電氣自動化技術(shù)在樓宇智能化中的應(yīng)用

王 莉

（江蘇省靖江中等專業(yè)學(xué)校 江蘇 靖江 214500）

0 引言

在科技進步的驅(qū)動下，電氣自動化技術(shù)已在建筑行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，并促使樓宇系統(tǒng)朝向自動化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展，其主要作用就是要完善建筑的功能。與此同時，人們對智能化的現(xiàn)代建筑也有了更多的新需求，所以電氣自動化作為樓宇智能化的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)同樣也需要得到重視以及更多的創(chuàng)新。在整個智能樓宇電氣自動化系統(tǒng)的設(shè)計過程中，要凸顯自動化特點?，F(xiàn)如今樓宇電氣設(shè)計中已結(jié)合多項電氣自動化技術(shù)，如研發(fā)出燈光控制、空調(diào)系統(tǒng)控制、電梯控制以及通風系統(tǒng)等的智能自動化控制系統(tǒng)。然而在實際的建筑過程中，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用仍舊存在一些問題。這就需要智能樓宇建設(shè)單位的相關(guān)負責人提高對自動化系統(tǒng)的認知和理解，積極投入到電氣自動化技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)中。

1 智能樓宇電氣自動化系統(tǒng)概述

隨著人們生產(chǎn)生活需求的逐步提升，傳統(tǒng)建筑難以滿足群眾的居住需求，人們開始追求更加安全舒適的居住環(huán)境，這為智能的發(fā)展提供了新機遇。且在智能家電與其他智能設(shè)備共同完善的當下，都為智能建筑價值的提升奠定了良好基礎(chǔ)。建筑的多種設(shè)備及家電可以進行自動化和智能化操作，幫助系統(tǒng)運作增強可靠性，避免其出現(xiàn)安全問題，結(jié)合監(jiān)控監(jiān)督技術(shù)能及時發(fā)現(xiàn)建筑內(nèi)可能存在的安全隱患，及時處理，避免危害產(chǎn)生。在現(xiàn)代化建筑中引入新興技術(shù)，能夠多方面彰顯智能建筑對人們生產(chǎn)生活發(fā)揮出的重要作用。

電氣自動化則是將計算機技術(shù)與系統(tǒng)控制、管理進行有效結(jié)合，根據(jù)實際工作需求，實現(xiàn)對工作流程的模擬操作與系統(tǒng)化檢測。通過該系統(tǒng)應(yīng)用，能夠穩(wěn)步提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，提高運行效率。技術(shù)創(chuàng)新是自動化設(shè)備及系統(tǒng)在運行過程中容易產(chǎn)生瓶頸的關(guān)鍵，需要結(jié)合實際的使用需求，加之對信息資源的整理、分析及判斷，管理信息數(shù)據(jù)并選擇出合適的操作路徑。以我國的科技發(fā)展形式進行切入點分析，需要將完善的信息技術(shù)結(jié)構(gòu)進行合理的體系構(gòu)建，實現(xiàn)信息搜集、整合與管理的有效性，并確保系統(tǒng)化管理平臺的開放度，極大地推動了樓宇自動控制系統(tǒng)的發(fā)展進程。

2 智能建筑電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計基本要求

2.1 電源設(shè)計要求

電源的合理配置是智能樓宇電氣自動化系統(tǒng)有效運行的關(guān)鍵，電源設(shè)計需要滿足各設(shè)備用電負荷需求，從而保障系統(tǒng)順利運行。電源設(shè)計需要滿足如下需求，即當其與USP設(shè)備進行連接時，采用樹干式配電方式，以保障樓宇正常供電。但當采用臨近電源的形式時，對包含CPU控制器的電源設(shè)計需要確保維持一定的運行時間，保障電源持續(xù)輸出電能的時限及時間的可延長性，確保整體系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

