智能建筑中电气控制技术的应用探究

王豫

【关键词】智能建筑；电气控制；应用技术

我国建筑行业迅速发展，智能建筑是一种能够提高建筑整体应用品质、符合行业未来发展需求的一种新型建造理念，在一系列新型技术的辅助之下，赋予传统建筑较高的智能化能力，从建筑工程质量管理、建筑使用体验提升、建筑安全及便捷性提高等方面提供全面的解决方案，智能建筑所指引的一系列内容，也符合人们对行业未来发展的预期。也正因此使得智能建筑理念一经提出，便迅速发展同时取得了较为广泛的应用空间。明确智能建筑电气控制技术的一系列应用内容对于行业发展而言，具有积极促进作用。

一、智能建筑概述与发展

智能建筑技术基础主要由现代建筑技术、现代电脑技术、现代通信技术和现代控制技术组成，通过将建筑物的结构、系统、服务和管理根据用户的需求进行最优化组合，从而为用户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境[1]。随着我国计算机信息技术、电气控制技术以及产品独立自主研发能力的增强，近年来智能建筑的概念也逐步得到重视。目前已经有相当一部分新建建筑工程项目，开始了智能建筑的相关探索，通过一系列现有技术形式全面提升建筑整体的智能化能力。

表1 智能化建筑能力体现

智能建筑能力的全面实现，离不开电气控制技术的支持，而自动化电气控制技术也在逐步发展完善当中。

二、电气控制技术与智能建筑的关联关系

电气工程对于建筑工程项目而言是不可或缺的工程形式，自动化电气控制技术是指在非人为干预条件下能够根据既定的程序和使用场景做出正确的反馈，判断实现电气自动控制的一种技术形式。智能建筑多种使用功能的实现与电气控制技术是密不可分的，二者属于协同关系[2]。电气控制技术是智能建筑理念下的一种重要技术形式，同时智能建筑也可结合其他多种技术形式，确保电气控制技术的正确应用。电气控制技术与智能建筑的关联关系可参考下图。

图1 电气控制技术与智能建筑的关联关系

正因这种协同关系的存在，需要确保在建筑工程项目设计工作开展过程中，合理应用电气控制技术，明确工程设计的基本原则，全面赋予建筑的智能化能力。本文正是在此背景下展开的研究工作，探究智能建筑各个场景当中对于电气控制技术的应用统筹。

三、智能建筑电气控制的设计原则

（一）功能实现原则

智能建筑通过一系列技术形式来赋予建筑多元化的使用功能，功能实现原则是指建筑基础使用功能需要被达成。例如对于住宅類建筑而言，满足日常生活需要和施工安全需求是首要的基本使用功能，在智能建筑理念当中，同样需要保障相关功能的正常实现。若因建筑的智能化改造使得基本功能无法达成，显然这种应用形式是没有必要的。

（二）安全可靠原则

智能建筑相比于一般建筑而言，会应用多种技术形式来实现，从工程层面上进行分析，智能建筑涉及的设备安装工程以及电气工程的数量远比普通工程要多，而各个工程的不恰当管理，可能会给建筑整体带来安全隐患。保障建筑的安全可靠是一般建筑的基本需求之一，在智能建筑中同样不可或缺，需要同步考虑到建筑在施工建造阶段以及正常使用场景下的安全保障能力。

（三）节能环保原则

在可持续发展战略的加持之下，各行各业均进行建筑节能的相关探索，而建筑工程项目在使用阶段所造成的高耗能问题，也是当下行业内要重视的问题。在智能建筑理念的加持之下，能够为建筑节能提供更为全面的解决方案，一味保障建筑的实用便捷以及智能化能力牺牲建筑的节能环保效果同样在设计过程中应当予以避免的，需要从该角度确保技术的可持续发展价值。

（四）便捷应用原则

智能建筑理念的提出，本质上是为了提高建筑在使用阶段的便捷性，显然并不是所有新型技术均适用于智能建筑，例如个别技术形式，可能在安全性或节能效果上更加全面可靠，但学习成本较高，应用较为繁琐，会使得建筑用户端体验不升反降。在设计过程中同样需要避免相关情况的发生，要考虑各个技术选取以及工程设计对未来应用便捷性所造成的影响。

