淺析樓宇智能化配電系統(tǒng)的電氣技術(shù)應用

何云強

浙江越秀外國語學院現(xiàn)代教育技術(shù)中心，浙江 紹興 312000

淺析樓宇智能化配電系統(tǒng)的電氣技術(shù)應用

何云強

浙江越秀外國語學院現(xiàn)代教育技術(shù)中心，浙江 紹興 312000

樓宇智能建筑是計算機、通信、自動控制、傳感、多媒體等一系列先進技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，其綜合性強，涉及的專業(yè)領(lǐng)域更廣。本文分析了智能建筑存在的問題，并介紹電氣技術(shù)在樓宇職能建筑中的設(shè)計和應用。

職能；電氣；建筑

引言

隨著進步的日新月異，信息資訊已大量充斥到各個領(lǐng)域，智能建筑的數(shù)量不斷增多，其智能化水平也日益提高，成為今后建筑業(yè)發(fā)展的一種新趨勢。智能建筑技術(shù)的發(fā)展非常迅速，它是通訊技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感技術(shù)及多媒體技術(shù)等一系列最先進技術(shù)飛速發(fā)展的結(jié)晶。建筑物使用功能現(xiàn)代化的需求和相關(guān)技術(shù)的不斷更新和進步，共同促進智能建筑弱電系統(tǒng)技術(shù)的快速發(fā)展。智能建筑弱電系統(tǒng)中的電子和微電設(shè)備較多，這些弱電系統(tǒng)的設(shè)備耐受電壓較低，如電子設(shè)備耐受電壓為 5V，微電子設(shè)備耐受電壓只有1.5V，這些設(shè)備過電壓、過電流的能力差。信息系統(tǒng)設(shè)備（包括纜線）在遭受雷害和電磁干擾（如地電位升高、磁耦合、電耦合和電磁耦合等）時，必然會使信息系統(tǒng)中的設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和布線將遭受感應過電壓和電磁干擾的危害；各種高頻、超高頻的通信設(shè)施不斷涌現(xiàn)，相互間的電磁輻射和電磁干擾日益嚴重，大量的運行和實踐證明，電磁干擾和諧波對智能化設(shè)備和布線系統(tǒng)危害的案例和教訓也應引起我們足夠的重視，不可掉以輕心。智能建筑需要不同行業(yè)的專家共同參與，除了業(yè)主之外，設(shè)計師、自動化技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、人造智能技術(shù)及電氣技術(shù)眾多專家一起密切合作才能得以實現(xiàn)。

1 網(wǎng)絡(luò)與布線

智能建筑的實質(zhì)是諸多智能設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，它包括智能建筑弱電系統(tǒng)的集成（BMS 或 IBMS）。但由于火災自動報警系統(tǒng)及消防聯(lián)動（FAS）是采用集散型控制方式，所以 FAS 系統(tǒng)我國還是獨立的控制系統(tǒng)，只是留有通信接口待今后與 BAS 系統(tǒng)集成，而美國的 FAS 系統(tǒng)是分散型控制方式可與 BAS 系統(tǒng)集成。 綜合布線系統(tǒng)作為全新概念的布線系統(tǒng)，其優(yōu)越性是傳統(tǒng)的布線系統(tǒng)無法比擬的。主要體現(xiàn)在綜合布線系統(tǒng)的開放性——向所有的通信協(xié)議開放，靈活性——設(shè)備的開通更改只需增加設(shè)備和跳線管理，可靠性——器件通過 ISO等組織認證，星形拓樸結(jié)構(gòu)等一條線路故障不其它線路正常運行；先進性——采用最新通信標準的 5 類、超 5 類、6 類雙絞線或光纖，實時傳輸多路多媒體信號；適用性——將分散線纜綜合到統(tǒng)一標準布線系統(tǒng)中。從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上來分，網(wǎng)絡(luò)可劃分為局域網(wǎng)（LAN），控制網(wǎng)（In-frenet），廣域網(wǎng)（WAN）和城市網(wǎng)（MAN）。世界公認的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準——TCP/IP 協(xié)議，使得局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)實現(xiàn)了無縫連接。城市網(wǎng)是在局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的數(shù)據(jù)網(wǎng)，介于廣域網(wǎng)與局域之間把多個局域網(wǎng)互相連起來，構(gòu)成覆蓋范圍更大，支持高速傳輸和綜合業(yè)務(wù)，成為適合城市范圍使用的計算機網(wǎng)絡(luò)。

