智能建筑中電氣控制技術的應用探究

王豫

【關鍵詞】智能建筑；電氣控制；應用技術

我國建筑行業(yè)迅速發(fā)展，智能建筑是一種能夠提高建筑整體應用品質(zhì)、符合行業(yè)未來發(fā)展需求的一種新型建造理念，在一系列新型技術的輔助之下，賦予傳統(tǒng)建筑較高的智能化能力，從建筑工程質(zhì)量管理、建筑使用體驗提升、建筑安全及便捷性提高等方面提供全面的解決方案，智能建筑所指引的一系列內(nèi)容，也符合人們對行業(yè)未來發(fā)展的預期。也正因此使得智能建筑理念一經(jīng)提出，便迅速發(fā)展同時取得了較為廣泛的應用空間。明確智能建筑電氣控制技術的一系列應用內(nèi)容對于行業(yè)發(fā)展而言，具有積極促進作用。

一、智能建筑概述與發(fā)展

智能建筑技術基礎主要由現(xiàn)代建筑技術、現(xiàn)代電腦技術、現(xiàn)代通信技術和現(xiàn)代控制技術組成，通過將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務和管理根據(jù)用戶的需求進行最優(yōu)化組合，從而為用戶提供一個高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境[1]。隨著我國計算機信息技術、電氣控制技術以及產(chǎn)品獨立自主研發(fā)能力的增強，近年來智能建筑的概念也逐步得到重視。目前已經(jīng)有相當一部分新建建筑工程項目，開始了智能建筑的相關探索，通過一系列現(xiàn)有技術形式全面提升建筑整體的智能化能力。

表1 智能化建筑能力體現(xiàn)

智能建筑能力的全面實現(xiàn)，離不開電氣控制技術的支持，而自動化電氣控制技術也在逐步發(fā)展完善當中。

二、電氣控制技術與智能建筑的關聯(lián)關系

電氣工程對于建筑工程項目而言是不可或缺的工程形式，自動化電氣控制技術是指在非人為干預條件下能夠根據(jù)既定的程序和使用場景做出正確的反饋，判斷實現(xiàn)電氣自動控制的一種技術形式。智能建筑多種使用功能的實現(xiàn)與電氣控制技術是密不可分的，二者屬于協(xié)同關系[2]。電氣控制技術是智能建筑理念下的一種重要技術形式，同時智能建筑也可結(jié)合其他多種技術形式，確保電氣控制技術的正確應用。電氣控制技術與智能建筑的關聯(lián)關系可參考下圖。

圖1 電氣控制技術與智能建筑的關聯(lián)關系

正因這種協(xié)同關系的存在，需要確保在建筑工程項目設計工作開展過程中，合理應用電氣控制技術，明確工程設計的基本原則，全面賦予建筑的智能化能力。本文正是在此背景下展開的研究工作，探究智能建筑各個場景當中對于電氣控制技術的應用統(tǒng)籌。

三、智能建筑電氣控制的設計原則

（一）功能實現(xiàn)原則

智能建筑通過一系列技術形式來賦予建筑多元化的使用功能，功能實現(xiàn)原則是指建筑基礎使用功能需要被達成。例如對于住宅類建筑而言，滿足日常生活需要和施工安全需求是首要的基本使用功能，在智能建筑理念當中，同樣需要保障相關功能的正常實現(xiàn)。若因建筑的智能化改造使得基本功能無法達成，顯然這種應用形式是沒有必要的。

（二）安全可靠原則

智能建筑相比于一般建筑而言，會應用多種技術形式來實現(xiàn)，從工程層面上進行分析，智能建筑涉及的設備安裝工程以及電氣工程的數(shù)量遠比普通工程要多，而各個工程的不恰當管理，可能會給建筑整體帶來安全隱患。保障建筑的安全可靠是一般建筑的基本需求之一，在智能建筑中同樣不可或缺，需要同步考慮到建筑在施工建造階段以及正常使用場景下的安全保障能力。