四、智能建筑电气控制的应用实例与设计分析

（一）智能家居系统

智能家居是智能建筑概念的最好体现，也是一般建筑在进行智能化改造过程中较易实现的一个应用实例。智能家居主要围绕着传统家用电器设备进行升级与改造，通过互联网技术以及电气控制技术使得家居系统物与物之间、物与人之间发生关联，赋予家用电器设备一定的智能化能力，从而实现生活品质提高、应用便捷性提升的效果[3]。

智能家居的应用场景和实例较为丰富。从单一品类的智能化来看，当下大部分家用电器均具备一定的智能化能力，例如智能电视，能够直接利用手机等设备点播节目，还具有语音识别和远程控制等功能；智能门锁，除传统利用机械钥匙开锁之外还具有网络身份验证、物联网密钥、生物识别等开锁途径。诸如此类一般家用消费电子产品均具有了一定的智能化能力，同时各个设备之间还能够实现信息互联互通，大大提高整体应用的便捷性。

在进行设计过程中，按照建筑需求选取智能化电子设备，结合各个设备的通信协议搭建通信网络并完成配置，而后能够简单便捷地实现对于智能家居系统的操控。此外在技术发展的保障之下，随着人工智能以及大数据分析技术的成熟，当下智能家居系统能够实现自动学习使用习惯、自动完成配置与调试等一系列功能。在工程设计过程中，也能够节约一定的精力成本，无需针对单个智能家居设备进行线路改造以及资源配置。

（二）新型暖通空调设备

暖通空调设备在建筑工程当中是用来改善室内热环境、维持建筑整体舒适程度的重要设备形式。在实际工程应用当中，暖通空调设备的能耗问题是值得重视的，主要体现在实际应用场景当中，人们为了保证更舒适的应用体验，使得相当一部分暖通空调设备长时间处于高功率开启状态，尤其对于公共建筑而言，因缺乏管理且出入频繁，进而导致暖通空调设备能耗增加，同时长时间的运转，也会使得设备自身的应用寿命大大缩短。

基于此，在智能建筑的背景下提出了新型暖风空调设备应用，通过智能电气控制能力实现空调的变频控制以及自动化启停。可按照实际应用场景设置空调的定时开关以及温度调整，可按照室内空间的使用时长、工作时间等情况预设定时开关时间，或设置其他参考条件，能够有效避免暖通空调设备长时间处于高功率开启状态，避免因人为管理疏忽造成的能源浪费情况。

而智能化背景之下，新型暖通空调设备所能够实现的功能也更加完善。例如智能化空调具备变频功能，而变频的操控无需人为控制，可结合当下室内温度情况以及室外温度情况等必要的信息来综合确定空调频率，同时通过其他技术形式监测室内空气质量、判断室内是否有人等，结合前端的信息收集来决定空调是否开启以及以何种功率工作。智能化暖通空调所具有的一系列能力及切入点，可参考以下图表。

图2 一种智能化暖通空调解决方案

暖通空调技术发展较为成熟，也是智能电气控制中一个典型的应用案例，保障建筑使用品质达成的前提下有利于能源节约和环境保护，延长暖通空调设备的使用寿命。

（三）消防安全预警系统

建筑消防安全问题是使用阶段一个需要重点管控的问题。当下高层建筑的业态盛行，这种建造形式其在消防安全上具有较大的隐患。智能建筑电气控制技术的成熟，为高层建筑消防安全问题解决方案提供了必要的支持。考虑到传统高层建筑内部空间复杂、整体体量大的特性，当发生消防安全隐患时无法及时执行，也难以在短时间内通知到建筑的所有使用者，从而浪费了消防安全问题的早期处理和逃生工作的黄金时间。而在智能建筑电气控制技术应用之下，此问题得到了一定的解决。

智能建筑电气控制技术的支持下，消防安全预警系统主要有以下几个层面的内容：一是火情监测信号的接收系统，可通过烟雾传感报警以及温度报警等形式来识别早期火灾隐患；二是中央处理器系统，当收集到相关信号之后，进行可行性判断，同时将该信息传输到管理端和需要预警的位置；三是警报系统，在接收到相应的信号之后，即通过声光等形式完成警报，提醒建筑的使用者以及管理人员作出相应的反馈操作。此外智能建筑电气控制系统的支持下，还能够将消防安全系统与火灾自动处理系统联动，通过调动防排烟系统以及自动喷淋系统等消防措施来实现火情处理的自动化。全流程无需人为干预，能够高效准确地完成消防安全预警工作。

