智能建筑設(shè)備的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

楊星 劉曉帆

摘? 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的需求也不斷擴(kuò)大。在建筑中使用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，不僅能提高能源的利用效率，還能提高系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率。文章闡述了自動(dòng)化系統(tǒng)在智能建筑中的設(shè)計(jì)思路，并提出了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，通過(guò)詳細(xì)地分析智能設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以期為建筑單位提供科學(xué)的參考和有力的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)備;電氣自動(dòng)化;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Abstract：With the development of social science and technology，peoples living standards continue to improve，the demand for electrical automation system continues to expand. The use of electrical automation system in buildings can not only improve the utilization efficiency of energy，but also improve the management efficiency of the automation system. This paper expounds the design idea of automation system in intelligent building，and puts forward the design key points of electrical automation system. By analyzing the design scheme of electrical automation system of intelligent equipment in detail，it is expected to provide scientific reference and powerful technical support for building units.

Keywords：construction equipment;electrical automation;system design

0? 引? 言

高效、節(jié)能、安全是智能建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最主要目的，該系統(tǒng)不僅具有低碳環(huán)保、節(jié)能減排的特點(diǎn)，還可使設(shè)備運(yùn)行更加地可靠，極大地節(jié)約了企業(yè)的成本。通過(guò)操控電氣自動(dòng)化系統(tǒng)就可以對(duì)整個(gè)智能建筑內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行控制，有助于企業(yè)及時(shí)解決問(wèn)題。筆者一直從事西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的課程與實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)，本文結(jié)合實(shí)際情況，基于筆者自身從事電氣自動(dòng)化行業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)智能建筑設(shè)備的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1? 智能建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)概述

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)指的是通過(guò)電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行一系列的分析，并向設(shè)備傳輸、發(fā)送相關(guān)的運(yùn)行信息，以滿足用戶的個(gè)性化需求。智能建筑指的是通過(guò)現(xiàn)代化技術(shù)為用戶打造出綠色環(huán)保、安全便捷的生活環(huán)境。設(shè)備主要包括給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等，用戶通過(guò)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)控制設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)自主需求。

智能建筑是集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之大成的產(chǎn)物，其技術(shù)基礎(chǔ)主要由現(xiàn)代建筑技術(shù)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)所組成。二級(jí)和四級(jí)控制網(wǎng)是智能建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中主要的集散裝置。二級(jí)網(wǎng)的主要工作原理是與現(xiàn)場(chǎng)的控制器相連接，主要負(fù)責(zé)控制現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)設(shè)備。四級(jí)網(wǎng)的主要工作原理是將傳感器和指令執(zhí)行器安裝在智能建筑設(shè)備上，并通過(guò)中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)、主控制器、現(xiàn)場(chǎng)控制器的協(xié)同配合實(shí)現(xiàn)用戶控制電器系統(tǒng)的功能;并可自主調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，也為工作人員提供了實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的方式。在智能建筑中應(yīng)用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)不僅能保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還能提高設(shè)備和能源的維修和管理水平。此外，建筑企業(yè)要按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)定來(lái)安裝電氣自動(dòng)化設(shè)備，確保安裝的設(shè)備不會(huì)輕易受到外界影響，為用戶提供更加舒適的生活環(huán)境[1]。

2? 智能建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

明確電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的布線方式是保障各模塊功能實(shí)現(xiàn)的前提。電源線一般選用BV型500 V、2.5 mm2的銅芯聚氯乙烯絕緣線，選用抗干擾能力強(qiáng)的光纜，各電源管道的鋪設(shè)間距需大于0.3 m，且用金屬分開(kāi)，以避免各電源線間相互干擾。

2.1? 明確用戶需求

明確用戶需求的主要方式包括走訪調(diào)查、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、收集調(diào)研問(wèn)卷等方式，將收集到的用戶數(shù)據(jù)和建筑內(nèi)設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)整合，并由專(zhuān)業(yè)人員深入研究，為設(shè)計(jì)具體的安裝方案奠定良好的基礎(chǔ)。通過(guò)研究，可以明確智能建筑中各個(gè)設(shè)備的使用情況和運(yùn)行狀態(tài)，為后期的維護(hù)、保養(yǎng)工作提供了便利。樓宇間的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)主要分為3層結(jié)構(gòu)，以太網(wǎng)交換機(jī)是系統(tǒng)的主控制器，發(fā)送命令至工作站及3座樓宇控制器;樓宇控制器接收后，將指令細(xì)化，并分別傳送給分管的3個(gè)傳感器與執(zhí)行器，具體框架如圖1所示。

