樓宇智能化技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的問題與建議

柴國強(qiáng)

摘要：伴隨著我國當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)、科技水平的增長，各項(xiàng)建筑領(lǐng)域中紛紛將現(xiàn)金的科學(xué)應(yīng)用技術(shù)運(yùn)用到工程建筑施工過程中。其中，在建筑電氣工程領(lǐng)域中，樓宇智能化技術(shù)的應(yīng)用變得越來越普遍，但是在此基礎(chǔ)上，該智能化技術(shù)在實(shí)際的工程施工中還存在諸多的應(yīng)用誤區(qū)。本文就樓宇智能化技術(shù)在建筑電氣應(yīng)用中存在的問題與解決對(duì)策進(jìn)行了一系列的分析與研究，希望能夠?yàn)槲覈?dāng)前在建筑電氣領(lǐng)域施工技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新提供一些有效的參考意見。

關(guān)鍵詞：樓宇智能化技術(shù);建筑電氣設(shè)計(jì);問題;建議

引言

現(xiàn)代建筑是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)、政治、歷史和科技發(fā)展的產(chǎn)物，具有一定的時(shí)代性和民族性。隨著社會(huì)智能化建設(shè)的推進(jìn)，建筑電氣系統(tǒng)的研發(fā)是現(xiàn)代建筑發(fā)展的主要內(nèi)容之一。因此，如何將智能化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、通訊技術(shù)等和現(xiàn)代建筑有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)樓宇監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化和信息管理的高效化，為用戶創(chuàng)建良好的生活環(huán)境或工作環(huán)境，是目前建筑行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。本文就樓宇智能化在建筑電氣應(yīng)用中存在的問題和對(duì)策展開研究，希望能為現(xiàn)代建筑的發(fā)展盡一份綿薄之力。

1樓宇電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)概述

對(duì)于現(xiàn)代建筑設(shè)備自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，建筑電氣系統(tǒng)功能的發(fā)揮十分關(guān)鍵，這是建筑電氣設(shè)備運(yùn)行安全的基本條件，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)組合的優(yōu)化，使相關(guān)資源與能源消耗得到有效控制。對(duì)于建筑防雷、監(jiān)控系統(tǒng)而言，在設(shè)計(jì)過程中必須注重協(xié)調(diào)性與統(tǒng)一性，促使建筑設(shè)備弱點(diǎn)設(shè)計(jì)在可靠性與安全性得到體現(xiàn)。建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)置了中央管理統(tǒng)計(jì)機(jī)，該系統(tǒng)將操作、報(bào)警、優(yōu)化、打印等各項(xiàng)功能有機(jī)結(jié)合到一起，這顯然是傳統(tǒng)儀表控制功能不具備的特點(diǎn)，與此同時(shí)，在分散了集散控制系統(tǒng)之后，人機(jī)交互也得以實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)管理的統(tǒng)一性得到提升。

其次，樓宇智能化電氣設(shè)備接地設(shè)計(jì)對(duì)于建筑接地系統(tǒng)而言也有著積極的影響，這與建筑供電系統(tǒng)的整體安全有著十分緊密的聯(lián)系?；趥鹘y(tǒng)接地設(shè)計(jì)控制理論的建筑電氣設(shè)計(jì)沿用了集散統(tǒng)計(jì)機(jī)系統(tǒng)，電子設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)受到干擾。而電氣自動(dòng)化在樓宇智能化中的應(yīng)用則解決了這一問題。

此外，建筑物電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)還需要以上級(jí)批示文件為依據(jù)進(jìn)行具體操作，確保設(shè)計(jì)成果與建筑到位要求以及工藝設(shè)備清單相符合。在設(shè)計(jì)建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的過程中，還需要嚴(yán)格遵守國家相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。使建筑物整體機(jī)電設(shè)備信息得以分類與整合，基于此展開研究與處理，才能夠?qū)崿F(xiàn)控制技術(shù)的優(yōu)化，使電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)還能夠提高系統(tǒng)管理的全面性與統(tǒng)一性，使其運(yùn)行狀態(tài)更加穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)成本的有效控制。

2樓宇智能化在建筑電氣應(yīng)用中存在的問題

2.1性能問題

2.1.1電位連接設(shè)計(jì)

關(guān)于智能化建筑電氣設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)，電氣人員往往忽視電位連接設(shè)計(jì)，然而電氣電位連接設(shè)計(jì)和接地的作用是類似的，對(duì)預(yù)防電力故障、電擊事故、火災(zāi)等問題有一定程度的作用。由此可見，關(guān)于電氣系統(tǒng)的電位連接設(shè)計(jì)是完全必要的。

2.1.2配電變壓器的選擇和設(shè)計(jì)

