自动化智能化技术在建筑电气工程中的应用

2020-09-24聂金桥

设备管理与维修 2020年16期

涂力，聂金桥

（长江职业学院，湖北武汉 430074）

0 引言

在现代建筑电气系统中，电气工程及自动化智能化技术已经成为提高电气系统性能的关键。根据经验可知，在自动智能化技术支持下，建筑电气系统的功能得到完善，有效满足了居民的日常生活需求，优化建筑物性能，对于提高建筑物经济实用性具有重要影响。因此在未来工作中，应该进一步探索电气工程及自动化智能化技术在建筑建设领域的应用路径，这也是本文研究的目的。

1 电气工程及自动化智能化技术的应用现状

在建筑电气系统中，电气工程水平直接决定了电气系统的性能，目前较为常见的电气功能项目包括弱电系统、供配电系统等。通过安装接地系统、变压器系统、照明与避雷系统等，不仅保证了建筑物的安全，也满足居民安全用电的需求。我国电气工程项目正在逐步开展，现阶段，相关学者针对电气工程的研究逐渐深入，并形成了相对完整的技术体系，无论是强电系统还是弱电系统，均实现了技术改进。但是依然存在一定问题，包括电能消耗大、电能控制效果差等，在一定程度上造成了能源浪费，不满足当前可持续发展要求[1]。智能化技术的应用进一步提高了电气工程的运行能力。

依靠自身强大的数据处理能力以及电气系统管理的便利性，电气工程与自动化智能技术的融合已经成为不可阻挡的趋势。从现有技术应用现状来看，很多高端的智能化处理技术得到推广，包括计算机技术的运用、电气工程自动化改进等，使电气工程具有更广阔的运用前景。工作人员建立控制模型，通过模拟电力系统的运行，保证了系统安全稳定。与传统技术相比，在自动化智能技术的推动下，能够实现设备的有效控制与管理，不仅能够发现设备故障的潜在问题，也能预防电气系统故障。有研究认为，在电气工程项目中推广自动化智能技术，可以提高整体设备的自动化控制水平，包括通风系统、照明系统等，均能根据用户的居住需求自动运行，不仅满足居民要求，也能减少设备能耗，具有一定的环境效益与经济效益[2]。

从当前相关技术的应用现状来看，自动化智能技术能够完善建筑领域中电气工程的应用路径。因为智能化技术的作用下，终端机能够采集数据，通过大数据以及云计算方法分析电气数据，使相关人员能够识别建筑电气系统参数，提高了系统运行的控制能力。例如，通过计算机的数据分析能力，集成各种处理信息，分析建筑电气的运行环境，依靠科学有效的算法来提高电气设备的运行能力。除此之外，在传统的控制设备中无法对建筑物电气系统的运行状态进行识别，系统出现差错的概率较高，但是通过智能化技术，工作人员可以通过模型分析的方法来判断建筑电气系统运行状态，消除不可见因素对电气自动化控制的干扰。最后，智能化控制系统满足全天候系统控制要求，提高了系统安全性，使工作人员可以随时了解建筑电气系统状态，提高管理能力。从另一角度来看，智能化、自动化技术融合了信息技术、传感技术以及故障定位技术，成为计算机领域数据处理的新方向。该技术通过与控制技术的结合，能够更好识别电气设备运行信息，提高运行能力。

2 自动化智能化技术在建筑电气工程中的应用路径

2.1 在自动化控制中的应用

在建筑电气行业中，电气工程与自动化技术的运用较为常见。一般在自动化智能化技术应用阶段，神经控制网络技术可以实现自我学习与运算，调整电气系统的运行。在信号处理中，神经控制网络具有良好的自我控制能力，依托自身强大的数据处理能力，强化了电气工程运行效率，提高各种资源的使用率。

以空调系统为例，在自动化智能化技术中，空调系统的传统供暖方式发生改变，不仅控制模式被PID 取代，整个系统能够实现自动化模拟运行，可以在复杂情况下完成自我调节，是一种科学有效的技术处理手段。例如，在空调系统中，自动化智能化技术能够识别整个建筑物的温度、湿度等，对空调系统的风量、冷热源以及湿度等进行控制，不仅能避免超负荷运行，也能根据居民的环境舒适度适当调整。总体而言，通过自动化智能化技术，电气系统可以结合外部环境有效调整自己的运行参数。与需要人为调控的系统相比，该技术无论是运行效率还是数据处理都具有更显著优势。在建筑电气工程项目中，该技术可以适应复杂环境下的运行要求，系统的运行能力增强。有研究认为，通过自动化智能化分析技术，可以对建筑电气设备的性能进行检测，依照大数据分析结果，依靠神经网络法、模糊网络法等处理数据，保障电气工程的性能[3]。

