自動控制技術(shù)在建筑電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用研究

嚴(yán)婷婷 史譽(yù)州

（南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226010）

隨著世界經(jīng)濟(jì)的國際化和全球化加速，中國經(jīng)濟(jì)和科技水平不斷提高，建筑電氣工程的發(fā)展愈來愈快。建筑電氣工程自動化逐步深入到人們的日常工作、學(xué)習(xí)生活中去，并在當(dāng)今工業(yè)化中得到不斷完善和廣泛應(yīng)用，包括的行業(yè)主要有：工業(yè)制造、工程建筑、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防等，并已成為社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵支柱。

1 研究背景

由于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、生活水平的改善，使得人們對于生活環(huán)境、工作場所的舒適度、便捷性等方面的要求都越來越高，這就推動了建筑設(shè)備（包括：照明、變配電、給/排水、樓宇控制、消防水控制及暖通空調(diào)等設(shè)備和系統(tǒng)）往自動控制的趨勢發(fā)展，自動控制既能提高對各設(shè)備的利用率，同時(shí)還可以節(jié)能降耗。

城市化進(jìn)程的日益加速使得城市用地越發(fā)緊張，配備智能系統(tǒng)的高層建筑也就越來越受歡迎，且得到了大力推廣，這對消防、供電、電氣、給/排水等設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)以及管理提出了更高要求。傳統(tǒng)的電氣技術(shù)不僅無法滿足當(dāng)代社會人民生活、工作的各項(xiàng)要求，反而在一定程度上阻礙了人們開發(fā)、實(shí)現(xiàn)新型建筑功能。現(xiàn)代電氣系統(tǒng)以及建筑設(shè)備發(fā)展的復(fù)雜程度越來越高，自動控制技術(shù)及智能化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑物發(fā)展的主要需求，同時(shí)還能夠更好地推廣和使用各項(xiàng)電氣化技術(shù)。

2 自動控制技術(shù)的優(yōu)勢

自動控制技術(shù)在控制現(xiàn)場方面主要是借助于其自身極其優(yōu)秀的處理能力，涵蓋并集中控制了多個(gè)系統(tǒng)，包括：配變電、照明、電梯、中央空調(diào)、給/排水和樓宇控制等。在對建筑電氣設(shè)備進(jìn)行安裝或調(diào)試的時(shí)候，對專業(yè)性以及技術(shù)性都有比較高的要求，主要包含：電子學(xué)、信息學(xué)、電工學(xué)以及自動控制技術(shù)。通過自動控制技術(shù)，能夠有效地改善各系統(tǒng)相互間的有效聯(lián)系和聯(lián)動；此外，落實(shí)相關(guān)監(jiān)測作業(yè)可以在很大程度上提升建筑物的安全性。目前，現(xiàn)代智能建筑中所采用的自動控制系統(tǒng)，多指借助具備較高處理能力的現(xiàn)場控制器，集散控制樓宇中的相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)，包括：照明系統(tǒng)、配變電系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、給/排水系統(tǒng)以及中央空調(diào)系統(tǒng)等。此外，建筑物內(nèi)電氣系統(tǒng)與很多學(xué)科相關(guān)，所涉及和涵蓋的面比較廣，伴隨智能建筑的進(jìn)一步發(fā)展，現(xiàn)代建筑電氣技術(shù)已被單獨(dú)列為一項(xiàng)具備重大意義的工種。同時(shí)，我國也陸續(xù)頒布了相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，例如：《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》、《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》等，這也促使國內(nèi)漸漸形成了一種標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，它密切結(jié)合了其應(yīng)用對象，并具備了電子學(xué)、電工學(xué)、信息學(xué)和自動控制技術(shù)等多門學(xué)科相交叉的特點(diǎn)。

根據(jù)自動控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用成效，呈現(xiàn)出了以下幾大技術(shù)性優(yōu)勢：

2.1 能夠?qū)υO(shè)備和系統(tǒng)的整個(gè)工作流程進(jìn)行高效、全面的監(jiān)控

大型建筑的結(jié)構(gòu)通常比較復(fù)雜，其電氣系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)繁、組件多、功能全的特征。傳統(tǒng)的運(yùn)行模式大多會留有管理盲區(qū)，從而致使出現(xiàn)故障，但是現(xiàn)代自動控制技術(shù)是借助于“采集一處理一反饋”的新型模塊，實(shí)時(shí)地對系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化監(jiān)控，可以及時(shí)迅速地傳達(dá)控制中心的各項(xiàng)指令至系統(tǒng)，同時(shí)把系統(tǒng)的反饋信息傳回控制中心，從而得以實(shí)時(shí)、高效、持續(xù)地對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理和監(jiān)控。

2.2 提升了整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)動性

自動控制技術(shù)能夠把建筑內(nèi)的配電、消防、照明、空調(diào)等各個(gè)系統(tǒng)串聯(lián)成一個(gè)整體，在很大程度上改善了聯(lián)動效果，使得電梯系統(tǒng)能夠根據(jù)各樓層的用戶流去自動地調(diào)整其運(yùn)行速度。在發(fā)生水管爆裂、火災(zāi)等緊急情況的時(shí)候，系統(tǒng)能夠自動進(jìn)行識別和判斷，并及時(shí)激活系統(tǒng)內(nèi)早已預(yù)設(shè)好的應(yīng)急處理方案，實(shí)現(xiàn)啟動緊急照明系統(tǒng)、調(diào)節(jié)水壓、打開噴淋滅火系統(tǒng)等措施，達(dá)成各子系統(tǒng)相互之間的配置和互動。