（三）節(jié)能環(huán)保原則

在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的加持之下，各行各業(yè)均進行建筑節(jié)能的相關探索，而建筑工程項目在使用階段所造成的高耗能問題，也是當下行業(yè)內(nèi)要重視的問題。在智能建筑理念的加持之下，能夠為建筑節(jié)能提供更為全面的解決方案，一味保障建筑的實用便捷以及智能化能力犧牲建筑的節(jié)能環(huán)保效果同樣在設計過程中應當予以避免的，需要從該角度確保技術的可持續(xù)發(fā)展價值。

（四）便捷應用原則

智能建筑理念的提出，本質(zhì)上是為了提高建筑在使用階段的便捷性，顯然并不是所有新型技術均適用于智能建筑，例如個別技術形式，可能在安全性或節(jié)能效果上更加全面可靠，但學習成本較高，應用較為繁瑣，會使得建筑用戶端體驗不升反降。在設計過程中同樣需要避免相關情況的發(fā)生，要考慮各個技術選取以及工程設計對未來應用便捷性所造成的影響。

四、智能建筑電氣控制的應用實例與設計分析

（一）智能家居系統(tǒng)

智能家居是智能建筑概念的最好體現(xiàn)，也是一般建筑在進行智能化改造過程中較易實現(xiàn)的一個應用實例。智能家居主要圍繞著傳統(tǒng)家用電器設備進行升級與改造，通過互聯(lián)網(wǎng)技術以及電氣控制技術使得家居系統(tǒng)物與物之間、物與人之間發(fā)生關聯(lián)，賦予家用電器設備一定的智能化能力，從而實現(xiàn)生活品質(zhì)提高、應用便捷性提升的效果[3]。

智能家居的應用場景和實例較為豐富。從單一品類的智能化來看，當下大部分家用電器均具備一定的智能化能力，例如智能電視，能夠直接利用手機等設備點播節(jié)目，還具有語音識別和遠程控制等功能；智能門鎖，除傳統(tǒng)利用機械鑰匙開鎖之外還具有網(wǎng)絡身份驗證、物聯(lián)網(wǎng)密鑰、生物識別等開鎖途徑。諸如此類一般家用消費電子產(chǎn)品均具有了一定的智能化能力，同時各個設備之間還能夠?qū)崿F(xiàn)信息互聯(lián)互通，大大提高整體應用的便捷性。

在進行設計過程中，按照建筑需求選取智能化電子設備，結(jié)合各個設備的通信協(xié)議搭建通信網(wǎng)絡并完成配置，而后能夠簡單便捷地實現(xiàn)對于智能家居系統(tǒng)的操控。此外在技術發(fā)展的保障之下，隨著人工智能以及大數(shù)據(jù)分析技術的成熟，當下智能家居系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動學習使用習慣、自動完成配置與調(diào)試等一系列功能。在工程設計過程中，也能夠節(jié)約一定的精力成本，無需針對單個智能家居設備進行線路改造以及資源配置。

（二）新型暖通空調(diào)設備

暖通空調(diào)設備在建筑工程當中是用來改善室內(nèi)熱環(huán)境、維持建筑整體舒適程度的重要設備形式。在實際工程應用當中，暖通空調(diào)設備的能耗問題是值得重視的，主要體現(xiàn)在實際應用場景當中，人們?yōu)榱吮ＷC更舒適的應用體驗，使得相當一部分暖通空調(diào)設備長時間處于高功率開啟狀態(tài)，尤其對于公共建筑而言，因缺乏管理且出入頻繁，進而導致暖通空調(diào)設備能耗增加，同時長時間的運轉(zhuǎn)，也會使得設備自身的應用壽命大大縮短。

