建筑電氣智能化控制系統(tǒng)在節(jié)能環(huán)保中的應(yīng)用研究

喬志強(qiáng)

（山西五建集團(tuán)有限公司，山西太原 030000）

0 引言

建筑電氣智能化控制系統(tǒng)是一種新型的節(jié)能控制技術(shù)，其通過對建筑內(nèi)部各種設(shè)備和設(shè)施進(jìn)行智能化控制，實現(xiàn)對建筑能耗的有效控制，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。智能化控制系統(tǒng)具有自適應(yīng)、智能化、精細(xì)化、集成化等特點，能夠根據(jù)不同的環(huán)境條件和使用需求，自動調(diào)整建筑內(nèi)部的溫度、濕度、光照等參數(shù)，從而實現(xiàn)對能源的優(yōu)化利用，降低能源消耗，減少對環(huán)境的影響。因此，建筑電氣智能化控制系統(tǒng)在節(jié)能環(huán)保方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

1 建筑電氣智能化控制系統(tǒng)在節(jié)能環(huán)保應(yīng)用中存在的問題

1.1 系統(tǒng)設(shè)計方面存在問題

建筑電氣智能化控制系統(tǒng)的設(shè)計需要將建筑內(nèi)部的所有設(shè)備和設(shè)施集成在一起，使之成為一個整體。這涉及各種設(shè)備之間的兼容性、通信協(xié)議等問題，需要專業(yè)的工程師進(jìn)行設(shè)計和調(diào)試，在系統(tǒng)設(shè)計方面，系統(tǒng)集成難度大，綜合性強(qiáng)，建筑電氣智能化控制系統(tǒng)需要將建筑內(nèi)部的所有設(shè)備和設(shè)施集成在一起，包括照明、空調(diào)、通風(fēng)、供電等。各種設(shè)備之間的兼容性、通信協(xié)議等問題需要專業(yè)的工程師進(jìn)行設(shè)計和調(diào)試，而這些工程師往往需要跨領(lǐng)域協(xié)作，從而增加了系統(tǒng)設(shè)計的難度。建筑電氣智能化控制系統(tǒng)還涉及建筑內(nèi)部的供電、照明、空調(diào)等各種設(shè)備和設(shè)施時，如果系統(tǒng)設(shè)計不做到統(tǒng)籌規(guī)劃，極易出現(xiàn)故障，從而導(dǎo)致設(shè)備和設(shè)施無法正常工作，嚴(yán)重影響建筑的正常運行。特別是在一些應(yīng)用要求高可靠性的場景下，如國家大專項工程或民生項目，建筑電氣智能化控制系統(tǒng)的設(shè)計必須嚴(yán)謹(jǐn)，做到精益求精。建筑電氣智能化控制系統(tǒng)的設(shè)計需要具有前瞻性，考慮未來建筑內(nèi)部設(shè)備和設(shè)施的擴(kuò)展，如果系統(tǒng)設(shè)計不合理，可能需要重新設(shè)計，導(dǎo)致額外的成本和浪費。因此，在系統(tǒng)設(shè)計時需要充分考慮到未來的擴(kuò)展需求，避免重復(fù)設(shè)計和浪費[1]。

1.2 運維方面存在問題

建筑電氣智能化控制系統(tǒng)需要專業(yè)的工程師進(jìn)行維護(hù)和管理，會大大增加系統(tǒng)的運行成本。此外，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，維修費用也較高。在實際統(tǒng)計中，電氣智能化控制系統(tǒng)運行成本高，其系統(tǒng)維護(hù)需要專業(yè)的設(shè)備、專業(yè)的人才、豐富運維經(jīng)驗，以上3 個方面會顯著增加系統(tǒng)的運行成本，對于一些投資金額小，施工質(zhì)量較差的建筑來說，很大可能難以承擔(dān)這些費用。由于系統(tǒng)采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，造成系統(tǒng)維護(hù)難度大，此外，建筑電氣智能化控制系統(tǒng)通常需要進(jìn)行定期的維護(hù)和進(jìn)行智能升級，這需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作。如果維護(hù)不及時或不得當(dāng)，可能導(dǎo)致系統(tǒng)的故障和設(shè)備損壞，從而增加維修費用和時間，最后無形中增加了人力、物力，使得維護(hù)成本增高。由于建筑電氣智能化控制系統(tǒng)需要進(jìn)行大量的設(shè)備和設(shè)施集成，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需要進(jìn)行維修和更換，特別是在一些重要的場景下，比如醫(yī)院、機(jī)場等場所，故障維修成本更高。

