论电气自动化技术在智能建筑中的应用

2021-04-10王文福

新型工业化 2021年5期

王文福

（中国电子系统工程第四建设有限公司，河北石家庄 050061）

0 引言

智能建筑是一种新型的建筑形式，是逐渐从当前信息技术飞速发展的大背景中衍生而来的，与现有建筑有着很大的不同。其中最为突出的，就是智能建筑在设计过程中需要采用现代设计思想，有效应用信息技术。而这些更加先进的思想和技术，提高了电气自动化系统的可靠性和稳定性，使将来的使用过程管理和维护更加方便，有效提高智能建筑在智能方面的实用性。为了发挥出电气自动化技术在智能建筑中的最大价值，有必要对该领域涉及到的主要问题进行认真的研究和探讨。

1 智能建筑概述

1.1 智能建筑定义

所谓智能建筑是一种建筑形式，它将信息技术等新的科技手段与建筑物的各个功能模块之间进行了有效的结合，计算机和互联网作为最重要的技术载体。在这样的技术条件下，可以有效地将建筑中各个独立的工作系统联结起来，实现资源共享与数据集成。从当前智能建筑的整体发展趋势来看，以计算机和信息技术为核心，实现了传统建筑技术与现代信息技术的有效结合，使得建筑物可以使用许多模块来实现自动化和智能控制的目的。这对于以往的建筑设计及功能实现来说是一个巨大的颠覆[1]。

1.2 智能建筑特点

因为要与计算机和信息技术相结合，所以智能建筑中往往有许多通信设备。这些通信设备的存在是维持正常通信的关键，同时也是电气自动化的重要组成部分。在功能特点上，智能建筑一般具有环境控制、安全监控和报警等功能，可以大大提高建筑物的管理效率，改变传统的人工控制方式。无论是建筑物的所有方，运营方还是使用方，都会感到极大的便利。但是，越是精密的技术，越容易出现牵一发而动全身的情况，所以在设计、建设和维护智能建筑的时候，都必须有缜密的思考和准备，以应对各种难以预料的情况。

2 电气自动化技术对于智能建筑的重要作用

首先，在智能建筑施工时，就与电气紧密相关，比如电源技术，抗谐波技术，抗干扰技术，防雷技术等。电气自动化技术是智能建筑建设的基础。在建设完成之后，电气自动化技术还要确保智能建筑中的信息技术部分能够实现建筑间信息传输和应用的功能。因此，电气自动化技术可以说是智能建筑之所以“智能”中最重要的技术形式，其设计和应用都必须做的非常到位。另外，工作人员除了从智能建筑的需求方面进行考虑，还要从电气自动化技术的专业角度来思考，确保在发挥出建筑物的智能功能基础上实现资源的优化配置[2]。

3 电气自动化技术与智能建筑的关系

与很多人想象的不同，电气自动化技术不仅是机械设备的控制，还是计算机控制下的信息处理项目。其基础是计算机科学和工程学科的综合应用。这就使得电气自动化的系统比较复杂，对软硬件之间的协调以及电器的运行要求很高，需要相当优秀的精度控制。这些也是智能建筑所需要的。不过，智能化的电气自动化技术设备因为价格昂贵，所以目前使用频率并不高。恰恰智能建筑的一大特点就是安全要求高，本身价值也高，建设方一般可以负担起智能化的电气自动化技术设备。由此可以看出电气自动化技术与智能建筑的天然联系。

4 智能建筑对电气自动化技术的基本要求

4.1 电源要求

电气自动化技术是智能建筑的重要组成部分，这一点在上文多次提及，这里不再赘述。如果要将电气自动化技术合理运用到智能建筑中，最重要的是确保电源配置的科学性。智能建筑包含有各种大功率的电气产品，例如电动机和变频器，对电源设计的要求非常高。必须明确智能建筑在电源配置方面的准确需求及其科学合理性，电气自动化技术的应用才能找到路径去满足大功率电气设备的使用要求。在这方面，I类电源设计与II类电源设计有所不同，必须根据实际情况进行选择和确认。

4.2 控制器要求

在电气自动化系统中，所有控制任务必须由控制器完成。控制器所谓电气自动化系统中的关键组件，必须满足适用的标准。为了确保现场电源可以满足电气负载，控制器的设计必须满足以下标准：现场控制器必须与管道保持安全距离，尤其是管线，必须维持在一定的特定距离，才能保持此类设备的正常运行，而不会受到较强的电磁干扰。如果现场控制器采用PLC控制技术，则在智能建筑电气自动化系统的设计过程中应进行优化设计。例如，要有一定的储备余量，要同时优化和调整相应的系统管理方法。

