智能建筑設(shè)備電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計研究★

朱 保 華

(江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院南京工程分院，江蘇 南京 211135)

智能建筑是建筑工程行業(yè)發(fā)展的主要方向，其能在現(xiàn)代高新技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)上，提升建筑整體使用的高效性、節(jié)能性和安全性。作為智能建筑設(shè)計的重點內(nèi)容，電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計對于建筑設(shè)備的利用具有深刻影響，深化電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計，能實現(xiàn)電氣設(shè)備功能可靠性和經(jīng)濟成本的有機統(tǒng)一，繼而達到低碳環(huán)保、節(jié)能減排的目的。基于此，本文就智能建筑設(shè)備電氣自動化系統(tǒng)的設(shè)計要點展開分析。

1 智能建筑設(shè)備電氣自動化設(shè)計的必要性

作為智能建筑設(shè)計應(yīng)用的關(guān)鍵內(nèi)容，電氣設(shè)備的設(shè)計水平直接關(guān)系著智能建筑的設(shè)計質(zhì)量。從根本上講，智能建筑是集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之大成的產(chǎn)物，其主要是在建筑設(shè)計中，科學(xué)使用計算機、現(xiàn)代通信和自動化控制等技術(shù)來實現(xiàn)的。在實際設(shè)計中，智能建筑的功能主要是通過各種類型的電氣設(shè)備來實現(xiàn)的。基于這一層面，開展智能建筑設(shè)備電氣自動化設(shè)計的必要性體現(xiàn)在以下層面：一方面，電氣設(shè)備是智能建筑設(shè)計的重要內(nèi)容，新時期，開展建筑電氣設(shè)備的自動化系統(tǒng)設(shè)計，能最大限度的發(fā)揮電氣設(shè)備的功能，提升智能建筑設(shè)計和應(yīng)用質(zhì)量；另一方面，在電氣自動化系統(tǒng)的作用下，智能建筑系統(tǒng)的各單元得以協(xié)調(diào)配合，這不僅降低了智能建筑設(shè)備的控制成本，而且有效地提升了建筑的節(jié)能、環(huán)保和安全效益。此外，智能建筑是建筑行業(yè)發(fā)展的重要趨勢，新時期，智能建筑設(shè)備電氣自動化設(shè)計，不僅能為用戶提供更加舒適的生活環(huán)境，而且能有效地促進建筑工程行業(yè)的有效發(fā)展[1]。

2 智能建筑設(shè)備電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容

2.1 電氣自動化設(shè)計的原則標(biāo)準(zhǔn)

電氣設(shè)備的使用本身具有一定的安全性，這要求在電氣設(shè)備設(shè)計中，必須嚴(yán)格按照國家的技術(shù)規(guī)范要求開展規(guī)范設(shè)計。新時期，對于建筑電氣設(shè)備自動化系統(tǒng)的設(shè)計，在設(shè)計實踐中必須遵守以下原則：其一，安全性原則，安全性是電氣自動化設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計的基本原則，同時也是智能建筑設(shè)計的內(nèi)在要求；其二，科學(xué)性原則，電氣自動化系統(tǒng)的科學(xué)性原則主要針對電氣設(shè)備的功能性能。在自動化系統(tǒng)下，要求所有電氣設(shè)備的使用不僅應(yīng)技術(shù)先進，而且應(yīng)功能穩(wěn)定，此外，其應(yīng)具有良好的集成性、操作性和開放性；其三，生態(tài)性原則，生態(tài)性原則考慮電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用效果，一方面，該系統(tǒng)的使用應(yīng)能給人們創(chuàng)造良好的生活環(huán)境，另一方面，電氣設(shè)備自動化系統(tǒng)還應(yīng)具有良好的節(jié)能效益、環(huán)保效益[2]。

2.2 電氣自動化設(shè)計的設(shè)計流程

開展電氣自動化系統(tǒng)流程設(shè)計，首先是要對智能建筑內(nèi)部的用戶進行分析，然后根據(jù)用戶的實際需要，設(shè)計任務(wù)書，并以此為依據(jù)，開展建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的設(shè)計；其次在考慮前期交接情況的基礎(chǔ)上，應(yīng)對具體的子系統(tǒng)進行設(shè)計，以此來制定科學(xué)合理控制方案，該環(huán)節(jié)中，要注意各個子系統(tǒng)的數(shù)量和控制要求；同時要注意編制BA系統(tǒng)監(jiān)控點數(shù)表，并依次確定智能建筑設(shè)備類型、性質(zhì)和監(jiān)控點。最后將設(shè)計內(nèi)容繪制成施工圖，并開展電氣自動化系統(tǒng)的整體配置和優(yōu)化。

