智能幕墻系統(tǒng)的控制研究與實(shí)現(xiàn)

陳如凱 王凱

摘 要 智能幕墻控制系統(tǒng)主要由檢測(cè)環(huán)境參數(shù)的溫度傳感器、風(fēng)傳感器、光照傳感器、雨滴傳感器和中央處理單元PLC（可編程控制器）組成，系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定、處理功能強(qiáng)大和擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。控制系統(tǒng)通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作，集中顯示幕墻上各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況，整體有效的管理幕墻。

關(guān)鍵詞 多媒體 智能幕墻 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)使用者可通過(guò)人機(jī)界面、遙控裝置和墻上的開(kāi)關(guān)對(duì)幕墻構(gòu)造進(jìn)行有效控制。幕墻智能控制系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境溫度，夏季當(dāng)周?chē)鷾囟炔怀^(guò)30℃（溫度可通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定）時(shí)，幕墻智能控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將可伸縮的屋頂、機(jī)動(dòng)窗戶等打開(kāi)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。冬季當(dāng)外界溫度低于5℃（溫度可通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定）時(shí)，啟動(dòng)機(jī)械通風(fēng)裝置。能源消費(fèi)包括人工照明，日照最大化是低能耗設(shè)計(jì)的重要目的之一，幕墻控制系統(tǒng)能機(jī)動(dòng)的控制幕墻遮擋設(shè)備，減小陽(yáng)光對(duì)建筑內(nèi)部舒適條件造成傷害，減少過(guò)加熱、過(guò)強(qiáng)光和照射過(guò)渡等。

一、 智能幕墻功能與高科技產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)

（1）防盜報(bào)警。

在建筑玻璃幕墻上安裝玻璃碎片探測(cè)器，當(dāng)有人或硬物將玻璃幕墻擊碎時(shí)，探測(cè)器檢測(cè)到信號(hào)后通過(guò)與他相連的智能控制系統(tǒng)通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；在門(mén)、窗上安裝門(mén)磁開(kāi)關(guān)，當(dāng)有人非法闖入時(shí)，門(mén)磁開(kāi)關(guān)接通報(bào)警裝置報(bào)警。系統(tǒng)同時(shí)將啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)的攝像機(jī)，將報(bào)警畫(huà)面?zhèn)魉徒o安保人員。

（2）光伏發(fā)電。

利用幕墻結(jié)構(gòu)位置（不影響采光等因素），將太陽(yáng)能光電池板與幕墻結(jié)合，利用太陽(yáng)能光電池板來(lái)給智能控制系統(tǒng)或其它負(fù)荷提供電能。

（3）取暖和加熱。

將太陽(yáng)能集熱器與幕墻結(jié)合，集熱器將太陽(yáng)能熱量通過(guò)換熱將水加熱，可為建筑物冬季通過(guò)地?zé)崛∨峁崮埽瑸榻ㄖ锾峁┣鍧嵉臒崴?/p>

（4）光控。

在幕墻上安裝日光控制器，通過(guò)日光控制器檢測(cè)到日光強(qiáng)度。日光控制器將信號(hào)通過(guò)智能控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器來(lái)控制百葉的開(kāi)關(guān)狀態(tài)：當(dāng)陽(yáng)光充足時(shí)，智能控制系統(tǒng)將百葉窗放下；當(dāng)陽(yáng)光強(qiáng)度變?nèi)鯐r(shí)，智能控制系統(tǒng)將百葉窗打開(kāi)。

（5）聲控。

在智能幕墻控制系統(tǒng)中加裝聲音控制器，用來(lái)接收使用人通過(guò)聲音發(fā)出的控制指令，實(shí)現(xiàn)門(mén)、窗和百葉等開(kāi)啟狀態(tài)的智能控制。

（6）煙感控制。

當(dāng)室內(nèi)的煙霧傳感器檢測(cè)到空氣有一定濃度的煙塵時(shí)，與煙霧傳感器相連的智能控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將天窗、通風(fēng)口等打開(kāi)，同時(shí)通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（7）雨感。