1.3 數(shù)據(jù)安全和隱私問題存在

隨著時代的進(jìn)步，人民對于隱私愈發(fā)關(guān)注，而建筑電氣智能化控制系統(tǒng)涉及大量的數(shù)據(jù)收集、處理和存儲，這就帶來了數(shù)據(jù)安全和隱私問題。在數(shù)據(jù)安全和隱私方面，主要存在以下問題：首先，數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險高。建筑電氣智能化控制系統(tǒng)需要收集和存儲大量的數(shù)據(jù)，如用電量、能源消耗等。如果這些數(shù)據(jù)被泄露或遭受黑客攻擊，將會對建筑和用戶的隱私造成威脅，也會對建筑的運營和維護(hù)造成不利影響。其次，數(shù)據(jù)管理不規(guī)范。建筑電氣智能化控制系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和處理，這需要建立規(guī)范的數(shù)據(jù)管理和處理流程。如果數(shù)據(jù)管理不規(guī)范，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)遺失、誤用或泄露，從而對建筑和用戶的隱私帶來威脅。最后，數(shù)據(jù)使用不當(dāng)。建筑電氣智能化控制系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)可以用于優(yōu)化建筑的能源消耗、提高建筑運營效率等方面。但是，如果數(shù)據(jù)使用不當(dāng)，可能會導(dǎo)致建筑內(nèi)部設(shè)備和設(shè)施的故障和損壞，從而對建筑和用戶造成不利影響[2]。同時，數(shù)據(jù)的使用也需要遵守相關(guān)的法律法規(guī)，否則可能會導(dǎo)致法律問題。

2 建筑電氣智能化控制系統(tǒng)在節(jié)能環(huán)保應(yīng)用中的重要性

2.1 提高能源利用效率

建筑電氣智能化控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對建筑內(nèi)部設(shè)備和設(shè)施的智能控制，包括空調(diào)、照明、電梯、水泵等，從而實現(xiàn)對建筑內(nèi)部能源的高效利用。系統(tǒng)可以通過智能感知和控制，根據(jù)建筑內(nèi)部的環(huán)境和人流量等信息，自動調(diào)整設(shè)備的工作狀態(tài)，減少能源的浪費。例如，在人流量較少的區(qū)域可以降低照明和空調(diào)的使用，從而節(jié)約能源。此外，建筑電氣智能化控制系統(tǒng)還可以對能源消耗進(jìn)行監(jiān)測和分析，實現(xiàn)對能源消耗的精細(xì)化管理，進(jìn)一步提高能源利用效率[3]。

2.2 改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量

建筑電氣智能化控制系統(tǒng)還可以對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)整，包括溫度、濕度、空氣質(zhì)量等指標(biāo)。通過智能感知和控制，系統(tǒng)可以自動調(diào)整室內(nèi)環(huán)境，從而提高室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量，改善人們的生活和工作環(huán)境。例如，在空氣質(zhì)量較差的情況下，系統(tǒng)可以自動開啟空氣凈化器，從而凈化室內(nèi)空氣，保障人們的健康。

2.3 降低建筑運營成本

通過對能源消耗和設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測和分析，建筑電氣智能化控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對建筑運營成本的降低。系統(tǒng)可以對能源消耗進(jìn)行精細(xì)化管理，從而降低能源消耗和能源成本。同時，系統(tǒng)還可以通過對設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測和分析，實現(xiàn)對設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)，避免設(shè)備的意外故障，從而降低維修成本和運營成本。這樣，建筑電氣智能化控制系統(tǒng)不僅可以提高建筑的能源利用效率，還可以降低建筑的運營成本，實現(xiàn)建筑運行的可持續(xù)發(fā)展。

3 建筑電氣智能化控制系統(tǒng)在節(jié)能環(huán)保中的應(yīng)用內(nèi)容

3.1 應(yīng)用于能源管理

能源管理是建筑電氣智能化控制系統(tǒng)中的重要應(yīng)用途徑，其中電力系統(tǒng)優(yōu)化管理、照明系統(tǒng)控制和空調(diào)系統(tǒng)控制是常見的控制方式。這些控制方式能夠在保證建筑舒適度的前提下，降低能源消耗，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

