智能建筑設備電氣自動化系統設計研究★

朱 保 華

(江蘇聯合職業技術學院南京工程分院，江蘇 南京 211135)

智能建筑是建筑工程行業發展的主要方向，其能在現代高新技術應用基礎上，提升建筑整體使用的高效性、節能性和安全性。作為智能建筑設計的重點內容，電氣自動化系統設計對于建筑設備的利用具有深刻影響，深化電氣自動化系統設計，能實現電氣設備功能可靠性和經濟成本的有機統一，繼而達到低碳環保、節能減排的目的。基于此，本文就智能建筑設備電氣自動化系統的設計要點展開分析。

1 智能建筑設備電氣自動化設計的必要性

作為智能建筑設計應用的關鍵內容，電氣設備的設計水平直接關系著智能建筑的設計質量。從根本上講，智能建筑是集現代科學技術之大成的產物，其主要是在建筑設計中，科學使用計算機、現代通信和自動化控制等技術來實現的。在實際設計中，智能建筑的功能主要是通過各種類型的電氣設備來實現的。基于這一層面，開展智能建筑設備電氣自動化設計的必要性體現在以下層面：一方面，電氣設備是智能建筑設計的重要內容，新時期，開展建筑電氣設備的自動化系統設計，能最大限度的發揮電氣設備的功能，提升智能建筑設計和應用質量；另一方面，在電氣自動化系統的作用下，智能建筑系統的各單元得以協調配合，這不僅降低了智能建筑設備的控制成本，而且有效地提升了建筑的節能、環保和安全效益。此外，智能建筑是建筑行業發展的重要趨勢，新時期，智能建筑設備電氣自動化設計，不僅能為用戶提供更加舒適的生活環境，而且能有效地促進建筑工程行業的有效發展[1]。

2 智能建筑設備電氣自動化系統設計的內容

2.1 電氣自動化設計的原則標準

電氣設備的使用本身具有一定的安全性，這要求在電氣設備設計中，必須嚴格按照國家的技術規范要求開展規范設計。新時期，對于建筑電氣設備自動化系統的設計，在設計實踐中必須遵守以下原則：其一，安全性原則，安全性是電氣自動化設計系統設計的基本原則，同時也是智能建筑設計的內在要求；其二，科學性原則，電氣自動化系統的科學性原則主要針對電氣設備的功能性能。在自動化系統下，要求所有電氣設備的使用不僅應技術先進，而且應功能穩定，此外，其應具有良好的集成性、操作性和開放性；其三，生態性原則，生態性原則考慮電氣自動化系統的應用效果，一方面，該系統的使用應能給人們創造良好的生活環境，另一方面，電氣設備自動化系統還應具有良好的節能效益、環保效益[2]。

2.2 電氣自動化設計的設計流程

開展電氣自動化系統流程設計，首先是要對智能建筑內部的用戶進行分析，然后根據用戶的實際需要，設計任務書，并以此為依據，開展建筑設備自動化系統的設計；其次在考慮前期交接情況的基礎上，應對具體的子系統進行設計，以此來制定科學合理控制方案，該環節中，要注意各個子系統的數量和控制要求；同時要注意編制BA系統監控點數表，并依次確定智能建筑設備類型、性質和監控點。最后將設計內容繪制成施工圖，并開展電氣自動化系統的整體配置和優化。

2.3 電氣自動化設計的功能設計

功能設計是電氣自動化系統設計的關鍵所在，具體功能設計要點包括：其一，設備控制功能，在該控制系統下，應能實現整個建筑系統各設備的開啟、運行和關閉，并在各設備運行狀態顯示的同時，實時了解設備狀態；其二，在設備運行的基礎上，通過電氣自動化系統還應能進行運行參數的監控，以此來為設備性能調節提供有效參考；其三，智能建筑設備還應具有故障處理的功能，即一旦發生設備故障，該系統應能快速的進行自動檢測、判斷，并啟動相應的應急處理方案；其四，依托電氣自動化系統，還應能實現機電設備的統一管理，實現設備工作、消耗和維修的有機統一。

3 智能建筑設備電氣自動化系統設計的要點

3.1 明確用戶的具體需要

明確用戶的實際需要是智能建筑設備電氣自動化系統設計的首要任務。現階段，在用戶需要調查中，除走訪調查外，設計任務書、收集調研問卷等都是較為有效的方式。對收集的用戶信息進行整合，能為后期的分類設計奠定良好條件。在智能建筑樓宇之間，電氣自動化系統大致可分為三層結構，分別為主控制器、樓宇控制器、執行器。其中主控制器設備為以太網交換機，其在自動化系統控制中起到發送命令至工作站及3座樓宇控制器的作用；通過樓宇控制器能實現接收命令的細化處理；執行層主要是依據命令對具體的機電設備進行制定控制，該控制過程一般與傳感器協調實現，其能有效滿足智能建筑功能應用需要。完成智能建筑設備電氣自動化系統結構層設計后，需對其布線方式進行合理規劃，各結構層之間的布線設計如表1所示[3]。

