自動控制技術在建筑電氣工程領域的應用研究

嚴婷婷 史譽州

（南通航運職業技術學院，江蘇 南通 226010）

隨著世界經濟的國際化和全球化加速，中國經濟和科技水平不斷提高，建筑電氣工程的發展愈來愈快。建筑電氣工程自動化逐步深入到人們的日常工作、學習生活中去，并在當今工業化中得到不斷完善和廣泛應用，包括的行業主要有：工業制造、工程建筑、農業生產、國防等，并已成為社會和經濟發展的關鍵支柱。

1 研究背景

由于社會經濟的發展、科學技術的進步、生活水平的改善，使得人們對于生活環境、工作場所的舒適度、便捷性等方面的要求都越來越高，這就推動了建筑設備（包括：照明、變配電、給/排水、樓宇控制、消防水控制及暖通空調等設備和系統）往自動控制的趨勢發展，自動控制既能提高對各設備的利用率，同時還可以節能降耗。

城市化進程的日益加速使得城市用地越發緊張，配備智能系統的高層建筑也就越來越受歡迎，且得到了大力推廣，這對消防、供電、電氣、給/排水等設備和系統的運行、維護以及管理提出了更高要求。傳統的電氣技術不僅無法滿足當代社會人民生活、工作的各項要求，反而在一定程度上阻礙了人們開發、實現新型建筑功能。現代電氣系統以及建筑設備發展的復雜程度越來越高，自動控制技術及智能化系統能夠實現建筑物發展的主要需求，同時還能夠更好地推廣和使用各項電氣化技術。

2 自動控制技術的優勢

自動控制技術在控制現場方面主要是借助于其自身極其優秀的處理能力，涵蓋并集中控制了多個系統，包括：配變電、照明、電梯、中央空調、給/排水和樓宇控制等。在對建筑電氣設備進行安裝或調試的時候，對專業性以及技術性都有比較高的要求，主要包含：電子學、信息學、電工學以及自動控制技術。通過自動控制技術，能夠有效地改善各系統相互間的有效聯系和聯動；此外，落實相關監測作業可以在很大程度上提升建筑物的安全性。目前，現代智能建筑中所采用的自動控制系統，多指借助具備較高處理能力的現場控制器，集散控制樓宇中的相關設備和系統，包括：照明系統、配變電系統、通風系統、電梯系統、給/排水系統以及中央空調系統等。此外，建筑物內電氣系統與很多學科相關，所涉及和涵蓋的面比較廣，伴隨智能建筑的進一步發展，現代建筑電氣技術已被單獨列為一項具備重大意義的工種。同時，我國也陸續頒布了相關的行業標準與規范，例如：《建筑電氣工程施工質量驗收規范》、《民用建筑電氣設計規范》等，這也促使國內漸漸形成了一種標準化技術，它密切結合了其應用對象，并具備了電子學、電工學、信息學和自動控制技術等多門學科相交叉的特點。

根據自動控制技術的實際應用成效，呈現出了以下幾大技術性優勢：

2.1 能夠對設備和系統的整個工作流程進行高效、全面的監控

大型建筑的結構通常比較復雜，其電氣系統具有結構繁、組件多、功能全的特征。傳統的運行模式大多會留有管理盲區，從而致使出現故障，但是現代自動控制技術是借助于“采集一處理一反饋”的新型模塊，實時地對系統進行數字化監控，可以及時迅速地傳達控制中心的各項指令至系統，同時把系統的反饋信息傳回控制中心，從而得以實時、高效、持續地對整個系統進行管理和監控。

2.2 提升了整個系統的聯動性

自動控制技術能夠把建筑內的配電、消防、照明、空調等各個系統串聯成一個整體，在很大程度上改善了聯動效果，使得電梯系統能夠根據各樓層的用戶流去自動地調整其運行速度。在發生水管爆裂、火災等緊急情況的時候，系統能夠自動進行識別和判斷，并及時激活系統內早已預設好的應急處理方案，實現啟動緊急照明系統、調節水壓、打開噴淋滅火系統等措施，達成各子系統相互之間的配置和互動。

2.3 改善了系統的安全性

電氣系統自帶危險因素，任何操作失誤、設備故障或是環境變化等都有可能會對系統造成嚴重的安全問題。自動控制技術能夠幫助系統及時地對異常狀況做出反應，且可以借助其遙控模式減輕故障等異常狀況及可能會對維修管理人員所造成的直接傷害。

3 自動控制技術應用于建筑電氣工程領域的相關場景

目前自動控制技術在建筑電氣工程中的各細分領域都得到了非常普遍和廣泛的應用，特別是在智能建筑領域，自動控制技術所起的基礎性作用尤為重要，應用場景主要有下列幾大系統的設計：

3.1 供電系統

系統包括電源、控制器以及供電設備等重要組成部分，設計重點在于電能傳輸、轉化的各性能參數控制。此系統應用必須確保具備充足和穩定的電流、電壓以及供電頻率，而且系統內配備了監控裝置，可以借助各種技術手段監測系統的運行狀況，一旦發生異常問題就會馬上發送警告，提醒運行管理人員去檢查或修正相關運行參數。

3.2 照明與動力系統

本系統為智能建筑中消耗能源最多的一個系統結構，因此在設計與應用過程中必須充分考慮和采用節能環保理念，尤其在高層建筑中，照明設備更多、電梯動能的需求量也更大。設計照明系統時，節能方面主要采用一些節能相關的技術以及節能型的照明設備。利用節能技術能夠啟用自動控制照明模式，比如：開關調控、聲控等。此外，在能夠滿足用戶最基本的照明需求前提下，可以適當調低照明系統的亮度，減少照明設備消耗的電量，達到節能降耗、綠色環保的目的。

3.3 給/排水系統

系統主要有給水和排水兩個細分系統，其運行都需借助于水泵和傳感器。給水系統的給水方式主要有：水泵直接給水、氣壓罐給水和高位水箱給水等，室內排水主要借助重力流直接排放。作業人員在設計給/排水系統的時候，需要把傳感器安裝于水泵的位置，便于實時監控排水系統的相關參數，同時對水泵的運行狀況進行控制。此外，還需要利用傳感器檢測氣泵液位、溢流情況和最低報警水位等重要項目。

3.4 通風和空調系統

通風系統主要用于調控和優化建筑物內部空氣的新鮮程度，它具備智能監測功能，能夠準確地檢測建筑物內部空氣當中 CO 和 CO2兩種物質的含量。當含量超出規定的標準范圍，通風系統就會自動將建筑物內外的空氣進行流通與轉換，從而確保建筑物內部的空氣能夠一直清潔、新鮮。

空調系統主要用于調節和控制建筑物內部的溫度，其結構形式有三種：局部式、半集中式和集中式。系統結構根據制冷與制熱兩大功能分成兩個部分，且兩大功能可以交替使用，功能的實現主要依賴于閘門、制冷/制熱設備、風機等一系列裝置的有效調控。空調系統的能耗量特別大，因此節能降耗是設計空調系統時需要考慮的重要原則。

4 結語

在現代建筑電氣工程領域中，自動控制技術的實現可以借助于各種先進技術與手段，例如通訊技術、智能化技術以及網絡信息技術等，這是現代化建筑最為重要的一個標志。想要在建筑電氣工程領域更加廣泛地采用自動控制技術，仍然存在較多技術性挑戰與問題，因此需要廣大建筑電氣工程師積極努力地研究和改進自動化技術，從而推動現代建筑產業的持續發展。