智能建筑設備的電氣自動化系統設計探討

楊星 劉曉帆

摘? 要：隨著科學技術的發展，人民的生活水平不斷提高，對電氣自動化系統的需求也不斷擴大。在建筑中使用電氣自動化系統，不僅能提高能源的利用效率，還能提高系統整體的運行效率。文章闡述了自動化系統在智能建筑中的設計思路，并提出了電氣自動化系統的設計要點，通過詳細地分析智能設備電氣自動化系統的設計方案，以期為建筑單位提供科學的參考和有力的技術支持。

關鍵詞：建筑設備;電氣自動化;系統設計

Abstract：With the development of social science and technology，peoples living standards continue to improve，the demand for electrical automation system continues to expand. The use of electrical automation system in buildings can not only improve the utilization efficiency of energy，but also improve the management efficiency of the automation system. This paper expounds the design idea of automation system in intelligent building，and puts forward the design key points of electrical automation system. By analyzing the design scheme of electrical automation system of intelligent equipment in detail，it is expected to provide scientific reference and powerful technical support for building units.

Keywords：construction equipment;electrical automation;system design

0? 引? 言

高效、節能、安全是智能建筑電氣自動化系統設計的最主要目的，該系統不僅具有低碳環保、節能減排的特點，還可使設備運行更加地可靠，極大地節約了企業的成本。通過操控電氣自動化系統就可以對整個智能建筑內的設備進行控制，有助于企業及時解決問題。筆者一直從事西安鐵路職業技術學院電氣自動化專業的課程與實訓設計，本文結合實際情況，基于筆者自身從事電氣自動化行業的實踐經驗，對智能建筑設備的電氣自動化系統設計進行探討。

1? 智能建筑設備電氣自動化系統概述

電氣自動化系統指的是通過電子技術、計算機技術、自動化技術對控制對象進行一系列的分析，并向設備傳輸、發送相關的運行信息，以滿足用戶的個性化需求。智能建筑指的是通過現代化技術為用戶打造出綠色環保、安全便捷的生活環境。設備主要包括給排水系統、照明系統、供電系統、空調系統等，用戶通過電氣自動化系統來控制設備，可實現各項自主需求。

智能建筑是集現代科學技術之大成的產物，其技術基礎主要由現代建筑技術、現代計算機技術、現代通信技術和現代控制技術所組成。二級和四級控制網是智能建筑設備電氣自動化系統中主要的集散裝置。二級網的主要工作原理是與現場的控制器相連接，主要負責控制現場的各個設備。四級網的主要工作原理是將傳感器和指令執行器安裝在智能建筑設備上，并通過中央監控計算機、主控制器、現場控制器的協同配合實現用戶控制電器系統的功能;并可自主調節設備的運行狀態，也為工作人員提供了實時監控設備的方式。在智能建筑中應用電氣自動化系統不僅能保障系統的正常運行，還能提高設備和能源的維修和管理水平。此外，建筑企業要按照國家標準和行業規定來安裝電氣自動化設備，確保安裝的設備不會輕易受到外界影響，為用戶提供更加舒適的生活環境[1]。

2? 智能建筑設備電氣自動化系統設計要點

明確電氣自動化系統的布線方式是保障各模塊功能實現的前提。電源線一般選用BV型500 V、2.5 mm2的銅芯聚氯乙烯絕緣線，選用抗干擾能力強的光纜，各電源管道的鋪設間距需大于0.3 m，且用金屬分開，以避免各電源線間相互干擾。

2.1? 明確用戶需求

明確用戶需求的主要方式包括走訪調查、設計任務書、收集調研問卷等方式，將收集到的用戶數據和建筑內設備的數據進行分類整合，并由專業人員深入研究，為設計具體的安裝方案奠定良好的基礎。通過研究，可以明確智能建筑中各個設備的使用情況和運行狀態，為后期的維護、保養工作提供了便利。樓宇間的電氣自動化系統主要分為3層結構，以太網交換機是系統的主控制器，發送命令至工作站及3座樓宇控制器;樓宇控制器接收后，將指令細化，并分別傳送給分管的3個傳感器與執行器，具體框架如圖1所示。

2.2? 明確各子系統功能與作用

各子系統功能的實現是在前期調查數據的基礎上完成的，通過初步的調查研究結果擬定的基礎設計方案為接下來設備的統一管理提供參考，方便工作人員能隨時了解設備的運行、關閉、啟動情況，這些歷史數據存儲在系統中相應的位置，從而為各子系統的正常使用奠定良好基礎。

2.2.1? 給排水系統

給排水系統的建立主要有以下幾種方式：（1）使用水泵將水輸送到指定使用區域;（2）利用高位水箱將水輸送到指定使用區域;（3）利用氣壓將水輸送到指定使用區域。工作人員根據使用特點和工程結構來選擇合理的建立方式。在電氣自動化系統中，可通過PLC等編排控制程序與建立方式相結合，并將傳感器放在蓄水箱中，實時測量用水情況。例如，在使用高位水箱輸送水源的方式中，通過在水箱中的直接控制器監測水流流速和水位是否處于正常的高度，水位過低或是過高都會提醒相關人員進行檢修處理。此外，工作人員還要根據系統內反映的數據情況及時分析，檢查輸水的水壓是否正常。通過自動化控制系統的反應，可確保恒壓供水工作的正常開展。若出現無法排水的情況，可檢查集水坑處的輸水管道，通過系統可以監測到潛污泵的運行狀態，或是檢查其他設備處于關閉還是開啟的狀態，避免為給排水系統造成更大的障礙，為排水系統的正常工作提供有力保障。