2.2 控制器設(shè)計要求

系統(tǒng)電源控制器的合理設(shè)計對滿足智能樓宇的要求同樣具有重要作用。為了避免出現(xiàn)電磁干擾問題，相關(guān)工作人員需要將現(xiàn)場控制器設(shè)計在遠離管道及線路的位置，保障控制器的正常運行。此外，出于滿足系統(tǒng)設(shè)備的需求的目標，現(xiàn)場控制器的輸入輸出要求需要預(yù)留一定的余量。進行控制器設(shè)計的現(xiàn)場設(shè)置時，要合理考慮系統(tǒng)管理模式，以便捷和經(jīng)濟為設(shè)置前提，綜合考量各類因素進行設(shè)計。在保證供電運行質(zhì)量的同時，也需要做好控制器防護措施的相關(guān)處理。

2.3 布線設(shè)計要求

布線設(shè)計對智能樓宇電氣自動化系統(tǒng)的運行效果的影響較為關(guān)鍵，線路布置需要考慮網(wǎng)絡(luò)通信、信號傳輸?shù)仍O(shè)計，選擇合適的設(shè)計方案需要確保線路分布合理、連接性能穩(wěn)定等多方面要求。首先，為確保線路通暢性，需要根據(jù)自動化系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)規(guī)劃信息進行線路設(shè)計，避免線路遭到干擾。此外，為了滿足系統(tǒng)運行需求，要集中選取質(zhì)量過關(guān)的電線電纜。對于線路連接處的部位處理是保障設(shè)備質(zhì)量的關(guān)鍵措施，確保該布線能夠滿足智能樓宇對電氣設(shè)備運行的相關(guān)需求。通過設(shè)置專門導(dǎo)線進行連接處理，確保布線與其他共用接地干線實現(xiàn)有效連接。

3 建筑電氣自動化技術(shù)應(yīng)用存在的不足

現(xiàn)階段，電氣自動化技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用已是大勢所趨。電氣自動化技術(shù)在樓宇系統(tǒng)中的應(yīng)用在一定程度上減少能源浪費，實現(xiàn)對多方的聯(lián)合調(diào)配。但就具體情況而言，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用還存在諸多不足。一是應(yīng)用范圍較小。受多方因素制約，我國電氣自動化技術(shù)的相關(guān)研究起步較晚，這也間接導(dǎo)致了智能樓宇在建筑群中的占比微乎其微，仍存在一定的發(fā)展空間；二是技術(shù)水平應(yīng)用有待提升。即便部分建筑應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，但并不能做到面面俱到，加之智能樓宇的維護升級周期通常在2～3年內(nèi)，而絕大多數(shù)企業(yè)存在“重建輕管”現(xiàn)象，倘若前期建設(shè)投入資金超出預(yù)算，那么勢必影響到后期系統(tǒng)的運營維護，因而在電氣自動化技術(shù)的實踐應(yīng)用過程中仍存在著重重阻礙；三是電氣節(jié)能設(shè)計不全面。智能樓宇建立的初衷就是為了合理調(diào)配建筑內(nèi)部資源，全面達成節(jié)能降耗的目的，但實際建設(shè)過程中我國并無相關(guān)設(shè)計標準，而智能樓宇的設(shè)計往往受設(shè)計團隊主觀意識左右，對于自動化概念理解的偏差加上標準的不統(tǒng)一也使得線路設(shè)計不合理、系統(tǒng)能耗不減反增的現(xiàn)象時常出現(xiàn)，智能樓宇建設(shè)任重而道遠。

4 電氣自動化技術(shù)在樓宇智能化中的應(yīng)用

4.1 智能空調(diào)系統(tǒng)

