乔成

（西安科技大学高新学院，陕西 西安 710109）

电气自动化技术在智能建筑中的应用研究

乔成

（西安科技大学高新学院，陕西 西安 710109）

随着社会不断发展，我国的工程技术获得了长足的进步，在各个行业占有的比重也很大，尤其涉及自动化、智能化等现代化重工业时，都需要电气领域的技术配合参与其中.本文分析了智能建筑内的电气自动化控制系统，介绍了系统结构组成以及操作流程等，通过电气自动化技术对智能建筑各区域实现智能化管理，以达到高效与节能的目的.

电气自动化；智能建筑；实证研究

0 引言

我国的电气自动化发展行业，在经历几十年的学习与实践中，取得了不错的成绩，但较国外水平而言，我国的电气行业发展还需要进一步的努力，除此之外，国内的电气行业竞争对手也进一步增多，但从另一方面而言，也是促进整体进步的动力.电气自动化技术代表着现代科学技术的核心，对于电气自动化相关产业，采用该技术成功降低了工人的工作强度，但同时确保了产业的效率并且提高了精度，而信息传递的时效性成为了生产过程中设备运作安全的保障.依靠科学取得技术与社会的进步，发展电气产业是全面建设小康的必然发展途径.根据经济全球化的这一发展现状，电气自动化产业也随之不断渗透至各个领域，电气方面的工程控制系统在国内社会经济中总量占有着十分显著的地位.通过简析了国内电气自动化系统的发展状况，可以得出电气自动化系统可以使工程控制系统的各类工作变得十分统一与操作简便，大大节省了资金与减少了能源的损耗，可靠性方面也大大提升.

1 电气自动化产业的发展

电气化产业与信息技术发展息息相关，有着宽广的应用领域，就目前科技发展来看，计算机技术日新月异，全球的计算机技术发展都呈现着上升走势，这样快速的发展势必横向扩张到自动化设备产业，如在增加了微电子与微处理器技术的应用后，相关的控制系统与设备定义不在局限于原先的发展领域，相应的软件结构与通讯设备能力在组织状态环境下变得更加重要，在电气自动化产业有广泛的应用前景.由于新兴技术的快速发展，大量的资源储备被损耗，造成日益严峻的资源矛盾问题，当前世界的主题就是节约能源，由于很多能源都属于不可再生能源，所以解决能源的缺乏和节约问题是重中之重，再者我国社会倡导的是“节约型社会”，对此问题尤为看重.当前我国的建筑损耗占总损耗的28%，甚至呈现着不断递增趋势，所以眼前问题就是降低建筑的能源损耗.

2 电气自动化系统实例分析

2.1 建筑内设备电气控制系统概况

在20多年前，我国的智能建筑比较少，通过对国外已有的智能建筑的学习，最初智能建筑源自首都北京的发展大厦，发展大厦的建立好比我国智能建筑的里程碑，在发展大厦投入使用后，智能大厦在全国范围内犹如雨后春笋，如上海金茂、广州中信和深圳地王等大厦建筑，随着经济技术发展，智能建筑的核心电气控制系统在如今各种大型建筑中越发普遍，特别是公共建筑，如大型的图书馆、展览馆、博物馆及体育建筑等，政府在智能建筑中投入了大量资金，进一步促进了电气自动化技术的进步.

在智能建筑中，人们是可以明显感觉到所处建筑与普通建筑的差异性的，智能建筑不仅有怡人的环境以及安全性保障，在建筑看不见的背后运作系统，其实是整个建筑物强劲的运作效率.在工程师对智能建筑技术进行设计以及安装智能设备方面等环节时，发现了设备的消耗占消耗总能量是最大的，达到了65%，所以节能就成为了首要建筑目标.根据经验采用了电气自动化系统来建立控制系统，通过建设中采用的电气自动化系统实现了有效的节能，创造出了新兴的建筑理念，低能耗、智能化技术是现代智能技术的重点，为解决能源的损耗及缺乏问题提出了合理的方案，开辟了新的道路，对电气自动化系统的研究有重要的作用.

2.2 建筑设备电气控制系统构成与功能分析

建筑设备的电气控制系统涉及了众多复杂的子系统，面面俱到地负责了广泛的运行范围，包括了中央空调系统、建筑照明动力系统，楼层的电梯监控系统，电路控制系统与给排水系统等重要系统.下图展示的即是建筑设备的电气化系统一览：

图1 建筑设备电气自动化系统示例

利用高运作能力的控制系统对中央空调系统、建筑照明动力系统，楼层的电梯监控系统，电路控制系统与给排水系统等重要系统进行控制，制定统一管理的规定及条件，实现了机器控制的远程操作，一方面对建筑整体的管理水平是一种提升，另一方面确保了系统运作地条条不紊，降低故障发生的几率.通过对以上各系统的管理，对收集信息进行总结与分类分析，达到了实时监控，及时解决的目的，也预防了一个系统崩溃造成影响其他系统影响的问题.

2.3 设计设备电气自动化节能控制系统

建筑内使用电气自动化控制设备的功能运行说明：

1.及时地实现建筑内各项设备控制功能，进行合理地管理及调度；

2.对设备运行时的各信息进行存储与及时调取；

3.使用管理信息系统，实行设备的调度操作，根据数据分析出设备的运行需求，从而创造最佳运行环境；

4.根据系统数据形成曲线图；

5.使用信息技术对建筑内系统的历史记录和未来发展趋势进行分析；

6.对各系统及时进行维护保养.

