電氣自動化技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用研究

喬成

（西安科技大學(xué)高新學(xué)院，陜西 西安 710109）

電氣自動化技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用研究

喬成

（西安科技大學(xué)高新學(xué)院，陜西 西安 710109）

隨著社會不斷發(fā)展，我國的工程技術(shù)獲得了長足的進(jìn)步，在各個行業(yè)占有的比重也很大，尤其涉及自動化、智能化等現(xiàn)代化重工業(yè)時，都需要電氣領(lǐng)域的技術(shù)配合參與其中.本文分析了智能建筑內(nèi)的電氣自動化控制系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成以及操作流程等，通過電氣自動化技術(shù)對智能建筑各區(qū)域?qū)崿F(xiàn)智能化管理，以達(dá)到高效與節(jié)能的目的.

電氣自動化；智能建筑；實證研究

0 引言

我國的電氣自動化發(fā)展行業(yè)，在經(jīng)歷幾十年的學(xué)習(xí)與實踐中，取得了不錯的成績，但較國外水平而言，我國的電氣行業(yè)發(fā)展還需要進(jìn)一步的努力，除此之外，國內(nèi)的電氣行業(yè)競爭對手也進(jìn)一步增多，但從另一方面而言，也是促進(jìn)整體進(jìn)步的動力.電氣自動化技術(shù)代表著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的核心，對于電氣自動化相關(guān)產(chǎn)業(yè)，采用該技術(shù)成功降低了工人的工作強度，但同時確保了產(chǎn)業(yè)的效率并且提高了精度，而信息傳遞的時效性成為了生產(chǎn)過程中設(shè)備運作安全的保障.依靠科學(xué)取得技術(shù)與社會的進(jìn)步，發(fā)展電氣產(chǎn)業(yè)是全面建設(shè)小康的必然發(fā)展途徑.根據(jù)經(jīng)濟全球化的這一發(fā)展現(xiàn)狀，電氣自動化產(chǎn)業(yè)也隨之不斷滲透至各個領(lǐng)域，電氣方面的工程控制系統(tǒng)在國內(nèi)社會經(jīng)濟中總量占有著十分顯著的地位.通過簡析了國內(nèi)電氣自動化系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，可以得出電氣自動化系統(tǒng)可以使工程控制系統(tǒng)的各類工作變得十分統(tǒng)一與操作簡便，大大節(jié)省了資金與減少了能源的損耗，可靠性方面也大大提升.

1 電氣自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

電氣化產(chǎn)業(yè)與信息技術(shù)發(fā)展息息相關(guān)，有著寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域，就目前科技發(fā)展來看，計算機技術(shù)日新月異，全球的計算機技術(shù)發(fā)展都呈現(xiàn)著上升走勢，這樣快速的發(fā)展勢必橫向擴張到自動化設(shè)備產(chǎn)業(yè)，如在增加了微電子與微處理器技術(shù)的應(yīng)用后，相關(guān)的控制系統(tǒng)與設(shè)備定義不在局限于原先的發(fā)展領(lǐng)域，相應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)與通訊設(shè)備能力在組織狀態(tài)環(huán)境下變得更加重要，在電氣自動化產(chǎn)業(yè)有廣泛的應(yīng)用前景.由于新興技術(shù)的快速發(fā)展，大量的資源儲備被損耗，造成日益嚴(yán)峻的資源矛盾問題，當(dāng)前世界的主題就是節(jié)約能源，由于很多能源都屬于不可再生能源，所以解決能源的缺乏和節(jié)約問題是重中之重，再者我國社會倡導(dǎo)的是“節(jié)約型社會”，對此問題尤為看重.當(dāng)前我國的建筑損耗占總損耗的28%，甚至呈現(xiàn)著不斷遞增趨勢，所以眼前問題就是降低建筑的能源損耗.