基于此，在智能建筑的背景下提出了新型暖風空調(diào)設備應用，通過智能電氣控制能力實現(xiàn)空調(diào)的變頻控制以及自動化啟停。可按照實際應用場景設置空調(diào)的定時開關以及溫度調(diào)整，可按照室內(nèi)空間的使用時長、工作時間等情況預設定時開關時間，或設置其他參考條件，能夠有效避免暖通空調(diào)設備長時間處于高功率開啟狀態(tài)，避免因人為管理疏忽造成的能源浪費情況。

而智能化背景之下，新型暖通空調(diào)設備所能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也更加完善。例如智能化空調(diào)具備變頻功能，而變頻的操控無需人為控制，可結(jié)合當下室內(nèi)溫度情況以及室外溫度情況等必要的信息來綜合確定空調(diào)頻率，同時通過其他技術形式監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量、判斷室內(nèi)是否有人等，結(jié)合前端的信息收集來決定空調(diào)是否開啟以及以何種功率工作。智能化暖通空調(diào)所具有的一系列能力及切入點，可參考以下圖表。

圖2 一種智能化暖通空調(diào)解決方案

暖通空調(diào)技術發(fā)展較為成熟，也是智能電氣控制中一個典型的應用案例，保障建筑使用品質(zhì)達成的前提下有利于能源節(jié)約和環(huán)境保護，延長暖通空調(diào)設備的使用壽命。

（三）消防安全預警系統(tǒng)

建筑消防安全問題是使用階段一個需要重點管控的問題。當下高層建筑的業(yè)態(tài)盛行，這種建造形式其在消防安全上具有較大的隱患。智能建筑電氣控制技術的成熟，為高層建筑消防安全問題解決方案提供了必要的支持。考慮到傳統(tǒng)高層建筑內(nèi)部空間復雜、整體體量大的特性，當發(fā)生消防安全隱患時無法及時執(zhí)行，也難以在短時間內(nèi)通知到建筑的所有使用者，從而浪費了消防安全問題的早期處理和逃生工作的黃金時間。而在智能建筑電氣控制技術應用之下，此問題得到了一定的解決。

智能建筑電氣控制技術的支持下，消防安全預警系統(tǒng)主要有以下幾個層面的內(nèi)容：一是火情監(jiān)測信號的接收系統(tǒng)，可通過煙霧傳感報警以及溫度報警等形式來識別早期火災隱患；二是中央處理器系統(tǒng)，當收集到相關信號之后，進行可行性判斷，同時將該信息傳輸?shù)焦芾矶撕托枰A警的位置；三是警報系統(tǒng)，在接收到相應的信號之后，即通過聲光等形式完成警報，提醒建筑的使用者以及管理人員作出相應的反饋操作。此外智能建筑電氣控制系統(tǒng)的支持下，還能夠?qū)⑾腊踩到y(tǒng)與火災自動處理系統(tǒng)聯(lián)動，通過調(diào)動防排煙系統(tǒng)以及自動噴淋系統(tǒng)等消防措施來實現(xiàn)火情處理的自動化。全流程無需人為干預，能夠高效準確地完成消防安全預警工作。

當下對于大型建筑工程而言，消防設計工作是尤為重要的，顯然智能化電氣控制技術的支持，為消防安全問題的解決提供了更多的思路。相比于傳統(tǒng)消防警報形式而言，智能建筑電氣控制系統(tǒng)的支持下能夠爭取更多的火災早期處理時間，具有更高的安全系數(shù)。同時在多元化系統(tǒng)的聯(lián)動當中也能夠?qū)崿F(xiàn)復雜建筑的早期火情預知與警報，無論對于何種建筑業(yè)態(tài)形式都是有利于安全系數(shù)提高的。

（四）樓宇安全管理系統(tǒng)

對于建筑社區(qū)和樓宇安全管理，在行業(yè)內(nèi)一直是存在矛盾。安全管控等級過高會對建筑的業(yè)主方造成出行不便的負面影響，如果管控得不夠全面，又可能會使建筑整體安全隱患增加。在這種矛盾的影響之下提出了利用智能建筑電氣控制技術來實現(xiàn)樓宇安全管理的優(yōu)化和加強。