電力系統(tǒng)優(yōu)化管理。電力系統(tǒng)優(yōu)化管理是指通過對建筑電力系統(tǒng)的監(jiān)測和控制，實現(xiàn)對建筑用電負(fù)荷的調(diào)控，達(dá)到最優(yōu)化運行狀態(tài)，從而減少能源的浪費和損耗。具體來說，可以通過建筑能源管理系統(tǒng)對電力系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)測和控制，實時了解用電情況和用電負(fù)荷，根據(jù)實際情況進(jìn)行智能調(diào)控，以達(dá)到節(jié)約能源、降低成本的目的。通過電力系統(tǒng)的分時段控制來實現(xiàn)用電峰谷平衡，減少用電峰值，降低用電成本。例如，對于某些耗電大的設(shè)備，可以通過智能控制系統(tǒng)將它們的運行時間分散在一段時間內(nèi)，以避免同時開啟導(dǎo)致用電峰值過高的情況。

照明系統(tǒng)控制。照明系統(tǒng)是建筑電氣系統(tǒng)中耗電量較大的部分，因此，采用合理的照明控制方案可以實現(xiàn)節(jié)能降耗的效果。智能化控制系統(tǒng)可以通過光感控制、時段控制、人體感應(yīng)控制等方式，自動地根據(jù)不同的場景和需求進(jìn)行調(diào)解。例如，在光線充足的情況下，智能化照明系統(tǒng)可以自動減小燈光亮度或關(guān)閉部分燈光，以達(dá)到節(jié)能的目的；而在人員離開辦公室或停車場等場所時，系統(tǒng)可以自動關(guān)閉照明設(shè)備，避免不必要的耗電。空調(diào)系統(tǒng)是建筑電氣系統(tǒng)中另一個重要的耗電設(shè)備。通過智能化控制系統(tǒng)，可以對空調(diào)設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化的控制，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。在前期工程設(shè)計中，在空調(diào)設(shè)備的選型上，可以選擇高效率、低耗能的設(shè)備，以降低能耗。在空調(diào)設(shè)備的運行過程中，可以通過智能控制系統(tǒng)根據(jù)建筑內(nèi)外溫度、濕度等參數(shù)自動調(diào)節(jié)空調(diào)溫度和風(fēng)速，使得室內(nèi)溫度始終保持在合適的范圍內(nèi)，同時又不浪費能源[4]。

3.2 智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用

建筑電氣智能化控制系統(tǒng)是一種集成了計算機(jī)、通信、控制、傳感、測量等技術(shù)的智能化系統(tǒng)。它可以對建筑內(nèi)外的能源消耗進(jìn)行監(jiān)測、控制和優(yōu)化，實現(xiàn)節(jié)能降耗的效果。智能控制系統(tǒng)中主要包括傳感器、控制器、執(zhí)行器和計算機(jī)等4 個部分。傳感器可以感知室內(nèi)外環(huán)境的溫度、濕度、光照等參數(shù)，控制器根據(jù)傳感器的反饋信息進(jìn)行控制指令的生成和執(zhí)行，執(zhí)行器則負(fù)責(zé)執(zhí)行控制指令，計算機(jī)則負(fù)責(zé)系統(tǒng)的運行和數(shù)據(jù)的處理。

3.2.1 室內(nèi)環(huán)境智能控制

在現(xiàn)代建筑工程行業(yè)，室內(nèi)環(huán)境智能控制是建筑電氣智能化控制系統(tǒng)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。它通過對室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的集中監(jiān)測和分析，以實現(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境的智能控制和優(yōu)化。室內(nèi)環(huán)境智能控制可以根據(jù)不同時間段和不同區(qū)域的實際需要，對室內(nèi)環(huán)境的溫度、濕度、光照、空氣質(zhì)量等參數(shù)進(jìn)行控制。例如，在工作日白天，可以對工作區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，保持室內(nèi)溫度在一個適宜的范圍內(nèi)，同時根據(jù)室內(nèi)人員的實際情況進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到舒適和節(jié)能的效果。此外，室內(nèi)環(huán)境智能控制還可以通過對室內(nèi)照明系統(tǒng)的控制，實現(xiàn)對室內(nèi)能源的進(jìn)一步優(yōu)化。可以根據(jù)實際需要，對不同區(qū)域和不同時間段的照明進(jìn)行獨立控制，采用光敏感器等傳感器來感知室內(nèi)光照強(qiáng)度，實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)和節(jié)能控制。

