論電氣自動(dòng)化技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用

王文福

（中國電子系統(tǒng)工程第四建設(shè)有限公司，河北 石家莊 050061）

0 引言

智能建筑是一種新型的建筑形式，是逐漸從當(dāng)前信息技術(shù)飛速發(fā)展的大背景中衍生而來的，與現(xiàn)有建筑有著很大的不同。其中最為突出的，就是智能建筑在設(shè)計(jì)過程中需要采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)思想，有效應(yīng)用信息技術(shù)。而這些更加先進(jìn)的思想和技術(shù)，提高了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，使將來的使用過程管理和維護(hù)更加方便，有效提高智能建筑在智能方面的實(shí)用性。為了發(fā)揮出電氣自動(dòng)化技術(shù)在智能建筑中的最大價(jià)值，有必要對(duì)該領(lǐng)域涉及到的主要問題進(jìn)行認(rèn)真的研究和探討。

1 智能建筑概述

1.1 智能建筑定義

所謂智能建筑是一種建筑形式，它將信息技術(shù)等新的科技手段與建筑物的各個(gè)功能模塊之間進(jìn)行了有效的結(jié)合，計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)作為最重要的技術(shù)載體。在這樣的技術(shù)條件下，可以有效地將建筑中各個(gè)獨(dú)立的工作系統(tǒng)聯(lián)結(jié)起來，實(shí)現(xiàn)資源共享與數(shù)據(jù)集成。從當(dāng)前智能建筑的整體發(fā)展趨勢(shì)來看，以計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)建筑技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)的有效結(jié)合，使得建筑物可以使用許多模塊來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能控制的目的。這對(duì)于以往的建筑設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)來說是一個(gè)巨大的顛覆[1]。

1.2 智能建筑特點(diǎn)

因?yàn)橐c計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)相結(jié)合，所以智能建筑中往往有許多通信設(shè)備。這些通信設(shè)備的存在是維持正常通信的關(guān)鍵，同時(shí)也是電氣自動(dòng)化的重要組成部分。在功能特點(diǎn)上，智能建筑一般具有環(huán)境控制、安全監(jiān)控和報(bào)警等功能，可以大大提高建筑物的管理效率，改變傳統(tǒng)的人工控制方式。無論是建筑物的所有方，運(yùn)營方還是使用方，都會(huì)感到極大的便利。但是，越是精密的技術(shù)，越容易出現(xiàn)牽一發(fā)而動(dòng)全身的情況，所以在設(shè)計(jì)、建設(shè)和維護(hù)智能建筑的時(shí)候，都必須有縝密的思考和準(zhǔn)備，以應(yīng)對(duì)各種難以預(yù)料的情況。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于智能建筑的重要作用

首先，在智能建筑施工時(shí)，就與電氣緊密相關(guān)，比如電源技術(shù)，抗諧波技術(shù)，抗干擾技術(shù)，防雷技術(shù)等。電氣自動(dòng)化技術(shù)是智能建筑建設(shè)的基礎(chǔ)。在建設(shè)完成之后，電氣自動(dòng)化技術(shù)還要確保智能建筑中的信息技術(shù)部分能夠?qū)崿F(xiàn)建筑間信息傳輸和應(yīng)用的功能。因此，電氣自動(dòng)化技術(shù)可以說是智能建筑之所以“智能”中最重要的技術(shù)形式，其設(shè)計(jì)和應(yīng)用都必須做的非常到位。另外，工作人員除了從智能建筑的需求方面進(jìn)行考慮，還要從電氣自動(dòng)化技術(shù)的專業(yè)角度來思考，確保在發(fā)揮出建筑物的智能功能基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置[2]。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)與智能建筑的關(guān)系

與很多人想象的不同，電氣自動(dòng)化技術(shù)不僅是機(jī)械設(shè)備的控制，還是計(jì)算機(jī)控制下的信息處理項(xiàng)目。其基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程學(xué)科的綜合應(yīng)用。這就使得電氣自動(dòng)化的系統(tǒng)比較復(fù)雜，對(duì)軟硬件之間的協(xié)調(diào)以及電器的運(yùn)行要求很高，需要相當(dāng)優(yōu)秀的精度控制。這些也是智能建筑所需要的。不過，智能化的電氣自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備因?yàn)閮r(jià)格昂貴，所以目前使用頻率并不高。恰恰智能建筑的一大特點(diǎn)就是安全要求高，本身價(jià)值也高，建設(shè)方一般可以負(fù)擔(dān)起智能化的電氣自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備。由此可以看出電氣自動(dòng)化技術(shù)與智能建筑的天然聯(lián)系。

