電氣自動化技術在樓宇智能化中的應用

王 莉

（江蘇省靖江中等專業學校 江蘇 靖江 214500）

0 引言

在科技進步的驅動下，電氣自動化技術已在建筑行業得到廣泛應用，并促使樓宇系統朝向自動化、現代化的方向發展，其主要作用就是要完善建筑的功能。與此同時，人們對智能化的現代建筑也有了更多的新需求，所以電氣自動化作為樓宇智能化的關鍵技術環節同樣也需要得到重視以及更多的創新。在整個智能樓宇電氣自動化系統的設計過程中，要凸顯自動化特點?，F如今樓宇電氣設計中已結合多項電氣自動化技術，如研發出燈光控制、空調系統控制、電梯控制以及通風系統等的智能自動化控制系統。然而在實際的建筑過程中，電氣自動化技術的應用仍舊存在一些問題。這就需要智能樓宇建設單位的相關負責人提高對自動化系統的認知和理解，積極投入到電氣自動化技術的創新研發中。

1 智能樓宇電氣自動化系統概述

隨著人們生產生活需求的逐步提升，傳統建筑難以滿足群眾的居住需求，人們開始追求更加安全舒適的居住環境，這為智能的發展提供了新機遇。且在智能家電與其他智能設備共同完善的當下，都為智能建筑價值的提升奠定了良好基礎。建筑的多種設備及家電可以進行自動化和智能化操作，幫助系統運作增強可靠性，避免其出現安全問題，結合監控監督技術能及時發現建筑內可能存在的安全隱患，及時處理，避免危害產生。在現代化建筑中引入新興技術，能夠多方面彰顯智能建筑對人們生產生活發揮出的重要作用。

電氣自動化則是將計算機技術與系統控制、管理進行有效結合，根據實際工作需求，實現對工作流程的模擬操作與系統化檢測。通過該系統應用，能夠穩步提升產品生產質量，提高運行效率。技術創新是自動化設備及系統在運行過程中容易產生瓶頸的關鍵，需要結合實際的使用需求，加之對信息資源的整理、分析及判斷，管理信息數據并選擇出合適的操作路徑。以我國的科技發展形式進行切入點分析，需要將完善的信息技術結構進行合理的體系構建，實現信息搜集、整合與管理的有效性，并確保系統化管理平臺的開放度，極大地推動了樓宇自動控制系統的發展進程。

2 智能建筑電氣自動化系統設計基本要求

2.1 電源設計要求

電源的合理配置是智能樓宇電氣自動化系統有效運行的關鍵，電源設計需要滿足各設備用電負荷需求，從而保障系統順利運行。電源設計需要滿足如下需求，即當其與USP設備進行連接時，采用樹干式配電方式，以保障樓宇正常供電。但當采用臨近電源的形式時，對包含CPU控制器的電源設計需要確保維持一定的運行時間，保障電源持續輸出電能的時限及時間的可延長性，確保整體系統的供電質量。

2.2 控制器設計要求

系統電源控制器的合理設計對滿足智能樓宇的要求同樣具有重要作用。為了避免出現電磁干擾問題，相關工作人員需要將現場控制器設計在遠離管道及線路的位置，保障控制器的正常運行。此外，出于滿足系統設備的需求的目標，現場控制器的輸入輸出要求需要預留一定的余量。進行控制器設計的現場設置時，要合理考慮系統管理模式，以便捷和經濟為設置前提，綜合考量各類因素進行設計。在保證供電運行質量的同時，也需要做好控制器防護措施的相關處理。

2.3 布線設計要求

布線設計對智能樓宇電氣自動化系統的運行效果的影響較為關鍵，線路布置需要考慮網絡通信、信號傳輸等設計，選擇合適的設計方案需要確保線路分布合理、連接性能穩定等多方面要求。首先，為確保線路通暢性，需要根據自動化系統的實際結構規劃信息進行線路設計，避免線路遭到干擾。此外，為了滿足系統運行需求，要集中選取質量過關的電線電纜。對于線路連接處的部位處理是保障設備質量的關鍵措施，確保該布線能夠滿足智能樓宇對電氣設備運行的相關需求。通過設置專門導線進行連接處理，確保布線與其他共用接地干線實現有效連接。

3 建筑電氣自動化技術應用存在的不足

現階段，電氣自動化技術在建筑工程中的應用已是大勢所趨。電氣自動化技術在樓宇系統中的應用在一定程度上減少能源浪費，實現對多方的聯合調配。但就具體情況而言，電氣自動化技術的應用還存在諸多不足。一是應用范圍較小。受多方因素制約，我國電氣自動化技術的相關研究起步較晚，這也間接導致了智能樓宇在建筑群中的占比微乎其微，仍存在一定的發展空間；二是技術水平應用有待提升。即便部分建筑應用電氣自動化技術，但并不能做到面面俱到，加之智能樓宇的維護升級周期通常在2～3年內，而絕大多數企業存在“重建輕管”現象，倘若前期建設投入資金超出預算，那么勢必影響到后期系統的運營維護，因而在電氣自動化技術的實踐應用過程中仍存在著重重阻礙；三是電氣節能設計不全面。智能樓宇建立的初衷就是為了合理調配建筑內部資源，全面達成節能降耗的目的，但實際建設過程中我國并無相關設計標準，而智能樓宇的設計往往受設計團隊主觀意識左右，對于自動化概念理解的偏差加上標準的不統一也使得線路設計不合理、系統能耗不減反增的現象時常出現，智能樓宇建設任重而道遠。