2 電氣自動化系統(tǒng)實例分析

2.1 建筑內(nèi)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)概況

在20多年前，我國的智能建筑比較少，通過對國外已有的智能建筑的學(xué)習(xí)，最初智能建筑源自首都北京的發(fā)展大廈，發(fā)展大廈的建立好比我國智能建筑的里程碑，在發(fā)展大廈投入使用后，智能大廈在全國范圍內(nèi)猶如雨后春筍，如上海金茂、廣州中信和深圳地王等大廈建筑，隨著經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展，智能建筑的核心電氣控制系統(tǒng)在如今各種大型建筑中越發(fā)普遍，特別是公共建筑，如大型的圖書館、展覽館、博物館及體育建筑等，政府在智能建筑中投入了大量資金，進(jìn)一步促進(jìn)了電氣自動化技術(shù)的進(jìn)步.

在智能建筑中，人們是可以明顯感覺到所處建筑與普通建筑的差異性的，智能建筑不僅有怡人的環(huán)境以及安全性保障，在建筑看不見的背后運作系統(tǒng)，其實是整個建筑物強勁的運作效率.在工程師對智能建筑技術(shù)進(jìn)行設(shè)計以及安裝智能設(shè)備方面等環(huán)節(jié)時，發(fā)現(xiàn)了設(shè)備的消耗占消耗總能量是最大的，達(dá)到了65%，所以節(jié)能就成為了首要建筑目標(biāo).根據(jù)經(jīng)驗采用了電氣自動化系統(tǒng)來建立控制系統(tǒng)，通過建設(shè)中采用的電氣自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了有效的節(jié)能，創(chuàng)造出了新興的建筑理念，低能耗、智能化技術(shù)是現(xiàn)代智能技術(shù)的重點，為解決能源的損耗及缺乏問題提出了合理的方案，開辟了新的道路，對電氣自動化系統(tǒng)的研究有重要的作用.

2.2 建筑設(shè)備電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成與功能分析

建筑設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)涉及了眾多復(fù)雜的子系統(tǒng)，面面俱到地負(fù)責(zé)了廣泛的運行范圍，包括了中央空調(diào)系統(tǒng)、建筑照明動力系統(tǒng)，樓層的電梯監(jiān)控系統(tǒng)，電路控制系統(tǒng)與給排水系統(tǒng)等重要系統(tǒng).下圖展示的即是建筑設(shè)備的電氣化系統(tǒng)一覽：

圖1 建筑設(shè)備電氣自動化系統(tǒng)示例

利用高運作能力的控制系統(tǒng)對中央空調(diào)系統(tǒng)、建筑照明動力系統(tǒng)，樓層的電梯監(jiān)控系統(tǒng)，電路控制系統(tǒng)與給排水系統(tǒng)等重要系統(tǒng)進(jìn)行控制，制定統(tǒng)一管理的規(guī)定及條件，實現(xiàn)了機器控制的遠(yuǎn)程操作，一方面對建筑整體的管理水平是一種提升，另一方面確保了系統(tǒng)運作地條條不紊，降低故障發(fā)生的幾率.通過對以上各系統(tǒng)的管理，對收集信息進(jìn)行總結(jié)與分類分析，達(dá)到了實時監(jiān)控，及時解決的目的，也預(yù)防了一個系統(tǒng)崩潰造成影響其他系統(tǒng)影響的問題.

2.3 設(shè)計設(shè)備電氣自動化節(jié)能控制系統(tǒng)

建筑內(nèi)使用電氣自動化控制設(shè)備的功能運行說明：

1.及時地實現(xiàn)建筑內(nèi)各項設(shè)備控制功能，進(jìn)行合理地管理及調(diào)度；

2.對設(shè)備運行時的各信息進(jìn)行存儲與及時調(diào)??；

3.使用管理信息系統(tǒng)，實行設(shè)備的調(diào)度操作，根據(jù)數(shù)據(jù)分析出設(shè)備的運行需求，從而創(chuàng)造最佳運行環(huán)境；

4.根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)形成曲線圖；

5.使用信息技術(shù)對建筑內(nèi)系統(tǒng)的歷史記錄和未來發(fā)展趨勢進(jìn)行分析；

6.對各系統(tǒng)及時進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng).

