设计智能建筑电气自动化系统的思路

设计智能建筑电气自动化系统的思路

李陈波

李陈波

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摘要：随着经济的发展，人民的思想也在随着时代脚步在前进，现代人们更加注重健康和节约的理念，智能建筑是随着信息产业的发展而诞生，且迅速发展起来的，现代建筑物的电气发展经过了电气化阶段、自动化阶段和当今的智能化阶段。与常规的建筑相比智能建筑往往是比较重要的建筑物。除常规的建筑设备外，智能建筑还配置有众多的智能化系统，因此智能建筑对供配电系统的要求较一般建筑物高许多。它不仅对供电的可靠性要求很高，而且对电能质量的要求也大大提高。

关键词：智能建筑；自动化系统；设计

一、智能建筑自动化系统技术的工作原理和主要内容

1、系统的组成部分和工作原理

智能建筑设备电气自动化系统主要有四级控制装置组成，分别是两级网络、中央监控、主控制器以及现场控制器和通信网络。两级网络中主要分为一级网和二级网，分别控制局域网和工业控制总线。而中央监控计算机为第一级控制装置，二级控制位现主控制器，主要连接一级和二级网络。三级控制装置主要是负责现场设备的控制，四级则保证了现场控制器的独立工作能力。此外，系统的自动化控制，能降低管理控制中的繁琐度，同时也能提高监控效率。

2、常见器件

智能建筑设备电气自动化控制系统中，主要运用的电子元器不仅有控制器和执行器，同时传感器的使用也是非常重要、非常频繁的。控制器主要是接受中央监控计算机的控制与管理，同时在中央监控设备发生故障时能独立工作。执行器主要包括直接的主控元件，例如电磁阀、电动调节阀和电动风门等设备。而传感器根据不同的使用环境和具体要求选择不同的种类，常用的有温度传感器、湿度传感器以及压力、流量和变送器等。

3、自动控制中主要包含的子系统类别

（1）给排水系统

给排水系统分为给水和排水两个部分，分别利用不同的方式进行给排水系统的综合控制，但两个分系统均需要水泵和传感器进行有关工作。给水系统中，利用传感器检测最低报警水位、溢流状况以及允许的启泵液位。一般的给水系统分为水泵式直接给水、高位水箱给水以及气压罐给水三种给水方式。其中高位水箱给水控制系统以及气压罐给水控制系统均能够主动完成给水泵的启停工作，以及报警检测预计设备运行的管理等。

（2）供电系统配置

智能自动化系统对电力的依赖性和要求很高，为防止突然断电造成设备的停用和经济损失，需要配置备用电源，使智能系统即便是在特殊状态下也能很好的完成设备的控制和检查工作，保证自动控制系统的正常运转。

（3）照明与动力系统

智能自动化控制系统不仅对供电系统要求很高，同时对照明和动力系统的要求也很高。一般的智能控制系统都存在于高层建筑当中，楼宇间的照明用电以及动力要求都是很高很大的，为了保证智能自动化系统能够正常工作和运行，一定要保证好系统的用电需求，同时也要做节能设计，完善智能控制系统对走廊、一般照明以及其他特殊地区照明线路的控制能力。

（4）通风与空调系统

建筑设备电气自动控制系统也包括通风系统的控制，主要是通过检测空气中一氧化碳和二氧化碳的浓度，当其超过一定浓度后开启风机，保证机房内空气质量。空调系统则主要由冷、热源以及前端设备三部分组成，通过控制制冷系统来实现有关机械设备的开启和关闭工作。根据空气处理设备的不同，一般可将空调系统分为集中式、半集中式以及局部空调系统三类。而空调系统一般也都是通过空气处理监控系统分别控制回风温度、回风湿度、以及启停时间和联锁控制等问题。

二、系统的主要设计要点

1、设计应遵循的原则与标准

一个系统的设计必须遵循一定的原则，必须要求系统功能的实用性，技术的先进性，同时还要要求安全、可靠并且集成性高，同时为了系统日后的升级以及产品之间的兼容性，在设计的时候还应遵循设计的开放性和互操作性。而设计的标准也要符合国家有关规定，同时还要符合建设招标文件中所规定的技术参数等问题。

2、系统的主要设计流程

系统设计的首先步骤就要进行用户需求分析，只有经过具体的资料查阅和大量的走访调查，才能真正了解系统的功能需求；其次，要进行功能子系统的方案设计，明确子系统数量及具体控制任务；再次，根据子系统功能确定监控点位置，选择设备类型，进行BA系统监控点数表编制，同时将设备列表进行统计和汇总；最后，进行系统设备配置和施工图纸的绘制工作。

3、设计中需要注意的事项

系统的设计是一个比较复杂的工程，在满足系统的功能设计外，还有许多细节问题需要考虑。譬如，中央监控室的位置选择，它需要靠近系统的负荷中心，但是要远离电磁干扰强、相对湿度大以及噪音污染严重的地方；另外，现场控制器的接口数量一般要剩余百分之十五的余量；传感器的输出信号要充分考虑电磁干扰能力，根据电磁干扰强弱适当选择不同类型的传感器；还有一些通信线路和信号线路的用料选择问题，都要充分考虑到系统的负荷等级，确保电力的供应不受影响。

三、系统内的节能技术

1、有效控制空调系统能耗

建筑电气自动控制系统中的空调系统是其中耗电量最大的系统，因此解决好空调系统的能耗问题对整个自动控制系统的节能问题有非常大的影响及意义。空调系统中的节能技术主要是依靠水源热泵、地源热泵以及变风量控制和焓值控制等几个方面的技术来进行的。其中水源热泵和地源热泵技术主要是依靠不同季节地表浅水层与地表建筑之间的温差，利用热泵来实现温度的调解功能。这一技术的使用，大大降低了设备的能耗问题，有效减少了电能使用量以及其他耗能问题的出现。

空调系统的节能问题还可以通过控制变风量的大小来进行控制，其主要通过变风量控制机组和末端两个部分组合而成，通过末端控制设备，利用控制信号对风门进行控制，合理调节室内温度。焓值控制技术则主要解决空气流通问题，根据空气温度和相对空间的关系，通过中央空调把处理过的新鲜空气输送到室内，同时吸收多余湿度和热量，并将其排放到室外，达成室内空气与外界空气相互交换的过程。

2、合理利用照明系统

建筑电气自动化系统中的另一个重要能耗系统就是照明系统，是该系统中的第二大能耗系统，它的合理利用与节能技术的开展对整个自动化系统的节能问题也是有非常大的影响。一般包括定时控制和智能控制两种方式，但是智能系统使用的更为广泛，它可以通过智能继电器实现多路独立光源的开关控制，这对于照明系统耗电量的降低有非常大的意义。

结束语

建筑电气设备控制系统的智能化设计，是未来城市建筑发展的主要方向，在城市建设中作用也会越来越明显。电气自动化控制、计算机网络控制以及通信网络技术的发展，更是为建筑的智能化控制提供了一个广阔的平台，为高新技术在建筑领域的延伸提供了前提保障。

参考文献

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[2]张莉莉,武艳.MATLAB在电气工程及其自动化专业中的仿真应用[J].计算机光盘软件与应用.2012(16)：53―47