绿色建筑智能控制系统

王少华

【摘 要】伴随着信息化和城镇化步伐的加快，新兴的建筑也在逐渐取代传统建筑。在当前信息化全面到来的时代背景下，以“绿色”为理念，“智能”为手段，绿色建筑成为当今世界建筑的新“趋势”。在绿色建筑中，以通信技术、控制原理和建筑知识等相结合，作为智能控制系统的设计基础，从而实现我们对室内环境、家用电器等进行智能检测与操控。根据我们的生活实际，选择合理的控制系统中硬件设备的布局方案，包括传感器的布局、以及执行机构的分布，采用太阳能光伏系统供电和交流电源混合模式，利用感应器以及传感器，确保信息收集全面、数据传输途径最优、控制策略有效。

【关键词】绿色建筑;智能控制;最优策略

中图分类号： TU855 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）34-0117-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.34.052

0 引言

伴随着科学技术的发展，全球经济得到了快速的进步、科技也有了很大的成果，但是有很多全球环境问题仍然得不到有效的控制。所以，如何使资源、环境、经济三者友好和谐的发展就成了当今世界急需解决的问题，加快了各个国家携手发展绿色可持续发展的步伐。建筑方面的产業对我国的社会经济快速发展有着非常大的贡献，在做出贡献的同时，也消耗了大量的能源，成为我国最耗能源的产业之一。目前，我国大部分的新建建筑都有高能耗的特征，而且已存建筑中绿色建筑覆盖面积小，建筑能源的有效利用率比较低，造成浪费比较大，除此之外，据新的统计年鉴统计显示我国建筑能源的消耗总量从2010到2013年一直在上升，其占全国能源消耗总量比重也在不断上升。建筑产业在很大程度上促进了我国的经济发展的，与此同时，建筑业也需要有一些转型发展与改革创新，使我国的建筑产业向着低能耗、绿色化、低碳化的方向发展。

1 绿色建筑在国内外发展现状

作为世界上最大的发展中国家，中国经济的快速发展也对环境产生了不可逆转的影响，特别长一段时间以来，我国的经济一直以高耗能、高损耗、高成本、低寿命、低利用的粗犷型模式发展。如今以环境污染为代价的经济发展模式已然不适合当今世界发展的趋势，也与我国当前的发展方向不相符。因此，为了尽快改变当前建筑业的现状，尽早实现建筑产业的低碳化、生态化，我们必须做到（1）要以特别快的行动去规范建筑业的绿色发展;（2）增加环保建筑的覆盖规模;（3）创建长期并且有效的绿色建筑产业。绿色建筑智能控制系统的设计和开发是适应时代发展的产物，可以利用当下发展成熟的技术，自动准确的调整建筑物内的各项指标，调节快速准确高效，成本低，做到经济迅速发展的同时，还不耽误我们保护我们的生存环境。

绿色建筑的概念最先是由欧美等国的一些专家提出的，由于20世纪六十年代末，西方国家的经济得到快速发展后，建筑行业的能源耗损问题也相伴而生。而当时的绿色建筑主要有以下特征：（1）资源低消耗;（2）符合所在地环境要求;（3）用可循环的材料进行建造。智能建筑的概念起源最早的应该是美国，这个概念是在第三次科技革命后的产物，它是在计算机技术和通信技术发展相对成熟后被提出的。随着世界经济全球化的发展，许多国家开始实行低碳排放和贯彻可持续发展战略。现在存在的可信度比较高，而且使用范围广，评价结果比较容易被大众所接受的是美国的《绿色建筑评估体系》，就是我们常见的LEED体系，相比于在绿色智能建筑的研究方面，我国在该领域的研究时间较短，但是由于现在能源、环境与经济发展等方面的问题日益突出，我国政府对这方面的研究极其重视，为了推动绿色智能建筑的发展，我国政府不仅向全国呼吁绿色节能的发展模式，更是颁布了一些相关政策来扶持绿色智能建筑的发展。

2 系统总体架构设计

绿色建筑智能控制系统的设计，最终的目的是满足用户在绿色建筑中对生活及工作等方面的需求。所以我们在设计过程中，需要考虑到用户对于室内环境的需求、对家用电器的控制、以及其他需求，运用移动互联网嵌入式平台以及传感器等技术，在设计中我们采用模块化的结构方式，把整个建筑上的控制系统按照各个部分所控制的功能的不同，分成若好几个子模块，让各部分之间减少相互之间的耦合，增加各模块之间的内聚程度，给用户带来更满意的体验。在设计过程中，设计原则：从上到下;而开发原原则：从下到上。可信度最高、适用度最广、评价结果比较容易被人们接受的设计绿色建筑的智能控制系统。

2.1 中央控制子系统

在整个绿色建筑智能控制系统中，相比之下最核心的部分应该就是中央控制子系统了，这个子系统负责处理别的模块收集的各种信息，从而控制节点的开闭，在使用过程中，还需要不断学习用户的行为习惯，然后完成对整个系统的调度和控制。

