智能建筑中電氣控制技術(shù)的應(yīng)用探究

王豫

【關(guān)鍵詞】智能建筑；電氣控制；應(yīng)用技術(shù)

我國(guó)建筑行業(yè)迅速發(fā)展，智能建筑是一種能夠提高建筑整體應(yīng)用品質(zhì)、符合行業(yè)未來發(fā)展需求的一種新型建造理念，在一系列新型技術(shù)的輔助之下，賦予傳統(tǒng)建筑較高的智能化能力，從建筑工程質(zhì)量管理、建筑使用體驗(yàn)提升、建筑安全及便捷性提高等方面提供全面的解決方案，智能建筑所指引的一系列內(nèi)容，也符合人們對(duì)行業(yè)未來發(fā)展的預(yù)期。也正因此使得智能建筑理念一經(jīng)提出，便迅速發(fā)展同時(shí)取得了較為廣泛的應(yīng)用空間。明確智能建筑電氣控制技術(shù)的一系列應(yīng)用內(nèi)容對(duì)于行業(yè)發(fā)展而言，具有積極促進(jìn)作用。

一、智能建筑概述與發(fā)展

智能建筑技術(shù)基礎(chǔ)主要由現(xiàn)代建筑技術(shù)、現(xiàn)代電腦技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)組成，通過將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理根據(jù)用戶的需求進(jìn)行最優(yōu)化組合，從而為用戶提供一個(gè)高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境[1]。隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、電氣控制技術(shù)以及產(chǎn)品獨(dú)立自主研發(fā)能力的增強(qiáng)，近年來智能建筑的概念也逐步得到重視。目前已經(jīng)有相當(dāng)一部分新建建筑工程項(xiàng)目，開始了智能建筑的相關(guān)探索，通過一系列現(xiàn)有技術(shù)形式全面提升建筑整體的智能化能力。

表1 智能化建筑能力體現(xiàn)

智能建筑能力的全面實(shí)現(xiàn)，離不開電氣控制技術(shù)的支持，而自動(dòng)化電氣控制技術(shù)也在逐步發(fā)展完善當(dāng)中。

二、電氣控制技術(shù)與智能建筑的關(guān)聯(lián)關(guān)系

電氣工程對(duì)于建筑工程項(xiàng)目而言是不可或缺的工程形式，自動(dòng)化電氣控制技術(shù)是指在非人為干預(yù)條件下能夠根據(jù)既定的程序和使用場(chǎng)景做出正確的反饋，判斷實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)控制的一種技術(shù)形式。智能建筑多種使用功能的實(shí)現(xiàn)與電氣控制技術(shù)是密不可分的，二者屬于協(xié)同關(guān)系[2]。電氣控制技術(shù)是智能建筑理念下的一種重要技術(shù)形式，同時(shí)智能建筑也可結(jié)合其他多種技術(shù)形式，確保電氣控制技術(shù)的正確應(yīng)用。電氣控制技術(shù)與智能建筑的關(guān)聯(lián)關(guān)系可參考下圖。

圖1 電氣控制技術(shù)與智能建筑的關(guān)聯(lián)關(guān)系

正因這種協(xié)同關(guān)系的存在，需要確保在建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作開展過程中，合理應(yīng)用電氣控制技術(shù)，明確工程設(shè)計(jì)的基本原則，全面賦予建筑的智能化能力。本文正是在此背景下展開的研究工作，探究智能建筑各個(gè)場(chǎng)景當(dāng)中對(duì)于電氣控制技術(shù)的應(yīng)用統(tǒng)籌。

三、智能建筑電氣控制的設(shè)計(jì)原則

（一）功能實(shí)現(xiàn)原則

智能建筑通過一系列技術(shù)形式來賦予建筑多元化的使用功能，功能實(shí)現(xiàn)原則是指建筑基礎(chǔ)使用功能需要被達(dá)成。例如對(duì)于住宅類建筑而言，滿足日常生活需要和施工安全需求是首要的基本使用功能，在智能建筑理念當(dāng)中，同樣需要保障相關(guān)功能的正常實(shí)現(xiàn)。若因建筑的智能化改造使得基本功能無法達(dá)成，顯然這種應(yīng)用形式是沒有必要的。

（二）安全可靠原則

智能建筑相比于一般建筑而言，會(huì)應(yīng)用多種技術(shù)形式來實(shí)現(xiàn)，從工程層面上進(jìn)行分析，智能建筑涉及的設(shè)備安裝工程以及電氣工程的數(shù)量遠(yuǎn)比普通工程要多，而各個(gè)工程的不恰當(dāng)管理，可能會(huì)給建筑整體帶來安全隱患。保障建筑的安全可靠是一般建筑的基本需求之一，在智能建筑中同樣不可或缺，需要同步考慮到建筑在施工建造階段以及正常使用場(chǎng)景下的安全保障能力。