2.2? 明確各子系統(tǒng)功能與作用

各子系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)是在前期調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上完成的，通過(guò)初步的調(diào)查研究結(jié)果擬定的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案為接下來(lái)設(shè)備的統(tǒng)一管理提供參考，方便工作人員能隨時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行、關(guān)閉、啟動(dòng)情況，這些歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)中相應(yīng)的位置，從而為各子系統(tǒng)的正常使用奠定良好基礎(chǔ)。

2.2.1? 給排水系統(tǒng)

給排水系統(tǒng)的建立主要有以下幾種方式：（1）使用水泵將水輸送到指定使用區(qū)域;（2）利用高位水箱將水輸送到指定使用區(qū)域;（3）利用氣壓將水輸送到指定使用區(qū)域。工作人員根據(jù)使用特點(diǎn)和工程結(jié)構(gòu)來(lái)選擇合理的建立方式。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，可通過(guò)PLC等編排控制程序與建立方式相結(jié)合，并將傳感器放在蓄水箱中，實(shí)時(shí)測(cè)量用水情況。例如，在使用高位水箱輸送水源的方式中，通過(guò)在水箱中的直接控制器監(jiān)測(cè)水流流速和水位是否處于正常的高度，水位過(guò)低或是過(guò)高都會(huì)提醒相關(guān)人員進(jìn)行檢修處理。此外，工作人員還要根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)反映的數(shù)據(jù)情況及時(shí)分析，檢查輸水的水壓是否正常。通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的反應(yīng)，可確保恒壓供水工作的正常開(kāi)展。若出現(xiàn)無(wú)法排水的情況，可檢查集水坑處的輸水管道，通過(guò)系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)到潛污泵的運(yùn)行狀態(tài)，或是檢查其他設(shè)備處于關(guān)閉還是開(kāi)啟的狀態(tài)，避免為給排水系統(tǒng)造成更大的障礙，為排水系統(tǒng)的正常工作提供有力保障。

2.2.2? 照明系統(tǒng)

智能建筑中的照明系統(tǒng)既可以為用戶提供照明，還可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降低能耗的目的。照明系統(tǒng)是電氣自動(dòng)化子系統(tǒng)之一，主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)智能建筑中的照明設(shè)備進(jìn)行控制，尤其是樓梯間的感應(yīng)燈、走廊中的照明設(shè)備，確保為用戶提供良好的照明效果。此外，對(duì)照明系統(tǒng)的需求還包括路燈照明、家居照明、應(yīng)急照明等，設(shè)計(jì)工作者要根據(jù)各類(lèi)照明設(shè)備的使用需求以及實(shí)際工作環(huán)境來(lái)合理設(shè)計(jì)。例如，應(yīng)急照明系統(tǒng)通常是在發(fā)生緊急情況時(shí)才使用的，因此設(shè)備可設(shè)計(jì)成碰觸式或聲控式，且要與其他的照明系統(tǒng)分開(kāi)供電，以確保應(yīng)急照明系統(tǒng)在緊急狀態(tài)下的能夠正常使用。根據(jù)區(qū)域?qū)φ彰飨到y(tǒng)進(jìn)行具體劃分，實(shí)現(xiàn)單個(gè)照明的開(kāi)關(guān)控制，有利于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)照明設(shè)備，實(shí)時(shí)上傳故障[2]。

2.2.3? 供電系統(tǒng)

