弱電智能化技術在現代展覽館中的應用

何永輝

摘 要：弱電智能化系統在建筑工程的應用具有重要的現實意義和廣闊的發展前景。以某展覽館工程為依托，研究、分析了智能化弱電系統在具體應用中的工程難點、應用原理和主要技術措施，旨在為類似的工程提供借鑒。

關鍵詞：弱電智能化；展覽館；監測系統；數據處理

中圖分類號：TU855 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.148

弱電智能化系統的應用能夠實現對整體建筑結構、系統和服務管理的優化整合，營造了一個高效、合理、舒適、節能的工作環境，提供高效的綜合服務功能。將弱電智能化各系統設計應用到建筑中去是現代建筑業發展的必然趨勢。在某展覽館的建設過程中，充分考慮了智能化弱電技術的運用，取得了良好的經濟效益、社會效益和生態效益。本文以此為例，簡要分析了弱電智能化系統的相關要點及其中存在的問題。

1 工程概況

某展館建筑面積22 749 m2，地下1層為混凝土框架剪力墻結構，地上1層為鋼結構，由A，B，C，D4個單體組成。弱電智能化系統主要包括智能消防系統、監控系統、計算機網絡、樓宇自控和智能廣播等。而該展館弱電智能化系統主要包括能耗監測、樓宇自控、安防監控3部分。弱電智能化系統的應用保障了植物館的正常運行。

2 能耗監測系統

2.1 工程難點

工程難點主要集中在植物館內監控范圍廣，系統間各自為政，無法統一管理。

2.2 應用原理

針對工程的應用難點，利用現場計量自動化采集裝置，通過網絡技術實現對建筑內各區域水、電、氣、暖（空調）的數據匯總、統計分析。通過優化計算對相關能耗設備進行集中自動控制，從而達到能耗統計、能源審計和建筑節能的目的。

采集裝置采用Modbus協議進行通訊連接。基于此協議，控制器經利用網絡（例如以太網）與其他設備之間通信。在Modbus網絡上通信時，每個控制器都需要知道它們的設備地址，識別按地址發來的消息，從而決定做出何種行動。如果需要回應，控制器將生成反饋信息，并用Modbus協議發出。在其他網絡上，包含了Modbus協議的消息轉換為在此網絡上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據具體的網絡解決節地址、路由路徑和錯誤檢測的方法。該協議支持傳統的RS-232、RS-422、RS-485和以太網設備。許多工業設備，包括PLC、DCS、智能儀表等都將Modbus協議作為它們之間的通訊標準。

2.3 工藝流程和操作要點

2.3.1 工藝流程

植物館能耗監測系統按照圖1所示工藝流程施工。

2.3.2 安裝計量采集裝置

在變配電室低壓進線柜、各出線柜安裝帶485通訊的計量儀表，并確認儀表可計量電能（即有功電度）。計量儀表用導軌安裝在配電箱內，外部用不銹鋼罩保護。在計量儀表與配電箱總開關之間安裝互感器，互感器與計量儀表之間的通訊電纜采用纏繞管保護。

在空調配電箱內，對冷凍泵、冷卻泵、熱水泵作分項計量，在配電箱后、各泵前重新加裝互感器和計量表，分別計量冷凍泵、冷卻泵和熱水泵的能耗，具體如圖2所示。

在能源中心安裝計量采集裝置，用來采集機組冷凍水側、熱水側的瞬時熱流量、累計熱流量、瞬時流量、累計流量、供回水溫度、流速（冷卻水側如有也一同提供）。傳感器和防凍開關采用拉鉚釘固定于機組側壁，用來控制線纜套普利卡管。

2.3.3 485總線級聯計量表

各計量采集裝置安裝完畢后，采用485通訊線以串聯的方式級聯。每路總線上接表數量不要超64塊。各計量表之間485通訊線要求采用國標RVVP2×1.5或RVSP2×1.0線纜。通訊線纜沿弱電橋架敷設至弱電機房。

2.3.4 填寫Modbus地址

總線連接完畢后，在各計量采集裝置上按照順序設置完成協議地址，首地址字段為空，波特率設置為9 600.