在整個(gè)電氣系統(tǒng)工作時(shí)，變壓器的效率最大，通常是其他電氣設(shè)備的90%左右，因此電氣人員在選擇配電變壓器時(shí)，要綜合考慮變壓器容量和負(fù)荷。除此之外，還要考慮變壓器在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，周圍環(huán)境或溫度對(duì)其的影響，預(yù)防變壓器突然損壞。

2.2節(jié)能問題

就電氣行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀而言，國內(nèi)建筑業(yè)致力于電力新技術(shù)和新能源的開發(fā)。至今為止，風(fēng)能、太陽能等新技術(shù)已被廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)，尤其是智能建筑的節(jié)能優(yōu)化方面，有一定的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。盡管我國在新能源的開發(fā)和應(yīng)用上已有所發(fā)展，然而智能建筑電氣節(jié)能技術(shù)仍然處于萌芽時(shí)期，存在較多問題，比如電氣安全施工監(jiān)控的缺乏、還未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的建筑節(jié)能、協(xié)調(diào)控制不全面有效等?？偠灾瑯怯钪悄芑陔姎鈶?yīng)用中的節(jié)能設(shè)計(jì)要遵循安全性、環(huán)保性、實(shí)用性等原則，還要符合我國建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)政策規(guī)范。

2.3安全問題

2.3.1電氣接地問題

目前，電氣接地問題是建筑電氣系統(tǒng)最主要的問題之一。如果未進(jìn)行專業(yè)的智能接地，整個(gè)電力系統(tǒng)都將存在安全隱患。比如建筑內(nèi)的架空電纜建設(shè)，必須進(jìn)行重復(fù)接地，才能保證安全性和穩(wěn)定性。這是由于一旦建筑電氣設(shè)備漏電，都會(huì)影響整體電氣系統(tǒng)的安全性。

2.3.2線路老化問題

目前智能建筑內(nèi)采用的電線電纜的外層包裹材質(zhì)大多是橡膠和塑料，長期裸露在外會(huì)產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，甚至外層橡膠或塑料脫落，線路絕緣性喪失。尤其是天氣潮濕的情況下，極易發(fā)生火災(zāi)等災(zāi)難。除此之外，一些未經(jīng)質(zhì)量認(rèn)證的電線，往往也存在一定的安全問題。

2.4建筑防雷問題

至今為止，許多建筑電氣人員依舊采取傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)建筑防雷系統(tǒng)，然而這種方式是缺乏理論依據(jù)的。對(duì)于現(xiàn)代智能化建筑的防雷設(shè)計(jì)，要盡量選取金屬質(zhì)地的防雷設(shè)備，并做好防雷接地工作，從而實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)的電位平衡，提高智能化樓宇的安全性能。

2.5人員管理問題

目前，國內(nèi)建筑電氣人員在電氣安裝施工方面的經(jīng)驗(yàn)相對(duì)缺乏，整體施工效率偏低，質(zhì)量得不到保證。雖然電氣人員有較高的技術(shù)技能，然而其缺乏一定的建筑經(jīng)驗(yàn)，會(huì)導(dǎo)致施工計(jì)劃和施工圖紙的不匹配。

3電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵部分

3.1TN-S系統(tǒng)

如果建筑物變配電獨(dú)立性不強(qiáng)，那么TN-S系統(tǒng)接地具有較強(qiáng)的適用性，該系統(tǒng)的中性線N與PE保護(hù)接地線除了共同接地之外，沒有連接其他電氣部分。TN-S接地系統(tǒng)的基準(zhǔn)點(diǎn)位基本符合安全要求，相較于TN-C-S，TN-S選擇的技術(shù)措施大致相同，智能建筑物接地系統(tǒng)都選擇TN-S。智能建筑大多采用單相用電設(shè)備，其承受著較大的負(fù)荷，通常情況下，如果三相負(fù)荷穩(wěn)定性有所欠缺，那么就會(huì)使隨機(jī)電流流入中性線N。當(dāng)智能樓宇照明主要采取熒光燈，使中性線電流增加，那么就會(huì)提高火災(zāi)率?；赥N-S系統(tǒng)下PE線與N如果與外殼相連，那么就會(huì)極大的增加火災(zāi)事故率，并且造成較大范圍的影響。如果N線、PE線以及直流接地線連接在一起，那么電子設(shè)備運(yùn)行就會(huì)受到干擾。由此可見，電子設(shè)備直流接地、安全保護(hù)接地以及防雷保護(hù)接地等對(duì)于智能樓宇而言至關(guān)重要。此外，在樓宇智能化中，需要確保靜電對(duì)程控交換機(jī)房、計(jì)算機(jī)房以及消防火災(zāi)監(jiān)控室等的影響得到有效控制，并且還要預(yù)防電磁波對(duì)精密電子儀器的干擾，因此就需要將屏蔽接地與防靜電接地引入到樓宇智能化設(shè)計(jì)之中。