3.2.2 建筑外墻智能控制

建筑外墻智能控制是建筑電氣智能化控制系統(tǒng)的另一個應(yīng)用領(lǐng)域。它通過對建筑外墻的智能控制，實現(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境的優(yōu)化和能源的節(jié)約。建筑外墻智能控制可以通過對建筑外立面的材料、色彩、透明度等參數(shù)的選擇和控制，來實現(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境的影響。例如，在寒冷的冬季，可以采用具有較好保溫性能的外墻材料和顏色，以減少室內(nèi)散熱，降低室內(nèi)溫度的損失。在炎熱的夏季，則可以采用具有較高反射率的外墻顏色和材料，將陽光反射回去，減少建筑物吸收太陽能，降低室內(nèi)溫度。更為智能的是，建筑外墻智能控制還可以通過對建筑外墻透明度的控制，實現(xiàn)對室內(nèi)光照的控制?？梢圆捎弥悄艽皯舻妊b置，通過遙控或自動控制，調(diào)整窗戶的透明度，實現(xiàn)對室內(nèi)光照的調(diào)節(jié)，避免過強(qiáng)或過弱的光照對室內(nèi)環(huán)境的影響[5]。

3.3 系統(tǒng)監(jiān)測與維護(hù)

3.3.1 建筑用電監(jiān)測

建筑用電監(jiān)測是建筑電氣智能化控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，它可以幫助用戶實現(xiàn)對建筑用電情況的實時監(jiān)測、分析和評估，以便更好地進(jìn)行用電管理和節(jié)能優(yōu)化。建筑用電監(jiān)測可以通過安裝電能表、電能管理系統(tǒng)和智能電器等裝置來實現(xiàn)。電能表是建筑用電監(jiān)測的基礎(chǔ)設(shè)施，它可以對建筑用電進(jìn)行準(zhǔn)確測量和記錄，同時還可以提供用電負(fù)荷、功率因數(shù)、電流波形等信息。電能管理系統(tǒng)可以通過對電能表的連接和集中管理，實現(xiàn)對建筑用電情況的全面監(jiān)測和分析。智能電器則可以通過內(nèi)置傳感器和通信模塊，實現(xiàn)對用電狀態(tài)的實時監(jiān)測和控制，從而進(jìn)一步提高用電效率和安全性。

3.3.2 故障檢測和自動報警

建筑電氣智能化控制系統(tǒng)中的故障檢測和自動報警功能可以幫助用戶及時發(fā)現(xiàn)和處理電氣設(shè)備的故障，避免故障對建筑設(shè)施和使用者造成不必要的損失和危害。故障檢測和自動報警可以通過安裝故障監(jiān)測裝置、智能保護(hù)器和報警裝置等設(shè)備來實現(xiàn)。故障監(jiān)測裝置可以對建筑電氣設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測和分析，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，可以自動發(fā)出警報，提醒用戶及時處理。智能保護(hù)器則可以對電氣設(shè)備進(jìn)行過載、短路、漏電等方面的保護(hù)，避免設(shè)備因故障而受損或造成人身傷害。報警裝置可以通過聲光警報或短信、郵件等方式，及時向用戶發(fā)送警報信息，以便用戶采取相應(yīng)的措施。

4 建筑電氣智能化控制系統(tǒng)的應(yīng)用案例

該住宅小區(qū)位于城市郊區(qū)，建筑面積約為5 萬m2，采用了建筑電氣智能化控制系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境控制和安防監(jiān)控。該系統(tǒng)實現(xiàn)了以下功能。

（1）室內(nèi)環(huán)境控制。采用了智能照明和空調(diào)控制系統(tǒng)，通過對光照和溫度的自動調(diào)節(jié)，提高了居住舒適度，同時還可以避免不必要的能源浪費。

（2）安防監(jiān)控。系統(tǒng)配備了視頻監(jiān)控和門禁系統(tǒng)，可以實時監(jiān)控小區(qū)內(nèi)的安全狀況，并能夠遠(yuǎn)程控制門禁，確保小區(qū)居民的安全。

（3）系統(tǒng)監(jiān)測和維護(hù)。系統(tǒng)配備了故障監(jiān)測裝置和報警裝置，能夠?qū)崟r監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，并在出現(xiàn)故障時及時發(fā)出警報，便于用戶進(jìn)行維修和處理。

該住宅小區(qū)電氣智能化控制系統(tǒng)的實施，為業(yè)主提供了更舒適、更安全的居住環(huán)境，同時也使小區(qū)的管理和維護(hù)更便捷。

5 結(jié)語

建筑電氣智能化控制系統(tǒng)的應(yīng)用將會逐步普及，并將成為建筑節(jié)能環(huán)保和智能化的重要手段，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。應(yīng)該不斷推動技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供更為優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支持。