4 智能建筑對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的基本要求

4.1 電源要求

電氣自動(dòng)化技術(shù)是智能建筑的重要組成部分，這一點(diǎn)在上文多次提及，這里不再贅述。如果要將電氣自動(dòng)化技術(shù)合理運(yùn)用到智能建筑中，最重要的是確保電源配置的科學(xué)性。智能建筑包含有各種大功率的電氣產(chǎn)品，例如電動(dòng)機(jī)和變頻器，對(duì)電源設(shè)計(jì)的要求非常高。必須明確智能建筑在電源配置方面的準(zhǔn)確需求及其科學(xué)合理性，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用才能找到路徑去滿足大功率電氣設(shè)備的使用要求。在這方面，I類電源設(shè)計(jì)與II類電源設(shè)計(jì)有所不同，必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇和確認(rèn)。

4.2 控制器要求

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，所有控制任務(wù)必須由控制器完成?？刂破魉^電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件，必須滿足適用的標(biāo)準(zhǔn)。為了確?，F(xiàn)場(chǎng)電源可以滿足電氣負(fù)載，控制器的設(shè)計(jì)必須滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：現(xiàn)場(chǎng)控制器必須與管道保持安全距離，尤其是管線，必須維持在一定的特定距離，才能保持此類設(shè)備的正常運(yùn)行，而不會(huì)受到較強(qiáng)的電磁干擾。如果現(xiàn)場(chǎng)控制器采用PLC控制技術(shù)，則在智能建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如，要有一定的儲(chǔ)備余量，要同時(shí)優(yōu)化和調(diào)整相應(yīng)的系統(tǒng)管理方法。

4.3 布線要求

除了上述兩點(diǎn)之外，布線也是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。智能建筑中的電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)布線的設(shè)計(jì)有很高的設(shè)計(jì)要求，電源布線必須根據(jù)建筑建設(shè)的實(shí)際情況而定。例如，在鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)通信線路的過程中，除了滿足基本的布線標(biāo)準(zhǔn)外，還必須盡可能地滿足靈活性的要求，以便可以通過相應(yīng)的電纜來控制鋪設(shè)的信號(hào)線。通過布線優(yōu)化，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性都可以得到改善。而這種改善自然有助于智能建筑發(fā)揮出相應(yīng)的功能，真正體現(xiàn)出其“智能”的一面[3]。

5 電氣自動(dòng)化技術(shù)在智能建筑中的具體應(yīng)用

5.1 中央工作站系統(tǒng)

在整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，中央工作站充當(dāng)著“大腦”的作用，它應(yīng)該能夠有效地處理所有傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上執(zhí)行相應(yīng)的監(jiān)測(cè)和計(jì)算任務(wù)。通常，中央工作站至少包括一臺(tái)主機(jī)和一臺(tái)打印機(jī)，這些設(shè)備可以直接連接到互聯(lián)網(wǎng)和系統(tǒng)本身所組成的局域網(wǎng)，以確保各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)目尚行耘c便利性，以及中央工作站對(duì)于整個(gè)智能建筑的有效監(jiān)控。當(dāng)然，根據(jù)不同智能建筑的實(shí)際需求以及電氣自動(dòng)化本身多達(dá)到的技術(shù)水平，中央工作站系統(tǒng)也可以有更多的輔助設(shè)備。

5.2 給排水系統(tǒng)

在現(xiàn)代建筑中，給水和排污系統(tǒng)是基本且關(guān)鍵的功能組件。通常情況下，主要的供水方式是水泵，水箱和氣壓罐，排水方式則主要是靠重力流直接排放。如果采用泵房設(shè)計(jì)，則污水可以直接通過排水箱或排污泵等從室外排放。而在供水方面，通常需要在緩沖池中設(shè)計(jì)水位傳感器以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的供水，而且一般還會(huì)有多個(gè)水位傳感器，來同時(shí)監(jiān)測(cè)水量，溢流等不同的情況。另外，水壓傳感器也是必需的組成部分，它可以和最低警報(bào)級(jí)別之間的差異，是否通過此傳感器溢出。當(dāng)然，水壓傳感器也是關(guān)鍵部分，它可以使恒壓水泵保持正常工作狀態(tài)。當(dāng)上述傳感器檢測(cè)到設(shè)備異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)向相關(guān)人員發(fā)送警報(bào)消息，做出及時(shí)調(diào)整。

5.3 照明控制系統(tǒng)