（三）節(jié)能環(huán)保原則

在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的加持之下，各行各業(yè)均進(jìn)行建筑節(jié)能的相關(guān)探索，而建筑工程項(xiàng)目在使用階段所造成的高耗能問題，也是當(dāng)下行業(yè)內(nèi)要重視的問題。在智能建筑理念的加持之下，能夠?yàn)榻ㄖ?jié)能提供更為全面的解決方案，一味保障建筑的實(shí)用便捷以及智能化能力犧牲建筑的節(jié)能環(huán)保效果同樣在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)予以避免的，需要從該角度確保技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展價(jià)值。

（四）便捷應(yīng)用原則

智能建筑理念的提出，本質(zhì)上是為了提高建筑在使用階段的便捷性，顯然并不是所有新型技術(shù)均適用于智能建筑，例如個(gè)別技術(shù)形式，可能在安全性或節(jié)能效果上更加全面可靠，但學(xué)習(xí)成本較高，應(yīng)用較為繁瑣，會(huì)使得建筑用戶端體驗(yàn)不升反降。在設(shè)計(jì)過程中同樣需要避免相關(guān)情況的發(fā)生，要考慮各個(gè)技術(shù)選取以及工程設(shè)計(jì)對(duì)未來應(yīng)用便捷性所造成的影響。

四、智能建筑電氣控制的應(yīng)用實(shí)例與設(shè)計(jì)分析

（一）智能家居系統(tǒng)

智能家居是智能建筑概念的最好體現(xiàn)，也是一般建筑在進(jìn)行智能化改造過程中較易實(shí)現(xiàn)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。智能家居主要圍繞著傳統(tǒng)家用電器設(shè)備進(jìn)行升級(jí)與改造，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及電氣控制技術(shù)使得家居系統(tǒng)物與物之間、物與人之間發(fā)生關(guān)聯(lián)，賦予家用電器設(shè)備一定的智能化能力，從而實(shí)現(xiàn)生活品質(zhì)提高、應(yīng)用便捷性提升的效果[3]。

智能家居的應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)例較為豐富。從單一品類的智能化來看，當(dāng)下大部分家用電器均具備一定的智能化能力，例如智能電視，能夠直接利用手機(jī)等設(shè)備點(diǎn)播節(jié)目，還具有語音識(shí)別和遠(yuǎn)程控制等功能；智能門鎖，除傳統(tǒng)利用機(jī)械鑰匙開鎖之外還具有網(wǎng)絡(luò)身份驗(yàn)證、物聯(lián)網(wǎng)密鑰、生物識(shí)別等開鎖途徑。諸如此類一般家用消費(fèi)電子產(chǎn)品均具有了一定的智能化能力，同時(shí)各個(gè)設(shè)備之間還能夠?qū)崿F(xiàn)信息互聯(lián)互通，大大提高整體應(yīng)用的便捷性。

在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，按照建筑需求選取智能化電子設(shè)備，結(jié)合各個(gè)設(shè)備的通信協(xié)議搭建通信網(wǎng)絡(luò)并完成配置，而后能夠簡(jiǎn)單便捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)于智能家居系統(tǒng)的操控。此外在技術(shù)發(fā)展的保障之下，隨著人工智能以及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的成熟，當(dāng)下智能家居系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)學(xué)習(xí)使用習(xí)慣、自動(dòng)完成配置與調(diào)試等一系列功能。在工程設(shè)計(jì)過程中，也能夠節(jié)約一定的精力成本，無需針對(duì)單個(gè)智能家居設(shè)備進(jìn)行線路改造以及資源配置。

（二）新型暖通空調(diào)設(shè)備

暖通空調(diào)設(shè)備在建筑工程當(dāng)中是用來改善室內(nèi)熱環(huán)境、維持建筑整體舒適程度的重要設(shè)備形式。在實(shí)際工程應(yīng)用當(dāng)中，暖通空調(diào)設(shè)備的能耗問題是值得重視的，主要體現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景當(dāng)中，人們?yōu)榱吮ＷC更舒適的應(yīng)用體驗(yàn)，使得相當(dāng)一部分暖通空調(diào)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于高功率開啟狀態(tài)，尤其對(duì)于公共建筑而言，因缺乏管理且出入頻繁，進(jìn)而導(dǎo)致暖通空調(diào)設(shè)備能耗增加，同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，也會(huì)使得設(shè)備自身的應(yīng)用壽命大大縮短。

