電氣工程自動化在智能建筑中的應(yīng)用分析

摘 要：從誕生伊始，智能建筑已經(jīng)有30多年的發(fā)展進(jìn)程，隨著人們物質(zhì)生活水平的提升，對于住房的需求也隨之提升，智能建筑在信息溝通、服務(wù)設(shè)施、居住環(huán)境上，具有顯著的優(yōu)勢，成為未來建筑領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。本文針對智能建筑的起源、發(fā)展、關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)計趨勢進(jìn)行分析，并從幾個角度探討電氣工程自動化在智能建筑中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電氣工程自動化；智能建筑；設(shè)計趨勢；應(yīng)用

中圖分類號：TU855 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）24-0098-02

智能建筑實際上有著悠久的發(fā)展歷史，在上世紀(jì)80年代，美國率先展開了對智能建筑的研究，如今，智能建筑得到迅速發(fā)展。我國的智能建筑是在90年代開始發(fā)展，在城市化進(jìn)程的推進(jìn)下，大量中小型城市出現(xiàn)，城市人口也隨之增多。根據(jù)國務(wù)院發(fā)展研究中心的報告提出，我國城鎮(zhèn)建筑面積從2004年的年均7.35%的增長速度大幅提升，并以年增長率20～30%的速度增長，其市場可達(dá)到數(shù)萬億元。

智能建筑的發(fā)展順應(yīng)了時代的潮流，涉及建筑、計算機(jī)、通訊、機(jī)械、互聯(lián)網(wǎng)、電氣工程等諸多領(lǐng)域，以迅雷不及掩耳之勢在全國范圍內(nèi)迅速普及，截止到目前，我國已經(jīng)成為當(dāng)前智能建筑發(fā)展速度最快、發(fā)展規(guī)模最大的國家。

1 智能建筑的關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)計趨勢

截止到目前為止，智能建筑的發(fā)展逾有30多年的發(fā)展歷程，從1986年發(fā)展開始，頒布了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，在智能建筑的發(fā)展上，美國占據(jù)著主導(dǎo)地位，在智能建筑的發(fā)展上，美國投入了大量的人力、物力和財力，也取得了十分突出的建設(shè)成果，目前，美國有超過80%的辦公樓為智能建筑，如AT&T;總部、IBM公司等，發(fā)達(dá)國家智能建筑的發(fā)展與應(yīng)用對于我國智能建筑的發(fā)展具有借鑒意義。

1.1 智能建筑的關(guān)鍵技術(shù)

1.1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

除了計算機(jī)技術(shù)之外，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也是智能建筑不可或缺的重要組成，智能建筑的系統(tǒng)控制、信息傳遞等，都離不開Internet/Intranet以及以太網(wǎng)的支持。

1.1.2 信息安全技術(shù)

信息安全技術(shù)是計算機(jī)管理技術(shù)的一個重要組成，借助于信息安全技術(shù)，能提升計算機(jī)系統(tǒng)的性能，保證系統(tǒng)的安全性，同時，應(yīng)用信息安全技術(shù)，能夠避免智能建筑中的個人信息被不法分子竊取。

1.1.3 自動控制技術(shù)

自動控制技術(shù)屬于智能建筑的核心技術(shù)，借助自動控制程序，可以解決諸多疑難問題，提高系統(tǒng)的性能和精度，控制方便、管理靈活。借助人工智能的支持，智能控制技術(shù)誕生，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制與遺傳控制，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的運行質(zhì)量。

1.1.4 系統(tǒng)集成

相較于傳統(tǒng)的建筑，智能建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能豐富，由多個子系統(tǒng)組成，子系統(tǒng)之間受到各類因素的影響，常常會出現(xiàn)不兼容問題，這就要采用系統(tǒng)集成來進(jìn)行解決。系統(tǒng)集成可以將各類子系統(tǒng)統(tǒng)一整合，讓資源的利用更為科學(xué)合理，有助于總體把控。

1.2 智能建筑的設(shè)計趨勢

智能建筑子系統(tǒng)由辦公自動化系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng)以及樓宇自動化系統(tǒng)組成，各個子系統(tǒng)，在建筑系統(tǒng)之中承擔(dān)著不同的功能，共同負(fù)責(zé)智能建筑的順利運轉(zhuǎn)，將各個子系統(tǒng)連接起來，能夠滿足管理控制的統(tǒng)一要求[1]。以通信子系統(tǒng)為例，智能建筑所需的文件、圖像和語言，都是通過通信子系統(tǒng)傳播，可以與外界用戶之間進(jìn)行信息交流，節(jié)約了人力資源的應(yīng)用，也讓系統(tǒng)控制變得更加準(zhǔn)確、高效，符合綠色環(huán)保、節(jié)能減排的需求。