2.3 改善了系統(tǒng)的安全性

電氣系統(tǒng)自帶危險(xiǎn)因素，任何操作失誤、設(shè)備故障或是環(huán)境變化等都有可能會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的安全問題。自動控制技術(shù)能夠幫助系統(tǒng)及時(shí)地對異常狀況做出反應(yīng)，且可以借助其遙控模式減輕故障等異常狀況及可能會對維修管理人員所造成的直接傷害。

3 自動控制技術(shù)應(yīng)用于建筑電氣工程領(lǐng)域的相關(guān)場景

目前自動控制技術(shù)在建筑電氣工程中的各細(xì)分領(lǐng)域都得到了非常普遍和廣泛的應(yīng)用，特別是在智能建筑領(lǐng)域，自動控制技術(shù)所起的基礎(chǔ)性作用尤為重要，應(yīng)用場景主要有下列幾大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：

3.1 供電系統(tǒng)

系統(tǒng)包括電源、控制器以及供電設(shè)備等重要組成部分，設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于電能傳輸、轉(zhuǎn)化的各性能參數(shù)控制。此系統(tǒng)應(yīng)用必須確保具備充足和穩(wěn)定的電流、電壓以及供電頻率，而且系統(tǒng)內(nèi)配備了監(jiān)控裝置，可以借助各種技術(shù)手段監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，一旦發(fā)生異常問題就會馬上發(fā)送警告，提醒運(yùn)行管理人員去檢查或修正相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。

3.2 照明與動力系統(tǒng)

本系統(tǒng)為智能建筑中消耗能源最多的一個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因此在設(shè)計(jì)與應(yīng)用過程中必須充分考慮和采用節(jié)能環(huán)保理念，尤其在高層建筑中，照明設(shè)備更多、電梯動能的需求量也更大。設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)時(shí)，節(jié)能方面主要采用一些節(jié)能相關(guān)的技術(shù)以及節(jié)能型的照明設(shè)備。利用節(jié)能技術(shù)能夠啟用自動控制照明模式，比如：開關(guān)調(diào)控、聲控等。此外，在能夠滿足用戶最基本的照明需求前提下，可以適當(dāng)調(diào)低照明系統(tǒng)的亮度，減少照明設(shè)備消耗的電量，達(dá)到節(jié)能降耗、綠色環(huán)保的目的。

3.3 給/排水系統(tǒng)

系統(tǒng)主要有給水和排水兩個(gè)細(xì)分系統(tǒng)，其運(yùn)行都需借助于水泵和傳感器。給水系統(tǒng)的給水方式主要有：水泵直接給水、氣壓罐給水和高位水箱給水等，室內(nèi)排水主要借助重力流直接排放。作業(yè)人員在設(shè)計(jì)給/排水系統(tǒng)的時(shí)候，需要把傳感器安裝于水泵的位置，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控排水系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，同時(shí)對水泵的運(yùn)行狀況進(jìn)行控制。此外，還需要利用傳感器檢測氣泵液位、溢流情況和最低報(bào)警水位等重要項(xiàng)目。

3.4 通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)主要用于調(diào)控和優(yōu)化建筑物內(nèi)部空氣的新鮮程度，它具備智能監(jiān)測功能，能夠準(zhǔn)確地檢測建筑物內(nèi)部空氣當(dāng)中 CO 和 CO2兩種物質(zhì)的含量。當(dāng)含量超出規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍，通風(fēng)系統(tǒng)就會自動將建筑物內(nèi)外的空氣進(jìn)行流通與轉(zhuǎn)換，從而確保建筑物內(nèi)部的空氣能夠一直清潔、新鮮。

空調(diào)系統(tǒng)主要用于調(diào)節(jié)和控制建筑物內(nèi)部的溫度，其結(jié)構(gòu)形式有三種：局部式、半集中式和集中式。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)制冷與制熱兩大功能分成兩個(gè)部分，且兩大功能可以交替使用，功能的實(shí)現(xiàn)主要依賴于閘門、制冷/制熱設(shè)備、風(fēng)機(jī)等一系列裝置的有效調(diào)控。空調(diào)系統(tǒng)的能耗量特別大，因此節(jié)能降耗是設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)需要考慮的重要原則。

4 結(jié)語

在現(xiàn)代建筑電氣工程領(lǐng)域中，自動控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)可以借助于各種先進(jìn)技術(shù)與手段，例如通訊技術(shù)、智能化技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等，這是現(xiàn)代化建筑最為重要的一個(gè)標(biāo)志。想要在建筑電氣工程領(lǐng)域更加廣泛地采用自動控制技術(shù)，仍然存在較多技術(shù)性挑戰(zhàn)與問題，因此需要廣大建筑電氣工程師積極努力地研究和改進(jìn)自動化技術(shù)，從而推動現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。