智能樓宇電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐 春

(江蘇省淮安技師學(xué)院，江蘇 淮安 223001)

0 引言

現(xiàn)如今，人們對(duì)建筑的要求除了遮蔽風(fēng)雨外，還要求舒適、智能化，信息技術(shù)的發(fā)展使智能建筑走進(jìn)了人們的生活，門禁系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)等為人們的生活提供了很多便利條件。在智能樓宇系統(tǒng)中，智能控制系統(tǒng)起到了非常重要的作用，不僅能夠?yàn)橹悄軜怯钕到y(tǒng)的正常運(yùn)行提供保障，還能使電力控制系統(tǒng)運(yùn)行得更加穩(wěn)定。基于此，本文對(duì)智能樓宇電氣控制系統(tǒng)的基本概念和常見的系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行了分析，總結(jié)了智能樓宇電氣控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中遵循的原則，制定了有針對(duì)性的完善措施。

1 智能樓宇電氣控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)诮ㄖO(shè)計(jì)過程中開始應(yīng)用智能技術(shù)。其中，電氣控制系統(tǒng)是非常重要的影響因素，主要包含以下兩個(gè)方面。

1.1 電力負(fù)荷分級(jí)

智能樓宇電氣控制系統(tǒng)包含電力負(fù)荷分級(jí)，電力負(fù)荷主要是指電氣設(shè)備在運(yùn)行的過程中所消耗的功率。樓宇建筑電氣控制系統(tǒng)在對(duì)電氣負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)的過程中，必須結(jié)合電氣控制系統(tǒng)的類別和性質(zhì)。智能樓宇電力控制系統(tǒng)能夠自主對(duì)電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中消耗的功率總量進(jìn)行采集，然后結(jié)合實(shí)際情況補(bǔ)償電容，從而降低功率的消耗[1]。

1.2 供電電源

智能樓宇電氣控制系統(tǒng)包含供電電源，人們生活中常見的電氣設(shè)備電壓都是220 V或360 V，智能樓宇電氣控制系統(tǒng)的主要功能就是對(duì)整個(gè)樓宇建筑的電路是否通斷進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 供配電設(shè)備

建筑的電氣控制系統(tǒng)核心是供配電設(shè)備，只有供配電設(shè)備正常運(yùn)行才能為電氣控制系統(tǒng)提供保障。智能樓宇電氣控制系統(tǒng)的供配電設(shè)備要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電流進(jìn)行檢測(cè)，避免出現(xiàn)超負(fù)荷電流，也要防止電流在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障。

1.4 接線方式

智能樓宇電氣控制系統(tǒng)中最常用的接線方式包括放射式接線、環(huán)式接線、樹干式接線和混合式接線。智能樓宇電氣控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)接線方式時(shí)，為了對(duì)接線故障進(jìn)行檢測(cè)，要在主干線接入的位置加設(shè)溫濕度的攝像裝置，對(duì)電阻溫度的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2 智能樓宇常見的電氣控制系統(tǒng)裝置

2.1 變壓配電系統(tǒng)

大部分小區(qū)的電源都是從周邊的變電站將電源接入小區(qū)的配電間，為了避免在使用過程中出現(xiàn)故障，可以安裝兩個(gè)電源設(shè)備，一個(gè)作為日常使用，另一個(gè)作為備用。大部分備用電源都是通過柴油發(fā)動(dòng)機(jī)組工作，在建設(shè)樓宇的過程中會(huì)將柴油發(fā)電機(jī)組埋設(shè)在地下，降低發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲。另外，發(fā)電機(jī)組在工作時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量廢氣，都要通過煙管排放，避免對(duì)地下環(huán)境造成污染。常用電源在運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)故障，就要利用備用電源為應(yīng)急設(shè)備和消防設(shè)備提供電源，所以備用電源非常重要。變壓配電系統(tǒng)在安裝的過程中加設(shè)了監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)﹄娙萑萘窟M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)樓宇之間的公共照明所需要的電流進(jìn)行合理控制，既能保證變壓器的功率，又能保障電能的質(zhì)量。智能樓宇電氣控制系統(tǒng)中的能耗監(jiān)控裝飾能夠?qū)π^(qū)內(nèi)消耗的水資源、燃?xì)赓Y源和電能總量進(jìn)行全面監(jiān)控，然后將監(jiān)控到的所有數(shù)據(jù)全部反饋到中轉(zhuǎn)站，中轉(zhuǎn)站將數(shù)據(jù)進(jìn)行整合后反饋到后臺(tái)系統(tǒng)，物業(yè)和業(yè)主就能隨時(shí)查看能源的消耗量。這種方法既能降低工作負(fù)擔(dān)，又能確保能源消耗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在很多智能樓宇設(shè)計(jì)過程中得到應(yīng)用[2]。