2 電氣工程自動化在智能建筑中的應(yīng)用趨勢

利用電氣工程自動化技術(shù)，能夠?qū)ο到y(tǒng)開展24小時全面監(jiān)控。相較于傳統(tǒng)建筑，智能建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電氣組件多，在建設(shè)、運行過程中，容易出現(xiàn)盲點，給人們的使用造成諸多不便。借助于電氣工程自動化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對智能建筑的實時監(jiān)控，將信息整合起來，利用大數(shù)據(jù)來分析、處理、整合，充分凸顯出了信息的應(yīng)用價值，提高智能建筑的實用性和安全性。

電氣工程自動化還能將智能建筑中各個樓層的通信系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)組合成一個整體，發(fā)揮出系統(tǒng)的聯(lián)動作用，根據(jù)用戶的具體需求來調(diào)節(jié)配電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、照明系統(tǒng)，為人們提供便捷、舒適的生活。

如果智能建筑中發(fā)生水管破裂、火災(zāi)等突發(fā)事件，電氣自動化系統(tǒng)可以做出判斷，進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，減小突發(fā)事件造成的種種危害，保護(hù)人民生命財產(chǎn)的安全。

3 電氣工程自動化在智能建筑中的應(yīng)用

3.1 在智能建筑通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

通信系統(tǒng)屬于智能建筑中的核心內(nèi)容，如今，各個國家都非常重視智能建筑電氣設(shè)計工作，在技術(shù)的支持下，電氣設(shè)計基本實現(xiàn)智能化發(fā)展。在這一方面，需要應(yīng)用到TCP/IP協(xié)議，通過該種協(xié)議的應(yīng)用，可以確保音頻和視頻等多媒體信息在系統(tǒng)中的有效傳輸。同時，在通信系統(tǒng)的設(shè)計上，越來越多的智能建筑應(yīng)用了衛(wèi)星通信系統(tǒng)，組建小型數(shù)據(jù)衛(wèi)星站，通過多路連接的方式來傳輸語音、圖像和數(shù)據(jù)，其典型應(yīng)用有遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)互連系統(tǒng)、Internet/intranet系統(tǒng)、遠(yuǎn)程多點電視會議系統(tǒng)等[2]。

除此之外，利用電氣工程自動化與通信網(wǎng)絡(luò)，能夠在智能建筑中組建出綜合布線系統(tǒng)，通過光纜技術(shù)、雙絞線的結(jié)合，滿足了信息資源共享需求，將交換設(shè)備、通信設(shè)施、信息管理系統(tǒng)相連。在整個系統(tǒng)中，需要兼顧到具體子系統(tǒng)的特點和要求，對系統(tǒng)的運行進(jìn)行合理協(xié)調(diào)，確保子系統(tǒng)之間可以順利運行，保證系統(tǒng)的運行效能。

3.2 在智能建筑樓宇控制中的應(yīng)用

在樓宇控制系統(tǒng)上，需要承擔(dān)排水、照明、通風(fēng)、消防幾個功能，其中的任何一個系統(tǒng)，與人們的生活都是息息相關(guān)的，應(yīng)用電氣工程自動化，可以提高子系統(tǒng)的運作能力。在排水系統(tǒng)中，通過電氣工程自動化的應(yīng)用，可以根據(jù)余量大小來調(diào)節(jié)樓宇中的排水效率和能力，將多余的雨水收集起來，用于灌溉、噴泉用水；在智能建筑中，照明用電占比約為10%左右，多為低效率照明，為了降低照明能耗，可以結(jié)合電氣工程自動化，在照明系統(tǒng)設(shè)計中，盡可能發(fā)揮出自然光源的作用，將自然光替代人工照明，在設(shè)計時，根據(jù)要求選擇低能耗燈具，對于低矮的室內(nèi)，可以采用熒光燈，在戶外廣場中，可以使用高壓鈉燈，這類燈具節(jié)能效果顯著，能有效降低整個系統(tǒng)的能耗。在照明系統(tǒng)中應(yīng)用電氣工程自動化技術(shù)，能夠根據(jù)天氣情況來調(diào)節(jié)照明強(qiáng)度，既滿足了人們的工作和居住照明需求，也有效節(jié)約了能源的使用；將電氣工程自動化應(yīng)用在消防系統(tǒng)中，可以定期對樓宇中的各類用電設(shè)備進(jìn)行檢測，判斷設(shè)備的運行狀態(tài)，如果出現(xiàn)安全隱患，會第一時間通知相關(guān)人員，將火災(zāi)扼殺至萌芽中。

3.3 在智能建筑門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用

門禁是智能小區(qū)必須要配備的設(shè)施，在停車場、小區(qū)大門口、單元樓門口，都會配備門禁系統(tǒng)，是智能建筑的基本安保措施。目前，智能建筑中普遍應(yīng)用了讀卡系統(tǒng)、指紋識別系統(tǒng)，這均是利用了電氣工程自動化系統(tǒng)，滿足了自主識別、人工智能、快速控制的要求。門禁控制系統(tǒng)具有運行、處理信息的任務(wù)，能夠?qū)θ藗兊母黝愓埱筮M(jìn)行判斷，做出響應(yīng)，在門禁系統(tǒng)中，配備了存儲單元、通訊單元、運算單元、輸入單元等，其核心部分就是數(shù)據(jù)處理與控制單元。門禁系統(tǒng)還具有報警、安全、短路、請求退出、噪聲、防拆、干擾、設(shè)備短路、開路的報警功能，可以避免智能建筑電氣系統(tǒng)遭到破壞，降低了人工監(jiān)控的難度。