2 智能建筑存在的問題

上世紀 90 年代，我國開始引進智能建筑的理念，陸續(xù)建成了一些“帶有智能化系統(tǒng)”的建筑，“智能化”也成為眾多建設(shè)者和開發(fā)商的時髦用語，盡管與之相應的理論和技術(shù)都不成熟，全國各地的“智能建筑”如雨后春筍般矗立在城市的最顯眼處，然而至今為止，真正能稱為“智能建筑”的猶如鳳毛麟角，事實上 60%的智能建筑是癱瘓的。就其存在的問題談一下個人的觀點：首先，規(guī)劃階段對“智能建筑”的理解深度不夠，大多數(shù)建筑樓宇、消防、保安自控等系統(tǒng)相互獨立，自成體系分散布線，互聯(lián)性差，沒有實現(xiàn)真正意義上的計算機網(wǎng)絡(luò)管理，使資源、設(shè)備重復設(shè)置，造成極大浪費。隨著社會、技術(shù)、經(jīng)濟發(fā)展及用戶日益增長的需求，建筑物智能程度也應不斷地提高，如不具有適應情況變化的能力就算不上智能建筑。其次，設(shè)計階段建筑總體設(shè)計與智能化系統(tǒng)設(shè)計脫節(jié)，設(shè)計院因為機制和人力的問題，往往把智能化系統(tǒng)設(shè)計甩給工程商，而由于建設(shè)程序的原因，工程商的介入時間遠落后于合理設(shè)計時間，設(shè)計質(zhì)量無法得到可靠保證。最后，施工階段工程管理的不到位，由于智能化系統(tǒng)涉及的技術(shù)。復雜多樣且日新月異，施工總包和監(jiān)理很難管好智能化工程，特別在系統(tǒng)功能和系統(tǒng)調(diào)試方面的管理幾乎是空白。

3 電氣技術(shù)在智能建筑中的應用

智能建筑是在建筑平臺上實現(xiàn)的，脫離了建筑這個平臺，那么智能建筑也就無法實施。智能建筑中弱電系統(tǒng)的設(shè)備、纜線安全必須依靠電氣技術(shù)如：電源技術(shù)、防雷與接地技術(shù)、防諧波技術(shù)、抗干擾技術(shù)、屏蔽技術(shù)、防靜電技術(shù)、布線技術(shù)、等電位技術(shù)等眾多的電氣技術(shù)來支持方可奏效。下面從列舉的幾個案例中就能驗證了電氣技術(shù)在智能建筑中的重要作用。

案例 1：數(shù)字視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)多采用計算多媒體技術(shù)，CCD 攝像機作為報警探頭。探頭將獲取的視頻信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換傳輸?shù)街鳈C，主機里的高速圖像處理器對視頻信號進行數(shù)字化處理，將視頻信號形成的圖像與背景圖像進行分析比較，若發(fā)現(xiàn)有差異就報警，這種全屏報警系統(tǒng)最大的特點是不易漏報。但該系統(tǒng)的光發(fā)射機的光端數(shù)據(jù)接口Rs422，室外攝像機防護罩配置的溫度繼電器、冷卻風扇、電加熱器、雨刷器經(jīng)常會被燒毀，更新和維護量大，工作極不正常。主要是由于電力負荷的頻繁開關(guān)和負荷頻繁變化引起的。另外電磁鐵的直流電源是由三相可控整流取得的，故電源線路內(nèi)含有大量3、5、7、9 等奇次諧波，遠超過諧波電壓限制和諧波電流允許值，諧波嚴重危害配電線路及設(shè)備安全。因此智能化系統(tǒng)多采用凈化電源，有效地抑制瞬流、諧波的產(chǎn)生。低電配電線路還應具有雷電過電壓、電磁兼容（EMC）、電磁脈沖（LEMP）的保護功能，最大程度地改善和提高電源質(zhì)量，以確保整個智能化系統(tǒng)的安全。

