建筑電氣設備的智能監(jiān)控與遠程管理

【摘要】隨著城市化進程的不斷推進和人們對建筑環(huán)境要求日益提高，建筑電氣設備的性能、效率以及安全性成為保障現代建筑正常運行的關鍵因素。傳統的電氣設備監(jiān)控與管理方式已經難以滿足快速變化的需求，亟需一種更智能、高效的監(jiān)控與管理體系。文章旨在研究并實現基于智能監(jiān)控與遠程管理的系統，以提高建筑電氣設備的運行效率與可維護性，期望為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持，以更好地滿足未來的需求。

【關鍵詞】建筑電氣設備；智能監(jiān)控；遠程管理

【中圖分類號】TU855" " " "【文獻標志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）03-0005-03

0 引言

通過引入智能監(jiān)控技術，可以優(yōu)化電氣設備的運行模式，提高能效，并最大程度地降低資源浪費；通過實時數據監(jiān)測與分析優(yōu)化設備參數配置，提高設備整體性能，以達到更為經濟、高效的運行狀態(tài)；通過云計算、物聯網技術等現代信息技術手段，構建一套遠程監(jiān)控與管理系統，使工程師和運維人員能夠隨時隨地對建筑電氣設備的運行情況進行實時監(jiān)測與管理。實現遠程故障診斷、遠程開關與調節(jié)等功能，提高對電氣設備的遠程可控性，減少對現場操作的依賴性，從而提升整體管理效率。

1 建筑電氣設備的重要性

建筑電氣設備為建筑提供穩(wěn)定、可靠的電力供應，電力是建筑物正常運行的基礎，涉及照明、電器設備、通信系統等方方面面。一是電氣設備的設計與運行直接關系到建筑的安全性。合格的電氣設備能夠防范電擊、火災等安全風險，保障居住者和工作人員的生命財產安全。電氣設備在建筑中占據了重要的能源消耗位置，通過采用高效的電氣設備和智能化的控制系統，可以提高能源利用效率降低運營成本，推動建筑向可持續(xù)能源發(fā)展[1]。二是電氣設備的設計和運行直接關系到建筑內部舒適度。良好的電氣系統能夠提供更加舒適的室內環(huán)境。建筑電氣設備需要設計有應急備份系統，確保在電力中斷等緊急情況下，能夠保障關鍵設備的運行，維持建筑的基本功能。三是電氣設備的高效運行直接關系到建筑的使用壽命和價值。合理的電氣設計有助于降低維護成本，延長設備壽命，保護建筑資產。因此，建筑電氣設備的重要性更多體現在對建筑的整體運行、安全性、可持續(xù)性和用戶體驗等多方面的影響。

2 智能監(jiān)控在建筑電氣設備中的應用

2.1 實時數據采集與監(jiān)測

在建筑電氣設備中，實時數據采集與監(jiān)測是智能監(jiān)控系統的核心功能，通過部署各類傳感器，系統能夠實時獲取建筑電氣設備的多種運行參數，為設備的即時監(jiān)測與管理提供了強有力的支持。電流傳感器用于實時監(jiān)測電氣設備的電流變化，幫助評估設備負載狀況；電壓傳感器用于實時監(jiān)測電氣系統的電壓穩(wěn)定性，及時發(fā)現電壓異常；溫度傳感器用于監(jiān)測電氣設備的溫度變化，預防過熱引起故障；濕度傳感器用于監(jiān)測設備周圍環(huán)境的濕度，提醒可能的潛在風險。傳感器實時采集的數據能夠在毫秒級別更新，提供高度實時性，通過數字傳感器，數據采集更精準，降低了傳統手動測量誤差[2]。當傳感器數據顯示異常時，系統能夠及時發(fā)出警報提醒運維人員注意，利用機器學習算法，系統能夠自動識別異常模式，提前預測潛在故障。運維人員可以通過互聯網遠程訪問監(jiān)控系統，實時查看設備狀態(tài)，系統可以生成定期的報告，包括設備運行狀況、能耗情況等，用于綜合分析和決策。通過實時數據采集與監(jiān)測，智能監(jiān)控系統不僅能夠幫助及時發(fā)現設備運行異常，還為建筑電氣設備的優(yōu)化運行提供了實時、精準的數據支持，提高了設備的可靠性和維護效率。