建筑物內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)擔負著調(diào)節(jié)溫度的工作，在智能樓宇中要滿足節(jié)能優(yōu)化理念，依托電氣自動化技術(shù)及氣體傳感器對建筑內(nèi)部的有害氣體（如一氧化碳、二氧化硫等）予以實時監(jiān)控，一旦氣體濃度高于臨界值，那么系統(tǒng)將會第一時間聯(lián)動消防裝置并開啟自動排風系統(tǒng)，確保室內(nèi)環(huán)境保持穩(wěn)定狀態(tài)。目前智能大廈多采用新風機組，采用電氣自動控制技術(shù)，能在建筑物內(nèi)實現(xiàn)對回風量的實時監(jiān)測，實現(xiàn)對建筑物內(nèi)濕度的實時監(jiān)測?？照{(diào)器運行狀態(tài)監(jiān)控同樣體現(xiàn)了電力自動化技術(shù)的應(yīng)用，能自動感覺到環(huán)境溫度的變化，合理調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)的工作溫度，以確保建筑物及建筑物內(nèi)空調(diào)運行溫度都在一個合理范圍內(nèi)。不僅如此，倘若經(jīng)檢測在正常環(huán)境下出現(xiàn)自動警報問題，空調(diào)系統(tǒng)及時停止區(qū)域內(nèi)部的分機設(shè)備，同時向中央工作站發(fā)出報警信號，確保設(shè)備安全。

4.2 建筑照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)作為智能建筑中的耗電大戶，其照明耗能主要取決于建筑物的大小和用途，因此照明控制方式與整個樓宇系統(tǒng)運營成本息息相關(guān)。結(jié)合電氣自動化技術(shù)監(jiān)控照明系統(tǒng)的耗電量，則可以在一定程度上起到合理調(diào)整能耗的作用，避免不必要的照明損耗。按照建筑物內(nèi)部照明設(shè)施的使用情況，以大廳、大堂及樓層公共區(qū)3個位置每天耗電較大，其中以照明耗電最為明顯，為此需要特別加強監(jiān)測與管理工作。此外，建筑照明系統(tǒng)還需要根據(jù)建筑內(nèi)部的實際建筑功能區(qū)扎根，對系統(tǒng)屬性進行劃分，不同區(qū)域所需的照明系統(tǒng)也有所不同。在劃分區(qū)域后，依托照明控制系統(tǒng)對照明設(shè)備的開關(guān)動作實現(xiàn)操作和控制，是有效降低建筑電能損耗的重要途徑；此外，建筑照明系統(tǒng)的電氣自動化也可以根據(jù)功能區(qū)的實際需要進行自動轉(zhuǎn)換[1]，以更好地滿足現(xiàn)代建筑功能區(qū)的照明需求，從而更好地實現(xiàn)建筑的智能化。

4.3 排水系統(tǒng)

樓宇智能化中的電氣自動化技術(shù)應(yīng)用的排水系統(tǒng)基本是針對建筑中的消防水箱、集水槽以及生活水箱的狀況作出全方位的監(jiān)控以及檢測，要實時檢測水槽中的水位是否保持在正常范圍之內(nèi)，并且電氣自動化技術(shù)對于生活水箱和排水口等水泵運作狀況能夠進行時刻監(jiān)控以及檢測，倘若水箱出現(xiàn)異?；虺鲱A(yù)期變化時，自動系統(tǒng)會發(fā)出預(yù)警，并提示管理人員檢查水箱內(nèi)部情況，按要求及時補水，故障檢修，從而更好地保證建筑給排水系統(tǒng)中水箱的正常運行，提高水泵的穩(wěn)定性。

4.4 通信自動化系統(tǒng)

通信系統(tǒng)在建筑智能化中起著非常重要的作用，它相當于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能。通信系統(tǒng)是一個綜合性的信息網(wǎng)絡(luò)，主要包括計算機、電話、網(wǎng)絡(luò)管理、電視監(jiān)控和報警系統(tǒng)。通信網(wǎng)絡(luò)的自動管理是一個非常復(fù)雜的過程[2]。整個系統(tǒng)采用3層通信物理架構(gòu)，依次為串行通信層、傳輸控制層以及應(yīng)用服務(wù)層，其中傳輸控制層負責實時接收來自樓宇內(nèi)部電氣設(shè)備的信息數(shù)據(jù)，再由串行通信層將數(shù)據(jù)傳送至應(yīng)用服務(wù)層，簡單來說傳輸控制層作為其余兩層物理架構(gòu)的橋梁而存在。整個系統(tǒng)的應(yīng)用建立在物理架構(gòu)和通信協(xié)議的基礎(chǔ)之上，利用遺傳算法進行組合優(yōu)化，有效提高通信服務(wù)質(zhì)量。值得注意的是，在通信系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動化技術(shù)時，一方面要注意線路規(guī)劃，另一方面則是要注意設(shè)備的維護，使智能樓宇具備高度穩(wěn)定性。