案例 2：電子計算機中心的接地裝置不但要滿足人身的安全，還應滿足電子計算機正常運行和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的安全。辦公自動化系統(tǒng)包括：計算機、數(shù)字化設(shè)備等，除產(chǎn)品系列的不同外，高層、超高層建筑由于場地、位置、施工和投資等條件的限制，因此電子計算機在“接地”問題上有著不同的見解，國外經(jīng)濟發(fā)達的國家也有不同的觀點。電子計算機“接地”系統(tǒng)是比較復雜的，如處理不好將造成電子計算機不能正常工作。工作在弱信號條件下數(shù)字設(shè)備接地線的脈沖干擾不容忽視。目前計算機工作頻率多在100MHZ、200MHZ今后甚至 1000MHZ及1GHZ、10GHZ。這時分布電感，分布電容會引起電流通路的阻抗發(fā)生很大的變化，當這些參數(shù)對諧波產(chǎn)生共振時又會產(chǎn)生超出常態(tài)阻抗和能量，將會直接危及計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。有關(guān)電子計算機的接地有以下幾種方式：交流工作接地、安全保護接地、工作接地、防雷接地等四種接地方式，在智能建筑中宜采用聯(lián)合接地（共用接地）。經(jīng)過大量高層、超高層建筑接地方式的調(diào)研，聯(lián)合接地完全可利用其結(jié)構(gòu)鋼筋和基礎(chǔ)鋼筋做接地裝置。接地電阻一般值不會超過 0.4歐，很適宜作為電子計算機的接地裝置。因為在同一建筑物內(nèi)，采用同一個聯(lián)合接地系統(tǒng)（共用接地系統(tǒng)），以避免不同接地系統(tǒng)間的電位差引發(fā)電氣事故和干擾。做了建筑物總等電位聯(lián)結(jié)包括局部等電位聯(lián)結(jié)、局部信息系統(tǒng)的網(wǎng)形和星形等電位聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)、利用鋼筋混凝土鋼筋做接地裝置（含鋼筋混凝土基礎(chǔ)接地體），其聯(lián)合接地（共用接地）接地電 R≤0.4歐，遠低于《智能建筑設(shè)計標準》GB/T50-2000的接地電阻R≤1 歐的阻值要求。更遠遠小于電子計算機直流接地阻4歐的要求，既不花費投資又不費工，還保證電子計算機的正常工作，何樂而不為呢？目前計算機信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應用已遍及各行業(yè)各部門乃至家庭。目前防雷技術(shù)已提出“建筑物綜合防雷系統(tǒng)”的概念，新國標《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷規(guī)范》已批準實施。建筑防雷工程必須綜合考慮，將外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施（接閃功能、分流影響、均衡電位、屏蔽作用、合理布線加裝過電壓保護等多項重要因素），作為整體來統(tǒng)一考慮防雷措施。

總之，智能建筑是利用系統(tǒng)集成方法將智能型電腦技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)與建筑技術(shù)有機地結(jié)合起來，智能建筑是人、信息和工作環(huán)境的智慧結(jié)合，是建立在建筑設(shè)計、行為科學、信息科學、環(huán)境科學、社會工程學、系統(tǒng)工程學、人類工程學等各類理論學科之上的交叉應用。智能建筑己成為未來時代建筑的標志，中國的智能建筑將面向新的世紀，面對信息時代，做好一切準備迎接更大的發(fā)展。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.074

何云強（1968— ），男，浙江紹興人，浙江越秀外國語學院高級工程師、高級經(jīng)濟師，工程碩士，主要研究方向為網(wǎng)絡(luò)電儀與建筑智能。