4 電氣自動化技術在樓宇智能化中的應用

4.1 智能空調系統

建筑物內的空調系統擔負著調節溫度的工作，在智能樓宇中要滿足節能優化理念，依托電氣自動化技術及氣體傳感器對建筑內部的有害氣體（如一氧化碳、二氧化硫等）予以實時監控，一旦氣體濃度高于臨界值，那么系統將會第一時間聯動消防裝置并開啟自動排風系統，確保室內環境保持穩定狀態。目前智能大廈多采用新風機組，采用電氣自動控制技術，能在建筑物內實現對回風量的實時監測，實現對建筑物內濕度的實時監測?？照{器運行狀態監控同樣體現了電力自動化技術的應用，能自動感覺到環境溫度的變化，合理調整空調系統的工作溫度，以確保建筑物及建筑物內空調運行溫度都在一個合理范圍內。不僅如此，倘若經檢測在正常環境下出現自動警報問題，空調系統及時停止區域內部的分機設備，同時向中央工作站發出報警信號，確保設備安全。

4.2 建筑照明系統

照明系統作為智能建筑中的耗電大戶，其照明耗能主要取決于建筑物的大小和用途，因此照明控制方式與整個樓宇系統運營成本息息相關。結合電氣自動化技術監控照明系統的耗電量，則可以在一定程度上起到合理調整能耗的作用，避免不必要的照明損耗。按照建筑物內部照明設施的使用情況，以大廳、大堂及樓層公共區3個位置每天耗電較大，其中以照明耗電最為明顯，為此需要特別加強監測與管理工作。此外，建筑照明系統還需要根據建筑內部的實際建筑功能區扎根，對系統屬性進行劃分，不同區域所需的照明系統也有所不同。在劃分區域后，依托照明控制系統對照明設備的開關動作實現操作和控制，是有效降低建筑電能損耗的重要途徑；此外，建筑照明系統的電氣自動化也可以根據功能區的實際需要進行自動轉換[1]，以更好地滿足現代建筑功能區的照明需求，從而更好地實現建筑的智能化。

4.3 排水系統

樓宇智能化中的電氣自動化技術應用的排水系統基本是針對建筑中的消防水箱、集水槽以及生活水箱的狀況作出全方位的監控以及檢測，要實時檢測水槽中的水位是否保持在正常范圍之內，并且電氣自動化技術對于生活水箱和排水口等水泵運作狀況能夠進行時刻監控以及檢測，倘若水箱出現異?；虺鲱A期變化時，自動系統會發出預警，并提示管理人員檢查水箱內部情況，按要求及時補水，故障檢修，從而更好地保證建筑給排水系統中水箱的正常運行，提高水泵的穩定性。

4.4 通信自動化系統

通信系統在建筑智能化中起著非常重要的作用，它相當于中樞神經系統的功能。通信系統是一個綜合性的信息網絡，主要包括計算機、電話、網絡管理、電視監控和報警系統。通信網絡的自動管理是一個非常復雜的過程[2]。整個系統采用3層通信物理架構，依次為串行通信層、傳輸控制層以及應用服務層，其中傳輸控制層負責實時接收來自樓宇內部電氣設備的信息數據，再由串行通信層將數據傳送至應用服務層，簡單來說傳輸控制層作為其余兩層物理架構的橋梁而存在。整個系統的應用建立在物理架構和通信協議的基礎之上，利用遺傳算法進行組合優化，有效提高通信服務質量。值得注意的是，在通信系統中應用電氣自動化技術時，一方面要注意線路規劃，另一方面則是要注意設備的維護，使智能樓宇具備高度穩定性。

4.5 中央工作站系統

在樓宇智能控制中，中央控制站系統是一個重要的核心部分，可以提供各個監控對象的數據、計算和存儲狀態。樓宇智能化中心工作站主要由主機和顯示器組成，其通過網絡傳輸技術來進行信息化連接，以電氣自動化技術為主要管理技術，可以將建筑樓宇中所有運行的設備統一納入管理范圍，然后通過終端顯示器來顯示建筑樓宇智能化系統中所有設備的運行情況，可以為管理人員提供更加可靠的信息。在中央工作站系統運行時，需要合理監測數據的正確使用，由數據儲存庫發揮存儲職能，數據經系統調配、信息轉化進行對接，實現其余不同子系統之間的信息傳輸。云計算系統的應用使其計算系統能夠通過數據采集、圖像采集、信息整合等多項數據對傳遞的技術化數據進行有序甄別，保障電氣設備內的信息判斷。