智能建筑中存在多種設(shè)備，這些設(shè)備在運(yùn)行期間具有很大的功率需求，因此在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以保證能夠時(shí)刻提供有效的照明。該系統(tǒng)必須滿足建筑物的基本照明條件，滿足建筑功能需求，還要達(dá)到自動(dòng)控制的目的。在智能建筑中，照明控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)往往采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，各種照明設(shè)施都在其控制之下。這種智能控制方法可以有效降低照明過程中的功耗，降低照明成本。另外，有的照明自動(dòng)控制系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種照明設(shè)施的遠(yuǎn)程控制。

5.4 通風(fēng)與空調(diào)控制系統(tǒng)

在智能建筑中，通風(fēng)與空調(diào)控制系統(tǒng)是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。其一般比較復(fù)雜，以熱源、前端設(shè)備和冷卻源為主。智能建筑通常可以通過自動(dòng)控制空調(diào)系統(tǒng)來凈化室內(nèi)空氣，為人們創(chuàng)造一個(gè)良好的室內(nèi)環(huán)境。而通風(fēng)系統(tǒng)的作用則主要可以區(qū)分為局部通風(fēng)和全部通風(fēng)。由于它屬于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，因此自動(dòng)化模塊可以有效地監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)中的各種設(shè)施。簡(jiǎn)而言之，通風(fēng)與空調(diào)控制系統(tǒng)的配置較為復(fù)雜，但通過電氣自動(dòng)化技術(shù)相應(yīng)的控制模塊，可以使得這一系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

5.5 變電及配電監(jiān)控系統(tǒng)

智能建筑電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求比較高。為了滿足智能建筑的電源需求，經(jīng)常需要設(shè)計(jì)備用電源，以便在必要時(shí)及時(shí)激活，避免因?yàn)橥蝗煌ｋ姸斐傻母鞣N建筑功能問題。因此，供電系統(tǒng)中變電和配電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常重要。這套系統(tǒng)可以監(jiān)控各種電力設(shè)施的運(yùn)行狀況。由于監(jiān)控是實(shí)時(shí)進(jìn)行的，因此可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)施的潛在故障并通知具體負(fù)責(zé)人加以解決，從而減少發(fā)生故障所可能造成的損失。在這樣一套系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)控制器是關(guān)鍵組件。即使中央工作站出現(xiàn)故障，有些現(xiàn)場(chǎng)控制器也可以保持正常運(yùn)行。

5.6 智能門禁管理系統(tǒng)

由于許多社區(qū)居民對(duì)個(gè)人隱私的需求不斷增加，許多住宅類型的智能建筑會(huì)在單元門安裝智能門禁管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以避免不明人員的“造訪”，使得住戶免受不應(yīng)有的損失，保護(hù)居民的隱私。其設(shè)置在技術(shù)上并不困難，一般只需要在單元門上安裝可以遠(yuǎn)程操作的電磁開關(guān)。在許多商業(yè)建筑中，尤其是寫字樓或商住兩用樓，為了保證公司和住戶的相對(duì)私密性，避免大家受到復(fù)雜來訪人員的影響，通常也會(huì)安裝智能門禁系統(tǒng)。這些系統(tǒng)都需要電氣設(shè)備的支持，所以也是電氣自動(dòng)化技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用的一部分[4]。

5.7 智能消防系統(tǒng)

所謂智能建筑中的智能消防系統(tǒng)，指的是建筑的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括煙霧探測(cè)器及可燃?xì)怏w檢測(cè)器等傳感設(shè)備，可以對(duì)建筑中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析。一旦發(fā)生火災(zāi)等重大安全事故，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)進(jìn)行處理。比如煙霧探測(cè)器與自動(dòng)噴淋裝置聯(lián)動(dòng)，在探測(cè)到達(dá)到某一標(biāo)準(zhǔn)的煙霧時(shí)，噴淋裝置啟動(dòng)，并且能夠通過電磁繼電器及時(shí)關(guān)閉建筑物之中的可燃?xì)怏w總閘，將火情快速地反饋至物業(yè)安保人員甚至用戶手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備上。電氣自動(dòng)化技術(shù)在這方面的應(yīng)用能夠在很大程度提高建筑消防的安全性。

6 結(jié)語

電氣自動(dòng)化技術(shù)與智能建筑相結(jié)合是建筑實(shí)現(xiàn)“智能化”的關(guān)鍵。只有利用好電氣自動(dòng)化技術(shù)，智能技術(shù)所依賴的計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與信息化才能被整合起來，為用戶提供舒適的生活或辦公環(huán)境，提供各種方便，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并解決隱患。