基于此，在智能建筑的背景下提出了新型暖風(fēng)空調(diào)設(shè)備應(yīng)用，通過智能電氣控制能力實(shí)現(xiàn)空調(diào)的變頻控制以及自動(dòng)化啟停?？砂凑諏?shí)際應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)置空調(diào)的定時(shí)開關(guān)以及溫度調(diào)整，可按照室內(nèi)空間的使用時(shí)長(zhǎng)、工作時(shí)間等情況預(yù)設(shè)定時(shí)開關(guān)時(shí)間，或設(shè)置其他參考條件，能夠有效避免暖通空調(diào)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于高功率開啟狀態(tài)，避免因人為管理疏忽造成的能源浪費(fèi)情況。

而智能化背景之下，新型暖通空調(diào)設(shè)備所能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也更加完善。例如智能化空調(diào)具備變頻功能，而變頻的操控?zé)o需人為控制，可結(jié)合當(dāng)下室內(nèi)溫度情況以及室外溫度情況等必要的信息來綜合確定空調(diào)頻率，同時(shí)通過其他技術(shù)形式監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣質(zhì)量、判斷室內(nèi)是否有人等，結(jié)合前端的信息收集來決定空調(diào)是否開啟以及以何種功率工作。智能化暖通空調(diào)所具有的一系列能力及切入點(diǎn)，可參考以下圖表。

圖2 一種智能化暖通空調(diào)解決方案

暖通空調(diào)技術(shù)發(fā)展較為成熟，也是智能電氣控制中一個(gè)典型的應(yīng)用案例，保障建筑使用品質(zhì)達(dá)成的前提下有利于能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)，延長(zhǎng)暖通空調(diào)設(shè)備的使用壽命。

（三）消防安全預(yù)警系統(tǒng)

建筑消防安全問題是使用階段一個(gè)需要重點(diǎn)管控的問題。當(dāng)下高層建筑的業(yè)態(tài)盛行，這種建造形式其在消防安全上具有較大的隱患。智能建筑電氣控制技術(shù)的成熟，為高層建筑消防安全問題解決方案提供了必要的支持?？紤]到傳統(tǒng)高層建筑內(nèi)部空間復(fù)雜、整體體量大的特性，當(dāng)發(fā)生消防安全隱患時(shí)無法及時(shí)執(zhí)行，也難以在短時(shí)間內(nèi)通知到建筑的所有使用者，從而浪費(fèi)了消防安全問題的早期處理和逃生工作的黃金時(shí)間。而在智能建筑電氣控制技術(shù)應(yīng)用之下，此問題得到了一定的解決。

智能建筑電氣控制技術(shù)的支持下，消防安全預(yù)警系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)層面的內(nèi)容：一是火情監(jiān)測(cè)信號(hào)的接收系統(tǒng)，可通過煙霧傳感報(bào)警以及溫度報(bào)警等形式來識(shí)別早期火災(zāi)隱患；二是中央處理器系統(tǒng)，當(dāng)收集到相關(guān)信號(hào)之后，進(jìn)行可行性判斷，同時(shí)將該信息傳輸?shù)焦芾矶撕托枰A(yù)警的位置；三是警報(bào)系統(tǒng)，在接收到相應(yīng)的信號(hào)之后，即通過聲光等形式完成警報(bào)，提醒建筑的使用者以及管理人員作出相應(yīng)的反饋操作。此外智能建筑電氣控制系統(tǒng)的支持下，還能夠?qū)⑾腊踩到y(tǒng)與火災(zāi)自動(dòng)處理系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，通過調(diào)動(dòng)防排煙系統(tǒng)以及自動(dòng)噴淋系統(tǒng)等消防措施來實(shí)現(xiàn)火情處理的自動(dòng)化。全流程無需人為干預(yù)，能夠高效準(zhǔn)確地完成消防安全預(yù)警工作。

當(dāng)下對(duì)于大型建筑工程而言，消防設(shè)計(jì)工作是尤為重要的，顯然智能化電氣控制技術(shù)的支持，為消防安全問題的解決提供了更多的思路。相比于傳統(tǒng)消防警報(bào)形式而言，智能建筑電氣控制系統(tǒng)的支持下能夠爭(zhēng)取更多的火災(zāi)早期處理時(shí)間，具有更高的安全系數(shù)。同時(shí)在多元化系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)當(dāng)中也能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜建筑的早期火情預(yù)知與警報(bào)，無論對(duì)于何種建筑業(yè)態(tài)形式都是有利于安全系數(shù)提高的。

（四）樓宇安全管理系統(tǒng)

對(duì)于建筑社區(qū)和樓宇安全管理，在行業(yè)內(nèi)一直是存在矛盾。安全管控等級(jí)過高會(huì)對(duì)建筑的業(yè)主方造成出行不便的負(fù)面影響，如果管控得不夠全面，又可能會(huì)使建筑整體安全隱患增加。在這種矛盾的影響之下提出了利用智能建筑電氣控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)樓宇安全管理的優(yōu)化和加強(qiáng)。