4.6 自動化消防系統

消防管理是建筑工程的重中之重，而電氣自動化技術在消防系統的應用，為大樓內部安全提供了重要的保證。一是火災自動報警功能。倘若樓宇內部發生火災，一方面報警控制器啟動消防應急廣播與聲光報警器，第一時間向樓宇住戶發出警報，及時疏散人群，另一方面聯動消防報警系統，準確定位火災位置報送給相關部門，方便工作人員及時查看，盡可能在短時間內實現火災的有效控制；二是聯動滅火系統。除了觸發警報外，借助計算機技術，系統分析空氣質量中易燃物質成分，對火災做出相應的檢測。與此同時，還要注重對滅火系統的智能化設計，一旦發生火情，滅火系統也要在第一時間發揮出最大的作用，聯動控制消防水泵，既可在發生火災時自動開啟，也可選擇手動，滿足火災發生時的用水需求，不斷提高消防系統的安全性和自動化水平。三是設置備用電源模塊。為防止火災影響電源供應，在突發停電狀態下為消防系統的運行提供電力，將火災隱患扼殺在搖籃里。

4.7 智能監控系統

智能樓宇自動化重點體現在智能方面，其中智能監控系統發揮著重要作用。智能監控系統主要由前端的傳感器、終端的突顯信號轉換裝置以及后端的存儲裝置組成。智能監控系統能夠及時地對傳感器信號進行捕捉，然后按照相關的程序發出相關的報警，并且將畫面信息儲存起來。以單片機作為中央處理器模塊組成的遠程監控裝置，為建筑的智能管理與控制提供了解決方案，增強了整體系統的安全性與可靠性。目前而言，智能監控系統技術越來越成熟，已經能夠根據環境的變化進行調整。比如，攝像頭可以根據光線進行自動調整，能夠清晰地看清楚人的臉、車牌號以及一些小動物，然后對這些信息進行有效處理，并存儲起來，以備相關人員進行查看。

4.8 智能門禁系統

隨著自動化技術的逐漸成熟，智能門禁系統在目前應用的范圍越來越廣，已經成為智能樓宇中必需設施。智能門禁系統主要是通過面部識別的方式，針對本小區的居民和外來居民進行管理。一般而言，智能門禁系統需要實現將小組居民的面部信息儲存到系統當中，然后當居民進出小區之后，智能門禁系統會根據居民的面部信息與系統中所存儲的面部信息進行對比，以此來確認業主的身份。目前而言，智能門禁系統的應用頻率越來越高，人們對智能門禁系統的接納程度也越來越高。與傳統的門禁管理方式相比，能夠充分保證小區木居民的安全，降低外來人員進出小區。

5 樓宇智能化中的電氣自動化技術應用的關鍵點

5.1 電氣接地

5.1.1 TN-S接地系統

相對于TN-S接地系統來講，當樓宇中缺乏獨立的變配電的時候，需要提高對TN-S接地系統的運用，以此來完成接地。TN-S系統每條線路互不干擾，特殊電路可斷開，不允許漏電開關進入。如此一來，當金屬外殼和電氣設備的電流失效時，就不會產生電壓。當設備外殼斷電時，零線故障電流將得到保護[3]，使TN-S接地系統更加安全可靠。

5.1.2 TN-C-S系統

TN-C接地系統與TN-S接地系統一起合成了TN-C-S接地系統，當系統還沒有接入用戶的時候，就要利用到TN-C接地系統，用它來在用戶入口反復地接地，以此來對負荷的狀況作出檢測。并且在系統接入用戶以后，就要采用TN-S接地系統，保護接地線和中性線不能產生電氣連接的現象。經過利用TN-C-S這個接地系統，能夠保證不會出現因為電壓大小負載從而產生的不平衡現象。并且在TN-C接地系統和TN-S接地系統的共同構成的TN-C-S系統后，經過利用這個系統能夠減小外界電磁場的干擾程度，保障設備運行的穩定性和順暢性[4]，極大程度地減少了電氣自動化技術專業人員的工作量和其帶來的巨大壓力。

5.2 電氣保護

首先要做好交流接地的工作，交流接地變壓器上的中性線材質需要使用銅芯線，并且不能裸露出配電設備的接線端子，也不能跟其他的接地系統混雜到一起[5]。其次就是防雷接地的工作，如果設備在運轉過程中受到了雷擊，極有可能會危害到電氣設備的順利運轉和設備安全，所以說必須要積極建立完整的防雷體系，結合實際情況和規范要求來對樓宇的防雷體系作出合理設計。

6 結語

綜上所述，將樓宇系統與電氣自動化技術結合到一起，可以從根本上改變樓宇的功能性，有效滿足住戶對智能樓宇功能及安全性和穩定性方面的相應需求，還可以充分提高整個系統的運行效率。而且隨著技術的逐漸成熟，電氣自動化的發展方向也更為廣闊。