2.2 故障診斷與預測

故障診斷與預測是智能監(jiān)控系統在建筑電氣設備中的重要應用之一。通過數據分析和機器學習算法，系統可以利用歷史數據識別潛在問題，提前預測可能的故障，從而采取預防性措施，提高設備的可靠性和穩(wěn)定性。系統通過實時數據采集積累大量歷史數據，包括設備運行參數、環(huán)境條件等，對歷史數據進行趨勢分析，了解設備的長期運行模式和變化規(guī)律。利用機器學習算法，系統對歷史數據進行訓練建立設備運行模型，識別歷史數據中與設備故障相關特征，包括異常模式、典型故障特征等。系統利用機器學習模型實時監(jiān)測設備運行數據，識別異常行為或異常模式，通過分析歷史數據識別與潛在故障相關特征，如頻繁出現的故障模式?；跉v史數據和機器學習模型，系統能夠提前預測設備可能發(fā)生的故障，包括設備壽命到期、性能下降等，在預測到潛在故障時系統可以自動采取措施，如調整設備參數、切換備用設備等，并生成預警通知及時通知運維人員，提醒他們采取預防性維護措施[3]。

2.3 能效優(yōu)化

在建筑電氣設備管理中，能效優(yōu)化是智能監(jiān)控系統的一個重要功能，通過實時數據分析和智能算法，系統能夠發(fā)現能效瓶頸并提供優(yōu)化建議，以降低能耗，提高能源利用效率，促進可持續(xù)建筑的發(fā)展。系統實時監(jiān)測電氣設備的能耗情況，包括設備、系統和整個建筑的能耗數據。運維人員通過實時監(jiān)控界面隨時查看電氣設備的能耗狀況。利用智能算法對電氣設備的運行模式進行優(yōu)化，以實現更為高效的能源利用，在運行模式調度中實現負載均衡，避免設備過度負荷或低負荷運行。系統根據實時需求和能耗情況提供智能用電策略，包括高峰時段的能耗控制等，實現設備之間的協同控制，避免重復運行，提高整體效率[4]。系統生成定期的能耗報告，包括設備、系統和建筑整體的能耗情況，報告中提供優(yōu)化建議指導運維人員采取措施提高能效。實施優(yōu)化策略后，系統監(jiān)測并評估節(jié)能效果，及時反饋實際節(jié)能成果，對比歷史數據分析優(yōu)化后的能效提升情況。在非工作時段自動將設備切換至休眠模式，降低待機功耗，在低負載狀態(tài)下自動關閉設備以減少能耗。

2.4 數據存儲與分析

智能監(jiān)控系統在建筑電氣設備管理中發(fā)揮關鍵作用。其不僅能夠實時監(jiān)控設備運行狀態(tài)，還具備對歷史數據進行存儲和深度分析的功能，從而為長期趨勢的設備維護和升級提供有力的數據支持。智能監(jiān)控系統將實時采集的數據存儲于數據倉庫中，確保歷史數據的完整性和可靠性，采用合理的存儲策略區(qū)分重要數據和輔助數據，確保系統性能和數據可用性的平衡。利用數據分析工具將歷史數據以可視化形式展現，使得運維人員更容易理解和分析，通過提供圖表和趨勢分析工具，幫助運維人員更深入地了解電氣設備的運行狀況。對歷史數據進行長期趨勢分析，識別設備運行、能耗等方面的長期變化趨勢，考慮季節(jié)性因素分析設備在不同季節(jié)的性能表現，為季節(jié)性維護和調整提供依據。對歷史數據中的異常事件進行追蹤和分析，幫助發(fā)現設備的潛在問題，通過歷史數據分析識別可能導致設備故障的模式和因素。利用歷史數據建立預測性維護模型，識別設備可能的故障模式和壽命?；跉v史數據的分析，系統提供提前維護的建議，降低設備故障概率。通過數據存儲與分析，智能監(jiān)控系統為建筑電氣設備的長期運行和維護提供了全面數據支持，使運維人員能夠更有效地制定維護策略和決策升級計劃。

3 遠程管理系統策略

3.1 遠程控制與調節(jié)

遠程控制與調節(jié)是智能監(jiān)控系統的關鍵功能，旨在通過遠程手段實現對建筑電氣設備的靈活控制和參數調整，以適應不同工況和需求，提高設備的遠程可控性和運行效率[5]。遠程開關功能可以實現對建筑電氣設備的遠程遙控開關功能，包括啟動和關閉設備，并支持定時開關功能，按照預設的時間表對設備進行遠程控制。允許運維人員通過遠程方式對設備的電壓、電流、功率因數等電氣參數進行調整，實現對設備運行模式的遠程調整，以適應不同的工作場景和需求。提供遠程監(jiān)控界面，可以使運維人員能夠實時查看設備運行狀態(tài)和參數，系統能夠將實時數據反饋給運維人員，幫助他們及時了解設備運行情況。利用智能算法實現電氣設備的遠程負載均衡優(yōu)化設備的運行模式，系統能夠自動調整設備的負載分布，避免某些設備過載而導致的性能下降。提供遠程診斷工具，使運維人員能夠在不同地點對設備故障進行遠程排除，利用遠程手段進行故障模式分析，快速定位問題所在。設定自動化控制策略，使系統能夠根據實時數據自動調整設備的運行參數，實現自適應調節(jié)根據設備和環(huán)境條件的變化，動態(tài)調整控制策略。在發(fā)生設備異常或故障時，遠程告警系統能夠及時通知運維人員，提醒他們迅速采取遠程控制手段，對于多個建筑或遠程分布的設備，系統能夠實現集中管理，方便多地點運維。通過遠程控制與調節(jié)，智能監(jiān)控系統使得運維人員能夠在不同地點實時調整和控制建筑電氣設備，提高了設備的靈活性和遠程可控性，同時降低了運維時間成本。