2.3.5 總線引至數據采集器

每路總線引至弱電機房，通過485通訊分配器連接于數據采集器。數據采集器壁裝于墻面，高度離地1.3 m。

2.3.6 數據采集器完成數據采集

數據采集器按照每5 min一次的頻率采集計量裝置的數據，并通過一系列運算消除誤差計量，提高計量的準確性，保證數據采集的準確性和完整性。

2.3.7 數據遠程傳輸

數據采集器采集的數據通過內部專用網絡上傳至建筑節能協會的民用建筑能耗監測平臺，以備查詢、對比能源消耗情況。通過數據接口采集各設備控制柜中智能計量表的各類參數，在中央站實時顯示和記錄，并根據各類數據進行歸類、運算、統計，最終形成各類能源使用報表。平臺軟件功能完善，具有嚴格的權限管理，完善的報警管理、報表、日程表、歷史數據分析和查詢流程。

3 樓宇自控系統

3.1 應用難點

植物館內的植物比較昂貴，不同分區對溫度、濕度和CO2濃度的要求各不相同，大面積的玻璃幕墻對溫度的影響也不可忽視，如何準確采集數據則成為工作的難點。

3.2 樓宇自控系統的主要技術做法

通過檢測各種所需數據，與中央機房內系統預設值進行偏差比較，再回傳相應的控制信號，聯動天窗自動開啟系統、電動遮陽簾系統、能源中心直燃機組、噴霧降溫系統、消防系統、中央空調系統（10 000 m3/h風量以上機組）、送排風系統、變配電系統、給排水系統（潛污泵）等形成負反饋的閉環控制系統。

3.2.1 室外溫、濕度監測

在植物館場館外部設置了溫度、濕度傳感器，以監測環境參數，用于系統空調參數和功能的設定。

3.2.2 室外照度監測

在植物館場外部設置了光照度傳感器，用于監測環境照度（光亮度））參數，以便管理者能夠及時調整照明范圍。

3.2.3 室內CO2監測

在各展區安裝4個CO2傳感器，用來監測場館內的空氣質量參數。中央電腦會對超高或不正常CO2監測值報警，提醒管理者及時采取相應措施調整空氣質量。

3.2.4 室內溫度、濕度傳感器

在各展區設置8個溫、濕度一體式傳感器，用來監測場館內的溫度和濕度參數，方便管理者全面監控和記錄場館內環境的舒適程度。對于不正常的溫、濕度監測值，中央電腦會報警。

3.2.5 控制器的應用

通過以太網將各采集器的數據傳輸至中央機房系統，與預設值進行偏差比較，再回傳相應的控制信號。

3.2.6 注意事項

在實際工作中，要認真考慮CO2傳感器和溫、濕度傳感器的安裝位置，確保其位置合理、數量合適、均勻分布。鑒于鋼結構玻璃幕墻的特殊性，如果安裝位置過高，夏天監測的溫度會虛高；如果安裝位置過低，冬天監測的溫度也將偏高。一般情況下，它們主要安裝在植物上方，遠離暖氣組和供暖管道、軸流風機和排風口等位置。

4 安防監控系統

4.1 應用難點

植物館工程圍護結構以玻璃幕墻為主，安防設備不易安裝、固定在玻璃幕墻上，如果在展示期內無監控覆蓋，展出的昂貴植物則存在潛在風險。監控系統應優先安裝并投入使用，它對展品保護大有裨益，能夠起到震懾作用，還能為特殊情況提供有力的證據，有效保護貴重植物和相關設備。

4.2 應對措施

根據現場的實際情況，采用“雙層鋁板+橡膠層固定”的安裝方式。5 mm厚橡膠層用結構膠固定于幕墻表面，不僅粘連牢靠，還可以消除熱脹冷縮和振動的影響。橡膠層外采用雙層鋁板，用螺絲與設備基座固定緊密。

4.3 弱電設備集中供電方式應用

弱電設備采用集中供電的方式，不僅便于設備供電管理，還能降低故障發生的概率。同時，要在弱電設備末端加漏電保護開關，以保護人員安全，便于檢修、維護。

5 結束語

綜上所述，弱電智能化的應用是現代建筑業發展的必然趨勢，同時，也是一項復雜的系統性工程，需要綜合各項科學技術、管理學和施工管理技術等。其安全質量和運行狀態是智能建筑成功的關鍵，在設計時，應綜合建筑的規模、性能、成本和擴充能力等因素進行嚴密、細心的設計，加強安裝施工管理和質量管理。本文結合成功的工程實例，對弱電智能化系統的相關要點和問題進行技術分析，以期為類似的工程提供有益的參考。

參考文獻

[1]冼建飛.論智能化弱電在現代展覽館中的應用[J].中國科技博覽，2012（08）.

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[3]韓志斌.弱電智能化建筑系統的應用前景分析[G]//建筑科技與管理學術交流會論文集，2015.

〔編輯：白潔〕