關于建筑電氣技術在智能建筑中的應用策略

李洋

【摘? 要】論文立足于國內外成熟研究，根據(jù)我國建筑行業(yè)及建筑電氣技術發(fā)展實際情況，系統(tǒng)分析符合我國智能化建筑樓宇信息處理技術、樓宇信息采集技術、現(xiàn)場總線技術、PRODI-BUS技術、組態(tài)控制軟件技術等，提出技術方法的應用準則。

【Abstract】Based on the mature research at home and abroad， according to the actual situation of China's construction industry and the development of building electrical technology， this paper systematically analyzes the building information processing technology， building information collection technology， fieldbus technology， PRODI-BUS technology and configuration control software technology that conform to China's intelligent buildings， and puts forward the application criteria of the technical methods.

【關鍵詞】探測器;智能建筑;建筑電氣技術;技術應用;現(xiàn)場總線

【Keywords】detector; intelligent building; building electrical technology; technology application; fieldbus

【中圖分類號】TU855? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）02-0168-02

1 引言

“智能化、集成化”是我國建筑工程發(fā)展的新方向，伴隨建筑智能化水準的提升，國內外涌現(xiàn)了諸多新型技術方法，這些技術方法不僅僅能夠讓智能建筑構建出完善的操作體系、反饋體系、監(jiān)視體系，同時還能夠實現(xiàn)對建筑內部設備的集中控制，支持設備信息共享。建筑電氣技術在智能建筑中的應用，應注重信息采集技術的應用以及信息處理技術的應用，主要技術表現(xiàn)為現(xiàn)場總線技術、智能元器件技術、微機接口技術、系統(tǒng)調試技術等，其中入侵探測器是信息采集技術應用的關鍵要素，也是保障智能建筑安全性的核心部分。從智能建筑發(fā)展情況來看，國內外諸多大型智能建筑都設置了中央控制系統(tǒng)，尤其是自動化程度較高的智能建筑，增加了諸多運行控制模塊以及信息傳輸模塊，其中PROFIBUS-DP協(xié)議中的現(xiàn)場總線技術應用最為廣泛。但是從國內建筑行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，建筑智能化水平仍舊有待進一步提升，須加強對相關技術方法的研究探討。

2 智能建筑中的信息采集技術以及信息處理技術

在一般智能建筑中，現(xiàn)場總線系統(tǒng)經(jīng)常采用建筑分層、總線分層控制結構，設計者可根據(jù)樓宇的建設目的以及規(guī)劃方案，確定樓宇分布以及單元數(shù)量、層級結構等，然后對總線體系進行構建以及拓展，以一般報警總線系統(tǒng)為例。核心為智能建筑樓宇報警管理接警主機，所有設備基于局域網(wǎng)運作，然后通過監(jiān)控主機，支持110報警以及樓宇區(qū)域模擬屏人機交互，各個樓層采集器通過單元控制器連接，在報警傳感器的支持下，報警總線系統(tǒng)即可支持自動化報警以及樓宇安全的實時監(jiān)控，具體結構如圖1所示。

2.1 采集器

采集器主要負責收集建筑內部的各類信息數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行基本的處理以及判斷，根據(jù)數(shù)據(jù)初步判斷結果做出相應反應，同時將判斷結構上傳至單元控制器。一般報警系統(tǒng)采集器需要考慮到信息傳輸安全以及硬件保護安全，故需要從硬件以及軟件算法兩個方面避免采集器被非法拆卸以及有意破壞，為避免斷電等意外情況導致采集器停止運作，采集器還設置有UPS電源，保證采集器能夠在斷電24h內正常運行[1，2]。

2.2 信息處理

在整個智能樓宇運作體系中，監(jiān)控主機是維系系統(tǒng)運作的核心，同時也是單元報警器和報警主機之間連接的主要橋梁。監(jiān)控主機根據(jù)智能樓宇總線分布選擇總線接口，支持報警主機和報警管理之間的有效通信，實現(xiàn)和多臺控制器的有效連接，同時可支持110自動化報警，自動向警方發(fā)送報警地點。同時，單元化控制器能夠支持系統(tǒng)拓展，實現(xiàn)模塊化設計，對系統(tǒng)工作速度以及系統(tǒng)可靠性的提升有著極其重要的價值[3-5]。如圖2所示，該監(jiān)控主機采用典型的雙主機結構，單片機為8XC251，一號CUP主要負責和RS 232C串口以及上位機的有效通信，同時支持人機交互屏幕顯示以及110報警模塊控制;二號CPU主要負責通過RS 485接口實現(xiàn)和單元控制器的有效連接，2個CPU公用1個數(shù)據(jù)區(qū)，進而支持數(shù)據(jù)共享，數(shù)據(jù)區(qū)根據(jù)運作要求分為不同的模塊，一個模塊用于儲存數(shù)據(jù)，另一個模塊用于儲存報警信息，系統(tǒng)整體運作效率較高，且可實現(xiàn)多線程處理。另外，雙CPU運作模式還能夠實現(xiàn)CPU互檢，通過定時檢查CPU工作標志，判斷是否存在工作故障，系統(tǒng)可靠性較高。