在設(shè)計(jì)過程中對(duì)于樓宇安全系統(tǒng)主要需要進(jìn)行以下部分的設(shè)計(jì)，一是小區(qū)的門禁位置，二是各樓棟單元門入戶位置，三是建筑單體房間入戶門位置?；陔姎饪刂萍夹g(shù)，在智能建筑的設(shè)計(jì)理念中，可對(duì)于樓宇安全管理出具以下方案：小區(qū)門禁與單元門門禁位置可增加識(shí)別方式，除一般鑰匙開鎖和門禁卡開鎖之外，可以引入生物識(shí)別手段以及動(dòng)態(tài)密碼開鎖的形式，同時(shí)結(jié)合智能建筑遠(yuǎn)程互聯(lián)以及信息溝通的能力，可利用智能手機(jī)輔助上述位置的安全通行。此外對(duì)于訪客進(jìn)入也可由業(yè)主方發(fā)起訪客申請(qǐng)需求，通過臨時(shí)密碼的形式，既保證了便捷性又能夠?qū)崿F(xiàn)安全管控。

從目前行業(yè)實(shí)際應(yīng)用的角度進(jìn)行分析，樓宇安全是建筑使用方較為關(guān)注的一個(gè)話題，在智能建筑電氣控制技術(shù)的輔助之下，能夠平衡建筑使用便捷性以及安全性二者之間的關(guān)系。此外也能夠?qū)踩芾硐到y(tǒng)與其他管控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，提高建筑的整體智能化能力，例如在檢測(cè)到使用者通過小區(qū)門禁進(jìn)入社區(qū)之后，可利用影像識(shí)別技術(shù)跟蹤其行動(dòng)路線，當(dāng)臨近單元門時(shí)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無感開鎖，同時(shí)喚醒電梯到指定的樓層。

（五）智能化辦公解決方案

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制變動(dòng)的背景之下，辦公類建筑的需求也在逐步增加。相比于一般民用建筑而言，辦公建筑所要求的各類電氣設(shè)備、多元化的使用功能均是在設(shè)計(jì)過程中需要考慮的問題。如何打造現(xiàn)代化智能化的辦公空間這一問題，當(dāng)下建筑工程行業(yè)可以從電氣控制的角度探究出解決方案。全體系智能辦公解決方案的提出，需要遵循以下幾個(gè)原則：一是要保障辦公需求的全面實(shí)現(xiàn)，二是賦予整體辦公空間一定的智能化能力來提高工作效率。因此在設(shè)計(jì)的過程中，可按照智能家居的基本思維把控智能辦公系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。

大型公共辦公建筑相比于民用建筑，其人員出入更加頻繁，同時(shí)臨時(shí)人員數(shù)量多，門禁系統(tǒng)過于嚴(yán)密會(huì)導(dǎo)致整體使用便捷性下降，可通過臨時(shí)授權(quán)和分發(fā)授權(quán)端口的形式來解決此問題，可將臨時(shí)訪客的人臉信息提前錄入到授權(quán)端口當(dāng)中，或通過分發(fā)單次密碼、階段密碼的形式授予進(jìn)入辦公樓的臨時(shí)權(quán)力；在智能化辦公解決方案中也需考慮到傳統(tǒng)辦公建筑面積大、設(shè)備數(shù)量多的使用問題，在智能電氣控制技術(shù)的加持之下，能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)用電器的自動(dòng)控制和群體控制，避免反復(fù)開啟多個(gè)設(shè)備所造成的精力浪費(fèi)，也能夠一定程度上踐行建筑節(jié)能相關(guān)思想。

結(jié)語

智能建筑是一個(gè)較為新穎的建筑設(shè)計(jì)理念，在行業(yè)不斷發(fā)展完善的背景之下，也使得智能建筑具有較多的應(yīng)用實(shí)例和應(yīng)用場(chǎng)景。智能建筑一系列功能的實(shí)現(xiàn)與電氣工程是密不可分的，本文結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)形式以及筆者自身從業(yè)經(jīng)驗(yàn)歸納列舉了幾種智能建筑電氣控制的應(yīng)用實(shí)例場(chǎng)景，同時(shí)明確了在設(shè)計(jì)過程中需要遵循的基本原則以及參考方案。實(shí)際上隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，當(dāng)下已經(jīng)有更為多樣化的新型技術(shù)形式，被應(yīng)用到建筑智能化改造和設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，為提高建筑整體品質(zhì)和現(xiàn)代化能力奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。