2.2 電力照明智能控制系統(tǒng)

樓宇之間的電源一般都是從變壓器中引來，常用的傳電方法為樹干式或放射式。樓宇的性質(zhì)如果為住宅，對(duì)照明的光線和供電質(zhì)量就會(huì)提出更高的要求，只有合理的照明設(shè)計(jì)才能為業(yè)主帶來舒適的居住環(huán)境。住宅室內(nèi)的配電箱距離地面80 cm以上，照明設(shè)備的電源開關(guān)距離地面130 cm以上，插座也要全部使用安全插座，住宅內(nèi)的應(yīng)急照明系統(tǒng)一般使用10 kV的電源。樓宇建筑的地下車庫(kù)和綠色通道的照明設(shè)備的光照強(qiáng)度在5勒克斯以上。應(yīng)急照明設(shè)備主要起到備用照明的作用，所以可以安裝在墻面上或吊頂上，與地面的距離不能太遠(yuǎn)。

相關(guān)人員應(yīng)盡可能選擇節(jié)能的應(yīng)急照明燈具，并使用吸頂或者嵌頂?shù)裙に嚢惭b。樓宇建筑室外的照明設(shè)備可以選擇LED燈，如果自然條件符合要求，可以選擇太陽(yáng)能照明設(shè)備。很多建筑的外墻體上也安裝了照明設(shè)備，大部分選擇LED照明設(shè)備，建筑的地下車庫(kù)會(huì)選擇熒光燈作為照明設(shè)備。如果樓宇建筑是功能性建筑，如醫(yī)院、學(xué)?；蛘叱械拳h(huán)境，就可以選擇節(jié)能燈具，如果是住宅就要選擇高質(zhì)量的光源設(shè)備。因此，照明設(shè)備的選擇必須結(jié)合實(shí)際用途，確保光線強(qiáng)度滿足實(shí)際要求。智能樓宇電氣控制系統(tǒng)中的供電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中必須做好宏觀的調(diào)控工作，還要根據(jù)供電特征和用電需求選擇合適的供電方式，節(jié)省電力資源。

2.3 智能應(yīng)急照明系統(tǒng)

由于住宅的人口較為密集，相關(guān)人員必須構(gòu)建完善的應(yīng)急逃生管理系統(tǒng)，確保在最短的時(shí)間內(nèi)將人員撤離，還要盡可能保障人民的財(cái)產(chǎn)安全。在此過程中，智能應(yīng)急照明系統(tǒng)和疏散系統(tǒng)起到了非常重要的作用。這兩個(gè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中必須符合國(guó)家要求，主要由照明設(shè)備、電源和消防應(yīng)急系統(tǒng)共同組成，能夠?qū)Ω鱾€(gè)下屬系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)督和控制。如果遇到火災(zāi)，應(yīng)急照明系統(tǒng)就能自主進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)，光線也呈現(xiàn)頻閃，為逃生人員提供正確的逃生路線，使人員能夠快速到達(dá)安全的地方。另外，智能應(yīng)急照明系統(tǒng)在啟動(dòng)緊急事故預(yù)警之后，照明裝置也會(huì)自主啟動(dòng)，避免人們?cè)谔由倪^程中因?yàn)楹诎刀l(fā)生其他意外事故[3]。

2.4 智能弱電系統(tǒng)

大部分的樓宇建筑都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了可視交流，可視設(shè)備中包含了電話設(shè)備、布線系統(tǒng)、對(duì)講系統(tǒng)和電視系統(tǒng)等。通過電話實(shí)現(xiàn)通信的基本原理實(shí)際上非常簡(jiǎn)單，樓宇設(shè)計(jì)的過程中，每個(gè)樓層都會(huì)安裝弱電系統(tǒng)的接口，然后沿著線箱接入業(yè)主家的室內(nèi)，室外的對(duì)講系統(tǒng)上要加設(shè)視頻系統(tǒng)，還要在門上安裝攝像系統(tǒng)，這樣就能對(duì)門外的情況進(jìn)行24 h監(jiān)控。如果有訪客呼叫業(yè)主，業(yè)主就能通過可視系統(tǒng)觀察門外的情況。另外，有些系統(tǒng)中還增加了指紋識(shí)別功能，提高了安全防護(hù)性，為業(yè)主的安全提供了保障。樓宇安裝可視系統(tǒng)后，如果白天出門工作，晚上回家之后翻閱記錄還能查詢所有的訪客，遇到危險(xiǎn)時(shí)可以通過視頻系統(tǒng)報(bào)警求救。