3.4 在智能建筑配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

配電系統(tǒng)也是智能建筑的核心內(nèi)容，是智能建筑公共照明、電梯運營、安防系統(tǒng)的支持，也是確保智能建筑順利運行的保障措施。應(yīng)用電氣工程自動化技術(shù)，能夠提高智能建筑配電系統(tǒng)供配電效率、提高安全防護(hù)效果、降低能源損耗。并在確保智能建筑各項設(shè)備順利運行的前提條件下，調(diào)配建筑中的電路輸出功率，提高配電效率，降低資源浪費率[3]。

以智能建筑電路聲控系統(tǒng)為例，借助電氣工程自動化，可監(jiān)控建筑周圍光線、聲音、溫度的變化，對照明區(qū)域進(jìn)行合理劃分，提高電力設(shè)備的利用率。同時，還能檢測出建筑中是否出現(xiàn)漏電、溫度異常的問題，第一時間將信息反饋至控制系統(tǒng)，及時通知維護(hù)人員來維修。在設(shè)計時，還要考慮到對電子變壓器、電子鎮(zhèn)流器、電感鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器的需求，嚴(yán)格按照《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2013）的要求進(jìn)行設(shè)計。

3.5 在智能建筑監(jiān)控工作中的應(yīng)用

在科技水平的發(fā)展下，智能建筑數(shù)量越來越多，由此組建的智能小區(qū)滿足了人們的生活需求，在技術(shù)的發(fā)展下，人們對建筑監(jiān)控工作的要求越來越高，傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)不僅成效不理想，浪費資源，也給居民造成了諸多不便。應(yīng)用電氣工程自動化，能夠?qū)χ悄苄^(qū)的監(jiān)控進(jìn)行合理劃分，設(shè)置出環(huán)保節(jié)能、快捷方便的智能監(jiān)控系統(tǒng)，對于確保居民的出入安全具有重要的意義。

當(dāng)前，智能建筑監(jiān)控中常用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案有LONW- ORKS分布式網(wǎng)絡(luò)控制方案與RS485總線網(wǎng)絡(luò)控制方案，前者技術(shù)先進(jìn)，但是花費較高，后者價格實惠、結(jié)構(gòu)簡單，能夠滿足智能建筑的一般監(jiān)控需求，因此，是當(dāng)前智能小區(qū)監(jiān)控的最佳選擇。在監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)容上，包括小區(qū)安防子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫信息管理子系統(tǒng)、家庭安防子系統(tǒng)、物業(yè)管理子系統(tǒng)構(gòu)成，相互搭配，提高了智能小區(qū)的智能化管理與安全性管理能效。

3.6 在動力設(shè)備系統(tǒng)中的應(yīng)用

動力設(shè)備系統(tǒng)的能耗在智能建筑中占比較高，為了提高智能建筑的電氣設(shè)計水平，要合理甄選設(shè)計方案，明確智能建筑動力設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能要求，提高電機(jī)工作效率。在電動機(jī)的選擇上，要了解智能建筑的特性和負(fù)荷，嚴(yán)格根據(jù)電氣負(fù)荷、工作環(huán)境、工作效率來選擇，通過該種方式降低能源消耗。此外，還要將建筑電動機(jī)與節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，對其負(fù)載進(jìn)行科學(xué)調(diào)節(jié)，推行變頻調(diào)速技術(shù)，這樣，即便設(shè)備荷載下降，也可以對速度進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。根據(jù)電動機(jī)負(fù)載來對現(xiàn)有電動機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償，采用該種技術(shù)，不僅可以提高智能建筑的節(jié)能設(shè)計水平，也能發(fā)揮出智能建筑的效應(yīng)。在技術(shù)的應(yīng)用過程中，要根據(jù)智能建筑的發(fā)展需求更新現(xiàn)代化設(shè)備和技術(shù)，強(qiáng)化設(shè)備的互動和聯(lián)系，發(fā)揮高新技術(shù)的價值。

4 結(jié)語

智能建筑是在傳統(tǒng)建筑基礎(chǔ)上發(fā)展而來，是建筑領(lǐng)域發(fā)展的必然方向，當(dāng)前，我國智能建筑已經(jīng)初見成效，科技的發(fā)展大大促進(jìn)了智能建筑的發(fā)展[4]。在智能建筑的發(fā)展過程中，電氣工程自動化發(fā)揮著重要作用，將其應(yīng)用在通信系統(tǒng)、樓宇控制、門禁系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)，能夠打造出綠色、安全、高效的智能建筑。

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