智能建筑與電氣自動化的設計和技術核心分析

李恩廣 肖偉

摘要：在科技進步和經(jīng)濟發(fā)展的帶動下，我國建筑行業(yè)發(fā)展迅速。當前社會各界對于建筑的宜居性、舒適性、功能性要求越來越高，這給智能建筑帶來了紅利藍海。所以需要結(jié)合智能建筑的建設和發(fā)展，根據(jù)電氣自動化技術做好規(guī)范化的設計，并以此為基礎做好智能建筑的建設和升級優(yōu)化。本文就此展開探討分析。

關鍵詞：智能建筑;電氣自動化;設計;技術核心;探索分析

1電氣工程及其自動化設計的重要性

智能化建筑的發(fā)展必然離不開電氣自動化，隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及數(shù)字電子化科技發(fā)展，高檔智能化建筑無疑已經(jīng)成為當今建筑界的主要發(fā)展方向。自然達到合理利用設備，在資源方面，人力的節(jié)省就有了建筑設備的自動化控制系統(tǒng)。智能化建筑內(nèi)有大量的電子設備與布線系統(tǒng)。這些電子設備及布線系統(tǒng)一般都屬耐壓等級低，防干擾要求高，是最怕受到雷擊的部分。智能建筑多屬于一級負荷，應該設計為一級防雷建筑物，組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。

2現(xiàn)代智能建筑中自動化系統(tǒng)的組成以及功能的實現(xiàn)

2.1自動控制系統(tǒng)的工作原理的三個步驟

1）實時的數(shù)據(jù)采集。即對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入。2）實時的控制決策。對采集到的被控量與給定量進行加法運算，其運算結(jié)果即作為控制器需要調(diào)整的方向和量值的輸入。3）實時的控制輸出。根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機構發(fā)出控制信號，完成控制任務。

系統(tǒng)主要由自控空調(diào)機組、自控給排水系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)以及消防安全系統(tǒng)與綜合布線系統(tǒng)等組成?？諝庹{(diào)節(jié)控制系統(tǒng)一般包括空氣加熱設備、空氣減濕冷卻設備、及空氣加濕設備等。系統(tǒng)常采用DDC控制，將裝設在回風管內(nèi)的溫度傳感器所檢測的溫度送往控制器與設定點溫度比較，并控制裝在回水管上的電動調(diào)節(jié)閥的動作，使回風溫度保持在所需要的范圍內(nèi)。給排水系統(tǒng)一般包括生活給水子系統(tǒng)、生活排水子系統(tǒng)和消防子系統(tǒng)。給水子系統(tǒng)的控制多采用高位水箱給水方式、水泵直接給水方式、氣壓給水方式等，通過監(jiān)控各集水坑高液位、水泵運行狀態(tài)、過載報警、高水位報警的方式，手動/自動控制啟停，并實現(xiàn)故障復位。智能建筑對電力與照明系統(tǒng)的控制包括對配電系統(tǒng)運行參數(shù)的實時檢側(cè)、對建筑物內(nèi)用電量的自動統(tǒng)計與管理、對各種電氣設備的檢修保養(yǎng)、照明系統(tǒng)的節(jié)能監(jiān)控、應急照明的啟?？刂频?。消防控制系統(tǒng)由火災探測器、火災報警控制器、火災自動報警系統(tǒng)、消防聯(lián)動控制系統(tǒng)、消防專用電話系統(tǒng)等組成。安全防范控制系統(tǒng)則包括防盜報警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、出入口監(jiān)控系統(tǒng)，以及對講系統(tǒng)等。

2.2根據(jù)單元機組運行和電氣控制的特點

應將發(fā)電機一變壓器組和廠用電源等電氣系統(tǒng)的控制都納入ECS監(jiān)控。其基本功能為：

1）發(fā)變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開關的控制及操作。

2）發(fā)變組保護、廠高變保護、勵磁變壓器保護控制。

3）發(fā)電機勵磁系統(tǒng)。包括啟勵、滅磁操作，控制方式切換，增磁、減磁操作，PSS（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）的投退。

4）220kV/500kV開關自動同期并網(wǎng)及手動同期并網(wǎng)。

5）6kV高壓廠用電源監(jiān)視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態(tài)監(jiān)視、投退、手動啟動等。

6）380V低壓廠用電源監(jiān)視、操作、低壓備自投裝置控制。

7）高壓啟/備變壓器控制和操作（2臺機共享）。

8）柴油發(fā)電機組和保安電源控制和操作。

9）直流系統(tǒng)和LPS系統(tǒng)的監(jiān)視。

3建筑電氣自動化設備系統(tǒng)的設計思路

建筑設備自動化系統(tǒng)是智能建筑弱電系統(tǒng)工程中較為復雜的系統(tǒng)之一，現(xiàn)將該系統(tǒng)的設計要點介紹如下：

3.1中央控制室選址及室內(nèi)設備布置

中央控制室應盡量靠近控制負荷中心，應離變電所、電梯機房、水泵房等會產(chǎn)生強電磁干擾的場所15m以上。上方及毗鄰無用水和潮濕的機房及房間;室內(nèi)控制臺前應有1.5m的操作距離，控制臺離墻布置時，臺后應有大于1m的檢修距離，并注意避免陽光直射;當控制臺橫向排列總長度超過7m時，應在兩端各各留大于1m的通道;中央控制室宜采用抗靜電架空活動地板，高度不小于20m。

