智能化技術(shù)在建筑電氣工程中的應(yīng)用

白進(jìn)存

中鐵六局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司 北京 102200

隨著世界經(jīng)濟(jì)的國(guó)際化和全球化加速，中國(guó)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(dòng)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(guó)防等，并已成為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵支柱。

1 智能化建筑簡(jiǎn)介

近些年我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了極大的提升，綜合國(guó)力也在不斷加強(qiáng)。由此隨著生活水平的不斷提高，對(duì)于自己的居住要求也變得苛刻。在快速的生活節(jié)奏中，人們難以進(jìn)行慢生活，對(duì)生活中的各項(xiàng)事務(wù)都需要便捷化、高效化，因此建筑作為人們生活中不可缺少的一個(gè)組成因素，也開始對(duì)其賦上了高效便捷的要求。在這種背景之下，智能化技術(shù)便有了一個(gè)很大的發(fā)展空間，將建筑智能化使其更好地服務(wù)于社會(huì)。它將系統(tǒng)、服務(wù)、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了優(yōu)質(zhì)的組合，并且在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中引進(jìn)計(jì)算機(jī)、通訊、自動(dòng)控制等等高科技技術(shù)，一方面能達(dá)到節(jié)能的要求，另一方面還可以降低成本。因此我國(guó)的建筑都開始朝著智能化的方向發(fā)展。

2 建筑電氣自動(dòng)化技術(shù)的基本特點(diǎn)

2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控的特點(diǎn)

現(xiàn)代建筑中結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電氣系統(tǒng)在為人們提供使用便利的同時(shí)，也因其系統(tǒng)繁復(fù)使得系統(tǒng)在運(yùn)行中產(chǎn)生一定的風(fēng)險(xiǎn)及隱患，而這些風(fēng)險(xiǎn)及隱患的存在可能會(huì)對(duì)現(xiàn)代建筑造成一定程度的不利影響。針對(duì)這一現(xiàn)象，若能有效的在現(xiàn)代建筑中使用電氣自動(dòng)化的應(yīng)用，充分利用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)智能模塊中的監(jiān)控功能，對(duì)現(xiàn)代建筑中電氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行數(shù)字化的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而第一時(shí)間得知系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，便可通過故障反饋數(shù)據(jù)在第一時(shí)間進(jìn)行維修，如此便有效的降低了故障發(fā)生帶來的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 安全狀況良好的特點(diǎn)

在現(xiàn)代建筑應(yīng)用中，系統(tǒng)應(yīng)用安全故障的發(fā)生將會(huì)對(duì)建筑整體及使用者造成一定的威脅，而電氣自動(dòng)化的投入性應(yīng)用將會(huì)有效的對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用中的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的預(yù)控，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障進(jìn)行專項(xiàng)性的處理，以此來保障建筑應(yīng)用的安全狀況良好性[1]。

3 自動(dòng)控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3.1 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(huì)留有管理盲區(qū)，從而致使出現(xiàn)故障，但是現(xiàn)代自動(dòng)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(duì)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理和監(jiān)控。

3.2 提升管理效率

隨著建筑行業(yè)的日益發(fā)展，建筑施工中內(nèi)部結(jié)構(gòu)也變得日益復(fù)雜化，這也就導(dǎo)致了建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)安全隱患的機(jī)率大比幅上漲，而傳統(tǒng)的建筑電氣因其自身的原因無法對(duì)建筑進(jìn)行大范圍的監(jiān)管，進(jìn)而無法保障建筑整體的安全性，而建筑電氣自動(dòng)化的出現(xiàn)將有效的改善這一現(xiàn)象。人們可以通過電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的監(jiān)控功能對(duì)建筑系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)監(jiān)管，一旦系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)故障，便可通過自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行處理，并利用回傳的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的整合實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有效管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管理效率的提升。

3.3 簡(jiǎn)化自動(dòng)化控制模型

只有建立穩(wěn)定可靠的自動(dòng)化控制模型，才能完成電氣工程的自動(dòng)控制制作業(yè)。因此，建立模型是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中不可缺少的一部分。但在實(shí)際操作過程中，因?yàn)楦鞣N因素影響，可能會(huì)導(dǎo)致建立的模型與實(shí)際情況之間存在較大差異。但是使用智能化技術(shù)可以在確保電氣工程自動(dòng)化控制穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，最大程度上降低外界對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的不利影響，從而確保電氣工程自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 提升了整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)性

自動(dòng)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(dòng)效果，使得電梯系統(tǒng)能夠根據(jù)各樓層的用戶流去自動(dòng)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(dòng)進(jìn)行識(shí)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(dòng)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(dòng)[2]。