2.2 室内环境子系统

在室内环境子系统中，我们打算在地上铺设蓄热盘管来达到对室内温度的控制目的，这种方法最大的优点就是绿色、环保、节能。当我们需要调高室内温度的时候，系统的工作方式可以分为以下四种：

（1）当水箱的温度、水位高低都合适时：需要运行电磁阀V3同时打开水暖循环系统P2，利用水泵的压力将暖水流抽到蓄热盘管中，在此期间对进水口的温度和水流量进行观察并记录有效数据，当温度达到我们的要求后，就可以关闭电磁阀，结束升温过程。

（2）水位不够：在此情况下，需先打开电磁阀给蓄水箱注水，顺便记录累计用水量，蓄水过程直到满足系统要求为止，接着关闭电磁阀V1，开启升温过程。

（3）水位合适，温度较低：就得打开V2和太阳能集热循环泵P1，在这个过程中，导入蓄水箱的水要先流经太阳能进行加热，这个时候我们还需记录下太阳能集热器入口处的温度T1、流量F1以及循环后的温度T5和流量T5。

（4）日照条件差：当天气条件不好时，太阳能不能提供我们所需的温度，这时就需要用电来启动电加热器，等蓄水箱内水温升高到合适的温度再开始升温。

当我们需要降低室内温度时，系统分为以下三种方式进行工作：

（1）温度合适，水量足够：抽冷水到盘管内，记录盘管进出水口的温度，流量，当室内温度达到用户要求时，关闭电磁阀，停止降温。

（2）初始水位比较低：需打开电磁阀引自来水到蓄水箱中，记录水箱累计用水的水量，到水量满足用户的要求为止，接着关闭电磁阀V1，用冷水进行降温。

（3）蓄水液位合适，温度较高：关闭电加热器，待降到合适温度时，再开始降温过程。

由上述内容可以看出，我们升降温过程的关键是电磁阀和水泵的配合，通过这一方法，可实现绿色建筑智能控制系统中对温度的要求，除此之外，还可节约能源，减少建筑排放量。

2.3 硬件部分设计

室内环境子系统的主要任务就是采集室内的空气温度、空气湿度还有采集光照度，然后根据设定的阈值对相关环境参数进行控制。室内空气温湿度采集使用了上海羽声智能科技有限公司生产的YS8116B型的数字温湿度传感器。该传感器为RS485总线式温湿度传感器，通过使用标准的Modbus-RTU通信协议达到多点同时监测的目的，还有组网并远距离传送数据的功能，并且具有以下特点：（1）测量范围宽;（2）精度高;（3）线性度好;（4）防护性能好;（5）安装比较方便等特点。此传感器的主要参数为：温度量程：-40～120℃，测温精度：±0.5℃，分辨率达到了0.1℃;湿度量程为0～100%RH，精度為±2%RH，分辨率为0.1%RH。这个传感器采用单总线数据传输模式，其接口电路如图1所示。

3 结束语

针对国内绿色建筑智能控制系统与发达国家相比还有较大差距的现状，对绿色建筑智能控制系统进行了研究和设计。通过设计使绿色建筑智能控制系统能够较好地满足用户的需求，还在很大程度上保护了环境，更重要的是响应了国家可持续发展的战略，让可持续发展不仅要处于意识形态层面，还要适用于生活实践。通过将绿色建筑和智能控制相结合，使未来的建筑变得更加高级，更人性化，更接近人们的实际生活，最主要的还是要使人们的生活更加方便。实现绿色建筑的智能控制还有很长的路要走，我们应该更加努力，为可持续发展以及节能减排做出自己的一份贡献。

【参考文献】

[1]阮冰琳.国内外绿色建筑管理模式发展现状研究[J].价值工程，2018，3717：8-12.

[2]王亮.绿色建筑经济可持续发展问题探析[J].经济研究导刊，2017，26：61-62.

[3]周卉，周康.绿色建筑发展现状与问题探析[J].南京广播电视大学学报，2017，03：69-72.

[4]张延.我国绿色建筑发展现状探析[J].滁州职业技术学院学报，2014，1303：61-63.

[5]王凯，吉宇飞.论我国绿色建筑的内涵与外延[J].西安建筑科技大学学报（社会科学版），2016，3501：70-73.

[6]谢国丽，杨军.中国发展绿色建筑的意义及建议[J].现代制造技术与装备，2012，04：74-75.

[7]马杰华.人工智能技术在智能建筑中的应用研巧[J].中国建材科技，2014，23（5）：343-343.

[8]伍化最新智能建筑技术在緑色建筑建设中的节能应用[J].大众科技2013（3）：31-36.

[9]苏本跃，王广军，牵健.基于物联网环境下体感交互技术的智能家居系统[J].中南大学学报：自然科学版，2013.