智能建筑樓宇自動控制系統研究

簡承勇

（貴州建工樓宇環境工程有限公司 貴州貴陽 550000）

前言

早期智能建筑實現了綜合管理自動化，在大樓內配備了空調設備、消防設備和電梯控制系統，已經具備智能大廈的雛形。經過多年的發展，樓宇自動控制系統已與智能建筑完美結合，可提供更優質舒適的服務。本文以智能大廈自動化為重點，論述了自動控制系統的設計方法。

1 智能建筑

（1）智能建筑的內涵：通過物理鏈路和計算機技術將各個工作站和單個主機連接在一起，實現資源共享，形成數據鏈路，達到通信目的，使信息迅速傳遞。智能建筑是一座集信息技術與建筑技術和現代高科技于一體的建筑。

（2）智能建筑的主要特點是完全控制、處理、維護和通訊設施，便于環境控制、安全管理、監控和報警，便于提高工作效率。

（3）智能大廈的要求：智能大廈需要自動化和智能化的辦公設備、高性能的通信系統、靈活的建筑和自動化的建筑服務。建筑智能化是電氣、信息技術與建筑的融合，也是人類從電氣時代到信息時代的成就，也是電氣、信息技術與建筑的融合的成果。具有良好的信息接收和綜合能力，提升了工作的效率以及靈活性，提高建筑物的安全，使建筑物便民、智能。

2 智能樓宇自動控制技術的影響

2.1 節約人工成本

在智能建筑自動控制技術的影響下。在自動控制系統下可以監控每一個角落，在智能管理工作盡管依然需要大量的人力資源，但相比于傳統的管理模式，基于智能建筑樓宇自動化系統具有良好的兼容性，一些操作可以實現無人操作，具有良好的高效性，這樣就能夠減少建設管理的投資，而且增加了工作效率和建筑管理的合理性。傳統的管理方式是以員工的專業質量為基礎的，但智能建筑的樓宇自動化系統基于充分利用自動化的優點，減少了由于疏忽而導致的操作不規范，不僅避免了不必要的損失，也在一定程度上降低了人工成本管理。

2.2 便于設備的維修與養護

在智能建筑中，設備能夠直接連接樓宇自動化系統，設備的運行狀態，監控系統是完全可以監控的，相對于以前的建筑管理模式，自動化控制系統具有非常多的優點，例如，在傳統的建筑管理模式下，建筑物內設備的運行存在諸多問題。這是因為傳統的建筑管理模式依賴于人工管理，因此對相關人員提出了更高的要求。因此，設備維修不及時和管理的失敗往往導致設備問題的產生，此時，樓宇自控系統能有效地控制人工管理的一些風險。

3 樓宇自動控制系統的具體設計

3.1 環境能源管理系統設計

樓宇自動化系統通常包括電力、空調、照明及供排水系統的控制。通過外部環境和復雜情況的變化，可以自動調節能量管理系統，使智能建筑保持正常運行。該系統又分為電氣照明系統、空調衛生系統、給排水系統等幾個子系統。

給排水系統是維護建筑物正常運行的重要系統。通過保證供水的質量，滿足了建筑物的日常需求。給排水自動控制系統需要決定是否使用并聯或串聯的自動排水系統，這要根據建筑物的特點進行設計和要求，給排水監控系統可以自動根據泵的水位調節，從而滿足日常供水和建筑排水要求。同時要注意做好給排水的定點檢測系統，減少建筑給排水系統的風險，根據建筑的體形系數，適當的增添高危水箱，從而保證建筑的給排水要求。

3.2 組網方式

采用最新的計算機技術和數字控制器技術，將樓宇設備監控系統或樓宇設備自控系統建成樓宇自控系統。樓宇自動化系統一般由管理、控制和現場管理系統組成。管理包括樓宇自動化系統服務器和中央管理工作站。它通常由數據庫服務器和Web服務器組成。控制層是樓宇自控系統的核心，它由網絡控制器和DCC控制器組成。現場層，包括變送器和傳感器，主要負責執行自動化程序，監測空調機組的狀態和參數，冷熱源系統，電力系統，給排水系統，電梯系統，從而保證智能建筑設備的正常運行。

