建筑給排水工程設備的智能化應用研究

顏霆暉

（福建建發(fā)物業(yè)服務集團有限公司，福建 廈門 361008）

我國建筑給排水工程設計和應用樓宇設備控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對給排水系統(tǒng)中管網(wǎng)壓力、水位液位的檢測，實時控制和調(diào)整相關設備運行狀態(tài)，具有綜合管理功能。智能化系統(tǒng)與設備之間的連接，基于程序邏輯，實現(xiàn)對設備綜合調(diào)試，建立數(shù)據(jù)庫，確保給排水工程項目建設應用效果，為建筑小區(qū)提供優(yōu)質(zhì)的服務。

1 建筑給排水工程設備智能化應用意義

將智能化設備應用到建筑給排水工程中，既可以減少人力在給排水工程中的投入，也可以有效提高工程的運行效率，實現(xiàn)一體化管控、閉環(huán)管理的目標，具體應用意義表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）給排水工程應用智能化設備，可以實現(xiàn)設備運行參數(shù)的提取和管網(wǎng)壓力的控制，并實時獲取給排水管道內(nèi)的管網(wǎng)壓力，水池水箱液位等，實現(xiàn)對消防水泵、生活水泵控制柜狀態(tài)的實時監(jiān)測。當給排水系統(tǒng)運行出現(xiàn)超閾值、參數(shù)變化較大的情況時，相關人員可快速了解給排水工程設備的風險因素，快速解決相關問題，為建筑給排水運行效率提供保障。

（2）設備智能化應用對于給排水過程中的能源管理有著積極的作用，可以采集用戶用水信息、用電信息等，計量用戶的能源使用情況，為費用計量提供遠程抄表、智能費用管理、自動繳費等服務，切實提高給排水業(yè)務服務效率，減少人工成本在服務中的投入和使用。

（3）給排水工程設備智能化可以實現(xiàn)水資源的科學利用，進一步緩解占地壓力，實現(xiàn)水資源的回收、使用。利用傳感器設備采集建筑區(qū)域內(nèi)灌溉水、生活用水的相關數(shù)據(jù)信息，使用綜合控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對供水設備的科學控制，并結合實際需求，調(diào)整作業(yè)模式，在小區(qū)灌溉、濕度控制上具有明顯的優(yōu)勢。

（4）給排水工程設備智能化可實現(xiàn)給排水管道的智能化檢測，可應用管道機器人解決給排水管道的堵塞情況，采用可視化的方法獲取管道運行信息。如果建筑給排水管道內(nèi)出現(xiàn)裂縫、破損、老化等問題，也可以利用智能機器人的圖像采集功能，評估檢測故障因素，為管道維護、整修等工作提供指導。

2 建筑給排水工程設備智能化具體應用

2.1 樓宇設備智能控制系統(tǒng)應用

2.1.1 BA 系統(tǒng)應用

BA 系統(tǒng)又被稱為樓宇設備自動系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以與建筑內(nèi)的給排水設備相連接，以微機控制中心，分布式結構，實現(xiàn)對相關設備運行數(shù)據(jù)的監(jiān)控、控制。該系統(tǒng)在建筑中應用于區(qū)域分站連接，將末端設備作為建筑內(nèi)機電設備集中監(jiān)控的核心，實現(xiàn)建筑給排水一體化控制目標。將該系統(tǒng)與建筑給排水設備連接，可實時獲取給排水設備、飲水設備、污水設備運行工況數(shù)據(jù)的采集，測量相關設備運行的數(shù)據(jù)，根據(jù)單片機的邏輯控制功能，實現(xiàn)對設備的調(diào)試。例如，將其應用到建筑給排水系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)生活水箱、水池、水泵等設備的控制，根據(jù)用戶的需求及時間邏輯，啟動或者停止水泵，并根據(jù)水箱、水池內(nèi)的水位，實現(xiàn)對排污泵狀態(tài)的控制。該系統(tǒng)在給排水工程設備監(jiān)控中的應用，具備相應的報警功能，如當生活水箱中的水位超過預警值后，會將預警代碼發(fā)送至相關人員的終端設備中，預警相關人員補充水箱內(nèi)的水位。水泵如果出現(xiàn)故障問題，則系統(tǒng)會采集相關的數(shù)據(jù)信息，將故障報警信息傳輸至維修部門，及時派遣工單負責相關設備的維修和維護，并在上位機設備中反饋狀態(tài)。該系統(tǒng)建立中央監(jiān)控顯示裝置，具備可視化功能，將給排水系統(tǒng)中各設備的數(shù)據(jù)信息以圖表、數(shù)據(jù)等方式呈現(xiàn)在中央顯示裝置中，實時反饋水箱、水池、水泵的狀態(tài)。因此，BA 系統(tǒng)具備給排水設施設備管理功能。