3.2建筑設備自動化系統(tǒng)的電源要求

中央控制室應由變配電所引出專用回路供電，中央控制室內(nèi)設專用配電盤。負荷等級不低于所處建筑中最高負荷等級;通常要求系統(tǒng)的供電電源的電壓不大于±10%，頻率變化不大于±1Hz，波形失真率不大于20%;中央管理計算機應配置UPS不間斷供電設備，其容量應包括建筑設備自動化系統(tǒng)內(nèi)用電設備總和并考慮預計的擴展容量，供電時間不低于30分鐘;現(xiàn)場控制器的電源應滿足下述要求：

1）Ⅰ類系統(tǒng)（650點～4999點），當中央控制室設有UPS不間斷供電設備時，現(xiàn)場的電源由UPS不間斷電源以放射式或樹干式集中供給。

2）Ⅱ類系統(tǒng)（1點～649點），現(xiàn)場控制器的電源可由就地鄰近動力盤專路供給。

3）含有CPU的現(xiàn)場控制器，必須設置備用電池組，并能支持現(xiàn)場控制器運行不少于72小時，保證停電時不間斷供電。

4建筑電氣自動化系統(tǒng)的布線方式

建筑設備自動化系統(tǒng)線路包括：電源線、網(wǎng)絡通訊線和信號線。

1）電源線一般BV-（500V）2.5mm2銅芯聚氯乙烯絕緣線。

2）網(wǎng)絡通訊線需由采用何種計算機局域網(wǎng)及建筑設備自動化系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸率、未來可兼容性和硬件成本等多方面綜合考慮確定。一般有同軸電纜（不同廠商的產(chǎn)品不盡相同）;有的系統(tǒng)采用屏蔽雙絞線或非屏蔽雙絞線（分3、4、5三個級別）;在強干擾環(huán)境中和遠距離傳輸時，宜選用光纜。

3）信號線一般采用線芯截面1.0mm2或1.5mm2的普通銅芯導線或控制電纜，對信號線是否需要采用軟線及屏蔽線應根據(jù)具體控制系統(tǒng)與控制要求確定。

建筑設備自動化系統(tǒng)線路均采用金屬管或金屬線槽保護，網(wǎng)絡通訊線和信號線不得與電源線共管敷設，當其必須作無屏蔽平等敷設時，間距不小于0.3m，如敷于同一金屬線槽，需設金屬分隔。

5建筑電氣設備自動化系統(tǒng)監(jiān)控點統(tǒng)計

5.1一般規(guī)定

根據(jù)各工設備的選型，核定對指定監(jiān)控點的實施監(jiān)控的技術可行性;

建筑設備自動化系統(tǒng)監(jiān)控點可通過編制監(jiān)控點總表來進行統(tǒng)計，較小型系統(tǒng)可編制一個監(jiān)控點總表，中型以上系統(tǒng)應按不同對象系統(tǒng)編制多個監(jiān)控點表，組成監(jiān)控點總表;

編制監(jiān)控點總表應滿足下述要求：

1）為劃分和確定現(xiàn)場控制提供依據(jù);

2）為確定系統(tǒng)硬件和應用軟件設置提供依據(jù);

3）為規(guī)劃通信道提供依據(jù);

4）為系統(tǒng)能以簡捷的鍵盤操作命令進行訪問和調(diào)用具有標準格式顯示報告與記錄文件創(chuàng)造前提。

5.2建筑設備自動化系統(tǒng)監(jiān)控點總表格式

編制監(jiān)控點總表，應以現(xiàn)場控制器為單位，按模擬輸入、數(shù)字輸入、模擬輸出、數(shù)字輸出等種類分別統(tǒng)計。

6電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

OPC（OIJEforProcess Control）技術的出現(xiàn)，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應用，使得未來的電氣技術的結(jié)合計算機日益發(fā)揮著不可替代的作用。IEC61131已成為了一個國際化的標準，正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。Pc客戶機/服務器體系結(jié)構、以太網(wǎng)和Internet技術引發(fā)了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅(qū)動著自動化和IT平臺的融和，電子商務的普及將加速著這一過程。Internet/Intranet技術和多媒體技術在自動化領域有著廣泛的應用前景。企業(yè)的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業(yè)的財務、人事等管理數(shù)據(jù)，也可以對當前生產(chǎn)過程的動態(tài)畫面進行監(jiān)控，在第一時間了解最全面和準確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實技術和視頻處理技術的應用，將對未來的自動化產(chǎn)品，如人機界面和設備維護系統(tǒng)的設計產(chǎn)生直接的影響。相對應的軟件結(jié)構、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。這種趨勢正從單一的設備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。

7結(jié)束語

電氣自動化是工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志和現(xiàn)代先進科學的核心技術，對于電氣自動化企業(yè)，自動化技術可以大大降低人工的勞動強度，提高測量檢測的準確度和信息傳輸?shù)膶崟r性，為生產(chǎn)過程提供進一步的技術保障，可有效避免安全事故的發(fā)生，保證設備的安全運行。

參考文獻

[1]姚勝興，王新輝，劉伯中.集散控制下樓宇自動化系統(tǒng)與設計[J].測控技術，1999，10.