表1 電氣自動化系統布線設計

3.2 子系統的功能設計

智能建筑設備電氣自動化系統的子單元設計包含了較多的內容，在實際設計中，應注意給排水系統、照明系統、供電系統、空調系統等單元的設計。

3.2.1給排水設計

智能建筑設計中，給排水系統的水輸送方式大致可分為三類，其分別為水泵、高位水箱及氣壓。給排水系統電氣自動化設計中，工作人員需要在考慮工程結構特點和給排水系統使用特點的基礎上，通過PLC等編排控制程序，然后建立控制方式，并將傳感器放在蓄水箱，以此來實現用水情況的有效測量。以用高位水箱輸送水為例，在輸送水過程中，對于水流流速、水位的檢測，可通過水箱中的直接控制器來實現，一旦發現水位過高或者過低問題時，工作人員會在水位顯示狀態的指引下進行檢修，由此保證了輸送水壓的正常。針對無法排水的情況，可利用自動化控制系統故障檢修功能，對潛污泵運行狀態、集水坑輸水管道等單元進行檢測，有效地確保了給排水系統運行的穩定性、安全性。

3.2.2照明設計

在照明系統電氣自動化系統設計中，不僅要考慮照明功能的實現，而且需要兼顧節能減排與降耗目的。從設計內容來看，其需要在計算機控制系統的支撐下，對智能建筑樓梯感應燈、走廊光照明設備、路燈、家居照明和應急照明等單元進行系統設計。并且在實際設計中，需要考慮照明系統的應用環境，同時需考慮用戶的操作習慣。譬如，在開展應急照明設計時，需考慮到人們在緊急狀態下很難進行觸碰式操作，故而應將觸碰式應急照明燈改為聲控式，以此來確保緊急狀況下照明燈使用良好。

3.2.3供電設計

供電系統是電氣自動化系統設計的重要內容，其對于整個自動化系統的正常運行具有深刻影響。在智能建筑供電系統電氣自動化設計中，應從現場控制器、執行器、傳感器三個層面進行供電單元的有效設計。就現場控制器而言，其主要是在接受中央控制器指令后，通過計算機分析相關數據，并完成供電系統各結構單元指揮的過程。現階段，現場控制器的功能控制效果得到了有效優化，如一旦中央控制器系統無法執行工作，則現場的控制器會獨立運作，這確保了供電系統的安全可靠性。執行器位于電氣自動化系統的末端，其是風量、電量調節的主要閥門。實際控制中，獲取電氣運行參數是整個供電系統自動化控制的關鍵，通常，對于電氣參數的獲取主要是通過各種類型的傳感器實現的，這些傳感器不僅包含溫度傳感器，而且涉及電流傳感器、電壓傳感器等。

樓層間供電系統是智能建筑供電系統電氣自動化設計的重要內容，其包含了兩大主要模塊的設計。中心機房是樓層間供電系統自動化設計的核心，其包含了核心設備室、配線架以及外線接入設備等諸多單元；配線間設計是樓層間供電的重要內容，通過各樓層間的線路并聯，能達到持續供電的作用。

3.2.4空調設計

智能建筑背景下，空調系統作為調節建筑室內環境的重要設備得到了廣泛應用。現階段，除集中式空調設備外，半集中式和局部式空調也是較為常見的空調應用類型；通過這些空調，能實現建筑物內部環境的凈化處理[4]。在空調自動化系統作業中，通過對室內環境的監測和數據分析，空調系統能自動化的開展室內外開工期交換工作，確保室內環境清晰。在空調自動化系統控制中，制冷系統、制熱設備、空氣監測機是三個較為重要的控制單元，對于制冷(熱)系統的控制，應在考慮制冷(熱)機臺數的基礎上，實現冷(熱)水水流、冷(熱)水溫度的協調管理；而在空氣監測機控制應用中，不僅要考慮其對室內溫度、濕度的控制效果，而且需考慮回風速度、會風量等參數，確保室內環境舒適、良好。

3.3 編制BA系統監控表

科學合理的編制BA系統監控表，能確保智能建筑電氣自動化控制系統設計的細致性、全面性。就BA系統本身而言，其以現代計算機技術為基礎，融合使用了現代通信技術和控制技術，這對于整個電氣系統和智能建筑的高效應用具有深刻影響(見圖1)。在BA系統設計中，對于系統監控表的編制，不僅要考慮中央監控系統監控功能、顯示功能的實現，而且需滿足系統操作功能、控制功能、數據記錄管理功能的操作需要，此外，該系統應具有安全保障功能、自診斷功能和互通話功能。在實際設計中，根據這些功能需要，系統化的布置監控點的位置和數量，可有效提升智能建筑BA系統的應用質量。

4 結語

電氣自動化系統化設計對于智能建筑設備的使用具有深刻影響。新時期，人們只有充分認識到電氣自動化系統化設計的必要性，然后基于智能建筑設備電氣自動化系統安全性、科學性和生態性原則，進行自動化系統各單元的全面設計，這樣才能有效地提升電氣自動化系統化設計質量，進而促進建筑智能化的有序發展。