电气自动化各系统详细运行功能：

中央的监控功能，采用windows作为主要的操作平台，全中文与图形化控制系统界面，主要对现场各点位实行监控，做出工作流程图，实时的曲线图以及平面图等，可以随时更改各处参数与发送操作指令.所有的操作只需要点击鼠标就可以实现了，对系统的控制，系统报警以及综合管理等.系统硬件的组成主要由两级网络构成，第一级是高速率的局域网，第二级是现场的控制线，另外二级网利用一级网来实现通讯的双向传递，使信息及时送达.

表1 不同一级网络控制器对比

一级网络控制器的优势在于能直接输出与输入，与Internet的连接十分迅速，这类控制器自身已有cpu，Rom，主板等，目前在控制室和变电室应用广泛.而二级控制器多用于对子系统的智能控制，并且具有随机内存，在一级控制器发生故障的时候，二级控制器可迅速适应环境并开始照常运行，二级控制器不仅自带有cpu，Rom，随机储存等一级控制器拥有的属性之外，还带有便捷的通信系统和网络，保证了系统的正常运行.

设备节能控制系统运行方案：

使用电气自动化控制系统的核心就是实现在建筑物舒适的前提下，做到最大限度的节能控制.通过考察室内情况，分析出准确需要用到的风量和水量，通过如此精细的控制保证节能过程中实施的准确度.在节能控制系统中，涉及到了灯光能耗控制，空调的管控，冷冻机组的管控等，根据情况采取不同的节能控制，从而减少系统运行的费用.

冷水系统检测项目可以让电气自动化控制系统获取相关数据，实时监测环境并且依据环境情况进行冷却控制，在冷却过程中找出了实现机组优化控制的方案：

图2 冷冻水系统

图3 冷冻水系统流程

根据总水负荷可以对机组运行中进行控制，确定运行机组的数量满足实际需求.通过水温的温度浮动可以算出热负荷：

通过公式来指导控制冷机与热机的运作，实现节能的目的.

3 电气自动化实例总结及发展趋势

3.1 电气自动化实例研究结论

实例研究主要成果：

1在对建筑设备电气自动化控制系统技术于模式研究后，几个核心得出了解决方案，如节能中利用水流量变量技术、供电系统的电量配置问题，在此基础上得出了适合建筑的节能控制方法；

2针对智能建筑的特点以及建筑内各种需求环境，将假设的节能方式在可控条件下进行实际地操作与应用，特别对空调系统，通风系统以及电量配给系统进行了优化并且实行控制，达成节能目的；

3通过电气与自动化系统集成，将智能建筑内的自动化控制的各项设施进行系统化地集成，达到统一化、及时性的管理目的.

该自动化机组在正式运行后，通过电气自动化控制节能系统设置，可以测算运营成本，如每平方米每年耗费人民币一千二至一千六元，其中固定成本占据74%，能源总量9%，清洁耗费7%，采用节能系统控制后，有了较明显的成果，空气系统解约经费达到了16万元，且进步空间仍然很大.

表2 空气系统节能

3.2 加强电气自动化企业与高校专业间合作

合作的途径可以是企业在有电气自动化专业的高校中建立厂房或者车间，规模不一定需要特别大，设备齐全即可，并且进行相关的职业培训，包括书面培训以外的例如生产试验，产品检测等培训，是为了增加学生的学习方式及途径.将学校的理论教学和企业的实践结合起来，这样的合作形式有利于学生将书本知识与实践进行结合，为以后走向社会，走进真正的操作基地时可以更快地上手，使实习不会过于费劲.另一方面，可以根据社会真正需要的该专业的技术人才进行专项技术培养，培养出订单式人才.

3.3 电气自动化技术发展趋势

在电气自动化技术发展的未来，顺应信息技术和大数据工业发展，呈现的应是分布化的十分开放且信息化的趋势，分布式形成的结构即为一种工作的网络，它能保证其中运行着的智能模块可以进行独立的且相互联系的工作，分布即是分散，将系统威胁分散至最小的概念.开放指的是系统结构中与外界沟通的程度，实现最大程度的与外界世界的连接，有益于优化与改进自动化系统.信息化包含着的是系统信息进行的数据处理，流程处理等的综合处理的能力，这就需要与网络的新兴技术实现良好、高效地结合，让系统网络来管控系统，实现一体化管理.与此同时，应竭力向创造大国进行转变，在产品价格吸引本国及外国投资商时，更应保证产品的质量特别是高频率使用下与岁月的考验.另外，电气产业也及时发现大量的高质量人才及团队，寻求产业创新发展，要把握科学发展观的内涵，结合该地区产业的实际发展，寻找本身的不足与差距.

4 结论

在电气自动化工程控制系统发展中，要想获得持续地进步必须要不断地寻求创新，统一化得对系统进行合理的科学管理，与电子信息技术相结合.最后，应该加强校企合作，相关专业人才的培养应该在校期间就应该加强，从而在毕业后就已经有着良好的职业水平，使人才可以将所学的知识利用起来，促进电气自动化行业进一步发展，为我国市场经济的建设事业添砖加瓦.

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2017-01-11