当下对于大型建筑工程而言，消防设计工作是尤为重要的，显然智能化电气控制技术的支持，为消防安全问题的解决提供了更多的思路。相比于传统消防警报形式而言，智能建筑电气控制系统的支持下能够争取更多的火灾早期处理时间，具有更高的安全系数。同时在多元化系统的联动当中也能够实现复杂建筑的早期火情预知与警报，无论对于何种建筑业态形式都是有利于安全系数提高的。

（四）楼宇安全管理系统

对于建筑社区和楼宇安全管理，在行业内一直是存在矛盾。安全管控等级过高会对建筑的业主方造成出行不便的负面影响，如果管控得不够全面，又可能会使建筑整体安全隐患增加。在这种矛盾的影响之下提出了利用智能建筑电气控制技术来实现楼宇安全管理的优化和加强。

在设计过程中对于楼宇安全系统主要需要进行以下部分的设计，一是小区的门禁位置，二是各楼栋单元门入户位置，三是建筑单体房间入户门位置。基于电气控制技术，在智能建筑的设计理念中，可对于楼宇安全管理出具以下方案：小区门禁与单元门门禁位置可增加识别方式，除一般钥匙开锁和门禁卡开锁之外，可以引入生物识别手段以及动态密码开锁的形式，同时结合智能建筑远程互联以及信息沟通的能力，可利用智能手机辅助上述位置的安全通行。此外对于访客进入也可由业主方发起访客申请需求，通过临时密码的形式，既保证了便捷性又能够实现安全管控。

从目前行业实际应用的角度进行分析，楼宇安全是建筑使用方较为关注的一个话题，在智能建筑电气控制技术的辅助之下，能够平衡建筑使用便捷性以及安全性二者之间的关系。此外也能够将安全管理系统与其他管控系统联动，提高建筑的整体智能化能力，例如在检测到使用者通过小区门禁进入社区之后，可利用影像识别技术跟踪其行动路线，当临近单元门时可实现自动无感开锁，同时唤醒电梯到指定的楼层。

（五）智能化办公解决方案

在我国经济体制变动的背景之下，办公类建筑的需求也在逐步增加。相比于一般民用建筑而言，办公建筑所要求的各类电气设备、多元化的使用功能均是在设计过程中需要考虑的问题。如何打造现代化智能化的办公空间这一问题，当下建筑工程行业可以从电气控制的角度探究出解决方案。全体系智能办公解决方案的提出，需要遵循以下几个原则：一是要保障办公需求的全面实现，二是赋予整体办公空间一定的智能化能力来提高工作效率。因此在设计的过程中，可按照智能家居的基本思维把控智能办公系统的设计工作。

大型公共办公建筑相比于民用建筑，其人员出入更加频繁，同时临时人员数量多，门禁系统过于严密会导致整体使用便捷性下降，可通过临时授权和分发授权端口的形式来解决此问题，可将临时访客的人脸信息提前录入到授权端口当中，或通过分发单次密码、階段密码的形式授予进入办公楼的临时权力；在智能化办公解决方案中也需考虑到传统办公建筑面积大、设备数量多的使用问题，在智能电气控制技术的加持之下，能够实现各个用电器的自动控制和群体控制，避免反复开启多个设备所造成的精力浪费，也能够一定程度上践行建筑节能相关思想。

结语

智能建筑是一个较为新颖的建筑设计理念，在行业不断发展完善的背景之下，也使得智能建筑具有较多的应用实例和应用场景。智能建筑一系列功能的实现与电气工程是密不可分的，本文结合现有技术形式以及笔者自身从业经验归纳列举了几种智能建筑电气控制的应用实例场景，同时明确了在设计过程中需要遵循的基本原则以及参考方案。实际上随着行业的不断发展，当下已经有更为多样化的新型技术形式，被应用到建筑智能化改造和设计工作当中，为提高建筑整体品质和现代化能力奠定坚实的基础。