2.1.2 消防水系統(tǒng)控制

智能消防用水監(jiān)管系統(tǒng)可以確?；馂陌l(fā)生時給水狀態(tài)良好。在消防系統(tǒng)管理中，可以實現(xiàn)對水泵狀態(tài)的監(jiān)測，反饋控制柜的狀態(tài)，同時可以監(jiān)測管網(wǎng)壓力，并對消防水池、水箱內(nèi)的液位信息進行統(tǒng)計，計量管道的末端壓力。系統(tǒng)連接消防主機，可以實時反饋主機的運行狀態(tài)。一旦建筑內(nèi)出現(xiàn)火災，系統(tǒng)會根據(jù)需求保障消防用水中水資源供給的充足性，根據(jù)水壓調(diào)整水源的供給壓力。消防供水不足是導致火災撲救失利的主要原因。消防控制系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)技術、智能技術等應用到設備監(jiān)控與管理中，通過在消防水系統(tǒng)終端設備上加裝傳感器裝置，實時檢測管網(wǎng)系統(tǒng)的水位變化和水壓變化，并將數(shù)據(jù)上傳至云平臺中。智慧消防系統(tǒng)會自動化管理和訪問數(shù)據(jù)信息，如消防系統(tǒng)的水位、水壓出現(xiàn)異常時，會經(jīng)由控制中心發(fā)出預警，定位安全隱患的位置。在消防用水過程中，也可以快速定位水源，將水源信息告知救援人員，在最短時間內(nèi)制定救援計劃，提高救援效率。消防水系統(tǒng)連接智能化設備具備四項功能，具體功能應用如下。

（1）水位及水壓探測功能。系統(tǒng)可以采集消防栓、自動噴淋滅火系統(tǒng)末端、消防水池等消防用水的水位參數(shù)和水壓參數(shù)，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)判斷該區(qū)域的用水是否可以維持消防系統(tǒng)的正常運轉。

（2）水位計水壓異常報警功能。系統(tǒng)具備超低水位報警功能、水壓過壓報警功能、水壓低壓報警功能。根據(jù)標準的預設預制，探測結果超出數(shù)值或者低于限值，則系統(tǒng)會異常報警，以便相關人員及時反應。

（3）系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能，將數(shù)據(jù)上傳至一體化云平臺中，消防部門可以根據(jù)需求獲取數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)提供日志查詢、報表生成功能，對各設備進行系統(tǒng)化統(tǒng)計分析。

（4）系統(tǒng)具備分區(qū)消防管理功能。按照建筑結構將系統(tǒng)連接區(qū)域及覆蓋區(qū)域進行統(tǒng)一，采用分區(qū)管理模式，提取各區(qū)內(nèi)管網(wǎng)的壓力參數(shù)，準確識別和分析相關問題，提高了消防用水管理的便捷性。

2.1.3 生活水系統(tǒng)控制

生活水系統(tǒng)與消防水系統(tǒng)具備同樣的功能，同樣具備水泵狀態(tài)檢測、水管壓力檢測、水箱液位數(shù)據(jù)采集功能。但由于生活用水與消防用水之間的水泵具有獨立性，且生活用水包括供暖水、廚間水、洗浴用水、飲用水，排水管道會匯集大量的污染污物，包括廚余垃圾、洗浴污水等。智能生活水控制系統(tǒng)可以根據(jù)建筑內(nèi)住戶的實際需求，調(diào)節(jié)生活水泵的啟閉狀態(tài)，同時可以根據(jù)用水高峰時間，自動控制并調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力。建筑在使用市政供水和水箱供水的同時，會根據(jù)用水量參數(shù)需求，自動調(diào)度給水設施，當水箱液位較低時，可在用水峰谷期補充水箱水。例如，在應用智能程序可以實現(xiàn)蓄水池進出水的自動化管理，傳統(tǒng)用進水控制方式應用浮球閥結構調(diào)整水位狀態(tài)，水池滿載狀態(tài)下浮球閥會關閉，如果浮球閥出現(xiàn)磨損，則會導致水池內(nèi)的進出水功能受到影響。應用智能化設備可以實現(xiàn)水池出水、進水的程序化控制，調(diào)整水池用量，應用智能水泵控制設施，變頻調(diào)節(jié)供水工作參數(shù)，使得供水設備長期處于恒壓狀態(tài)下，可以有效解決生活用水一次消耗量較大的問題，切實滿足建筑住戶的用水需求，同時達到節(jié)能需求。

