智能建筑中電力監(jiān)控系統(tǒng)應用分析

摘? 要：電力監(jiān)控系統(tǒng)是電力系統(tǒng)平穩(wěn)安全運行的重要保障，已成為供配電系統(tǒng)中不可或缺的部分。電力是建筑系統(tǒng)的重要輸血系統(tǒng)，智能建筑也不例外，加強智能建筑中電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用，對保障智能建筑的運行安全、高效、舒適、可靠至關重要，文章將簡要分析，為智能建筑中電力監(jiān)控系統(tǒng)的合理運用提供一些參考和啟示。

關鍵詞：電力系統(tǒng);電力監(jiān)控系統(tǒng);智能建筑;特點;應用

中圖分類號：TM764? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1671-2064（2020）03-0000-00

隨著科技和信息技術的不斷進步，智能建筑的建設越來越多，功能也越加完善，一個高效的電力監(jiān)測系統(tǒng)，能極大的提高智能建筑的運行效率，實現(xiàn)信息化管理，降低成本，提高供電可靠性、安全性，提高電力服務質(zhì)量，值得積極研究應用。

1智能建筑的特點

智能建筑（Intelligent Building）是時代的產(chǎn)物，是隨著高科技和信息化技術的進步運用而產(chǎn)生的，是現(xiàn)代建筑技術、通信技術、現(xiàn)代控制技術等多學科技術與高新技術的集成，我國智能建筑專業(yè)委員會將智能建筑定義為：利用系統(tǒng)集成方法，將智能型計算機、通信技術、信息技術與建筑藝術有機結合，通過對設備的自動監(jiān)控，對信息資源的管理和對使用者的信息服務及其與建筑的優(yōu)化組合，所獲得的投資合理、適合信息社會需要并且具備安全、高效、舒適、便利和靈活等特點的建筑物。[1]智能建筑主要由樓宇自動化系統(tǒng)（Building Automation System，BAS）、辦公自動化系統(tǒng) （OAS）、通信自動化系統(tǒng) （CAS） 三大部分組成，所以不少學者也把智能建筑稱為3A建筑，樓宇自動化系統(tǒng)是智能建筑的核心系統(tǒng)，通過綜合網(wǎng)絡自動化控制中心，實現(xiàn)對建筑內(nèi)各部分各種設備的綜合控制，包括照明設備、空調(diào)、電梯、消防等，良好的樓宇自動化系統(tǒng)能為智能建筑創(chuàng)造一個舒適、節(jié)能、便捷的環(huán)境。

智能建筑是各學科的集成，具有自己的特點：智能建筑是以計算機技術為主要依托的，計算機是整個智能建筑的有機組成部分，智能建筑內(nèi)各種設備的控制和管理都需要依靠計算機來進行，這也表示，智能建筑除可以為客戶提供廣泛的業(yè)務;智能建筑離不開通訊技術，通訊技術的水平越高，智能建筑的通訊水平也就越高，傳遞、共享的信息就越海量、迅速、及時，所以智能建筑需為不同的客戶配置不同的可靠的通訊系統(tǒng)，便于顧客通過不同的網(wǎng)絡渠道實現(xiàn)其服務;智能建筑通過智能化集成體現(xiàn)智能建筑的有關功能，BAS、OAS、CAS三大系統(tǒng)最后會集成一個完整協(xié)調(diào)的整體，實現(xiàn)信息的交換、傳輸、控制、管理和相關功能的實現(xiàn)，十分方便。

2電力監(jiān)控系統(tǒng)概述

電力監(jiān)控系統(tǒng)就是電力系統(tǒng)的自動化，它的發(fā)展是伴隨著工業(yè)自動化的發(fā)展而發(fā)展的，先是局部自動化，后來發(fā)展為綜合自動化，并隨著電力的改革不斷發(fā)展。

2.1電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本類型及基本子系統(tǒng)

根據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋區(qū)和規(guī)模，電力監(jiān)控系統(tǒng)有很多類型，我國目前最大的電力監(jiān)控系統(tǒng)是國家電網(wǎng)，設備先進、系統(tǒng)龐大，實用高效，運行穩(wěn)定、安全，擁有絕對的市場占有率。[2]

電力監(jiān)控系統(tǒng)的組成較為復雜，絕大多數(shù)的電力監(jiān)控系統(tǒng)主要由3個子系統(tǒng)構成：控制現(xiàn)場子系統(tǒng)、信息處理與控制子系統(tǒng)、人機交互子系統(tǒng)。控制現(xiàn)場子系統(tǒng)主要由遠程1/0 單元、PLC、保護單元、變送器、傳感器、執(zhí)行裝置等構成，信息處理子系統(tǒng)主要負責信息的采集、信號處理和反饋;人際交互子系統(tǒng)主要通過模擬屏、顯示器、打印機、警報系統(tǒng)等為系統(tǒng)的管理人員提供完整的系統(tǒng)運行狀態(tài)信息。[3]