3.2TN-C-S系統(tǒng)

TM-C-S系統(tǒng)由兩部分組成，即TN-C系統(tǒng)與TN-S系統(tǒng)，其分界面為N先和PE先的連接點(diǎn)。通常情況下，建筑供電區(qū)域變電場(chǎng)所是該系統(tǒng)的主要應(yīng)用范圍，TN-C與TN-S系統(tǒng)分別在進(jìn)戶前后使用。

4樓宇智能化在建筑電氣工程的應(yīng)用

4.1樓宇智能化故障監(jiān)測(cè)分析技術(shù)在建筑電氣工程中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的建筑電氣工程施工故障監(jiān)測(cè)工作中，基本依靠人力進(jìn)行作業(yè)，加大了財(cái)力、物力投資的同時(shí)，還會(huì)為今后的工程施工無形中埋下安全隱患。將智能化的技術(shù)應(yīng)用到該項(xiàng)工作后，一旦出現(xiàn)電氣施工系統(tǒng)故障，智能化的技術(shù)程序就會(huì)立刻發(fā)出警告，并對(duì)故障部位進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。另外，在將施工數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化故障監(jiān)測(cè)分析過程中，只需要將故障數(shù)據(jù)提供給智能程序，就能進(jìn)行模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自動(dòng)進(jìn)行故障分析工作。例如：當(dāng)支撐電氣工程施工的變壓器發(fā)生設(shè)備故障的時(shí)候，智能化系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)當(dāng)初輸入的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)分析變壓器油體中的多項(xiàng)氣體組成成分，在此基礎(chǔ)上將設(shè)備故障的監(jiān)測(cè)范圍縮小，提升工作效率。

4.2樓宇智能化技術(shù)在電氣自動(dòng)控制工程中的應(yīng)用

在未利用智能化技術(shù)之前，建筑電氣工程通常將自動(dòng)控制與保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行事故預(yù)防，而現(xiàn)在智能化技術(shù)的出現(xiàn)，其會(huì)自動(dòng)定位故障部位并依據(jù)工程線路和整體的配置情況進(jìn)行全局監(jiān)控工作。另外，還可以將工程中監(jiān)控到的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息通過遠(yuǎn)程傳輸?shù)姆绞絺魉偷较嚓P(guān)施工計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行工程全面的數(shù)據(jù)分析總結(jié)工作，將工程中存在的具體問題進(jìn)行具體解決。

4.3樓宇智能化技術(shù)在優(yōu)化設(shè)計(jì)建筑電氣工程施工方案中的應(yīng)用

在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)建筑電氣工程施工方案的工作過程中，智能化技術(shù)主要起到兩點(diǎn)作用，一種是智能化技術(shù)遺傳算法，另一種是智能化技術(shù)專家系統(tǒng)算法。其中遺傳算法的應(yīng)用技術(shù)面比較廣，該算法的運(yùn)行原理主要將生物進(jìn)化論中的選擇性理論與遺傳學(xué)的存在機(jī)理進(jìn)行有效模擬，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)其中的進(jìn)化規(guī)律進(jìn)行隨機(jī)選擇。這種算法是一種計(jì)算模型的先進(jìn)處理技術(shù)，在建筑電氣工程中施工方案優(yōu)化設(shè)計(jì)中具有十分重要的地位。另外，也可以將專家系統(tǒng)法與遺傳算法進(jìn)行結(jié)合使用，從而達(dá)到建筑電氣工程設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化目的。

5電氣保護(hù)

5.1交流工作接地

變壓器中性點(diǎn)或中性線接地即指的是工作接地，應(yīng)選擇絕緣銅芯作為中性線材料。在配電中，交流工作接地可以為等電位線端子提供輔助，通常情況下，等電位端子以箱柜為活動(dòng)場(chǎng)所，究其原因，就在于該接線端子外露是不允許的，并且不能夠連接其他接地系統(tǒng)。通過中性線接地，三相電壓平衡就能夠得以維持，如此一來零序電壓偏移就得以預(yù)防，并供單相電源使用。

5.2安全保護(hù)接地

安全保護(hù)接地也屬于接地系統(tǒng)的一種，其是通過電氣設(shè)備不帶電金屬與接地體做良好金屬連接得以形成的。換言之，就是通過PE線來連接大樓內(nèi)部用電設(shè)備及其附近的金屬構(gòu)件。對(duì)于現(xiàn)代化建筑而言，其中的設(shè)備大多對(duì)安全保護(hù)接地有明確要求，例如強(qiáng)電設(shè)備、弱電設(shè)備等等?；诎踩Ｗo(hù)接地，才能夠?yàn)槿藗兊陌踩峁┛煽勘Ｕ?，使非智能設(shè)備得以可靠運(yùn)行。