在天窗和幕墻等位置安裝雨滴傳感器，當(dāng)傳感器檢測(cè)到有降雨時(shí)，與傳感器相連的智能控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將窗、門(mén)等關(guān)閉。

（8）門(mén)禁。

在主要出入口處安裝門(mén)禁（語(yǔ)音門(mén)禁、指紋門(mén)禁和視網(wǎng)膜門(mén)禁）控制系統(tǒng)，通過(guò)訪問(wèn)人的特征如語(yǔ)音、指紋和視網(wǎng)膜等，在門(mén)禁系統(tǒng)中設(shè)置訪問(wèn)人的權(quán)限，用來(lái)識(shí)別訪問(wèn)者的權(quán)利。

（9）紅外遠(yuǎn)程控制。

在智能控制系統(tǒng)中加裝紅外接收器，通過(guò)使用人手持遙控裝置發(fā)出的指令，紅外接收器將指令傳送給智能控制系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成門(mén)、窗、百葉等開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

（10）安全防范。

在幕墻門(mén)窗的窗戶前安裝紅外報(bào)警器，當(dāng)有無(wú)人照看兒童想要攀爬門(mén)窗時(shí)，紅外報(bào)警器通過(guò)控制裝置聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)智能控制系統(tǒng)關(guān)閉窗戶以防事故的發(fā)生。

二、智能幕墻的設(shè)計(jì)

智能幕墻系統(tǒng)主要由輸入傳感器、輸出執(zhí)行器件、控制系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)4部分組成。

（1）輸入傳感器

玻璃碎片探測(cè)器、雨滴傳感器、日光控制器、紅外線接收器、門(mén)磁開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)等。

（2）輸出執(zhí)行器件

電機(jī)、馬達(dá)、電磁閥、揚(yáng)聲器等。

（3）控制系統(tǒng)

通過(guò)輸入設(shè)備（如陽(yáng)光控制器、溫度傳感器、雨滴探測(cè)器等）將現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)輸入給控制柜中的PLC控制系統(tǒng)；經(jīng)PLC處理后的參數(shù)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電機(jī)、馬達(dá)、電磁閥、揚(yáng)聲器）帶動(dòng)門(mén)窗、百葉等構(gòu)件的動(dòng)作。在中控室連接人機(jī)界面，操作者可以點(diǎn)動(dòng)鼠標(biāo)輕松管理整個(gè)幕墻所有設(shè)備的運(yùn)行狀況。

三、光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成。

（1）控制器。

控制器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一，根據(jù)系統(tǒng)功率、電壓、方陣路數(shù)、蓄電池組數(shù)和用戶的特殊要求確定控制器的類(lèi)型，一般必須具備的功能有：①信號(hào)檢測(cè)。②蓄電池最優(yōu)充電控制。③蓄電池放電管理。④設(shè)備保護(hù)。⑤故障診斷定位。⑥運(yùn)行狀態(tài)指示。

（2）逆變器。

根據(jù)系統(tǒng)的直流電壓確定逆變器的直流輸入，根據(jù)負(fù)載的類(lèi)型確定逆變器的功率和相數(shù)，根據(jù)負(fù)載的沖擊性決定逆變器的功率余量。

（3）太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷接地。

如果太陽(yáng)能電池方陣被雷電直接擊中會(huì)造成設(shè)備損壞或人員傷亡，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)做防雷設(shè)計(jì)。

智能幕墻是通風(fēng)式幕墻的延伸，是在智能化建筑的基礎(chǔ)上將建筑配套技術(shù)（暖、熱、光、電）的適度控制，在幕墻材料、太陽(yáng)能的有效利用、通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣、溫度和光線，從而節(jié)省了建筑物使用過(guò)程的能源，降低了生產(chǎn)和建筑物使用過(guò)程的費(fèi)用。因此智能幕墻系統(tǒng)龐大，具有很好的發(fā)展空間和前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉光源.簡(jiǎn)明電氣安裝工手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

（作者單位：荊州職業(yè)技術(shù)學(xué)院）