电气自动化技术在楼宇智能化中的应用

2022-12-14王莉

信息记录材料 2022年7期

王莉

（江苏省靖江中等专业学校江苏靖江 214500）

0 引言

在科技进步的驱动下，电气自动化技术已在建筑行业得到广泛应用，并促使楼宇系统朝向自动化、现代化的方向发展，其主要作用就是要完善建筑的功能。与此同时，人们对智能化的现代建筑也有了更多的新需求，所以电气自动化作为楼宇智能化的关键技术环节同样也需要得到重视以及更多的创新。在整个智能楼宇电气自动化系统的设计过程中，要凸显自动化特点。现如今楼宇电气设计中已结合多项电气自动化技术，如研发出灯光控制、空调系统控制、电梯控制以及通风系统等的智能自动化控制系统。然而在实际的建筑过程中，电气自动化技术的应用仍旧存在一些问题。这就需要智能楼宇建设单位的相关负责人提高对自动化系统的认知和理解，积极投入到电气自动化技术的创新研发中。

1 智能楼宇电气自动化系统概述

随着人们生产生活需求的逐步提升，传统建筑难以满足群众的居住需求，人们开始追求更加安全舒适的居住环境，这为智能的发展提供了新机遇。且在智能家电与其他智能设备共同完善的当下，都为智能建筑价值的提升奠定了良好基础。建筑的多种设备及家电可以进行自动化和智能化操作，帮助系统运作增强可靠性，避免其出现安全问题，结合监控监督技术能及时发现建筑内可能存在的安全隐患，及时处理，避免危害产生。在现代化建筑中引入新兴技术，能够多方面彰显智能建筑对人们生产生活发挥出的重要作用。

电气自动化则是将计算机技术与系统控制、管理进行有效结合，根据实际工作需求，实现对工作流程的模拟操作与系统化检测。通过该系统应用，能够稳步提升产品生产质量，提高运行效率。技术创新是自动化设备及系统在运行过程中容易产生瓶颈的关键，需要结合实际的使用需求，加之对信息资源的整理、分析及判断，管理信息数据并选择出合适的操作路径。以我国的科技发展形式进行切入点分析，需要将完善的信息技术结构进行合理的体系构建，实现信息搜集、整合与管理的有效性，并确保系统化管理平台的开放度，极大地推动了楼宇自动控制系统的发展进程。

2 智能建筑电气自动化系统设计基本要求

2.1 电源设计要求

电源的合理配置是智能楼宇电气自动化系统有效运行的关键，电源设计需要满足各设备用电负荷需求，从而保障系统顺利运行。电源设计需要满足如下需求，即当其与USP设备进行连接时，采用树干式配电方式，以保障楼宇正常供电。但当采用临近电源的形式时，对包含CPU控制器的电源设计需要确保维持一定的运行时间，保障电源持续输出电能的时限及时间的可延长性，确保整体系统的供电质量。

2.2 控制器设计要求

系统电源控制器的合理设计对满足智能楼宇的要求同样具有重要作用。为了避免出现电磁干扰问题，相关工作人员需要将现场控制器设计在远离管道及线路的位置，保障控制器的正常运行。此外，出于满足系统设备的需求的目标，现场控制器的输入输出要求需要预留一定的余量。进行控制器设计的现场设置时，要合理考虑系统管理模式，以便捷和经济为设置前提，综合考量各类因素进行设计。在保证供电运行质量的同时，也需要做好控制器防护措施的相关处理。

2.3 布线设计要求

布线设计对智能楼宇电气自动化系统的运行效果的影响较为关键，线路布置需要考虑网络通信、信号传输等设计，选择合适的设计方案需要确保线路分布合理、连接性能稳定等多方面要求。首先，为确保线路通畅性，需要根据自动化系统的实际结构规划信息进行线路设计，避免线路遭到干扰。此外，为了满足系统运行需求，要集中选取质量过关的电线电缆。对于线路连接处的部位处理是保障设备质量的关键措施，确保该布线能够满足智能楼宇对电气设备运行的相关需求。通过设置专门导线进行连接处理，确保布线与其他共用接地干线实现有效连接。