4.5 中央工作站系統(tǒng)

在樓宇智能控制中，中央控制站系統(tǒng)是一個重要的核心部分，可以提供各個監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)、計算和存儲狀態(tài)。樓宇智能化中心工作站主要由主機和顯示器組成，其通過網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)來進行信息化連接，以電氣自動化技術(shù)為主要管理技術(shù)，可以將建筑樓宇中所有運行的設(shè)備統(tǒng)一納入管理范圍，然后通過終端顯示器來顯示建筑樓宇智能化系統(tǒng)中所有設(shè)備的運行情況，可以為管理人員提供更加可靠的信息。在中央工作站系統(tǒng)運行時，需要合理監(jiān)測數(shù)據(jù)的正確使用，由數(shù)據(jù)儲存庫發(fā)揮存儲職能，數(shù)據(jù)經(jīng)系統(tǒng)調(diào)配、信息轉(zhuǎn)化進行對接，實現(xiàn)其余不同子系統(tǒng)之間的信息傳輸。云計算系統(tǒng)的應(yīng)用使其計算系統(tǒng)能夠通過數(shù)據(jù)采集、圖像采集、信息整合等多項數(shù)據(jù)對傳遞的技術(shù)化數(shù)據(jù)進行有序甄別，保障電氣設(shè)備內(nèi)的信息判斷。

4.6 自動化消防系統(tǒng)

消防管理是建筑工程的重中之重，而電氣自動化技術(shù)在消防系統(tǒng)的應(yīng)用，為大樓內(nèi)部安全提供了重要的保證。一是火災(zāi)自動報警功能。倘若樓宇內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)，一方面報警控制器啟動消防應(yīng)急廣播與聲光報警器，第一時間向樓宇住戶發(fā)出警報，及時疏散人群，另一方面聯(lián)動消防報警系統(tǒng)，準確定位火災(zāi)位置報送給相關(guān)部門，方便工作人員及時查看，盡可能在短時間內(nèi)實現(xiàn)火災(zāi)的有效控制；二是聯(lián)動滅火系統(tǒng)。除了觸發(fā)警報外，借助計算機技術(shù)，系統(tǒng)分析空氣質(zhì)量中易燃物質(zhì)成分，對火災(zāi)做出相應(yīng)的檢測。與此同時，還要注重對滅火系統(tǒng)的智能化設(shè)計，一旦發(fā)生火情，滅火系統(tǒng)也要在第一時間發(fā)揮出最大的作用，聯(lián)動控制消防水泵，既可在發(fā)生火災(zāi)時自動開啟，也可選擇手動，滿足火災(zāi)發(fā)生時的用水需求，不斷提高消防系統(tǒng)的安全性和自動化水平。三是設(shè)置備用電源模塊。為防止火災(zāi)影響電源供應(yīng)，在突發(fā)停電狀態(tài)下為消防系統(tǒng)的運行提供電力，將火災(zāi)隱患扼殺在搖籃里。

4.7 智能監(jiān)控系統(tǒng)

智能樓宇自動化重點體現(xiàn)在智能方面，其中智能監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用。智能監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端的傳感器、終端的突顯信號轉(zhuǎn)換裝置以及后端的存儲裝置組成。智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時地對傳感器信號進行捕捉，然后按照相關(guān)的程序發(fā)出相關(guān)的報警，并且將畫面信息儲存起來。以單片機作為中央處理器模塊組成的遠程監(jiān)控裝置，為建筑的智能管理與控制提供了解決方案，增強了整體系統(tǒng)的安全性與可靠性。目前而言，智能監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)越來越成熟，已經(jīng)能夠根據(jù)環(huán)境的變化進行調(diào)整。比如，攝像頭可以根據(jù)光線進行自動調(diào)整，能夠清晰地看清楚人的臉、車牌號以及一些小動物，然后對這些信息進行有效處理，并存儲起來，以備相關(guān)人員進行查看。