2.2 能源消耗管理設備應用

2.2.1 遠程抄表

遠程抄表系統(tǒng)可以實時進行水表數(shù)據(jù)的遠程抄收，應用星型、縱線型、無線型三重網(wǎng)絡結構，完成抄表的任務。根據(jù)水表的編號及對應的區(qū)域，連接數(shù)據(jù)采集裝置、無線收發(fā)電臺。用戶在中控室內(nèi)可以直接遠程控制抄表功能，正確讀取水表上顯示數(shù)值，經(jīng)由通信裝置將采集的數(shù)據(jù)回傳到系統(tǒng)中。遠程抄表系統(tǒng)同樣具備實時監(jiān)控功能，可以實現(xiàn)對給排水系統(tǒng)運行過程中能源消耗量的監(jiān)測與反饋。遠程抄表系統(tǒng)可以獨立運行，也可與其他系統(tǒng)連接同步運行。目前，比較常用的系統(tǒng)是具備遠程抄表功能的能源管理系統(tǒng)，可對建筑內(nèi)各類儀器、儀表數(shù)據(jù)進行采集，前端應用傳感器裝置采集數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)傳輸應用通信網(wǎng)絡精準傳輸信息，應用層配置中控裝置可視化展示相關數(shù)據(jù)信息。采集裝置采用485 接口連接方式，支持對智能水表的數(shù)據(jù)采集，并通過總線將其上傳至系統(tǒng)中進行處理，并在數(shù)據(jù)庫中長期保存，用戶可隨時提取編號數(shù)據(jù)。同時，能源管理系統(tǒng)具備計費功能，該功能是通過對冷量表的數(shù)據(jù)采集和計量，實現(xiàn)能源消耗計費功能。該系統(tǒng)在日常物業(yè)運維過程中，有效地解決了水表設備分布廣、分散的問題，為抄表統(tǒng)計工作帶來了便利。同時也有利于總部、區(qū)域?qū)爟?nèi)所有項目的能耗管控。

2.2.2 自動化收費

因現(xiàn)多數(shù)城市均實現(xiàn)一戶一表，由供水部門抄表收費，智能水表多用于公寓項目，同用戶戶號相掛鉤，可通過智能水表設備的安裝和應用，提供自動化收費管理。建立能源消耗管理系統(tǒng)的同時，可利用系統(tǒng)的計費功能、遠程抄表功能，實時獲取用戶的用水量情況。在后臺系統(tǒng)內(nèi)部設置自動收費管理軟件，用戶在下載軟件后，綁定微信、支付寶等付費賬號和平臺，執(zhí)行自動收費功能。用戶可在軟件平臺內(nèi)設置水量閾值，填寫自動繳費金額，在用水量達到閾值后，會告知用戶水費不足，預警用戶及時繳納水費。在預設的時間內(nèi)如果用戶沒有操作軟件關閉自動收費功能，會自動繳納用戶預設的金額費用，實現(xiàn)了自動化收費的目標。應用智能水表設備、智能控制系統(tǒng)，將軟件配置與硬件配置相結合，可以有效解決水表出戶、物業(yè)墊付水費的難題，實現(xiàn)能源監(jiān)測、維護、管理、繳費一體化的服務方式。

