自动控制技术在建筑电气工程领域的应用研究

严婷婷 史誉州

（南通航运职业技术学院，江苏 南通 226010）

随着世界经济的国际化和全球化加速，中国经济和科技水平不断提高，建筑电气工程的发展愈来愈快。建筑电气工程自动化逐步深入到人们的日常工作、学习生活中去，并在当今工业化中得到不断完善和广泛应用，包括的行业主要有：工业制造、工程建筑、农业生产、国防等，并已成为社会和经济发展的关键支柱。

1 研究背景

由于社会经济的发展、科学技术的进步、生活水平的改善，使得人们对于生活环境、工作场所的舒适度、便捷性等方面的要求都越来越高，这就推动了建筑设备（包括：照明、变配电、给/排水、楼宇控制、消防水控制及暖通空调等设备和系统）往自动控制的趋势发展，自动控制既能提高对各设备的利用率，同时还可以节能降耗。

城市化进程的日益加速使得城市用地越发紧张，配备智能系统的高层建筑也就越来越受欢迎，且得到了大力推广，这对消防、供电、电气、给/排水等设备和系统的运行、维护以及管理提出了更高要求。传统的电气技术不仅无法满足当代社会人民生活、工作的各项要求，反而在一定程度上阻碍了人们开发、实现新型建筑功能。现代电气系统以及建筑设备发展的复杂程度越来越高，自动控制技术及智能化系统能够实现建筑物发展的主要需求，同时还能够更好地推广和使用各项电气化技术。

2 自动控制技术的优势

自动控制技术在控制现场方面主要是借助于其自身极其优秀的处理能力，涵盖并集中控制了多个系统，包括：配变电、照明、电梯、中央空调、给/排水和楼宇控制等。在对建筑电气设备进行安装或调试的时候，对专业性以及技术性都有比较高的要求，主要包含：电子学、信息学、电工学以及自动控制技术。通过自动控制技术，能够有效地改善各系统相互间的有效联系和联动；此外，落实相关监测作业可以在很大程度上提升建筑物的安全性。目前，现代智能建筑中所采用的自动控制系统，多指借助具备较高处理能力的现场控制器，集散控制楼宇中的相关设备和系统，包括：照明系统、配变电系统、通风系统、电梯系统、给/排水系统以及中央空调系统等。此外，建筑物内电气系统与很多学科相关，所涉及和涵盖的面比较广，伴随智能建筑的进一步发展，现代建筑电气技术已被单独列为一项具备重大意义的工种。同时，我国也陆续颁布了相关的行业标准与规范，例如：《建筑电气工程施工质量验收规范》、《民用建筑电气设计规范》等，这也促使国内渐渐形成了一种标准化技术，它密切结合了其应用对象，并具备了电子学、电工学、信息学和自动控制技术等多门学科相交叉的特点。

根据自动控制技术的实际应用成效，呈现出了以下几大技术性优势：

2.1 能够对设备和系统的整个工作流程进行高效、全面的监控

大型建筑的结构通常比较复杂，其电气系统具有结构繁、组件多、功能全的特征。传统的运行模式大多会留有管理盲区，从而致使出现故障，但是现代自动控制技术是借助于“采集一处理一反馈”的新型模块，实时地对系统进行数字化监控，可以及时迅速地传达控制中心的各项指令至系统，同时把系统的反馈信息传回控制中心，从而得以实时、高效、持续地对整个系统进行管理和监控。

2.2 提升了整个系统的联动性

自动控制技术能够把建筑内的配电、消防、照明、空调等各个系统串联成一个整体，在很大程度上改善了联动效果，使得电梯系统能够根据各楼层的用户流去自动地调整其运行速度。在发生水管爆裂、火灾等紧急情况的时候，系统能够自动进行识别和判断，并及时激活系统内早已预设好的应急处理方案，实现启动紧急照明系统、调节水压、打开喷淋灭火系统等措施，达成各子系统相互之间的配置和互动。

2.3 改善了系统的安全性

电气系统自带危险因素，任何操作失误、设备故障或是环境变化等都有可能会对系统造成严重的安全问题。自动控制技术能够帮助系统及时地对异常状况做出反应，且可以借助其遥控模式减轻故障等异常状况及可能会对维修管理人员所造成的直接伤害。

3 自动控制技术应用于建筑电气工程领域的相关场景

目前自动控制技术在建筑电气工程中的各细分领域都得到了非常普遍和广泛的应用，特别是在智能建筑领域，自动控制技术所起的基础性作用尤为重要，应用场景主要有下列几大系统的设计：

3.1 供电系统

系统包括电源、控制器以及供电设备等重要组成部分，设计重点在于电能传输、转化的各性能参数控制。此系统应用必须确保具备充足和稳定的电流、电压以及供电频率，而且系统内配备了监控装置，可以借助各种技术手段监测系统的运行状况，一旦发生异常问题就会马上发送警告，提醒运行管理人员去检查或修正相关运行参数。

3.2 照明与动力系统

本系统为智能建筑中消耗能源最多的一个系统结构，因此在设计与应用过程中必须充分考虑和采用节能环保理念，尤其在高层建筑中，照明设备更多、电梯动能的需求量也更大。设计照明系统时，节能方面主要采用一些节能相关的技术以及节能型的照明设备。利用节能技术能够启用自动控制照明模式，比如：开关调控、声控等。此外，在能够满足用户最基本的照明需求前提下，可以适当调低照明系统的亮度，减少照明设备消耗的电量，达到节能降耗、绿色环保的目的。

3.3 给/排水系统

系统主要有给水和排水两个细分系统，其运行都需借助于水泵和传感器。给水系统的给水方式主要有：水泵直接给水、气压罐给水和高位水箱给水等，室内排水主要借助重力流直接排放。作业人员在设计给/排水系统的时候，需要把传感器安装于水泵的位置，便于实时监控排水系统的相关参数，同时对水泵的运行状况进行控制。此外，还需要利用传感器检测气泵液位、溢流情况和最低报警水位等重要项目。

3.4 通风和空调系统

通风系统主要用于调控和优化建筑物内部空气的新鲜程度，它具备智能监测功能，能够准确地检测建筑物内部空气当中 CO 和 CO2两种物质的含量。当含量超出规定的标准范围，通风系统就会自动将建筑物内外的空气进行流通与转换，从而确保建筑物内部的空气能够一直清洁、新鲜。

空调系统主要用于调节和控制建筑物内部的温度，其结构形式有三种：局部式、半集中式和集中式。系统结构根据制冷与制热两大功能分成两个部分，且两大功能可以交替使用，功能的实现主要依赖于闸门、制冷/制热设备、风机等一系列装置的有效调控。空调系统的能耗量特别大，因此节能降耗是设计空调系统时需要考虑的重要原则。

4 结语

在现代建筑电气工程领域中，自动控制技术的实现可以借助于各种先进技术与手段，例如通讯技术、智能化技术以及网络信息技术等，这是现代化建筑最为重要的一个标志。想要在建筑电气工程领域更加广泛地采用自动控制技术，仍然存在较多技术性挑战与问题，因此需要广大建筑电气工程师积极努力地研究和改进自动化技术，从而推动现代建筑产业的持续发展。