智能化技術在建筑中的安全節能應用

（信陽職業技術學院建筑工程學院，河南信陽市，464000） 唐 飛 付 慧

隨著建筑技術的發展，人們對于建筑設備提出了更高的要求，除了滿足基本的功能之外，還需要滿足安全節能的目的。建筑設備中的給排、供暖、通風、空氣調節、照明、安防等系統構成了建筑結構的主要內容，智能化技術是將建筑內的設備結合成為統一的系統，從而根據內外環境以及設備運行情況，確保設備處于最佳運行狀態。智能化技術能夠有效控制建筑設備的運行，調節設備參數，并且實現在線監測與監控，及時開展異常預警，實現智能化管理。智能化是建筑設備發展的主要趨勢，也為人們提供了安全、節能、環保的保障。本文將智能化技術引入建筑結構中，分析其中智能化在建筑結構中的具體應用，分析其應用價值，期望能夠推動相關建筑工程的發展，達到節能環保、安全便利的目標和意義。

1 建筑智能化技術系統研究

1.1 智能化系統工作原理

建筑結構智能化系統是一個自動控制系統，通過對建筑設備狀態進行監控，從而設置電信號，傳輸到建筑設備運行現場，從而實現自動條件與管理運行。從建筑結構智能化系統來看，建筑結構智能化系統主要由以下結構構成：①兩級網，主要是由一級網絡和二級網絡構成，一級網絡是建筑結構的物聯網，二級網是工業控制總線，主要承擔著數據采集和信息傳輸的功能；②四級控制，第一級控制為建筑結構的中央監控，一級網和二級網之間的主控制器構成第二級控制，承擔著協調第一級和第三級控制系統以及通信的功能，并且發出異常警報；③現場控制設備為第三級控制系統，能夠現場采集、處理以及控制信號，包括空調控制、照明控制等；④第四級控制是安裝在建筑設備商的傳感器和執行器，通過I/O設備進行連接。

1.2 智能化技術系統常見設備

建筑結構智能化系統常見的設備包括現場控制器、傳感器、執行器等設備，設備的作用如下：①現場控制器，現場控制器是在安裝在各類建筑設備附近的設備，在智能化系統中，現場控制器通過與總線和建筑設備傳感器相連，接受中央監控設備的控制，對建筑設備進行控制管理，常用的現場控制器為直接數字控制器，通過內部控制，從而確保被控參數符合要求；②傳感器，常見的建筑設備傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、流量傳感器等多種類型，溫度傳感器通過內部測溫元件，實現室內溫度、室外溫度的感應，壓力傳感器主要是對建筑結構的水壓和風壓進行測試，并且控制其運行情況；濕度傳感器主要是感應周圍環境中的濕度變化，從而控制內部濕度控制裝置的運行；流量傳感器是對建筑內部的水流量進行測量，以實現有效控制[1]；③執行器，執行器是智能控制系統的末端主控元件，常見的執行器包括電動風門、電動調節閥和電磁閥。

1.3 智能化技術系統功能

通過建筑結構智能化系統，能夠實現下列功能：①自動監視與控制機電設備，通過傳感器感知設備的運行窗口，并且顯示在中央監控器上，通過中央監控器能夠了解設備的運行參數以及運行情況；②自動檢測設備變化趨勢，顯示建筑設備的歷史數據以及變化趨勢，如果設備參數出現異常，則可以實現自動報警；③在線監測并且及時處理意外，系統能夠實現在線監測，如果設備出現異常，智能化系統可以及時處理異常情況，選擇開動或關閉以確保系統穩定運行[2]；④自動調節，對設備的運行狀態進行調節，確保設備處于最佳運行狀態，為居民提供舒適的居住體驗；⑤統一協調管理，智能化系統對建筑設備進行協調控制與統一管理，實現不同系統之間的協調運轉，以達到整體最佳效果；⑥安全節能，通過對建筑設備進行控制，實現能源管理自動化，同時加強設備安全管理，以實現安全節能的效果。

2 建筑工程概述

2.1 工程概況

建筑工程為辦公大廈，主要是由主樓和裙樓構成的建筑結構。辦公大廈主樓共30層，地上建筑為28層，地下建筑為2層，主要是為辦公、運動、餐飲、娛樂等提供場所。裙樓共4 層，主要是為會議提供場所。建筑總面積為3.5 萬㎡，其中的建設設備包括空調、通風、給排水、照明和安防系統。空調系統為中央空調，包括空調機組、熱交換站、冷凍站等設備；通風系統包括正壓送風機以及排風機；給排水系統包括給排水管道、生活泵、高位水箱等設備。（詳見表1）

表1 建筑設備管理系統構成

2.2 智能化技術系統

建筑設備智能化系統主要是對建筑設備進行統一管理，從而實現不同設備的協調運作。為了達到安全節能的目的，建筑大廈選擇基于LonWorks技術的現場總線系統，該系統主要是由傳感器、執行機構以及模塊化智能控制器構成，能夠實現分布式監控管理。