2.2 在实时监控中的应用

在建筑电气中，对建筑物进行监控已经成为保障建筑安全的有效措施，不仅能够发现外来人员进入建筑物的情况，也能排查各种安全隐患，保证安全。在自动化智能化技术支持下，建筑物的实施监控系统得到了进一步完善，确保在任何情况下都能发现异常，最终保证安全。基于自动化智能化技术的监控系统流程如图1 所示，监控设备所采集的信息能够第一时间发送到云平台与物业部门，物业部门能够按照监控设备反馈的信息完成设备故障维修、外来人员管理以及其他职能等。在这个过程中，监控设备还能记录其中的异常信息。例如，当系统检测到温度升高、烟雾浓度升高等情况时，会第一时间将资料发送至消防部门并响起警报，使物业能够查阅信息，避免火势蔓延。

除此之外，自动化智能化系统还有很多其他的关键职能，例如，发现漏水漏电，或者人员受伤时，能够提供远程操作，将各种危害降到最低。

2.3 在故障诊断中的应用

电气系统在运行过程中不可避免的出现各种故障，自动化智能化技术在故障处理中具有优势，这是因为自动化智能化技术可以检测设备的运行状态，在运行期间降低设备故障率，强化电气系统运行能力。从当前技术发展来看，人工智能技术可以完成故障诊断，其中的关键技术包括专家系统（Expert System，ES）和人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）等。因此，在电气系统运行中，自动化智能技术自动收集数据，并将数据与以往数据集进行对比，确保工作人员可以在短时间内寻找到故障发生原因。

在故障诊断期间，通过人工智能技术可以细化电气工程故障，以网络结构模式，通过反向推理的模式第一时间确定故障信息。例如在变压器运行期间，通过智能设备可以采集变压器的运行数据，形成数据库。此时数据库中的变压器数据会自动对比，若对比结果显示当前运行数据与历史数据存在明显差异，则证明变压器可能存在故障，并将变压器的实时信息反馈给电力管理部门。智能化系统还可以利用系统内的专家数据库来处理变压器故障，此时若能成功处理变压器故障，则会形成故障处理信息，并将信息上传到电力部门，降低故障造成的损害。

图1 基于自动化智能化技术的监控系统流程

2.4 在优化设计中的应用

目前在建筑电气设计中，相关人员习惯通过自动化智能化技术完善设计渠道，在计算机技术的辅助作用下，模拟建筑工程电气系统的设计过程。这种设计方法的优势是可以缩短设计时间，并推出更好的系统设计方案，最大程度上确保设计质量。以建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术为例，通过智能化技术，相关人员可以简化设计流程，任意改变电力系统结构的电气结构，提高数据准确性。

2.5 实现供配电的智能化管理

通过自动化智能化技术，可以实现建筑电气系统的智能化管理水平，一方面通过智能化系统可以检测用户的用电情况，为避峰填谷奠定基础。依靠智能化技术的勘察结果，可以调整不同时间的用电负荷，保证电力系统安全。另一方面，智能化技术为远程控制奠定基础，可以随意调整用电参数，减少人力资源投入。

3 自动化智能化技术在建筑电气中的未来应用方向

3.1 神经网络控制技术的应用范围越来越广泛

神经网络控制技术实际是一种仿生学控制系统发展而来的技术，通过反向学习法以及前馈性构造，再通过神经网络监测技术检测建筑电气系统。依靠反向传播法有助于降低系统定位时间，这种算法还可以应用在建筑电气系统控制初始速度较大条件下，使负载转距平稳变化。

同时，神经网络控制技术具有更理想的鲁棒性，不需要其他控制模型辅助，因此在技术应用阶段，可以通过神经网络控制技术采集建筑电气系统的运行数据。

3.2 合理运用智能化技术

目前建筑电气行业对自动化、智能化技术的需求越来越高，很多技术人员开始探索智能化技术应用的新路径，结合智能建筑物的建设要求来完善智能化技术的运用路径。但是从整体来看，智能化技术的整体应用情况并不理想。因此需要进一步探索智能化技术运用的新路径。例如，可以通过智能化技术来识别电气运行情况，记录电气系统各设备的状态，通过将数据反馈到计算机系统，可以寻找到出现问题的位置，形成解决预案。