3 建筑电气自动化技术应用存在的不足

现阶段，电气自动化技术在建筑工程中的应用已是大势所趋。电气自动化技术在楼宇系统中的应用在一定程度上减少能源浪费，实现对多方的联合调配。但就具体情况而言，电气自动化技术的应用还存在诸多不足。一是应用范围较小。受多方因素制约，我国电气自动化技术的相关研究起步较晚，这也间接导致了智能楼宇在建筑群中的占比微乎其微，仍存在一定的发展空间；二是技术水平应用有待提升。即便部分建筑应用电气自动化技术，但并不能做到面面俱到，加之智能楼宇的维护升级周期通常在2～3年内，而绝大多数企业存在“重建轻管”现象，倘若前期建设投入资金超出预算，那么势必影响到后期系统的运营维护，因而在电气自动化技术的实践应用过程中仍存在着重重阻碍；三是电气节能设计不全面。智能楼宇建立的初衷就是为了合理调配建筑内部资源，全面达成节能降耗的目的，但实际建设过程中我国并无相关设计标准，而智能楼宇的设计往往受设计团队主观意识左右，对于自动化概念理解的偏差加上标准的不统一也使得线路设计不合理、系统能耗不减反增的现象时常出现，智能楼宇建设任重而道远。

4 电气自动化技术在楼宇智能化中的应用

4.1 智能空调系统

建筑物内的空调系统担负着调节温度的工作，在智能楼宇中要满足节能优化理念，依托电气自动化技术及气体传感器对建筑内部的有害气体（如一氧化碳、二氧化硫等）予以实时监控，一旦气体浓度高于临界值，那么系统将会第一时间联动消防装置并开启自动排风系统，确保室内环境保持稳定状态。目前智能大厦多采用新风机组，采用电气自动控制技术，能在建筑物内实现对回风量的实时监测，实现对建筑物内湿度的实时监测。空调器运行状态监控同样体现了电力自动化技术的应用，能自动感觉到环境温度的变化，合理调整空调系统的工作温度，以确保建筑物及建筑物内空调运行温度都在一个合理范围内。不仅如此，倘若经检测在正常环境下出现自动警报问题，空调系统及时停止区域内部的分机设备，同时向中央工作站发出报警信号，确保设备安全。

4.2 建筑照明系统

照明系统作为智能建筑中的耗电大户，其照明耗能主要取决于建筑物的大小和用途，因此照明控制方式与整个楼宇系统运营成本息息相关。结合电气自动化技术监控照明系统的耗电量，则可以在一定程度上起到合理调整能耗的作用，避免不必要的照明损耗。按照建筑物内部照明设施的使用情况，以大厅、大堂及楼层公共区3个位置每天耗电较大，其中以照明耗电最为明显，为此需要特别加强监测与管理工作。此外，建筑照明系统还需要根据建筑内部的实际建筑功能区扎根，对系统属性进行划分，不同区域所需的照明系统也有所不同。在划分区域后，依托照明控制系统对照明设备的开关动作实现操作和控制，是有效降低建筑电能损耗的重要途径；此外，建筑照明系统的电气自动化也可以根据功能区的实际需要进行自动转换[1]，以更好地满足现代建筑功能区的照明需求，从而更好地实现建筑的智能化。

4.3 排水系统

楼宇智能化中的电气自动化技术应用的排水系统基本是针对建筑中的消防水箱、集水槽以及生活水箱的状况作出全方位的监控以及检测，要实时检测水槽中的水位是否保持在正常范围之内，并且电气自动化技术对于生活水箱和排水口等水泵运作状况能够进行时刻监控以及检测，倘若水箱出现异常或超出预期变化时，自动系统会发出预警，并提示管理人员检查水箱内部情况，按要求及时补水，故障检修，从而更好地保证建筑给排水系统中水箱的正常运行，提高水泵的稳定性。

4.4 通信自动化系统

通信系统在建筑智能化中起着非常重要的作用，它相当于中枢神经系统的功能。通信系统是一个综合性的信息网络，主要包括计算机、电话、网络管理、电视监控和报警系统。通信网络的自动管理是一个非常复杂的过程[2]。整个系统采用3层通信物理架构，依次为串行通信层、传输控制层以及应用服务层，其中传输控制层负责实时接收来自楼宇内部电气设备的信息数据，再由串行通信层将数据传送至应用服务层，简单来说传输控制层作为其余两层物理架构的桥梁而存在。整个系统的应用建立在物理架构和通信协议的基础之上，利用遗传算法进行组合优化，有效提高通信服务质量。值得注意的是，在通信系统中应用电气自动化技术时，一方面要注意线路规划，另一方面则是要注意设备的维护，使智能楼宇具备高度稳定性。

4.5 中央工作站系统

在楼宇智能控制中，中央控制站系统是一个重要的核心部分，可以提供各个监控对象的数据、计算和存储状态。楼宇智能化中心工作站主要由主机和显示器组成，其通过网络传输技术来进行信息化连接，以电气自动化技术为主要管理技术，可以将建筑楼宇中所有运行的设备统一纳入管理范围，然后通过终端显示器来显示建筑楼宇智能化系统中所有设备的运行情况，可以为管理人员提供更加可靠的信息。在中央工作站系统运行时，需要合理监测数据的正确使用，由数据储存库发挥存储职能，数据经系统调配、信息转化进行对接，实现其余不同子系统之间的信息传输。云计算系统的应用使其计算系统能够通过数据采集、图像采集、信息整合等多项数据对传递的技术化数据进行有序甄别，保障电气设备内的信息判断。