2.3 電氣自動化設(shè)計的功能設(shè)計

功能設(shè)計是電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵所在，具體功能設(shè)計要點包括：其一，設(shè)備控制功能，在該控制系統(tǒng)下，應(yīng)能實現(xiàn)整個建筑系統(tǒng)各設(shè)備的開啟、運行和關(guān)閉，并在各設(shè)備運行狀態(tài)顯示的同時，實時了解設(shè)備狀態(tài)；其二，在設(shè)備運行的基礎(chǔ)上，通過電氣自動化系統(tǒng)還應(yīng)能進行運行參數(shù)的監(jiān)控，以此來為設(shè)備性能調(diào)節(jié)提供有效參考；其三，智能建筑設(shè)備還應(yīng)具有故障處理的功能，即一旦發(fā)生設(shè)備故障，該系統(tǒng)應(yīng)能快速的進行自動檢測、判斷，并啟動相應(yīng)的應(yīng)急處理方案；其四，依托電氣自動化系統(tǒng)，還應(yīng)能實現(xiàn)機電設(shè)備的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)設(shè)備工作、消耗和維修的有機統(tǒng)一。

3 智能建筑設(shè)備電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計的要點

3.1 明確用戶的具體需要

明確用戶的實際需要是智能建筑設(shè)備電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計的首要任務(wù)。現(xiàn)階段，在用戶需要調(diào)查中，除走訪調(diào)查外，設(shè)計任務(wù)書、收集調(diào)研問卷等都是較為有效的方式。對收集的用戶信息進行整合，能為后期的分類設(shè)計奠定良好條件。在智能建筑樓宇之間，電氣自動化系統(tǒng)大致可分為三層結(jié)構(gòu)，分別為主控制器、樓宇控制器、執(zhí)行器。其中主控制器設(shè)備為以太網(wǎng)交換機，其在自動化系統(tǒng)控制中起到發(fā)送命令至工作站及3座樓宇控制器的作用；通過樓宇控制器能實現(xiàn)接收命令的細化處理；執(zhí)行層主要是依據(jù)命令對具體的機電設(shè)備進行制定控制，該控制過程一般與傳感器協(xié)調(diào)實現(xiàn)，其能有效滿足智能建筑功能應(yīng)用需要。完成智能建筑設(shè)備電氣自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層設(shè)計后，需對其布線方式進行合理規(guī)劃，各結(jié)構(gòu)層之間的布線設(shè)計如表1所示[3]。

表1 電氣自動化系統(tǒng)布線設(shè)計

3.2 子系統(tǒng)的功能設(shè)計

智能建筑設(shè)備電氣自動化系統(tǒng)的子單元設(shè)計包含了較多的內(nèi)容，在實際設(shè)計中，應(yīng)注意給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等單元的設(shè)計。

3.2.1給排水設(shè)計

智能建筑設(shè)計中，給排水系統(tǒng)的水輸送方式大致可分為三類，其分別為水泵、高位水箱及氣壓。給排水系統(tǒng)電氣自動化設(shè)計中，工作人員需要在考慮工程結(jié)構(gòu)特點和給排水系統(tǒng)使用特點的基礎(chǔ)上，通過PLC等編排控制程序，然后建立控制方式，并將傳感器放在蓄水箱，以此來實現(xiàn)用水情況的有效測量。以用高位水箱輸送水為例，在輸送水過程中，對于水流流速、水位的檢測，可通過水箱中的直接控制器來實現(xiàn)，一旦發(fā)現(xiàn)水位過高或者過低問題時，工作人員會在水位顯示狀態(tài)的指引下進行檢修，由此保證了輸送水壓的正常。針對無法排水的情況，可利用自動化控制系統(tǒng)故障檢修功能，對潛污泵運行狀態(tài)、集水坑輸水管道等單元進行檢測，有效地確保了給排水系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性。

3.2.2照明設(shè)計

在照明系統(tǒng)電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計中，不僅要考慮照明功能的實現(xiàn)，而且需要兼顧節(jié)能減排與降耗目的。從設(shè)計內(nèi)容來看，其需要在計算機控制系統(tǒng)的支撐下，對智能建筑樓梯感應(yīng)燈、走廊光照明設(shè)備、路燈、家居照明和應(yīng)急照明等單元進行系統(tǒng)設(shè)計。并且在實際設(shè)計中，需要考慮照明系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境，同時需考慮用戶的操作習(xí)慣。譬如，在開展應(yīng)急照明設(shè)計時，需考慮到人們在緊急狀態(tài)下很難進行觸碰式操作，故而應(yīng)將觸碰式應(yīng)急照明燈改為聲控式，以此來確保緊急狀況下照明燈使用良好。