4 建筑電氣工程中智能化技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 工程概況

東北某地區(qū)醫(yī)院是一所綜合性三級(jí)甲等醫(yī)院，其前身是東北某地區(qū)人民醫(yī)院。本工程位于東北某地區(qū)迎賓街以東，繁榮大街以南，地下四層（包括局部夾層），地上十六層，總建筑面積約為22.3萬平方米。其中，地上一層至十五層為醫(yī)院辦公大樓，占地面積約為16.2萬平方米。頂層為機(jī)房設(shè)備間，層高4米，其它層高3.6米。圖1為東北某地區(qū)醫(yī)院建筑效果圖[3]。

圖1 東北某地區(qū)醫(yī)院建筑效果圖

4.2 電氣設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制

當(dāng)前大部分的建筑照明設(shè)備都擁有自我控制和保護(hù)功能，所以，設(shè)備安裝時(shí)需要進(jìn)行自我控制與保護(hù)雙支設(shè)置，使得電氣工程內(nèi)部得到更好的保護(hù)，以此降低突發(fā)故障的發(fā)生率，減少突發(fā)事故導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，而想要該保護(hù)功充分發(fā)揮作用就需要運(yùn)用到智能化技術(shù)，比如通過GPS具備的定為功能，明確設(shè)備的位置，再通過傳感技術(shù)將設(shè)備的工作狀況與線路運(yùn)行情況傳輸?shù)较到y(tǒng)中，讓技術(shù)人員可以隨時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行情況，以便對(duì)各個(gè)裝置進(jìn)行良好的控制[4]。

4.3 配電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，供電線路起輸送電能的作用，線路上會(huì)產(chǎn)生電能損耗。為了達(dá)到節(jié)能的目的，采取以下措施：①變電所盡量設(shè)置在負(fù)荷中心，減少配電干線線路長(zhǎng)度，一般配電距離不大于200m；②供電電纜截面應(yīng)結(jié)合技術(shù)條件、運(yùn)行工況和經(jīng)濟(jì)電流的方法來選擇；③供配電主照明電源線路采用三相供電，以減少電壓損失，并盡量使三相照明負(fù)荷平衡[5]。

4.4 電氣接地技術(shù)中的應(yīng)用

人們的日常生活中離不開電力的供給，電氣接地技術(shù)是建筑電氣中一項(xiàng)主要應(yīng)用項(xiàng)目，電氣接地技術(shù)包含直流接地、靜電接地、屏蔽接地以及防雷接地。直流接地技術(shù)一般被應(yīng)用于建筑中數(shù)字電視連接以及計(jì)算機(jī)控制等電子設(shè)備上，并在使用中通過絕緣銅芯來進(jìn)行絕緣保護(hù)；靜電接地和屏蔽接地主要通過將電氣設(shè)備遠(yuǎn)離靜電或輻射放射區(qū)，進(jìn)而保障電氣設(shè)備的用電安全；防雷接地是在雷電天氣中防止雷電對(duì)于電氣設(shè)備的損害。電源是電氣設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提保障，電氣接地技術(shù)便是為了保障電路系統(tǒng)正常運(yùn)行而存在的，而現(xiàn)代建筑中電氣自動(dòng)化的應(yīng)用在保障電氣接地正常平穩(wěn)供電的情況下，還能有效的防止因觸電而產(chǎn)生的人員傷亡及損失，為使用者提供創(chuàng)建一個(gè)相對(duì)安全的用電環(huán)境。

4.5 空調(diào)系統(tǒng)和動(dòng)力設(shè)備節(jié)能技術(shù)

建筑電氣設(shè)計(jì)中，空調(diào)系統(tǒng)的耗電量較大，占建筑物耗電量的一半以上，因此，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。以民用建筑為例，應(yīng)將主體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成規(guī)矩的圖形結(jié)構(gòu)如長(zhǎng)條形或圓柱形，避免出現(xiàn)較多的凹凸，減少空調(diào)系統(tǒng)的使用頻率。在建筑物的門窗設(shè)計(jì)上，應(yīng)注重控制門窗的數(shù)量，保證室內(nèi)照明效果的前提下，應(yīng)注重縮小門窗的設(shè)計(jì)面積，以此降低空調(diào)系統(tǒng)的制冷負(fù)荷。在建筑物的外墻設(shè)計(jì)上，需要重應(yīng)用保溫型材料并采取外墻保溫技術(shù)，降低人們對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的依賴，有效節(jié)約電力能源損耗。同時(shí)，為保證中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用過程的經(jīng)濟(jì)性，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)日常管理，提高居民的節(jié)約用電意識(shí)。在建筑電氣設(shè)計(jì)中降低動(dòng)力設(shè)備的電力能源損耗，是促進(jìn)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的有效方式。建筑工程中，主要的動(dòng)力電氣設(shè)備有電梯、水泵和風(fēng)機(jī)，在電力能源的消耗中占有重要地位，因此，應(yīng)注重推廣并應(yīng)用節(jié)能型電動(dòng)機(jī)，在日常的工作中減少電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)和制動(dòng)頻率，以此降低電力設(shè)備的能源損耗?？傊诂F(xiàn)代建筑物設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)節(jié)能電氣設(shè)備的應(yīng)用，并合理設(shè)計(jì)配電線路，以此提高對(duì)電力能源的利用效率，不斷踐行綠色建筑理念。