2.5 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

火災(zāi)是對(duì)人身安全和財(cái)產(chǎn)安全造成較大威脅的安全事故，現(xiàn)在的很多樓宇住宅都是高層，一旦發(fā)生火災(zāi)，滅火難度非常大，嚴(yán)重影響了住戶的安全。因此，樓宇中都會(huì)安裝自動(dòng)報(bào)警裝置，如果發(fā)生火災(zāi)，能夠在第一時(shí)間自動(dòng)報(bào)警，并且對(duì)火災(zāi)發(fā)生的原因、火勢(shì)的大小以及人員是否安全撤離進(jìn)行監(jiān)控，從而保障了人員生命安全和財(cái)產(chǎn)安全。

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)一般都安裝在建筑的地上一層，通過電源總線直接進(jìn)行管理，還會(huì)鏈接消防水泵，發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)進(jìn)行應(yīng)急廣播。住宅中的廚房是容易引發(fā)火災(zāi)的關(guān)鍵區(qū)域，一般就會(huì)在廚房安裝點(diǎn)式感溫系統(tǒng)，而公共區(qū)域的建筑會(huì)安裝煙感系統(tǒng)，地下室安裝的使手動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，并且在地下室安裝電話插口?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的消防通信功能和廣播功能就是非常好的細(xì)節(jié)性功能，火災(zāi)發(fā)生之后，可以立即在小區(qū)內(nèi)廣播，通知所有業(yè)主及時(shí)逃生，在廣播的過程中還要將廣播系統(tǒng)切換為應(yīng)急模式，避免受到外界環(huán)境的影響。廣播內(nèi)容除了告知住戶發(fā)生火災(zāi)，還要幫助他們找到逃生通道和逃生的方向，緩解住戶的壓力，減少人員傷亡[4]。

3 智能樓宇電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

現(xiàn)如今，我國(guó)城市的發(fā)展速度越來越快，人口數(shù)量也在不斷增加，人均土地占有率逐漸下降。在科學(xué)技術(shù)的帶動(dòng)下，智能樓宇的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提高了土地資源的使用效率，同時(shí)也為人們的生活和工作帶來了更多的便利條件。我國(guó)各個(gè)地區(qū)的城市在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展的過程中，智能樓宇已經(jīng)成為主要發(fā)展方向，并且大部分城市都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能樓宇建設(shè)。然而，智能樓宇在設(shè)計(jì)的過程中與傳統(tǒng)的建筑有很大的區(qū)別，更加注重現(xiàn)代化和智能化，建筑設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，所以施工難度也會(huì)增加。智能樓宇在建設(shè)過程中，電氣控制系統(tǒng)是非常重要的組成部分，如果沒有電氣控制系統(tǒng)，電梯就不能正常使用，照明也會(huì)受到影響，甚至連供水都會(huì)受到影響，所以必須充分掌握智能樓宇電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保障，否則會(huì)給業(yè)主的正常生活造成很多不便。因此，智能樓宇電氣控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中，必須結(jié)合實(shí)際需求調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

3.1 充分認(rèn)識(shí)到防雷系統(tǒng)與防雷措施的重要性

大部分智能樓宇都是高層建筑，有幾十米甚至上百米的高度，一旦遇到雷雨天很容易遭到雷擊。電氣控制系統(tǒng)遭到雷擊后，會(huì)造成大面積停電，電子設(shè)備可能也會(huì)被損壞，不僅影響到建筑的正常供電，可能還會(huì)給業(yè)主造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，智能樓宇電氣控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中，必須加強(qiáng)對(duì)防雷系統(tǒng)的重視，才能避免受到雷電的影響。另外，智能樓宇電氣控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中還要考慮能源消耗的問題，加強(qiáng)對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)的重視，并且根據(jù)電能消耗的規(guī)律對(duì)電氣控制系統(tǒng)的布局進(jìn)行調(diào)整，節(jié)省更多的能源。