在設計過程中對于樓宇安全系統(tǒng)主要需要進行以下部分的設計，一是小區(qū)的門禁位置，二是各樓棟單元門入戶位置，三是建筑單體房間入戶門位置。基于電氣控制技術，在智能建筑的設計理念中，可對于樓宇安全管理出具以下方案：小區(qū)門禁與單元門門禁位置可增加識別方式，除一般鑰匙開鎖和門禁卡開鎖之外，可以引入生物識別手段以及動態(tài)密碼開鎖的形式，同時結(jié)合智能建筑遠程互聯(lián)以及信息溝通的能力，可利用智能手機輔助上述位置的安全通行。此外對于訪客進入也可由業(yè)主方發(fā)起訪客申請需求，通過臨時密碼的形式，既保證了便捷性又能夠?qū)崿F(xiàn)安全管控。

從目前行業(yè)實際應用的角度進行分析，樓宇安全是建筑使用方較為關注的一個話題，在智能建筑電氣控制技術的輔助之下，能夠平衡建筑使用便捷性以及安全性二者之間的關系。此外也能夠?qū)踩芾硐到y(tǒng)與其他管控系統(tǒng)聯(lián)動，提高建筑的整體智能化能力，例如在檢測到使用者通過小區(qū)門禁進入社區(qū)之后，可利用影像識別技術跟蹤其行動路線，當臨近單元門時可實現(xiàn)自動無感開鎖，同時喚醒電梯到指定的樓層。

（五）智能化辦公解決方案

在我國經(jīng)濟體制變動的背景之下，辦公類建筑的需求也在逐步增加。相比于一般民用建筑而言，辦公建筑所要求的各類電氣設備、多元化的使用功能均是在設計過程中需要考慮的問題。如何打造現(xiàn)代化智能化的辦公空間這一問題，當下建筑工程行業(yè)可以從電氣控制的角度探究出解決方案。全體系智能辦公解決方案的提出，需要遵循以下幾個原則：一是要保障辦公需求的全面實現(xiàn)，二是賦予整體辦公空間一定的智能化能力來提高工作效率。因此在設計的過程中，可按照智能家居的基本思維把控智能辦公系統(tǒng)的設計工作。

大型公共辦公建筑相比于民用建筑，其人員出入更加頻繁，同時臨時人員數(shù)量多，門禁系統(tǒng)過于嚴密會導致整體使用便捷性下降，可通過臨時授權和分發(fā)授權端口的形式來解決此問題，可將臨時訪客的人臉信息提前錄入到授權端口當中，或通過分發(fā)單次密碼、階段密碼的形式授予進入辦公樓的臨時權力；在智能化辦公解決方案中也需考慮到傳統(tǒng)辦公建筑面積大、設備數(shù)量多的使用問題，在智能電氣控制技術的加持之下，能夠?qū)崿F(xiàn)各個用電器的自動控制和群體控制，避免反復開啟多個設備所造成的精力浪費，也能夠一定程度上踐行建筑節(jié)能相關思想。

結(jié)語

智能建筑是一個較為新穎的建筑設計理念，在行業(yè)不斷發(fā)展完善的背景之下，也使得智能建筑具有較多的應用實例和應用場景。智能建筑一系列功能的實現(xiàn)與電氣工程是密不可分的，本文結(jié)合現(xiàn)有技術形式以及筆者自身從業(yè)經(jīng)驗歸納列舉了幾種智能建筑電氣控制的應用實例場景，同時明確了在設計過程中需要遵循的基本原則以及參考方案。實際上隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，當下已經(jīng)有更為多樣化的新型技術形式，被應用到建筑智能化改造和設計工作當中，為提高建筑整體品質(zhì)和現(xiàn)代化能力奠定堅實的基礎。