4.3 布线要求

除了上述两点之外，布线也是电气自动化系统的关键之一。智能建筑中的电气自动化技术对布线的设计有很高的设计要求，电源布线必须根据建筑建设的实际情况而定。例如，在铺设网络通信线路的过程中，除了满足基本的布线标准外，还必须尽可能地满足灵活性的要求，以便可以通过相应的电缆来控制铺设的信号线。通过布线优化，电气自动化系统的可靠性和稳定性都可以得到改善。而这种改善自然有助于智能建筑发挥出相应的功能，真正体现出其“智能”的一面[3]。

5 电气自动化技术在智能建筑中的具体应用

5.1 中央工作站系统

在整个电气自动化系统中，中央工作站充当着“大脑”的作用，它应该能够有效地处理所有传输的信息数据，并在此基础上执行相应的监测和计算任务。通常，中央工作站至少包括一台主机和一台打印机，这些设备可以直接连接到互联网和系统本身所组成的局域网，以确保各种数据传输的可行性与便利性，以及中央工作站对于整个智能建筑的有效监控。当然，根据不同智能建筑的实际需求以及电气自动化本身多达到的技术水平，中央工作站系统也可以有更多的辅助设备。

5.2 给排水系统

在现代建筑中，给水和排污系统是基本且关键的功能组件。通常情况下，主要的供水方式是水泵，水箱和气压罐，排水方式则主要是靠重力流直接排放。如果采用泵房设计，则污水可以直接通过排水箱或排污泵等从室外排放。而在供水方面，通常需要在缓冲池中设计水位传感器以实现平稳的供水，而且一般还会有多个水位传感器，来同时监测水量，溢流等不同的情况。另外，水压传感器也是必需的组成部分，它可以和最低警报级别之间的差异，是否通过此传感器溢出。当然，水压传感器也是关键部分，它可以使恒压水泵保持正常工作状态。当上述传感器检测到设备异常时，会自动向相关人员发送警报消息，做出及时调整。

5.3 照明控制系统

智能建筑中存在多种设备，这些设备在运行期间具有很大的功率需求，因此在电气自动化系统的设计中还应当加强对照明控制系统的设计，以保证能够时刻提供有效的照明。该系统必须满足建筑物的基本照明条件，满足建筑功能需求，还要达到自动控制的目的。在智能建筑中，照明控制系统运行时往往采用计算机控制技术，各种照明设施都在其控制之下。这种智能控制方法可以有效降低照明过程中的功耗，降低照明成本。另外，有的照明自动控制系统还可以实现对各种照明设施的远程控制。

5.4 通风与空调控制系统

在智能建筑中，通风与空调控制系统是电气自动化系统的重要组成部分。其一般比较复杂，以热源、前端设备和冷却源为主。智能建筑通常可以通过自动控制空调系统来净化室内空气，为人们创造一个良好的室内环境。而通风系统的作用则主要可以区分为局部通风和全部通风。由于它属于电气自动化控制系统，因此自动化模块可以有效地监测和控制系统中的各种设施。简而言之，通风与空调控制系统的配置较为复杂，但通过电气自动化技术相应的控制模块，可以使得这一系统稳定运行。

5.5 变电及配电监控系统

智能建筑电源系统的设计要求比较高。为了满足智能建筑的电源需求，经常需要设计备用电源，以便在必要时及时激活，避免因为突然停电而造成的各种建筑功能问题。因此，供电系统中变电和配电监控系统的设计非常重要。这套系统可以监控各种电力设施的运行状况。由于监控是实时进行的，因此可以及时发现电力设施的潜在故障并通知具体负责人加以解决，从而减少发生故障所可能造成的损失。在这样一套系统中，现场控制器是关键组件。即使中央工作站出现故障，有些现场控制器也可以保持正常运行。

5.6 智能门禁管理系统

由于许多社区居民对个人隐私的需求不断增加，许多住宅类型的智能建筑会在单元门安装智能门禁管理系统。该系统可以避免不明人员的“造访”，使得住户免受不应有的损失，保护居民的隐私。其设置在技术上并不困难，一般只需要在单元门上安装可以远程操作的电磁开关。在许多商业建筑中，尤其是写字楼或商住两用楼，为了保证公司和住户的相对私密性，避免大家受到复杂来访人员的影响，通常也会安装智能门禁系统。这些系统都需要电气设备的支持，所以也是电气自动化技术在智能建筑中的应用的一部分[4]。

5.7 智能消防系统

所谓智能建筑中的智能消防系统，指的是建筑的电气自动化控制系统包括烟雾探测器及可燃气体检测器等传感设备，可以对建筑中的相关参数进行实时监测与分析。一旦发生火灾等重大安全事故，系统则会自动进行处理。比如烟雾探测器与自动喷淋装置联动，在探测到达到某一标准的烟雾时，喷淋装置启动，并且能够通过电磁继电器及时关闭建筑物之中的可燃气体总闸，将火情快速地反馈至物业安保人员甚至用户手机等移动设备上。电气自动化技术在这方面的应用能够在很大程度提高建筑消防的安全性。