3.2 明確規(guī)定電力負(fù)荷，確保負(fù)荷合理計(jì)算

電氣控制系統(tǒng)的設(shè)備選擇必須將電力負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果作為參考依據(jù)。相關(guān)人員在設(shè)計(jì)智能樓宇的供電方案時(shí)，除了配備兩個(gè)電源，還要配備一個(gè)備用發(fā)電機(jī)，如果電源在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)故障，就可以利用備用發(fā)電機(jī)供電，確保電路的穩(wěn)定運(yùn)行。智能樓宇電氣控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中一般會(huì)選擇單母線分段形式，低電壓的電氣控制系統(tǒng)還加設(shè)空氣開關(guān)。電梯線路是智能樓宇電氣控制系統(tǒng)的重要組成部分，由于關(guān)系到業(yè)主的安全問題，電梯必須使用單獨(dú)線路并且從不同的變壓器中引出，從而避免因線路問題造成電梯故障。

3.3 減小外界電磁對(duì)線路造成的干擾

多元化的智能設(shè)備已經(jīng)成為人們生活中非常重要的組成部分，所以外界環(huán)境中也會(huì)有很多電磁波，如果電磁波對(duì)電氣控制系統(tǒng)造成影響，線路就無法實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。因此，電氣控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中要利用專業(yè)技術(shù)排除干擾[5]。

4 智能樓宇電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

智能樓宇電氣控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中，必須采用科學(xué)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能使電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行得到保障，同時(shí)也能滿足綠色施工的要求。暖通空調(diào)系統(tǒng)也是電氣控制系統(tǒng)的組成部分，在對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須加強(qiáng)對(duì)強(qiáng)弱電轉(zhuǎn)換的重視，還要結(jié)合暖通空調(diào)自身的結(jié)構(gòu)對(duì)線路系統(tǒng)做出調(diào)整。在對(duì)智能樓宇的照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，也要結(jié)合樓宇自身的采光條件。照明系統(tǒng)是整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，也是保證業(yè)主正常使用的核心功能。因此，在設(shè)計(jì)的過程中首先要考慮自然光，減少對(duì)能源的消耗，然后結(jié)合智能電氣系統(tǒng)，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

智能樓宇電氣控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮線路的負(fù)載和長(zhǎng)度，避免在線路中增加過多的電阻，保證供配電系統(tǒng)的質(zhì)量。選擇變壓器的容量時(shí)，也要充分考慮線路負(fù)荷和供電規(guī)律，嚴(yán)禁在電氣控制系統(tǒng)中使用油浸式變壓器。電氣控制系統(tǒng)的線路在安裝的過程中會(huì)涉及大量PVC管，這些管道無論安裝在樓板內(nèi)還是墻板內(nèi)，都要進(jìn)行暗線鋪設(shè)。為了避免電網(wǎng)在運(yùn)行的過程中因?yàn)橥蝗粩嚯姸绊懓l(fā)動(dòng)機(jī)的工作，機(jī)房應(yīng)選擇UPS電源。電氣控制系統(tǒng)的變壓器在安裝之前要檢查各項(xiàng)性能，符合要求之后才能進(jìn)行安裝，如果不符合使用要求，必須及時(shí)維修或者更換，防止造成供電事故。電氣控制系統(tǒng)母線的安裝環(huán)境要保持干燥，管道在埋設(shè)過程中也要避免被混凝土封堵。此外，智能樓宇電氣控制系統(tǒng)還要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，使電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行得更加穩(wěn)定。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代樓宇智能化的發(fā)展離不開各種電氣設(shè)備的智能化控制，電氣設(shè)備智能化控制是智慧樓宇智能系統(tǒng)中的核心，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電設(shè)備的狀況并及時(shí)做出調(diào)整，保證樓宇的正常運(yùn)行及使用的安全性。電氣設(shè)備的智能化控制能使樓宇管理系統(tǒng)更加節(jié)能環(huán)保，還能減少電力能源的浪費(fèi)。文章在研究過程中，對(duì)當(dāng)前智能化樓宇電氣控制的關(guān)鍵系統(tǒng)控制進(jìn)行了深入分析，并提出了一些新穎的設(shè)計(jì)方法和思路，并從明確規(guī)定電力負(fù)荷，確保負(fù)荷合理計(jì)算、減小外界電磁對(duì)線路造成的干擾以及重視樓宇防雷等方面指出了設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要點(diǎn)，對(duì)當(dāng)前樓宇的電氣系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)具有一定的參考和借鑒意義。