電氣自動(dòng)化在智能建筑中的應(yīng)用

譚先雨

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司）

1 引言

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，人們的生活越來(lái)越追求便捷，智能化的設(shè)備廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的方方面面，電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展迅速。隨之而來(lái)，電氣自動(dòng)化的技術(shù)開發(fā)也需要形成自己的品牌參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，因此全社會(huì)的生產(chǎn)口號(hào)從“中國(guó)制造”也在向“中國(guó)智造”轉(zhuǎn)變。建筑行業(yè)同樣如此，因其與人們的生活息息相關(guān)而更加需要電氣化智能化。這也是當(dāng)前人們滿足實(shí)現(xiàn)對(duì)美好生活的需要的途徑之一。無(wú)論是從國(guó)民需求，還是從國(guó)家城市建設(shè)來(lái)說(shuō)，建筑行業(yè)的電氣化智能化都十分重要。

2 電氣自動(dòng)化與智能建筑的關(guān)系

根據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料[1-5]和實(shí)踐應(yīng)用可以看出，電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)際上是一種計(jì)算機(jī)控制的信息處理工程，而不僅僅是機(jī)械設(shè)備的單純控制。其學(xué)科基礎(chǔ)是理工學(xué)科的綜合應(yīng)用實(shí)踐。這需要相當(dāng)?shù)木珳?zhǔn)控制，因?yàn)橄到y(tǒng)十分復(fù)雜，對(duì)于軟件和硬件，以及電器運(yùn)行之間的配合，都要求很高，智能化和人工智能都是如此。不僅在日常生活中，電氣自動(dòng)化技術(shù)還可以廣泛應(yīng)用于搶險(xiǎn)救災(zāi)等高危領(lǐng)域，以機(jī)械代替人工，從而減少生命財(cái)產(chǎn)損失，高度智能的設(shè)備只需要調(diào)整參數(shù)和設(shè)置，都可以擴(kuò)寬用途。但是智能化的設(shè)備目前還沒(méi)有投入批量的大規(guī)模產(chǎn)出中，價(jià)格相對(duì)昂貴，對(duì)于采購(gòu)和日后的維修來(lái)說(shuō)，成本都相對(duì)較高，因此雖有一定程度上成型的技術(shù)和設(shè)備，但是仍舊沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)踐。對(duì)于智能建筑來(lái)說(shuō)，大型的設(shè)備多應(yīng)用于對(duì)安全要求較高、本身價(jià)值高的建筑，對(duì)于普通家庭住宅來(lái)說(shuō)，大多用到的是小型智能家居。因此為未來(lái)的發(fā)展中，大型智能建筑中實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化會(huì)成為一種趨勢(shì)。

3 電氣自動(dòng)化控制原理及應(yīng)用

3.1 電氣自動(dòng)化控制

電氣自動(dòng)化控制是智能建筑的基礎(chǔ)功能，需要將電力、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)，共同合作形成自動(dòng)化的控制。具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)控制的目標(biāo)，首先需要一個(gè)控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)需要電力輸出支持，需要電子設(shè)備、傳感裝置等硬件設(shè)備，還需要計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸系統(tǒng)，包括硬件計(jì)算機(jī)設(shè)備以及軟件。計(jì)算機(jī)技術(shù)負(fù)責(zé)分析決策，硬件設(shè)施負(fù)責(zé)電力、信息的傳輸。做出合理決策后再將指令傳達(dá)到相應(yīng)的被控制設(shè)施中。

3.2 電氣自動(dòng)化控制的應(yīng)用

由于電氣自動(dòng)化應(yīng)用較為廣泛，因此對(duì)其研究也是一項(xiàng)龐大的工程，具體而言大致有工業(yè)方向、建筑自動(dòng)化控制方向，以及國(guó)防三大方向。文章的研究?jī)?nèi)容方向，主要是對(duì)電氣自動(dòng)化在智能建筑中的應(yīng)用。

3.3 電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著近幾年來(lái)電氣自動(dòng)化的迅速發(fā)展，相關(guān)的理論概念研究隨之也漸漸增多，對(duì)于一家電氣自動(dòng)化研發(fā)企業(yè)來(lái)講，一個(gè)新的理念就意味著一項(xiàng)新的技術(shù)的研發(fā)和使用。研發(fā)過(guò)程雖復(fù)雜，但是實(shí)際的成果相對(duì)以往來(lái)說(shuō)反而更加便捷實(shí)用，有了計(jì)算機(jī)和信息網(wǎng)絡(luò)的加入，對(duì)于后期維護(hù)也更加便捷和準(zhǔn)確。

在最初的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，就可以加入故障排查系統(tǒng)，若發(fā)生故障，系統(tǒng)首先可以在發(fā)現(xiàn)故障后發(fā)出預(yù)警，減少故障損失；其次，在人工發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，也可以通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行故障排查，幫助人工發(fā)現(xiàn)故障具體所在，甚至可以進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)或重啟。因此，在人工智能的時(shí)代，電氣自動(dòng)化進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。