4.8 智能門禁系統(tǒng)

隨著自動化技術(shù)的逐漸成熟，智能門禁系統(tǒng)在目前應(yīng)用的范圍越來越廣，已經(jīng)成為智能樓宇中必需設(shè)施。智能門禁系統(tǒng)主要是通過面部識別的方式，針對本小區(qū)的居民和外來居民進行管理。一般而言，智能門禁系統(tǒng)需要實現(xiàn)將小組居民的面部信息儲存到系統(tǒng)當中，然后當居民進出小區(qū)之后，智能門禁系統(tǒng)會根據(jù)居民的面部信息與系統(tǒng)中所存儲的面部信息進行對比，以此來確認業(yè)主的身份。目前而言，智能門禁系統(tǒng)的應(yīng)用頻率越來越高，人們對智能門禁系統(tǒng)的接納程度也越來越高。與傳統(tǒng)的門禁管理方式相比，能夠充分保證小區(qū)木居民的安全，降低外來人員進出小區(qū)。

5 樓宇智能化中的電氣自動化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵點

5.1 電氣接地

5.1.1 TN-S接地系統(tǒng)

相對于TN-S接地系統(tǒng)來講，當樓宇中缺乏獨立的變配電的時候，需要提高對TN-S接地系統(tǒng)的運用，以此來完成接地。TN-S系統(tǒng)每條線路互不干擾，特殊電路可斷開，不允許漏電開關(guān)進入。如此一來，當金屬外殼和電氣設(shè)備的電流失效時，就不會產(chǎn)生電壓。當設(shè)備外殼斷電時，零線故障電流將得到保護[3]，使TN-S接地系統(tǒng)更加安全可靠。

5.1.2 TN-C-S系統(tǒng)

TN-C接地系統(tǒng)與TN-S接地系統(tǒng)一起合成了TN-C-S接地系統(tǒng)，當系統(tǒng)還沒有接入用戶的時候，就要利用到TN-C接地系統(tǒng)，用它來在用戶入口反復(fù)地接地，以此來對負荷的狀況作出檢測。并且在系統(tǒng)接入用戶以后，就要采用TN-S接地系統(tǒng)，保護接地線和中性線不能產(chǎn)生電氣連接的現(xiàn)象。經(jīng)過利用TN-C-S這個接地系統(tǒng)，能夠保證不會出現(xiàn)因為電壓大小負載從而產(chǎn)生的不平衡現(xiàn)象。并且在TN-C接地系統(tǒng)和TN-S接地系統(tǒng)的共同構(gòu)成的TN-C-S系統(tǒng)后，經(jīng)過利用這個系統(tǒng)能夠減小外界電磁場的干擾程度，保障設(shè)備運行的穩(wěn)定性和順暢性[4]，極大程度地減少了電氣自動化技術(shù)專業(yè)人員的工作量和其帶來的巨大壓力。

5.2 電氣保護

首先要做好交流接地的工作，交流接地變壓器上的中性線材質(zhì)需要使用銅芯線，并且不能裸露出配電設(shè)備的接線端子，也不能跟其他的接地系統(tǒng)混雜到一起[5]。其次就是防雷接地的工作，如果設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中受到了雷擊，極有可能會危害到電氣設(shè)備的順利運轉(zhuǎn)和設(shè)備安全，所以說必須要積極建立完整的防雷體系，結(jié)合實際情況和規(guī)范要求來對樓宇的防雷體系作出合理設(shè)計。

6 結(jié)語

綜上所述，將樓宇系統(tǒng)與電氣自動化技術(shù)結(jié)合到一起，可以從根本上改變樓宇的功能性，有效滿足住戶對智能樓宇功能及安全性和穩(wěn)定性方面的相應(yīng)需求，還可以充分提高整個系統(tǒng)的運行效率。而且隨著技術(shù)的逐漸成熟，電氣自動化的發(fā)展方向也更為廣闊。