3 建筑結構智能化技術應用

3.1 智能空調系統

傳統的空調系統是利用紅外遙控器控制的系統，但是控制距離較短，不利于現場控制。隨著智能技術的發展，智能化控制手段也更加豐富。辦公大廈的空調為重要空調，主要由4臺空調機組構成，實現對建筑大廈內的空氣和溫度進行調節。

智能空調系統的控制與管理應用如下：①溫濕度控制，通過系統的溫濕度傳感器，了解系統內的溫濕度，將數據傳輸到DDC后，經過運算，輸出相應的電壓控制信號，從而調節溫濕度的閥門開關，從而實現對溫濕度的控制；②人性化便利控制，智能化空調系統根據環境變化、光照強度、大廈內人群數量、溫度差距等進行自動調整，從而實現是溫濕度的控制，確保設備處于最佳運行狀態；③啟停時間控制，利用壓差開關對空調啟停等進行控制，從節能的角度出發，控制風機啟動和停止的時間，如果壓差過低，發出故障信號，并且實現停機；④標準化數據管理平臺，智能控制系統能夠對接控制器模塊，對空調系統進行遠距離控制，并且分析空調運行數據，從而實現對空調系統的自動控制。相對于其他空調系統，智能空調系統能夠在線監測空調運行狀態，接入空調云服務，在對空調實時監測的基礎上，開展自動控制與管理[3]。智能系統具有自動化調控的優勢，能夠達到節能效果。

3.2 智能安防系統

智能安防系統是通過網絡傳輸安防業務數據，由管理平臺對安放數據進行管理，記錄安放數據并且下發決策，以實現安防管理。傳統的安防系統依靠人工防范，需要耗費大量的人力物力，而且具有安防漏洞。智能安防系統利用智能化建筑監控設備，實現安防無人監控管理。

智能安防系統主要是由門禁管理系統、視頻監管系統、入侵報警系統構成，具體的運行如下：①門禁管理系統，對進入建筑區域的人員進行管理，記錄進出人員的信息，為后續的統計和查詢提供便利；可以使用IC卡、人臉識別、二維碼等方式開展門禁管理；②視頻監管系統，主要是由高清攝影機、數據傳送和現實、控制部分以及監管控制系統構成，對大廈的公共區域進行攝影管理，實現有效監管；③入侵報警系統，主要由無線紅外探測器、報警終端主機、管理平臺等構成，對于入侵大廈的異常情況進行報警；④其他系統，除了以上系統之外，還包括消防安全管理系統、電子巡更系統、車輛管理系統、公共廣播系統。智能安防系統能夠對建筑結構進行有效管理，并且能夠利用智能化系統，開展無人化監管，以提升監控效率，預防重大安全事故。智能安防系統通常設置在大廈入口、大廈公共區域等區域，通過對重點區域進行識別，以實現對大廈內部安防情況進行全面監控管理。

3.3 智能給排水控制系統

建筑的給排水系統主要由4 臺生活水泵、4 臺排污泵、2個高位水箱和1個儲水池構成，具體的控制如下：①生活水泵的自動控制，將高位水箱的數據傳輸到控制系統，由DDC 發出信號，并且進行自動控制管理，如果高位水箱頁面高于停泵水位則自動停止生活泵，如果低于啟泵水位則自動啟動生活泵；②液位檢測與自動報警，對高位水箱的液位進行檢測，如果水位低于報警水位，則啟動自動報警；③排污泵的自動控制，對集水坑液面進行監控，管理系統對信號進行判斷，自動控制污水泵的啟停，實現對排污泵的自動控制。

4 智能通風系統

通風系統是由排風排煙機、正壓送風機等構成的，智能通風系統的控制方案主要是通過監控通風情況，以完成正壓送風機的啟停、排風排煙機的啟停等自動控制。通過在線監測，實現故障狀態報警，為后續的維護管理提供參考。

5 結語

綜上所述，將智能化技術應用于建筑結構中，能夠對建筑設備進行有效管理，從而改善建筑設備運行情況，通過在線監控、自動化控制與管理，從而對建筑設備進行有效控制，確保建筑系統處于最佳狀態，為人們帶來安全舒適的體驗，同時達到節能環保的目的。在建筑設備運行中，智能化通風系統可以控制溫濕度、給排水控制系統可以控制給排水管理、安防系統能夠提供安防監控、通風系統可以提供通風管理，通過綜合各種系統，可以對建筑設備進行有效控制，實現統一控制，協調管理。智能化是建筑發展的主要趨勢，對于建筑發展具有重要的意義，建筑安全節能方面起著重要的作用。為了推動建筑發展，需要進一步開展智能化應用研究。