智能建筑樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)研究

簡(jiǎn)承勇

（貴州建工樓宇環(huán)境工程有限公司 貴州貴陽(yáng) 550000）

前言

早期智能建筑實(shí)現(xiàn)了綜合管理自動(dòng)化，在大樓內(nèi)配備了空調(diào)設(shè)備、消防設(shè)備和電梯控制系統(tǒng)，已經(jīng)具備智能大廈的雛形。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)已與智能建筑完美結(jié)合，可提供更優(yōu)質(zhì)舒適的服務(wù)。本文以智能大廈自動(dòng)化為重點(diǎn)，論述了自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

1 智能建筑

（1）智能建筑的內(nèi)涵：通過(guò)物理鏈路和計(jì)算機(jī)技術(shù)將各個(gè)工作站和單個(gè)主機(jī)連接在一起，實(shí)現(xiàn)資源共享，形成數(shù)據(jù)鏈路，達(dá)到通信目的，使信息迅速傳遞。智能建筑是一座集信息技術(shù)與建筑技術(shù)和現(xiàn)代高科技于一體的建筑。

（2）智能建筑的主要特點(diǎn)是完全控制、處理、維護(hù)和通訊設(shè)施，便于環(huán)境控制、安全管理、監(jiān)控和報(bào)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(dòng)化和智能化的辦公設(shè)備、高性能的通信系統(tǒng)、靈活的建筑和自動(dòng)化的建筑服務(wù)。建筑智能化是電氣、信息技術(shù)與建筑的融合，也是人類從電氣時(shí)代到信息時(shí)代的成就，也是電氣、信息技術(shù)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(dòng)控制技術(shù)的影響

2.1 節(jié)約人工成本

在智能建筑自動(dòng)控制技術(shù)的影響下。在自動(dòng)控制系統(tǒng)下可以監(jiān)控每一個(gè)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(tǒng)的管理模式，基于智能建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)具有良好的兼容性，一些操作可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，具有良好的高效性，這樣就能夠減少建設(shè)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(tǒng)的管理方式是以員工的專業(yè)質(zhì)量為基礎(chǔ)的，但智能建筑的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)基于充分利用自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，減少了由于疏忽而導(dǎo)致的操作不規(guī)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(shè)備的維修與養(yǎng)護(hù)

在智能建筑中，設(shè)備能夠直接連接樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)控系統(tǒng)是完全可以監(jiān)控的，相對(duì)于以前的建筑管理模式，自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有非常多的優(yōu)點(diǎn)，例如，在傳統(tǒng)的建筑管理模式下，建筑物內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行存在諸多問(wèn)題。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的建筑管理模式依賴于人工管理，因此對(duì)相關(guān)人員提出了更高的要求。因此，設(shè)備維修不及時(shí)和管理的失敗往往導(dǎo)致設(shè)備問(wèn)題的產(chǎn)生，此時(shí)，樓宇自控系統(tǒng)能有效地控制人工管理的一些風(fēng)險(xiǎn)。

3 樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)

3.1 環(huán)境能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)通常包括電力、空調(diào)、照明及供排水系統(tǒng)的控制。通過(guò)外部環(huán)境和復(fù)雜情況的變化，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)能量管理系統(tǒng)，使智能建筑保持正常運(yùn)行。該系統(tǒng)又分為電氣照明系統(tǒng)、空調(diào)衛(wèi)生系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等幾個(gè)子系統(tǒng)。

給排水系統(tǒng)是維護(hù)建筑物正常運(yùn)行的重要系統(tǒng)。通過(guò)保證供水的質(zhì)量，滿足了建筑物的日常需求。給排水自動(dòng)控制系統(tǒng)需要決定是否使用并聯(lián)或串聯(lián)的自動(dòng)排水系統(tǒng)，這要根據(jù)建筑物的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和要求，給排水監(jiān)控系統(tǒng)可以自動(dòng)根據(jù)泵的水位調(diào)節(jié)，從而滿足日常供水和建筑排水要求。同時(shí)要注意做好給排水的定點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，減少建筑給排水系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)建筑的體形系數(shù)，適當(dāng)?shù)脑鎏砀呶Ｋ?，從而保證建筑的給排水要求。

3.2 組網(wǎng)方式

采用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字控制器技術(shù)，將樓宇設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)或樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)建成樓宇自控系統(tǒng)。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)一般由管理、控制和現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)組成。管理包括樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)器和中央管理工作站。它通常由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和Web服務(wù)器組成?？刂茖邮菢怯钭钥叵到y(tǒng)的核心，它由網(wǎng)絡(luò)控制器和DCC控制器組成。現(xiàn)場(chǎng)層，包括變送器和傳感器，主要負(fù)責(zé)執(zhí)行自動(dòng)化程序，監(jiān)測(cè)空調(diào)機(jī)組的狀態(tài)和參數(shù)，冷熱源系統(tǒng)，電力系統(tǒng)，給排水系統(tǒng)，電梯系統(tǒng)，從而保證智能建筑設(shè)備的正常運(yùn)行。