電氣自動化各系統(tǒng)詳細(xì)運行功能：

中央的監(jiān)控功能，采用windows作為主要的操作平臺，全中文與圖形化控制系統(tǒng)界面，主要對現(xiàn)場各點位實行監(jiān)控，做出工作流程圖，實時的曲線圖以及平面圖等，可以隨時更改各處參數(shù)與發(fā)送操作指令.所有的操作只需要點擊鼠標(biāo)就可以實現(xiàn)了，對系統(tǒng)的控制，系統(tǒng)報警以及綜合管理等.系統(tǒng)硬件的組成主要由兩級網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，第一級是高速率的局域網(wǎng)，第二級是現(xiàn)場的控制線，另外二級網(wǎng)利用一級網(wǎng)來實現(xiàn)通訊的雙向傳遞，使信息及時送達(dá).

表1 不同一級網(wǎng)絡(luò)控制器對比

一級網(wǎng)絡(luò)控制器的優(yōu)勢在于能直接輸出與輸入，與Internet的連接十分迅速，這類控制器自身已有cpu，Rom，主板等，目前在控制室和變電室應(yīng)用廣泛.而二級控制器多用于對子系統(tǒng)的智能控制，并且具有隨機內(nèi)存，在一級控制器發(fā)生故障的時候，二級控制器可迅速適應(yīng)環(huán)境并開始照常運行，二級控制器不僅自帶有cpu，Rom，隨機儲存等一級控制器擁有的屬性之外，還帶有便捷的通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，保證了系統(tǒng)的正常運行.

設(shè)備節(jié)能控制系統(tǒng)運行方案：

使用電氣自動化控制系統(tǒng)的核心就是實現(xiàn)在建筑物舒適的前提下，做到最大限度的節(jié)能控制.通過考察室內(nèi)情況，分析出準(zhǔn)確需要用到的風(fēng)量和水量，通過如此精細(xì)的控制保證節(jié)能過程中實施的準(zhǔn)確度.在節(jié)能控制系統(tǒng)中，涉及到了燈光能耗控制，空調(diào)的管控，冷凍機組的管控等，根據(jù)情況采取不同的節(jié)能控制，從而減少系統(tǒng)運行的費用.

冷水系統(tǒng)檢測項目可以讓電氣自動化控制系統(tǒng)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測環(huán)境并且依據(jù)環(huán)境情況進(jìn)行冷卻控制，在冷卻過程中找出了實現(xiàn)機組優(yōu)化控制的方案：

圖2 冷凍水系統(tǒng)

圖3 冷凍水系統(tǒng)流程

根據(jù)總水負(fù)荷可以對機組運行中進(jìn)行控制，確定運行機組的數(shù)量滿足實際需求.通過水溫的溫度浮動可以算出熱負(fù)荷：

通過公式來指導(dǎo)控制冷機與熱機的運作，實現(xiàn)節(jié)能的目的.

3 電氣自動化實例總結(jié)及發(fā)展趨勢

3.1 電氣自動化實例研究結(jié)論

實例研究主要成果：

1在對建筑設(shè)備電氣自動化控制系統(tǒng)技術(shù)于模式研究后，幾個核心得出了解決方案，如節(jié)能中利用水流量變量技術(shù)、供電系統(tǒng)的電量配置問題，在此基礎(chǔ)上得出了適合建筑的節(jié)能控制方法；

2針對智能建筑的特點以及建筑內(nèi)各種需求環(huán)境，將假設(shè)的節(jié)能方式在可控條件下進(jìn)行實際地操作與應(yīng)用，特別對空調(diào)系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)以及電量配給系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化并且實行控制，達(dá)成節(jié)能目的；

3通過電氣與自動化系統(tǒng)集成，將智能建筑內(nèi)的自動化控制的各項設(shè)施進(jìn)行系統(tǒng)化地集成，達(dá)到統(tǒng)一化、及時性的管理目的.