3.2 遠程故障診斷與預測

在智能監(jiān)控系統中，遠程故障診斷與預測是關鍵的功能，通過遠程診斷工具和數據分析算法，能夠及時發(fā)現和預測電氣設備的潛在故障，從而提前采取預防性措施，提高設備的可靠性和降低維護成本。利用歷史數據進行數據分析和挖掘，發(fā)現設備故障的潛在規(guī)律和趨勢，應用機器學習算法建立故障預測模型，實現對設備未來可能發(fā)生故障的預測，通過提取故障特征，系統能夠更準確地識別可能發(fā)生故障的設備[6]。當系統檢測到潛在故障時，即刻通過實時告警系統向運維人員發(fā)送通知，確保運維人員能夠根據緊急程度及時響應。提供遠程支持，使得運維人員可以通過遠程手段解決診斷中發(fā)現的設備故障，在診斷的基礎上，系統允許運維人員進行遠程控制，進行必要的調整和修復。系統記錄歷史故障事件，為未來的故障診斷提供參考，對歷史故障進行趨勢分析，幫助了解設備可能出現的常見問題。

3.3 遠程告警系統

建立遠程告警系統，能夠實現對電氣設備異常情況的實時監(jiān)測。系統支持多種通知方式，包括短信、郵件、手機應用推送等，確保信息及時傳遞給運維人員，運維人員可以根據需求定制告警通知的接收方式，以適應不同的工作環(huán)境和需求。遠程告警系統設有多個告警級別，根據不同的異常情況劃分告警級別，以便運維人員有針對性地處理。智能系統能夠根據異常的緊急程度自動調整告警級別，確保對重要問題的緊急響應。告警系統在通知運維人員時提供詳細的異常信息，包括異常類型、發(fā)生時間、設備位置等，幫助運維人員迅速了解問題，在告警通知中附帶設備問題的解決建議，幫助運維人員迅速采取正確的措施。系統能夠記錄所有告警的歷史數據，包括解決方案、響應時間等，為后續(xù)故障排查和優(yōu)化提供數據支持。借助歷史數據系統能夠進行告警趨勢分析，幫助運維人員預防未來可能發(fā)生的問題。遠程告警系統與遠程控制系統結合，使運維人員在收到告警通知后能夠迅速采取遠程控制措施，加快問題解決速度，最大程度地降低設備故障對業(yè)務的影響。

3.4 遠程維護與保養(yǎng)

遠程維護與保養(yǎng)是智能監(jiān)控系統的重要組成部分，通過實現遠程巡檢和維護功能，系統能夠提高設備的可維護性，降低維護成本，同時減少對現場人員的依賴，提高運維效率。系統能夠實時監(jiān)測巡檢數據，包括設備運行參數、狀態(tài)等，生成巡檢報告，詳細記錄設備巡檢的結果，為后續(xù)維護提供依據，如果在遠程巡檢中發(fā)現異常，系統能夠及時通知運維人員，提醒其關注可能存在的問題。運維人員能夠通過遠程手段進行設備故障的排除和修復，無需現場操作。實現對設備軟件的遠程升級和配置參數的修改，保持設備在最新的狀態(tài)，支持對設備固件進行遠程更新，確保設備始終具備最新的性能和安全特性[7]。遠程系統能夠管理備件庫，記錄備件的狀態(tài)和壽命，提醒運維人員及時更換。在發(fā)現設備需要更換備件時，運維人員能夠通過遠程操作進行更換，減少停機時間。同時通過遠程手段使運維工作更為靈活和高效。

4 結語

綜合以上分析，建議在建筑電氣設備管理中廣泛推廣智能監(jiān)控與遠程管理技術，以提高設備的可靠性、可維護性和運行效率，為建筑運營提供更加智能、高效的解決方案。在未來的研究中，可以進一步深入挖掘智能監(jiān)控系統的創(chuàng)新應用，探討新興技術的引入，以不斷推動建筑電氣設備管理領域的發(fā)展。

參考文獻

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[作者簡介]宋德祥（1985—），男，山東濰坊人，本科，工程師，研究方向：電氣工程。