4.6 對(duì)電氣工程設(shè)備生產(chǎn)進(jìn)行故障診斷

智能化技術(shù)可以對(duì)電氣工程自動(dòng)化控制過程中的故障進(jìn)行準(zhǔn)確檢查，這是智能化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中的主要功能之一。在電氣工程自動(dòng)化控制過程中出現(xiàn)故障，會(huì)對(duì)后續(xù)的生產(chǎn)工作產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響。并且對(duì)電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的故障進(jìn)行檢查是一項(xiàng)比較復(fù)雜繁瑣的工作，檢查的時(shí)間比較長(zhǎng)，也不能及時(shí)解決故障問題。這會(huì)在一定程度上影響電氣自動(dòng)化控制生產(chǎn)效率和質(zhì)量。智能化技術(shù)診斷電氣工程自動(dòng)化控制中的故障，可以確保診斷效率，能快速確定電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的故障位置和故障原因，并且能夠保證故障診斷的準(zhǔn)確性，有利于維修人員根據(jù)診斷出來的故障開展維修過程，縮短維修時(shí)間，盡快恢復(fù)電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)。智能化技術(shù)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)故障檢測(cè)診斷工作中的應(yīng)用，需要進(jìn)行檢查以及維修過程，這樣才能夠?qū)ψ詣?dòng)化控制系統(tǒng)中存在的安全隱患以及故障問題進(jìn)行排除，減少故障對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)造成以及電氣設(shè)備造成的損傷，從而降低系統(tǒng)和電氣設(shè)備故障對(duì)整個(gè)工程的不利影響。

4.7 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(duì)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(cè)氣泵液位、溢流情況和最低報(bào)警水位等重要項(xiàng)目。

4.8 門禁系統(tǒng)的應(yīng)用

門禁系統(tǒng)是一項(xiàng)新型的現(xiàn)代安全管理系統(tǒng)，在現(xiàn)代建筑之中被廣泛應(yīng)用，該系統(tǒng)只要通過智能化的監(jiān)管與控制技術(shù)，對(duì)建筑物指定區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控（如圖2所示）。在門禁系統(tǒng)應(yīng)用中，有效的利用建筑電氣自動(dòng)化技術(shù)，來對(duì)控制器、卡機(jī)、電控鎖等設(shè)備進(jìn)行安裝，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)出入口、電梯設(shè)備、安全重點(diǎn)控制中心等地點(diǎn)實(shí)施監(jiān)控管理，進(jìn)而為使用者提供相對(duì)安全的使用環(huán)境。

圖2

4.9 對(duì)智能化技術(shù)理論與實(shí)踐進(jìn)行有效結(jié)合

當(dāng)前，我國(guó)在智能化技術(shù)理論方面的研究比較多，理論知識(shí)相對(duì)豐富、成熟一些，但在實(shí)踐活動(dòng)方面卻還有著很多的問題，使得智能化技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用方面受到了極大的限制，所以，為保障智能化技術(shù)可以更有效的應(yīng)用于在現(xiàn)代的建筑電氣工程當(dāng)中，不僅需要對(duì)相關(guān)的理論加強(qiáng)研究，更要不斷的將發(fā)達(dá)國(guó)家擁有的先進(jìn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)引入進(jìn)來，借鑒先進(jìn)的實(shí)踐驗(yàn)驗(yàn)，依據(jù)我國(guó)建筑電氣工程的實(shí)際情況進(jìn)一步開發(fā)更多的新型應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)展智能化技術(shù)的應(yīng)用范圍。此外，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)智能化技術(shù)在建筑電氣工程實(shí)踐應(yīng)用方面的，讓智能化技術(shù)可以實(shí)踐中發(fā)揮其作用。

5 結(jié)語

當(dāng)然當(dāng)前智能建筑的開發(fā)仍舊不夠成熟，今后智能建筑仍有許多現(xiàn)代科技與現(xiàn)代技術(shù)需要處理與挖掘使用。在不斷完善智能化標(biāo)準(zhǔn)、智能化體系的過程中，提高建筑物的性能與水平。智能建筑的體系建立應(yīng)當(dāng)充分考慮與使用智能技術(shù)、智能電氣，打好基礎(chǔ)性框架工作規(guī)范與推動(dòng)建筑的智能化發(fā)展。要立足于信息化、生態(tài)文明社會(huì)建設(shè)理念追求，打造能夠?qū)ι鐣?huì)產(chǎn)生積極效益與影響的建筑行業(yè)格局。