4.6 自动化消防系统

消防管理是建筑工程的重中之重，而电气自动化技术在消防系统的应用，为大楼内部安全提供了重要的保证。一是火灾自动报警功能。倘若楼宇内部发生火灾，一方面报警控制器启动消防应急广播与声光报警器，第一时间向楼宇住户发出警报，及时疏散人群，另一方面联动消防报警系统，准确定位火灾位置报送给相关部门，方便工作人员及时查看，尽可能在短时间内实现火灾的有效控制；二是联动灭火系统。除了触发警报外，借助计算机技术，系统分析空气质量中易燃物质成分，对火灾做出相应的检测。与此同时，还要注重对灭火系统的智能化设计，一旦发生火情，灭火系统也要在第一时间发挥出最大的作用，联动控制消防水泵，既可在发生火灾时自动开启，也可选择手动，满足火灾发生时的用水需求，不断提高消防系统的安全性和自动化水平。三是设置备用电源模块。为防止火灾影响电源供应，在突发停电状态下为消防系统的运行提供电力，将火灾隐患扼杀在摇篮里。

4.7 智能监控系统

智能楼宇自动化重点体现在智能方面，其中智能监控系统发挥着重要作用。智能监控系统主要由前端的传感器、终端的突显信号转换装置以及后端的存储装置组成。智能监控系统能够及时地对传感器信号进行捕捉，然后按照相关的程序发出相关的报警，并且将画面信息储存起来。以单片机作为中央处理器模块组成的远程监控装置，为建筑的智能管理与控制提供了解决方案，增强了整体系统的安全性与可靠性。目前而言，智能监控系统技术越来越成熟，已经能够根据环境的变化进行调整。比如，摄像头可以根据光线进行自动调整，能够清晰地看清楚人的脸、车牌号以及一些小动物，然后对这些信息进行有效处理，并存储起来，以备相关人员进行查看。

4.8 智能门禁系统

随着自动化技术的逐渐成熟，智能门禁系统在目前应用的范围越来越广，已经成为智能楼宇中必需设施。智能门禁系统主要是通过面部识别的方式，针对本小区的居民和外来居民进行管理。一般而言，智能门禁系统需要实现将小组居民的面部信息储存到系统当中，然后当居民进出小区之后，智能门禁系统会根据居民的面部信息与系统中所存储的面部信息进行对比，以此来确认业主的身份。目前而言，智能门禁系统的应用频率越来越高，人们对智能门禁系统的接纳程度也越来越高。与传统的门禁管理方式相比，能够充分保证小区木居民的安全，降低外来人员进出小区。

5 楼宇智能化中的电气自动化技术应用的关键点

5.1 电气接地

5.1.1 TN-S接地系统

相对于TN-S接地系统来讲，当楼宇中缺乏独立的变配电的时候，需要提高对TN-S接地系统的运用，以此来完成接地。TN-S系统每条线路互不干扰，特殊电路可断开，不允许漏电开关进入。如此一来，当金属外壳和电气设备的电流失效时，就不会产生电压。当设备外壳断电时，零线故障电流将得到保护[3]，使TN-S接地系统更加安全可靠。

5.1.2 TN-C-S系统

TN-C接地系统与TN-S接地系统一起合成了TN-C-S接地系统，当系统还没有接入用户的时候，就要利用到TN-C接地系统，用它来在用户入口反复地接地，以此来对负荷的状况作出检测。并且在系统接入用户以后，就要采用TN-S接地系统，保护接地线和中性线不能产生电气连接的现象。经过利用TN-C-S这个接地系统，能够保证不会出现因为电压大小负载从而产生的不平衡现象。并且在TN-C接地系统和TN-S接地系统的共同构成的TN-C-S系统后，经过利用这个系统能够减小外界电磁场的干扰程度，保障设备运行的稳定性和顺畅性[4]，极大程度地减少了电气自动化技术专业人员的工作量和其带来的巨大压力。

5.2 电气保护

首先要做好交流接地的工作，交流接地变压器上的中性线材质需要使用铜芯线，并且不能裸露出配电设备的接线端子，也不能跟其他的接地系统混杂到一起[5]。其次就是防雷接地的工作，如果设备在运转过程中受到了雷击，极有可能会危害到电气设备的顺利运转和设备安全，所以说必须要积极建立完整的防雷体系，结合实际情况和规范要求来对楼宇的防雷体系作出合理设计。