4 電氣自動(dòng)化控制與智能建筑

4.1 電氣自動(dòng)化控制在建筑中的應(yīng)用

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，電氣自動(dòng)化控制應(yīng)用于我國(guó)的建筑中，也已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷程，它的發(fā)展見(jiàn)證著人們生活水平的逐漸提高，并深刻改變著人們的生活方式。最初，電氣自動(dòng)化的應(yīng)用大多在控制電力設(shè)備上，例如暖氣、電燈、監(jiān)控等。而隨著新世紀(jì)以來(lái)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)應(yīng)用于了電氣自動(dòng)化之中，與以往個(gè)別的自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)不可同日而語(yǔ)，樓宇的自動(dòng)化成為了一個(gè)整體，并逐漸興起了綠色建筑等新興概念。

4.2 與傳統(tǒng)的樓宇自動(dòng)化控制的區(qū)別

最初的電氣自動(dòng)化多用于單獨(dú)的自動(dòng)化控制設(shè)備，最簡(jiǎn)單的例如樓道的聲控?zé)?，這是一個(gè)時(shí)代的記憶，因其簡(jiǎn)單方便，當(dāng)今也有廣泛的應(yīng)用。同理還有煙霧感應(yīng)的消防設(shè)備等。這些系統(tǒng)設(shè)備邏輯簡(jiǎn)單，只需要設(shè)立一個(gè)固定的參數(shù)，就可以發(fā)出反應(yīng)，例如當(dāng)噪聲強(qiáng)度達(dá)到一定值，就會(huì)觸發(fā)照明開關(guān)，通過(guò)信號(hào)傳輸設(shè)備生成電信號(hào)，開啟照明。

對(duì)于現(xiàn)代化的智能建筑來(lái)說(shuō)，僅僅是設(shè)置一個(gè)固定的參數(shù)，簡(jiǎn)單的機(jī)械反應(yīng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生活需求。當(dāng)今的智能化建設(shè)中，對(duì)信息搜集和分析的要求也相當(dāng)高，不僅需要控制開關(guān)，更需要的是根據(jù)搜集的信息進(jìn)行分析和決策，進(jìn)而發(fā)出指令，在實(shí)際應(yīng)用中，信息是動(dòng)態(tài)的、多變的，而這一切，是依靠計(jì)算機(jī)來(lái)做出的動(dòng)作指令，而非人工。代替人類大腦的計(jì)算和決策，是現(xiàn)代的電氣自動(dòng)化應(yīng)用的關(guān)鍵和時(shí)代特征。

5 電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在智能建筑中的運(yùn)用

5.1 智能家居控制系統(tǒng)

智能家居由于生活條件的改善，在家庭中應(yīng)用廣泛，通過(guò)一些傳感器和網(wǎng)絡(luò)軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭環(huán)境的遠(yuǎn)程控制已經(jīng)有一定程度的應(yīng)用，例如當(dāng)人不在家時(shí)，隔著一定的距離，就可以控制家中的照明、電氣開關(guān)、通風(fēng)設(shè)備、監(jiān)控等。如果一個(gè)小區(qū)、社區(qū)都處于智能化的環(huán)境中，還可以通過(guò)這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)居民健康、社區(qū)安全數(shù)據(jù)的搜集，作為社區(qū)管理作出決策的依據(jù)。不同的家庭對(duì)智能化的控制也有所不同，而當(dāng)前市場(chǎng)已經(jīng)有豐富的方案滿足各種需求。

5.2 樓宇控制自動(dòng)化

智能建筑是當(dāng)前智能化應(yīng)用的最主要的研究方向，電氣的自動(dòng)化雖然在初期的應(yīng)用顯得簡(jiǎn)單而機(jī)械，但是卻是現(xiàn)代化智能控制的基礎(chǔ)。樓宇的大部分設(shè)施，都可以納入到控制系統(tǒng)中來(lái)，例如大多數(shù)的電力系統(tǒng)、冷熱系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等，其運(yùn)行情況都可以反應(yīng)在一個(gè)智能控制平臺(tái)中，依據(jù)平臺(tái)也可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能分析和決策，也可以為人工控制提供參考和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。分析、判斷、決策，這是現(xiàn)代的智能建筑所需要具備的功能。

因此，一般來(lái)說(shuō)，智能控制系統(tǒng)能夠依據(jù)其所搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷決策，再發(fā)出執(zhí)行指令，如果出現(xiàn)復(fù)雜故障，也可以向管理者發(fā)出警示，并提供相關(guān)信息，再進(jìn)行人為干預(yù)?；蛘呤鞘褂谜邔?duì)一些設(shè)備有設(shè)置參數(shù)之外的使用要求，才會(huì)進(jìn)行人工調(diào)整，例如溫度、濕度，一般來(lái)說(shuō)有自動(dòng)的控制，當(dāng)人有特殊需要時(shí)，也可以啟動(dòng)人工控制。