3.2.3供電設(shè)計

供電系統(tǒng)是電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容，其對于整個自動化系統(tǒng)的正常運行具有深刻影響。在智能建筑供電系統(tǒng)電氣自動化設(shè)計中，應(yīng)從現(xiàn)場控制器、執(zhí)行器、傳感器三個層面進行供電單元的有效設(shè)計。就現(xiàn)場控制器而言，其主要是在接受中央控制器指令后，通過計算機分析相關(guān)數(shù)據(jù)，并完成供電系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)單元指揮的過程。現(xiàn)階段，現(xiàn)場控制器的功能控制效果得到了有效優(yōu)化，如一旦中央控制器系統(tǒng)無法執(zhí)行工作，則現(xiàn)場的控制器會獨立運作，這確保了供電系統(tǒng)的安全可靠性。執(zhí)行器位于電氣自動化系統(tǒng)的末端，其是風(fēng)量、電量調(diào)節(jié)的主要閥門。實際控制中，獲取電氣運行參數(shù)是整個供電系統(tǒng)自動化控制的關(guān)鍵，通常，對于電氣參數(shù)的獲取主要是通過各種類型的傳感器實現(xiàn)的，這些傳感器不僅包含溫度傳感器，而且涉及電流傳感器、電壓傳感器等。

樓層間供電系統(tǒng)是智能建筑供電系統(tǒng)電氣自動化設(shè)計的重要內(nèi)容，其包含了兩大主要模塊的設(shè)計。中心機房是樓層間供電系統(tǒng)自動化設(shè)計的核心，其包含了核心設(shè)備室、配線架以及外線接入設(shè)備等諸多單元；配線間設(shè)計是樓層間供電的重要內(nèi)容，通過各樓層間的線路并聯(lián)，能達到持續(xù)供電的作用。

3.2.4空調(diào)設(shè)計

智能建筑背景下，空調(diào)系統(tǒng)作為調(diào)節(jié)建筑室內(nèi)環(huán)境的重要設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)階段，除集中式空調(diào)設(shè)備外，半集中式和局部式空調(diào)也是較為常見的空調(diào)應(yīng)用類型；通過這些空調(diào)，能實現(xiàn)建筑物內(nèi)部環(huán)境的凈化處理[4]。在空調(diào)自動化系統(tǒng)作業(yè)中，通過對室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，空調(diào)系統(tǒng)能自動化的開展室內(nèi)外開工期交換工作，確保室內(nèi)環(huán)境清晰。在空調(diào)自動化系統(tǒng)控制中，制冷系統(tǒng)、制熱設(shè)備、空氣監(jiān)測機是三個較為重要的控制單元，對于制冷(熱)系統(tǒng)的控制，應(yīng)在考慮制冷(熱)機臺數(shù)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)冷(熱)水水流、冷(熱)水溫度的協(xié)調(diào)管理；而在空氣監(jiān)測機控制應(yīng)用中，不僅要考慮其對室內(nèi)溫度、濕度的控制效果，而且需考慮回風(fēng)速度、會風(fēng)量等參數(shù)，確保室內(nèi)環(huán)境舒適、良好。

3.3 編制BA系統(tǒng)監(jiān)控表

科學(xué)合理的編制BA系統(tǒng)監(jiān)控表，能確保智能建筑電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的細致性、全面性。就BA系統(tǒng)本身而言，其以現(xiàn)代計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，融合使用了現(xiàn)代通信技術(shù)和控制技術(shù)，這對于整個電氣系統(tǒng)和智能建筑的高效應(yīng)用具有深刻影響(見圖1)。在BA系統(tǒng)設(shè)計中，對于系統(tǒng)監(jiān)控表的編制，不僅要考慮中央監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控功能、顯示功能的實現(xiàn)，而且需滿足系統(tǒng)操作功能、控制功能、數(shù)據(jù)記錄管理功能的操作需要，此外，該系統(tǒng)應(yīng)具有安全保障功能、自診斷功能和互通話功能。在實際設(shè)計中，根據(jù)這些功能需要，系統(tǒng)化的布置監(jiān)控點的位置和數(shù)量，可有效提升智能建筑BA系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量。

4 結(jié)語

電氣自動化系統(tǒng)化設(shè)計對于智能建筑設(shè)備的使用具有深刻影響。新時期，人們只有充分認識到電氣自動化系統(tǒng)化設(shè)計的必要性，然后基于智能建筑設(shè)備電氣自動化系統(tǒng)安全性、科學(xué)性和生態(tài)性原則，進行自動化系統(tǒng)各單元的全面設(shè)計，這樣才能有效地提升電氣自動化系統(tǒng)化設(shè)計質(zhì)量，進而促進建筑智能化的有序發(fā)展。