該自動化機組在正式運行后，通過電氣自動化控制節(jié)能系統(tǒng)設(shè)置，可以測算運營成本，如每平方米每年耗費人民幣一千二至一千六元，其中固定成本占據(jù)74%，能源總量9%，清潔耗費7%，采用節(jié)能系統(tǒng)控制后，有了較明顯的成果，空氣系統(tǒng)解約經(jīng)費達(dá)到了16萬元，且進(jìn)步空間仍然很大.

表2 空氣系統(tǒng)節(jié)能

3.2 加強電氣自動化企業(yè)與高校專業(yè)間合作

合作的途徑可以是企業(yè)在有電氣自動化專業(yè)的高校中建立廠房或者車間，規(guī)模不一定需要特別大，設(shè)備齊全即可，并且進(jìn)行相關(guān)的職業(yè)培訓(xùn)，包括書面培訓(xùn)以外的例如生產(chǎn)試驗，產(chǎn)品檢測等培訓(xùn)，是為了增加學(xué)生的學(xué)習(xí)方式及途徑.將學(xué)校的理論教學(xué)和企業(yè)的實踐結(jié)合起來，這樣的合作形式有利于學(xué)生將書本知識與實踐進(jìn)行結(jié)合，為以后走向社會，走進(jìn)真正的操作基地時可以更快地上手，使實習(xí)不會過于費勁.另一方面，可以根據(jù)社會真正需要的該專業(yè)的技術(shù)人才進(jìn)行專項技術(shù)培養(yǎng)，培養(yǎng)出訂單式人才.

3.3 電氣自動化技術(shù)發(fā)展趨勢

在電氣自動化技術(shù)發(fā)展的未來，順應(yīng)信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)工業(yè)發(fā)展，呈現(xiàn)的應(yīng)是分布化的十分開放且信息化的趨勢，分布式形成的結(jié)構(gòu)即為一種工作的網(wǎng)絡(luò)，它能保證其中運行著的智能模塊可以進(jìn)行獨立的且相互聯(lián)系的工作，分布即是分散，將系統(tǒng)威脅分散至最小的概念.開放指的是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中與外界溝通的程度，實現(xiàn)最大程度的與外界世界的連接，有益于優(yōu)化與改進(jìn)自動化系統(tǒng).信息化包含著的是系統(tǒng)信息進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理，流程處理等的綜合處理的能力，這就需要與網(wǎng)絡(luò)的新興技術(shù)實現(xiàn)良好、高效地結(jié)合，讓系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來管控系統(tǒng)，實現(xiàn)一體化管理.與此同時，應(yīng)竭力向創(chuàng)造大國進(jìn)行轉(zhuǎn)變，在產(chǎn)品價格吸引本國及外國投資商時，更應(yīng)保證產(chǎn)品的質(zhì)量特別是高頻率使用下與歲月的考驗.另外，電氣產(chǎn)業(yè)也及時發(fā)現(xiàn)大量的高質(zhì)量人才及團(tuán)隊，尋求產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，要把握科學(xué)發(fā)展觀的內(nèi)涵，結(jié)合該地區(qū)產(chǎn)業(yè)的實際發(fā)展，尋找本身的不足與差距.

4 結(jié)論

在電氣自動化工程控制系統(tǒng)發(fā)展中，要想獲得持續(xù)地進(jìn)步必須要不斷地尋求創(chuàng)新，統(tǒng)一化得對系統(tǒng)進(jìn)行合理的科學(xué)管理，與電子信息技術(shù)相結(jié)合.最后，應(yīng)該加強校企合作，相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)應(yīng)該在校期間就應(yīng)該加強，從而在畢業(yè)后就已經(jīng)有著良好的職業(yè)水平，使人才可以將所學(xué)的知識利用起來，促進(jìn)電氣自動化行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，為我國市場經(jīng)濟的建設(shè)事業(yè)添磚加瓦.

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1673-260X（2017）04-0099-03

2017-01-11