2.3 噴灌云端智能系統(tǒng)應用

小區(qū)內(nèi)的綠化灌溉用水也是給排水工程中的重要組成部分。我國在智慧建筑、智慧城市的打造過程中，積極倡導智能灌溉技術的應用。噴灌云端智能系統(tǒng)與給排水設備相結合，通過水泵控制、流量控制的方式，為小區(qū)綠化灌溉、養(yǎng)護等作業(yè)的開展提供便利，且在灌溉用水過程中不需要人工操作系統(tǒng)。噴灌云端智能系統(tǒng)建設應用將5G 通信技術、物聯(lián)網(wǎng)技術，NB-IOT 技術應用到數(shù)據(jù)采集之中，連接云氣象平臺，計量土地蒸發(fā)量、降雨量，前端布設傳感器裝置獲取土壤墑情信息，利用大數(shù)據(jù)的智能分析技術，實現(xiàn)對灌溉量、灌溉時間的調(diào)節(jié)和控制。建筑區(qū)域不同綠植的灌溉時間、灌溉周期等也有所不同，利用智能灌溉數(shù)據(jù)庫，預設不同植株灌溉邏輯，實現(xiàn)灌溉數(shù)據(jù)的程序化管理。中央控制系統(tǒng)可以利用通信裝置發(fā)布指令信息，既確保了灌溉過程中的節(jié)能效果，也確保了灌溉的精準性。該系統(tǒng)具備廣覆蓋特點，同時可以連接多個設備，能源消耗量較低，可為小區(qū)內(nèi)建筑周邊綠化澆水的自動化控制，使得綠化品質(zhì)有所提升，減少了綠化養(yǎng)護所需的成本。

2.4 排水管道智能檢測設備應用

給排水管道建設應用過程中容易出現(xiàn)老化、堵塞、破損等問題。丁琪琪開展給排水管道檢測是相關部門需要進行的工作，新一代數(shù)字高清管道檢測機器人可用于排水管道檢測中。該設備采用無線、有線連接方式，可利用終端設備、電腦設備等控制。再進入建筑給排水管道中后，可利用機器人的成像功能，現(xiàn)場拍攝圖像并傳輸?shù)接脩艚缑嬷小Ｓ脩艨衫孟到y(tǒng)的成像檢查功能，評估給排水管道的實際情況，并根據(jù)評估結果自動生成檢測評估報告。給排水檢測工程設備的智能化應用，為管道養(yǎng)護、修復、管理提供了重要的依據(jù)。且該技術應用具有以下特點。

（1）高清晰成像。成像像素質(zhì)量可以達到200 萬以上，且成像畫面可根據(jù)需求自動切換。

（2）遠距離控制。在管道內(nèi)可實現(xiàn)單次300m 的管道檢測，具備云數(shù)據(jù)交互功能。

（3）驅(qū)動力強。機器人使用六輪獨立驅(qū)動，支持360°轉彎，障礙物跨越能力強，具備自動保護電路，行進穩(wěn)定，具有強大的抗傾斜和爬坡能力。

（4）拓展性強。支持多種語言、符號的錄入，支持圖形疊加備注功能。

（5）實時性強。隨時隨地獲取相關數(shù)據(jù)，并在現(xiàn)場研判評估報告，擁有豐富報告模板。

系統(tǒng)配套使用評估軟件，將pipvideo 軟件預裝至主控制器內(nèi)，并將PipeSee 軟件安裝到系統(tǒng)中。系統(tǒng)可與GIS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)掛接，具備評估、回放判讀、報告輸出、分類歸檔等功能。因此，將該設備應用到給排水管道中具有明顯的優(yōu)勢，檢測結果準確、檢測過程方便，可在不損壞管道的情況下，實現(xiàn)給排水管道安全隱患的排查，有利于物業(yè)接收前的承接查驗工作。

3 結語

綜上所述，得益于智能技術、大數(shù)據(jù)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，在建筑給排水工程中，可以實現(xiàn)智能系統(tǒng)與設備之間的銜接，通過通信網(wǎng)絡覆蓋的方式，可以實現(xiàn)對相關設備的監(jiān)控、檢測、控制、管理，滿足一體化給排水服務需求。應用BA 系統(tǒng)可以實現(xiàn)相關設備的管理，實現(xiàn)消防系統(tǒng)、生活水系統(tǒng)的檢測，并可采集儀表數(shù)據(jù)，用于遠程抄表和能耗管理。同時，噴灌云端智能系統(tǒng)和管道檢測應用智能化設備，也可提高工作效率、降低成本。