2.2分布式監(jiān)控系統(tǒng)的結構分類

電力監(jiān)控系統(tǒng)中，分布式監(jiān)控系統(tǒng)是比較常見的監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)結構類型、實際應用中的系統(tǒng)功能可分為不同的類型，通常，多按實際應用中的系統(tǒng)結構類型，分為工業(yè)級微機+通信系統(tǒng)+操作管理機、單回路控制器+通信系統(tǒng)+工業(yè)級微機、PLC+通信系統(tǒng)+工業(yè)級微機、工業(yè)級微機+通信系統(tǒng)+工業(yè)級微機、智能前端+通信系統(tǒng)+工業(yè)級微機等幾種。

2.3分布式控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)路形式

分布式控制系統(tǒng)通常采用2種基本網(wǎng)絡形式：（1）主——從形式。主機通常是智能設備，絕大部分人習慣稱之為主站、中心工作站，主站承擔著與它連接的網(wǎng)絡設備之間的通信控制，從機就是智能變送器、可編程的控制器、各種單元插板和單回路調(diào)節(jié)器等。這個形式中，主機可以獨立訪問從機，控制所有從機，但從機之間不能直接通信，系統(tǒng)對主站的依賴程度非常高，采用輔助網(wǎng)絡便于主站發(fā)生故障時使用十分重要。（2）同等——同等形式。系統(tǒng)采用不同的主站控制網(wǎng)絡，每個設備都能獨立的使用和控制網(wǎng)絡，相互之間能互相通信，某個設備發(fā)生故障的時候，不影響其他設備的使用。兩種形式各有優(yōu)缺點，現(xiàn)實中，智能設備使用的電力監(jiān)控系統(tǒng)，多是兩者的結合，利用兩者的優(yōu)勢，提高監(jiān)控質(zhì)量和效率。

2.4監(jiān)控級別設備

具體運行過程中，自動化監(jiān)控的一大重要功能是實現(xiàn)人機交互，人機交互采用2臺工業(yè)控制計算機控制，其中1臺作為備份。工業(yè)計算機系統(tǒng)主要包含了傳感器、信號傳輸、處理、接口、處理器等部分，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集、自動檢測與控制，相比于商用PC，工業(yè)計算機擴充性能較好、對惡劣環(huán)境具有較高適應性，電壓適用范圍寬、信息處理迅速準確、可實現(xiàn)無人值班的自動操作，計算量容量大，所以是市場的主要設備，并且發(fā)展十分迅速，功能不斷擴展和完善。

2.5現(xiàn)場級和控制級設備

分布式控制系統(tǒng)，運用了可編程的控制器，采用了模塊化中型 PLC 系統(tǒng)，快速、通用、數(shù)據(jù)計算處理能力優(yōu)越，操作簡便，能快速的完成完整的指令集，適應多接口（MPI）和連網(wǎng)，還能實現(xiàn)綜合診斷、口令保護等，功能十分強大。系統(tǒng)組成的模塊有以下幾個部分：電源模塊、中央處理器、交流電源、信號模塊（主要實現(xiàn)數(shù)字量輸入輸出（DI/DO）和模擬量輸入輸出（AI/A0）功能）、通訊處理器（主要用于連接通訊網(wǎng)絡）、功能模塊（主要用于高速計算和定位）、智能儀表（集遙控、遙測、監(jiān)控于一體，具有自動監(jiān)控和保護功能），通訊介質(zhì)（雙絞線和光纖）等，具體模式圖如圖1。

3智慧建筑中電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用及作用

電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中的應用十分普遍，太陽能、地源熱泵型空洞、水環(huán)熱泵空調(diào)等技術配電室配電、照明、通信、預警等各方面都有所涉及。下面列舉幾個方面進行說明：

3.1在配電中的運用

智能建筑中，絕大多數(shù)系統(tǒng)都離不開配電系統(tǒng)的支持，如果利用電力監(jiān)控系統(tǒng)進行合理配電，系統(tǒng)能對各種模擬量、電度量、開關量、保護信息等實時數(shù)據(jù)進行采集和預處理，并以一定格式存入實時庫，定時更新，傳感器接收到的信息經(jīng)過處理后會發(fā)送到總控單元和執(zhí)行機構，幫助監(jiān)控系統(tǒng)讀取電表、進行計算、根據(jù)所獲信息進行配電，防止跳閘事故發(fā)生，或者通過電力安全監(jiān)測，如果居民用電超過負荷，系統(tǒng)會自動切斷電源，開啟保護，提高配電的安全性和可靠性。