4 以建筑智能化為例

圖1 建筑設備自動化系統構成

智能建筑電氣設備安裝施工技術的控制系統在樓宇自動控制系統電氣設備安裝施工是計算機自動化，過程控制和網絡通信技術，集中監控系統，對建筑內部的機電設備的運行控制與管理。安裝說明、裝配圖及相關技術標準，認真施工，防止設備損壞。建筑自動化系統的現場設備主要有傳感器等。

4.1 傳感器的安裝

安裝室內溫度傳感器。室內溫度傳感器的安裝，在暖氣、通風和空調系統進行溫度測量調節。溫度傳感器布線應符合設計要求，應該盡量減少布線，以減少誤差，而且必須遠離門窗或熱源，或暴露在陽光下，導管的開口必須密封，以防止由于導管的吸入而產生錯誤的溫度測量。在強電磁干擾區域，屏蔽線、傳感器線與電源之間的距離大于150mm，而且室內溫度傳感器安裝在一個高度1.4m的地方。

4.2 壓差開關的安裝

差壓開關用于誘導空氣流量、空氣壓力或空氣壓力差。當空氣流量發生變化時，壓差開關可以檢測壓力差的變化（動壓或降壓通過固定調節環）。應用于檢測暖空氣或通風管道中的空氣質量和VAV系統最大風量的控制器。壓差開關垂直安裝，如需要使用L支架安裝；開孔尺寸、連接軟管的長度取決于安裝位置；高低壓管的位置不能顛倒，安裝調試方便，維護到位；導線上安裝直徑20mm的導線和接線盒，金屬軟管連接在差動開關上。

4.3 中央空調控制系統的安裝

4.3.1 中央空調系統的工作原理

中央空調系統即為集中式空調系統，現代化的大型建筑中通常都采用這種形式的空調系統，其工作原理如圖2所示。

4.3.2 目前中央空調系統主要采用的控制方式及其存在的不足

目前，中央空調系統主要采用PID控制，即溫度調節單元：體溫調節PID溫度調節器+電動兩通調節閥的PID調節模式。冬季調節加熱器熱水管上的電動調節閥通過調節閥的開啟大小來調節，達到溫度控制的目的。為方便管理，簡化控制，總的空氣溫度傳感器安裝在空調管道，因為回風溫度和溫度的差異，夏季溫度設定值返回的控制應該比室溫高0.5～1℃，在冬季應該比比室溫低0.5～1℃。

圖2

PID調節的本質是根據輸入偏差值進行運算，根據比例、積分和微分的函數關系，將其運算結果用于輸出控制。現場監測空調機組的工作狀態，監測站：濾清器堵塞（壓差）、報警過濾器堵塞，要知道你是否需要更換濾芯；冷熱水閥門開度調節，以達到調節室內溫度的目的；和風機的啟動和停止；改變空氣/空氣比，降低衛生要求的能源消耗，并節省運行費用：檢測回風機與風機之間的壓力差，從而了解風機的工作狀態，檢測溫度和新鮮的空氣濕度、回風和送風、回風可以近似反映由于調整對象的平均狀態。根據空調機組狀態數據的工作參數和空調送回風機啟動現場控制站控制監測站，新風和回風比例調節、冷卻水流量，以確保滿足舒適要求的溫度，在設定的范圍內，空調地區的濕度，而且對空調機組的能耗低運行模式。

5 結束語

隨著現代建筑智能大廈的發展而發展起來的。它已成為一個國家、一個地區和一個城市現代化水平的重要標志。建筑電氣不僅是建筑的必要和重要組成部分，而且在建筑中起著越來越重要的作用。

[1]李佳音.淺議智能建筑中消防自動控制系統的應用[C].2010年學術年會倫文文集，2010.

[2]吳成東.國內外智能大廈與智能化住宅的發展[J].城市建筑智能系統，2005，9.