動力制御盤故障一括を1ポイントとし、動力制御盤面の故障表示を現地確認する計画とすれば、3ポイント削減できます。

ただし、施設運用をする施主が「全ての警報を中央監視に表示する」という運用が常識だと思っていた場合、納得してくれないことがあります。運用に関わる部分は、後々のクレーム原因になりますので、VE・CDを考えて計画する場合し、施主の意向を確認しておくべきです。

操作する設備

受変電設備で操作するものを確認します。例えば、真空遮断器(VCB)が遠隔操作できないと、自動復電制御ができません。

空調機や換気ファンの運転に関しては、発停を掛けたり状態表示をするためのポイント数を見込みます。照明の発停の場合は、電灯分電盤に組み込んであるマグネットスイッチの個数や、リモコンリレーの台数に応じたポイント数を見込みます。

監視する設備

機器の動作状態や警報を、どこまで表示するかを設定します。例えば受変電設備の場合、前述した動力制御盤のように、故障代表信号を1ポイントだけ中央監視装置に取り込み、何が故障したかの詳細は現地で確認する計画にすれば、ポイント数を大幅に削減できます。しかし、変電所が多く配置されていたり、変電所が遠い場合など、現地を確認しなければ何が故障したかわからないようでは、復旧に時間が掛かってしまいます。

中央監視装置を設置する程の建物規模で、受変電故障代表1ポイントという計画は、施主の納得を得ることは難しいですし、実際の運用においても不具合が多くなりますので、最低限用意すべき設備グレードを把握することが大切です。

受変電設備だけでなく、空調機の故障、換気ファンの故障など、中央監視装置で確認したい項目は多くあります。何を監視したいか要望をはっきりさせ、必要な項目を選別していきます。

計測・計量する設備

電力量計や水道メーターを中央監視装置で計量・計測し、エネルギー管理を行うことも、中央監視設備の重要な機能です。ここではどのメーターを集計するかを決めなければいけません。例えば、電力量計は遠隔計量するが、水道メーターは現地読としてポイントは取らないなど、管理する項目とポイント見込みを判断します。

操作・監視・計測・計量の4項目を中心に計画し、ポイント数を集計すると、中央監視装置のボリュームが見えてきます。管理点数は直近上位で設定してしまうと、その後の増改築や設備増強に対応できなくなりますので、余裕を見込んでおくか、ポイント増設が容易かどうかをメーカーに確認しておきましょう。中央監視の改修工事は避けて通れないため「ポイントを増設するためには、中央監視設備一式を交換しなければだめです」ということにならないように、柔軟性のある機種を選定しておくことも重要です。

他に、記憶媒体にフロッピーを使うのかMOを使うのか、ハードディスクに記録するのか、プリンタ等の仕様など、周辺機器の仕様を確認していきます。

中央監視設備の非常事態

中央監視設備における非常は、停電時と火災時の二点です。火災時は、空調換気に関わる諸設備を停止制御し、消火設備や警報設備が適正に動作するよう制御しなければいけません。停電時は、多くの設備が脱落することで状態不一致が多発するため、これを制御し停電中にも必要な設備を、問題無く制御出来なければいけません。

火災時の中央監視の動作

中央監視設備に火災信号が入力された場合、中央監視装置は火災制御モードに切り替わり、定常状態と違う動作を行います。まず制御可能な換気設備、空調設備の停止動作を行い、機器類の運転を停止させます。電気錠制御盤に火災信号が伝送されれば、電気錠で制御されている扉の施錠が一斉に解除されます。

火災時のシステム上の停止信号は最上位命令となり、タイムスケジュールによる自動運転が設定されていたとしても、火災信号からの命令が上位となるため、設定の時刻になっても機器類が運転を開始することはありません。これは、人の手により、火災状態が解除されるまで、火災制御モードは継続されることになります。

火災鎮火後は、人の手による火災復旧が必要になります。復旧後は、火災時に停止した状態まで制御機器類は自動復帰し、定常状態に戻ります。

停電時の中央監視の動作

停電時の中央監視設備は、停電中の制御、自家発電設備が運転している時の動作、商用復電動作の三点が主体となります。停電中は、中央監視設備で制御するべき機器類が、全て応答なし・状態不一致となるため、これら警報が表示されないよう抑制制御が行われます。

自家発電設備が運転する場合は、遮断器の動作やダブルスローの動作などが自動化され、必要な範囲に電力が供給されるように制御されます。停電復旧後も、定常状態のスケジュール運転に復旧するよう自動制御されるのが通常です。

監視の方法と周辺機器

中央監視設備で施設の電気機器類を監視する場合、一般的には、モニタに表示された画面を管理することになります。システム上での監視になるため、警報が発生した場合には、強制的に関連画面に移行させたり、ワーニング表示を画面上にポップアップさせたりして、注意を促すようにします。