供電系統(tǒng)能夠保證電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)又為供電系統(tǒng)的工作提供技術(shù)支持。為避免智能建筑由于一些不可控的因素而突然斷電，企業(yè)都會(huì)配置備用電源，進(jìn)而保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，維持系統(tǒng)整體的工作效率。此外，建筑中的電氣設(shè)備如變頻器、電機(jī)等在使用時(shí)需要耗費(fèi)較大的能量，因此對(duì)于智能建筑中的供電系統(tǒng)有著十分嚴(yán)格的要求，不僅要為用戶輸送穩(wěn)定、安全的電能，還要保證其他子系統(tǒng)的正常工作。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)控制供電系統(tǒng)的主要配置包括：現(xiàn)場(chǎng)控制器、執(zhí)行器、傳感器。其中現(xiàn)場(chǎng)控制器受到中央控制系統(tǒng)的操控，并由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)中各個(gè)結(jié)構(gòu)單元的有效指揮。若中央控制系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)法執(zhí)行工作的問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)控制器也可獨(dú)立工作，提高了供電系統(tǒng)的安全可靠性。執(zhí)行器是主要應(yīng)用于調(diào)節(jié)風(fēng)量、電量的閥門(mén)，是一種處于系統(tǒng)末端的控制元件。供電系統(tǒng)中的傳感器主要包括溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器，各個(gè)傳感器相互合作，保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)作。樓層間供電系統(tǒng)分為兩大塊：（1）中心機(jī)房，處于核心地位，包括核心設(shè)備室、配線架以及外線接入設(shè)備;（2）樓層配線間，可在多個(gè)樓層間通用，各樓層間線路并聯(lián)，持續(xù)供電。系統(tǒng)具體布置如圖2所示，圖中淺色線路為中心機(jī)房控制線路，深色線路為各樓宇間的并聯(lián)線路。

2.2.4? 空調(diào)系統(tǒng)

智能建筑空調(diào)系統(tǒng)的類(lèi)型包括集中式、半集中式和局部式，空調(diào)系統(tǒng)的主要功能是排出建筑內(nèi)的污染空氣并吸入新鮮空氣。其主要工作流程為：首先，通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)檢測(cè)室內(nèi)的CO2濃度，空調(diào)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)指標(biāo)自動(dòng)進(jìn)行室內(nèi)室外空氣交換工作，時(shí)刻保持智能建筑內(nèi)的環(huán)境清新。其次，空調(diào)系統(tǒng)包括制冷系統(tǒng)、制熱設(shè)備、空氣監(jiān)測(cè)機(jī)三個(gè)部分，并且冷熱功能可交替使用。其中制冷系統(tǒng)可以控制開(kāi)啟制冷機(jī)的臺(tái)數(shù)、冷水水流、冷水溫度等;制熱設(shè)備可以控制開(kāi)啟制熱機(jī)的臺(tái)數(shù)、熱水水流、熱水溫度等;空氣監(jiān)測(cè)機(jī)可控制回風(fēng)溫度和濕度、風(fēng)速等。家庭、電梯是空調(diào)系統(tǒng)的主要使用場(chǎng)所，空調(diào)系統(tǒng)的使用可為用戶打造出更加舒適的生活環(huán)境。

2.3? 編制BA系統(tǒng)監(jiān)控表

建筑設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)（BA系統(tǒng)）集現(xiàn)代建筑技術(shù)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)于一體，對(duì)智能建筑物所有設(shè)施進(jìn)行全面的管理和監(jiān)控，以達(dá)到舒適、安全、高效、節(jié)能的目的。為此，中央監(jiān)控系統(tǒng)必須具備監(jiān)控功能、顯示功能、操作功能、控制功能、數(shù)據(jù)管理功能、安全保障功能、記錄功能、自診斷功能、內(nèi)部互通話功能和與其他系統(tǒng)間的通信功能等，具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。在BA系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)功能和作用都實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)工作人員要根據(jù)系統(tǒng)中詳細(xì)記錄下的運(yùn)行數(shù)據(jù)和參數(shù)，統(tǒng)計(jì)監(jiān)控點(diǎn)的位置和數(shù)量，并根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行性質(zhì)采用科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)編制出自動(dòng)化系統(tǒng)中監(jiān)控點(diǎn)的總表，然后根據(jù)具體的安裝方案進(jìn)行合理的系統(tǒng)配置，避免在日后工作中出現(xiàn)不必要的麻煩[3]。

3? 結(jié)? 論

綜上所述，充分考慮到智能設(shè)備中電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的各設(shè)計(jì)要點(diǎn)，可有效推進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。因此，在設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的過(guò)程中，首先要明確并滿足用戶的具體需要，其次是明確系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的功能和作用，最后通過(guò)編制出的BA系統(tǒng)對(duì)建筑整體進(jìn)行監(jiān)控，這樣才能有效保證智能建筑設(shè)備管理工作的順利開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：楊星（1987—），男，漢族，陜西西安人，助教，碩士研究生，研究方向：電氣自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。