4 以建筑智能化為例

圖1 建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成

智能建筑電氣設(shè)備安裝施工技術(shù)的控制系統(tǒng)在樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)電氣設(shè)備安裝施工是計(jì)算機(jī)自動(dòng)化，過(guò)程控制和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，集中監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)建筑內(nèi)部的機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行控制與管理。安裝說(shuō)明、裝配圖及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真施工，防止設(shè)備損壞。建筑自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要有傳感器等。

4.1 傳感器的安裝

安裝室內(nèi)溫度傳感器。室內(nèi)溫度傳感器的安裝，在暖氣、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行溫度測(cè)量調(diào)節(jié)。溫度傳感器布線應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該盡量減少布線，以減少誤差，而且必須遠(yuǎn)離門窗或熱源，或暴露在陽(yáng)光下，導(dǎo)管的開(kāi)口必須密封，以防止由于導(dǎo)管的吸入而產(chǎn)生錯(cuò)誤的溫度測(cè)量。在強(qiáng)電磁干擾區(qū)域，屏蔽線、傳感器線與電源之間的距離大于150mm，而且室內(nèi)溫度傳感器安裝在一個(gè)高度1.4m的地方。

4.2 壓差開(kāi)關(guān)的安裝

差壓開(kāi)關(guān)用于誘導(dǎo)空氣流量、空氣壓力或空氣壓力差。當(dāng)空氣流量發(fā)生變化時(shí)，壓差開(kāi)關(guān)可以檢測(cè)壓力差的變化（動(dòng)壓或降壓通過(guò)固定調(diào)節(jié)環(huán)）。應(yīng)用于檢測(cè)暖空氣或通風(fēng)管道中的空氣質(zhì)量和VAV系統(tǒng)最大風(fēng)量的控制器。壓差開(kāi)關(guān)垂直安裝，如需要使用L支架安裝；開(kāi)孔尺寸、連接軟管的長(zhǎng)度取決于安裝位置；高低壓管的位置不能顛倒，安裝調(diào)試方便，維護(hù)到位；導(dǎo)線上安裝直徑20mm的導(dǎo)線和接線盒，金屬軟管連接在差動(dòng)開(kāi)關(guān)上。

4.3 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的安裝

4.3.1 中央空調(diào)系統(tǒng)的工作原理

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

4.3.2 目前中央空調(diào)系統(tǒng)主要采用的控制方式及其存在的不足

目前，中央空調(diào)系統(tǒng)主要采用PID控制，即溫度調(diào)節(jié)單元：體溫調(diào)節(jié)PID溫度調(diào)節(jié)器+電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥的PID調(diào)節(jié)模式。冬季調(diào)節(jié)加熱器熱水管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥通過(guò)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟大小來(lái)調(diào)節(jié)，達(dá)到溫度控制的目的。為方便管理，簡(jiǎn)化控制，總的空氣溫度傳感器安裝在空調(diào)管道，因?yàn)榛仫L(fēng)溫度和溫度的差異，夏季溫度設(shè)定值返回的控制應(yīng)該比室溫高0.5～1℃，在冬季應(yīng)該比比室溫低0.5～1℃。

圖2

PID調(diào)節(jié)的本質(zhì)是根據(jù)輸入偏差值進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)比例、積分和微分的函數(shù)關(guān)系，將其運(yùn)算結(jié)果用于輸出控制?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)空調(diào)機(jī)組的工作狀態(tài)，監(jiān)測(cè)站：濾清器堵塞（壓差）、報(bào)警過(guò)濾器堵塞，要知道你是否需要更換濾芯；冷熱水閥門開(kāi)度調(diào)節(jié)，以達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的目的；和風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和停止；改變空氣/空氣比，降低衛(wèi)生要求的能源消耗，并節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用：檢測(cè)回風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)之間的壓力差，從而了解風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，檢測(cè)溫度和新鮮的空氣濕度、回風(fēng)和送風(fēng)、回風(fēng)可以近似反映由于調(diào)整對(duì)象的平均狀態(tài)。根據(jù)空調(diào)機(jī)組狀態(tài)數(shù)據(jù)的工作參數(shù)和空調(diào)送回風(fēng)機(jī)啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)控制站控制監(jiān)測(cè)站，新風(fēng)和回風(fēng)比例調(diào)節(jié)、冷卻水流量，以確保滿足舒適要求的溫度，在設(shè)定的范圍內(nèi)，空調(diào)地區(qū)的濕度，而且對(duì)空調(diào)機(jī)組的能耗低運(yùn)行模式。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代建筑智能大廈的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。它已成為一個(gè)國(guó)家、一個(gè)地區(qū)和一個(gè)城市現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)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(lái)越重要的作用。

[1]李佳音.淺議智能建筑中消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用[C].2010年學(xué)術(shù)年會(huì)倫文文集，2010.

[2]吳成東.國(guó)內(nèi)外智能大廈與智能化住宅的發(fā)展[J].城市建筑智能系統(tǒng)，2005，9.