アナンシェータ(多窓集合表示灯)

中央監視装置は異常警報を表示し、ベルを鳴動させる機能を持っていますが、特に重要な系統が施設内にありシステムモニタ上の異常警報管理だけでは不足と考えられる場合、アナンシェータと呼ばれる集合表示灯を設置する場合があります。プロセス異常などが中央監視設備に発生した場合、アナンシェータはLEDランプを点灯させ、音声信号を発して注意を促します。

中央監視設備にアナンシェータを組み込んだ場合、本体の設置コストが高くなりますので、アナンシェータと同様の機能をシステム内に組み込み、システム画面のひとつとして構築し、アナンシェータ本体を設置しないという方法もあります。

受変電設備の単線結線図や、空調・熱源機器の運転・動作状態を一度に確認するために、大型のグラフィックパネルを、中央監視室に設置する場合もあります。

ただし、グラフィックパネルは非常に高価ですし、セットアップ費用も必要になります。設備増強や更新に伴うシステム変更の際に、グラフィックパネル画面の書き換えが発生するため、コストが大きくなりますので、グラフィックパネルを採用するかどうかは、慎重に判断します。グラフィックパネルを設置しなくても、37インチや42インチの中型液晶ディスプレイを設置し、設備機器系統図を表示できるようにすることで、グラフィックパネルの機能に替えるという方法も考えられます。

リモートステーション盤(RS盤)

リモートステーションは、中央監視装置に至る配線の中継点となる場所に設置する盤で、末端の電気機器と中央監視装置を接続するための橋渡しとして使用されます。中央監視室から末端の電気機器に直接電線を接続すると、信号線の本数が過大になり効率が悪いため、各所EPSにリモートステーションを配置し、中央監視主装置から各所EPSまでを光ケーブルやUTPケーブルで敷設することで、データ集約によって配線本数を削減し、施工の合理化を図ります。

リモートステーション(RS盤)から末端電気機器までは、メタルケーブルを使用するなど、制御監視対象の電気機器に応じたケーブル種別を敷設し、これも配線の合理化が図られます。一般的に、リモートステーションと電気機器は1対1の関係になり、中央監視室とリモートステーションの間は、光ファイバーやUTPケーブルによる多重伝送となります。

自動制御盤(CP盤)

コントロールパネル(Control Panel)の頭文字をとった盤で、主に空調・換気設備の自動制御を行う機能を持った自動制御盤です。RS盤と連携し、中央監視装置からの命令に応じて、空調機や換気設備の自動運転・故障監視・計測などを行います。機器制御のためのタイマーや温度計・湿度計などが内蔵されており、電気機器の計装・自動制御が行われます。

ヒューマンエラー防止機能

中央監視設備のモニタ上では、換気ファンやファンコイルユニットなどの空調機運転はもちろん、施設全体の受電遮断器の操作までを行う事が出来ます。重要度の高い機器をマウスクリックなどで操作できるため、ヒューマンエラーによって大きな事故を引き起こす可能性があります。これらの事故を防止するため、重要機器操作画面の閲覧制限や、操作制限を行うことも考える必要があります。

例えば、受変電設備の操作用コンソールを別に設け、専用キーを差し込まないと受変電設備の操作ができない、というヒューマンエラー防止方法もあります。コストアップになりますが、必要機能と考えて、施主提案することも設計者として大切な仕事と考えられます。

中央管理室と防災センターの違い

中央管理室は建築基準法で規定された、施設を管理するための部屋を示しています。防災センターは消防法で規定された、施設を管理するための部屋を示しています。考え方と用途の違いについて、解説します。

中央管理室の規定

中央管理室は、1,000m2を超える地下街を設ける場合(排煙と換気を中央管理室で管理しなければならない。)、中央式の換気設備を設置する場合、非常用エレベーター設備を設置する場合のいずれかに該当した場合に、設置しなければいけません。設置場所は建築物の管理事務所や守衛室など、施設の管理者が常時滞在する、避難階・直下階・直上階でなければならないことになっています。

防災センターの規定

防災センターは消防法に規定され、11階建て以上で述床面積10,000m2を超える場合、5階建て以上延床面積20,000m2を超える場合などには、設置しなければならない施設です。延床面積50,000m2を超えた場合、総合操作盤が設けられている中央管理室の場合にも、防災センターとして運用しなければなりません。

例えば、建物高さが31mを超えたため、非常用エレベーターを設けた事務所などにおいて、延床面積が10,000m2を超えていなかった場合、中央管理室があっても防災センターが必要ないことがあります。この場合は、防災センターの設置を申請せず、中央管理室のみの建物として運用していくことになります。

防災センターとして該当しない運用であれば、「防火管理体制指導マニュアル」の準拠や「防災センター要員」への法的規制・指導が事実上ないため、管理レベルを緩和できます。

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