5.3屏蔽接地與防靜電接地

屏蔽與正確接地可以使電磁干擾得到有效保護(hù)。應(yīng)連接PE線與設(shè)備外殼。在導(dǎo)線屏蔽接線中，應(yīng)將PE線連接到屏蔽管路兩端。室內(nèi)屏蔽也需要與PE線進(jìn)行可靠連接。在現(xiàn)代建筑中，由于房間相對(duì)干燥、潔凈，因此人在行走以及設(shè)備移動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生靜電，此時(shí)就需要采取相應(yīng)的防靜電干擾措施。

5.4直流接地

對(duì)于智能樓宇而言，其中的通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)等自動(dòng)化設(shè)備非常多，在設(shè)備運(yùn)行過程中，信息的傳遞、轉(zhuǎn)換都需要基于微電位實(shí)現(xiàn)，并且互聯(lián)網(wǎng)也成為設(shè)備工作的關(guān)鍵。因此，為了使設(shè)備能夠更加準(zhǔn)確的運(yùn)行，就需要提高供電電源與基準(zhǔn)點(diǎn)位的穩(wěn)定性。

5.5防雷接地

智能樓宇的電子設(shè)備與布線系統(tǒng)數(shù)量龐大，其耐壓等級(jí)普遍偏低，防雷擊能力較弱，并且很容易受到外部干擾。一旦發(fā)生雷擊，那么這些設(shè)備與系統(tǒng)的運(yùn)行就會(huì)受到嚴(yán)重的影響。因此，在智能樓宇接地系統(tǒng)建設(shè)中，必須基于防雷接地系統(tǒng)，提高防雷體系水平。基于電氣自動(dòng)化的應(yīng)用，樓宇智能化中的電氣設(shè)備運(yùn)行安全性顯然得到顯著提升，例如浪涌保護(hù)器，其目的就是使不同防雷去交界無法穿過導(dǎo)線，進(jìn)而有效控制入侵的雷電波產(chǎn)生的電位差，使設(shè)備得到保護(hù)。

6建筑電氣人員的技術(shù)對(duì)策和管理對(duì)策

6.1技術(shù)對(duì)策

第一，要定期對(duì)電氣人員進(jìn)行技術(shù)測(cè)試，并且適當(dāng)披露測(cè)試結(jié)果。要嚴(yán)格要求施工隊(duì)的安裝質(zhì)量，從施工現(xiàn)場(chǎng)著手，有效降低建筑危險(xiǎn)性;第二，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙，若有設(shè)計(jì)變更問題，需經(jīng)由設(shè)計(jì)人員、施工負(fù)責(zé)人、監(jiān)工小組簽字同意，不可擅自修改圖紙;第三，電氣安裝工程在施工之前需得到相關(guān)質(zhì)檢部門的許可，安裝材料要符合設(shè)計(jì)要求;第四，對(duì)于電氣安裝工程的驗(yàn)收，要始終堅(jiān)持嚴(yán)格性、高標(biāo)準(zhǔn)性的原則，嚴(yán)格檢查管線鋼管、電氣設(shè)備、接線盒、防雷裝置等方面，有效改善以次充好的現(xiàn)象;第五，確保電氣系統(tǒng)的完整性，比如是否符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求、價(jià)格是否真實(shí)客觀、有關(guān)證件資料是否齊全等。

6.2管理對(duì)策

針對(duì)電氣人員的管理，施工單位要引進(jìn)高技術(shù)人才，重視員工培訓(xùn)工作，構(gòu)建有效的電氣人員管理制度，某種程度上推動(dòng)現(xiàn)代智能化建筑的發(fā)展?？偠灾?，我們要對(duì)樓宇智能化中電氣應(yīng)用有全新系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，高效的電氣人員管理制度對(duì)智能化電氣系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用有積極的推動(dòng)作用。伴隨信息技術(shù)的發(fā)展，要不斷推動(dòng)現(xiàn)代工程建設(shè)橫向體制的構(gòu)建，促進(jìn)國際學(xué)術(shù)交流，根據(jù)市場(chǎng)發(fā)展規(guī)則來完善電氣人員的管理體制，從而推動(dòng)我國智能化建筑的未來發(fā)展。

結(jié)語

總而言之，智能建筑電氣系統(tǒng)是科技時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，是現(xiàn)代建筑和信息技術(shù)融合的結(jié)晶。隨著城市現(xiàn)代化步伐的加快，許多智能建筑拔地而起，現(xiàn)代智能建筑的規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，對(duì)應(yīng)的電力系統(tǒng)也要隨之發(fā)展。在可預(yù)見的未來，傳統(tǒng)建筑也必將越來越智能化，這是社會(huì)進(jìn)步的必然性所決定的，建筑智能化的發(fā)展前景不可估量。

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（作者單位：融創(chuàng)文旅集團(tuán)）