3.2在樓宇控制中的作用

智能建筑中，電力監(jiān)控系統(tǒng)和其他系統(tǒng)是有一定相連的，樓宇自動化系統(tǒng)是智能建筑的核心，這個核心系統(tǒng)包含了多個子系統(tǒng)，比如照明、通風、給排水、消防、安防等，電力監(jiān)控系統(tǒng)與這些自動化系統(tǒng)緊密相連，能保障各子系統(tǒng)的正常運行，比如，通過電力監(jiān)控系統(tǒng)控制建筑的開關，根據(jù)需求靈活調(diào)整照明，節(jié)能降耗，利用電力監(jiān)控系統(tǒng)和智能傳感器對整個消防系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，一旦異常，可啟動警報，保障居民安全。比如，電力監(jiān)控系統(tǒng)和太陽能集熱系統(tǒng)相連，太陽能電池板的集熱，通過一定渠道傳入進入自動顯示系統(tǒng)，完成發(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換，將電輸送至各個家庭，自動顯示系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)連接，監(jiān)控系統(tǒng)就可對輸送的電流、電壓、電量、輸入門戶等進行監(jiān)控并調(diào)節(jié)，提高配電效率，節(jié)約資源。

3.3在通信中的運用

智能建筑中，通信是不可或缺的，是保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P鍵，利用電力監(jiān)控系統(tǒng)加強對通信系統(tǒng)的監(jiān)測，加上智能化網(wǎng)絡，結合通信衛(wèi)星技術，能使智能建筑內(nèi)數(shù)據(jù)的傳輸更加流暢、便利，提高通信服務質(zhì)量。

4智能建筑的發(fā)展前景

我國的智能建筑研究從20世紀90年代開始，1990年，北京發(fā)展大廈是我國的第一座智能建筑，然后，上海經(jīng)貿(mào)大廈、深圳地王大廈、廣州中信大廈等一批智能化程度較高的大廈相繼建成，智能建筑在我國發(fā)展十分迅速。《2013-2017年中國智能建筑行業(yè)發(fā)展前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》中顯示，我國的智能建筑行業(yè)從2005年之后，一直保持20%的增長速度，雖然遠低于美國、日本，但表現(xiàn)出了極高的增長率和廣闊的市場前景，曾有國外權威機構預測，21世紀，全球超過四成的智能建筑都將在我國，數(shù)量可能是全球之冠，速度無人能及。[4]

我國的智能建筑雖然在建筑定位、專業(yè)性服務、管理、原理念研究、信息控制技術應變能力調(diào)整、智能建筑的規(guī)劃設計人才培養(yǎng)、系統(tǒng)化集成產(chǎn)品研發(fā)等方面存在很多缺陷，基礎相對薄弱，相比于西方發(fā)達國家起步較晚，但是，我國的智能建筑發(fā)展十分迅速，具有廣闊的市場前景，隨著近年科學技術的飛速發(fā)展和人們需求的增多，我國的智能建筑正向著更高水平方向發(fā)展，多媒體通信的運用將更加廣泛，智能建筑的應用范圍、服務內(nèi)容將更多拓展，智能建筑的安全監(jiān)管將更全面、嚴格，智能建筑與家庭智能化聯(lián)系將更加緊密，民用智能建筑的使用將大幅增多，無線局域網(wǎng)的應用促進智能建筑更加便捷，神經(jīng)網(wǎng)絡技術、虛擬現(xiàn)實技術的應用將更加普遍，人們的生活方式、生活習慣、思考方式將得到較大改變，促進居民生產(chǎn)生活質(zhì)量的提高。

5結語

近年來，我國智能建筑發(fā)展十分迅速，智能建筑中，良好的電力監(jiān)控系統(tǒng)為建筑各功能的順利實現(xiàn)提供了良好保障，文章從智能建筑的特點出發(fā)，介紹了電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本概況，簡要論述了其在智能建筑中的應用，探討智能建筑的發(fā)展前景，希望能給當前的智能建筑研究和電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中的應用探索提供一些參考和借鑒。

參考文獻

[1] 陸偉良.智能化建筑導論[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[2]連文奇.電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑和電氣節(jié)能中的應用[J].數(shù)字社區(qū)&智能家居，2008（1）：93-95.

[3]林璽.智能電力監(jiān)控系統(tǒng)在電氣節(jié)能中的應用[J].科技傳播，2014（13）206+210.

[4]范國強.智能建筑技術的發(fā)展與應用[J].智能建筑與智慧城市，2018（3）：46-47.

收稿日期：2020-01-07

作者簡介：盧俊森（1974—），男，云南永善人，本科，高級工程師，研究方向：電氣自動化、信息化。