3 現(xiàn)場總線PROFIBUS

現(xiàn)場總線PROFIBUS在國際上有著通用的技術標準，例如在ISO07498中就明確了現(xiàn)場總線PROFIBUS采用開放式的互聯(lián)網(wǎng)絡架構，開放式互聯(lián)網(wǎng)絡參考模型采用典型的網(wǎng)絡分層結構化技術，將智能樓宇現(xiàn)場總線PROFIBUS可分為不同層次，從高到低分別數(shù)物理層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡鏈路層、傳輸層、會話層、應用層，各個傳輸層可精確處理通訊任務。其具體作用為：①定義現(xiàn)場總線PROFIBUS物理技術特征;②定義現(xiàn)場總線PROFIBUS協(xié)議內容以及數(shù)據(jù)傳輸報文處理方法;③處理通信子網(wǎng)絡和網(wǎng)絡高層界面之間的關系，維系通信子網(wǎng)絡的穩(wěn)定運作，實現(xiàn)網(wǎng)絡上不相鄰數(shù)據(jù)終端設備的有效連接;④連接通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)，實現(xiàn)子網(wǎng)之間信息的透明化傳輸;⑤會話層利用傳輸層提供端到端數(shù)據(jù)傳輸服務，支持主機之間的數(shù)據(jù)通信;⑥處理數(shù)據(jù)表示問題;⑦應用層，并提供各個網(wǎng)絡服務功能所需應用協(xié)議[6]。

4 智能樓宇框架斷路器以及塑殼斷路器的選擇

4.1 智能樓宇框架斷路器的選擇

智能樓宇框架斷路器的主要作用是在智能控制系統(tǒng)配電網(wǎng)絡中合理分配電能，保護線路，避免帶電設備出現(xiàn)欠壓、短路、過載、斷路、單相接地等問題，能夠降低停電事故的發(fā)生幾率，同時提高供電設備運行可靠性，產(chǎn)品具備基本的通信網(wǎng)絡端口，并具備智能網(wǎng)絡遙信、遙控等功能。從當前的技術來看，智能樓宇框架斷路器結構可大致分為固定式智能樓宇框架斷路器、抽屜式智能樓宇框架斷路器，根據(jù)分段能力可分為標準型、高限流型、較高性能型。行業(yè)內應用較為廣泛的國產(chǎn)智能樓宇框架斷路器為：DW40、DW45，進口智能樓宇框架斷路器主要為3WN1、master pact M、MT等[7]。

4.2 智能樓宇塑殼斷路器的選擇

塑殼斷路器不僅在智能系統(tǒng)中得到廣泛應用，在一般配電網(wǎng)絡中也非常常見，我國塑殼斷路器產(chǎn)品鏈條完善，產(chǎn)品類型豐富，如1SM1、HSM1、JXM3等智能型塑殼斷路器。國外的三菱、西門子、通用等企業(yè)也推出了許多新型塑殼斷路器，均具有較為良好的保護功能以及多種輔助功能，可根據(jù)智能樓宇建設要求進行選擇。

5 組態(tài)控制軟件以及樓宇布線

目前越發(fā)成熟的智能技術為智能樓宇的建設以及各類可信元件開發(fā)應用創(chuàng)造了可能，為配電系統(tǒng)自動化運作創(chuàng)造了可能，為確保智能系統(tǒng)的穩(wěn)定運作，在上述內容的基礎上還需要增加，組態(tài)監(jiān)控軟件。

一般情況下，智能建筑中智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信主要有3種不同的表示方式，即數(shù)字編碼、模擬信號、數(shù)字信號，在現(xiàn)場總線PROFIBUS采用數(shù)字編碼的基礎上，加入不歸零編碼方式（Non Re-turn to Zero），中央控制處理器持續(xù)讀取從子網(wǎng)絡以及從站發(fā)出的信息，經(jīng)過測算，該編碼方式比一般智能系統(tǒng)的總循環(huán)時間更快捷。

6 結語

在當代智能化建筑中，現(xiàn)代總線技術的應用是智能建筑構筑的核心，但是當前應用較為廣泛的技術方法，均暴露出了不同程度的缺點以及問題，如現(xiàn)場總線信息集成度有待進一步提升，系統(tǒng)開放性程度以及可維護性質有待進一步優(yōu)化，同時配電系統(tǒng)智能化不僅僅需要提高供電可靠性，同時也承擔著控制現(xiàn)場電氣設備的重要任務。所以廣大從業(yè)者應該認識到，智能建筑的構建以及電氣技術的應用，均要根據(jù)當前技術發(fā)展實際情況，確定其技術特征，并合理優(yōu)化關鍵技術，確定了技術方法在智能建筑建設中應用的可靠性、穩(wěn)定性，以及遙測、遙信、遙控功能的實現(xiàn)，并在當前技術體系的基礎上，分析不歸零編碼方式（NRZ）的應用理念。

【參考文獻】

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【3】孫靖慧.建筑電氣技術在智能建筑建設領域的應用與發(fā)展[C].《建筑科技與管理》組委會.2018年9月建筑科技與管理學術交流會論文集.《建筑科技與管理》組委會：北京恒盛博雅國際文化交流中心，2018：92-93.

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【5】汪春艷.智能建筑中電氣工程及自動化技術的應用[J].環(huán)球市場信息導報，2018（30）：178.

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