5.3 智能化的信息集成與聯(lián)動(dòng)機(jī)制

智能化控制不僅要求分析判斷能力，同時(shí)也要求整體性和系統(tǒng)性，也就是說(shuō)，整個(gè)樓宇，甚至一個(gè)社區(qū)，需要實(shí)現(xiàn)樓宇之間的聯(lián)動(dòng)，包括信息傳輸以及設(shè)備控制。例如，一棟樓出現(xiàn)火情，激發(fā)消防報(bào)警裝置，在一定范圍內(nèi)的其他樓宇，也可以受到警報(bào)信息，并且迅速呈現(xiàn)出發(fā)生火情的樓宇信息。另一方面，樓宇里面的消防系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等隨即做出反應(yīng)，對(duì)危險(xiǎn)地區(qū)自動(dòng)斷電，例如對(duì)電梯自動(dòng)停止運(yùn)行，對(duì)火災(zāi)核心地區(qū)開啟消防噴淋系統(tǒng)，自動(dòng)報(bào)警等。

智能建筑還可以根據(jù)建筑的不同用途進(jìn)行個(gè)性化定制。例如，對(duì)于醫(yī)院、學(xué)校、寫字樓、居民樓等，其對(duì)于智能控制的要求也不一樣。一般來(lái)說(shuō)公共場(chǎng)所尤其需要暢通的廣播系統(tǒng)以保證安全，而居家小區(qū)更多的需要生活服務(wù)，以及生命財(cái)產(chǎn)的安全等。

5.4 智能化檢測(cè)

5.4.1 在工程中的自動(dòng)化故障檢測(cè)

故障檢測(cè)對(duì)于自動(dòng)化來(lái)說(shuō)是必備的，設(shè)備越精準(zhǔn)復(fù)雜，對(duì)故障檢測(cè)的便捷迅速要求越高。傳統(tǒng)的機(jī)械控制，本身設(shè)計(jì)不復(fù)雜，人工檢測(cè)可以迅速找到故障點(diǎn)，對(duì)于居民來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)單的故障甚至可以自行排除。而對(duì)于智能建筑來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)不僅復(fù)雜，而且涉及到多個(gè)領(lǐng)域，機(jī)械、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，以往的人工檢測(cè)明顯不再適應(yīng)，很難迅速準(zhǔn)確的找出問(wèn)題。一個(gè)故障如果不能得到及時(shí)排除，不僅由于建筑的聯(lián)動(dòng)性，影響整個(gè)建筑的設(shè)備控制，而且在注重效率的今天，還有可能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

而隨著智能化設(shè)備的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的人使用了智能化產(chǎn)品，也更多的面臨著系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況。雖然不是人人都能懂專業(yè)設(shè)備運(yùn)行，但是優(yōu)秀的故障檢測(cè)系統(tǒng)可以第一時(shí)間提供相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，為人工修復(fù)決策提供依據(jù)。數(shù)據(jù)是直觀而具體，很大程度上降低了維護(hù)的難度，對(duì)于完全不懂的人來(lái)說(shuō)，也不會(huì)因?yàn)椴欢鷣y找人維修，可以精準(zhǔn)求助。總之，智能化的設(shè)備也需要智能化的故障檢修系統(tǒng)，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

在一切向智能化靠近時(shí)，實(shí)際上仍舊是建立在電氣自動(dòng)化的基礎(chǔ)之上。傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化需要的設(shè)備十分笨重且龐大，以此維護(hù)和修復(fù)需要大量的人力配合，很多情況下，故障的檢測(cè)甚至需要逐一的排查，這耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力成本?，F(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加入后，雖然設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，但是運(yùn)行狀況的呈現(xiàn)更加直觀，數(shù)據(jù)的獲取和處理更加高效，并且可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，便于定期檢查一段時(shí)間的運(yùn)行狀況，對(duì)于故障檢修來(lái)說(shuō)，節(jié)約了大量的時(shí)間成本。

因此，在當(dāng)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的加入后，電氣自動(dòng)化的發(fā)展迎來(lái)了一個(gè)新的階段，真正實(shí)現(xiàn)了從“自動(dòng)化”向“智能化”轉(zhuǎn)變。效率高、精準(zhǔn)度高，省時(shí)省力，打造便捷舒適的工作和生活環(huán)境，是現(xiàn)代的智能建筑的特征。今后的智能建筑發(fā)展中，將電氣自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的人工智能相結(jié)合，依舊會(huì)是發(fā)展研究的主要方向。

6 結(jié)語(yǔ)

將電氣自動(dòng)化與智能建筑結(jié)合，是體現(xiàn)智能建筑中的“智能”化的重點(diǎn)表達(dá)之一。在智能建筑中實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化，可為使用人提供舒適的居住或辦公環(huán)境，為維護(hù)人員提供便捷的操作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行有效檢測(cè)、監(jiān)測(cè)和維修，是人類建筑文明發(fā)展中的重要成果之一。