2.2.2? 照明系統

智能建筑中的照明系統既可以為用戶提供照明，還可實現節能減排、降低能耗的目的。照明系統是電氣自動化子系統之一，主要是通過計算機控制系統對智能建筑中的照明設備進行控制，尤其是樓梯間的感應燈、走廊中的照明設備，確保為用戶提供良好的照明效果。此外，對照明系統的需求還包括路燈照明、家居照明、應急照明等，設計工作者要根據各類照明設備的使用需求以及實際工作環境來合理設計。例如，應急照明系統通常是在發生緊急情況時才使用的，因此設備可設計成碰觸式或聲控式，且要與其他的照明系統分開供電，以確保應急照明系統在緊急狀態下的能夠正常使用。根據區域對照明系統進行具體劃分，實現單個照明的開關控制，有利于實時監測照明設備，實時上傳故障[2]。

2.2.3? 供電系統

供電系統能夠保證電氣自動化系統的正常運行，電氣自動化系統又為供電系統的工作提供技術支持。為避免智能建筑由于一些不可控的因素而突然斷電，企業都會配置備用電源，進而保證供電系統的正常運行，維持系統整體的工作效率。此外，建筑中的電氣設備如變頻器、電機等在使用時需要耗費較大的能量，因此對于智能建筑中的供電系統有著十分嚴格的要求，不僅要為用戶輸送穩定、安全的電能，還要保證其他子系統的正常工作。電氣自動化系統控制供電系統的主要配置包括：現場控制器、執行器、傳感器。其中現場控制器受到中央控制系統的操控，并由計算機處理系統進行相關數據分析，實現對供電系統中各個結構單元的有效指揮。若中央控制系統出現無法執行工作的問題，現場控制器也可獨立工作，提高了供電系統的安全可靠性。執行器是主要應用于調節風量、電量的閥門，是一種處于系統末端的控制元件。供電系統中的傳感器主要包括溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器，各個傳感器相互合作，保證供電系統的正常運作。樓層間供電系統分為兩大塊：（1）中心機房，處于核心地位，包括核心設備室、配線架以及外線接入設備;（2）樓層配線間，可在多個樓層間通用，各樓層間線路并聯，持續供電。系統具體布置如圖2所示，圖中淺色線路為中心機房控制線路，深色線路為各樓宇間的并聯線路。

2.2.4? 空調系統

智能建筑空調系統的類型包括集中式、半集中式和局部式，空調系統的主要功能是排出建筑內的污染空氣并吸入新鮮空氣。其主要工作流程為：首先，通過自動化系統檢測室內的CO2濃度，空調系統會根據反饋的數據指標自動進行室內室外空氣交換工作，時刻保持智能建筑內的環境清新。其次，空調系統包括制冷系統、制熱設備、空氣監測機三個部分，并且冷熱功能可交替使用。其中制冷系統可以控制開啟制冷機的臺數、冷水水流、冷水溫度等;制熱設備可以控制開啟制熱機的臺數、熱水水流、熱水溫度等;空氣監測機可控制回風溫度和濕度、風速等。家庭、電梯是空調系統的主要使用場所，空調系統的使用可為用戶打造出更加舒適的生活環境。

2.3? 編制BA系統監控表

建筑設備自動化監控系統（BA系統）集現代建筑技術、現代計算機技術、現代通信技術和現代控制技術于一體，對智能建筑物所有設施進行全面的管理和監控，以達到舒適、安全、高效、節能的目的。為此，中央監控系統必須具備監控功能、顯示功能、操作功能、控制功能、數據管理功能、安全保障功能、記錄功能、自診斷功能、內部互通話功能和與其他系統間的通信功能等，具體系統結構如圖3所示。在BA系統各個子系統功能和作用都實現的基礎上，設計工作人員要根據系統中詳細記錄下的運行數據和參數，統計監控點的位置和數量，并根據實際的運行性質采用科學的標準，使用計算機系統編制出自動化系統中監控點的總表，然后根據具體的安裝方案進行合理的系統配置，避免在日后工作中出現不必要的麻煩[3]。

3? 結? 論

綜上所述，充分考慮到智能設備中電氣自動化系統的各設計要點，可有效推進建筑行業的發展進程。因此，在設計電氣自動化系統的過程中，首先要明確并滿足用戶的具體需要，其次是明確系統中各子系統的功能和作用，最后通過編制出的BA系統對建筑整體進行監控，這樣才能有效保證智能建筑設備管理工作的順利開展。

參考文獻：

[1] 劉偉，李欣.關于智能建筑設備電氣自動化系統設計的探討 [J].科技經濟導刊，2020，28（16）：26.

[2] 馮琳.智能建筑設備電氣自動化系統設計探析 [J].科學技術創新，2019（32）：126-127.

[3] 張娉.智能建筑設備電氣自動化系統設計的相關探索 [J].計算機產品與流通，2018（11）：72.

作者簡介：楊星（1987—），男，漢族，陜西西安人，助教，碩士研究生，研究方向：電氣自動化、計算機網絡。