智能建筑中的自动化设计及其应用

王广卫

摘 要：在现代智能理念、技术支撑下，建筑开始以宜居原则为中心，融合现代信息技术、数据技术、监控技术以及人工智能技术，打造更优的居住环境，较好地满足了现行消费者更高的居住需求。在此基础上，以人文关怀、能源节约、智慧居住等理念形成的楼宇自动化受到了开发商和消费者的青睐。基于此，为启发开发商更优地进行楼宇自动化设计以及应用其中关键技术，探讨了楼宇自动化概念、价值、自动化设计及应用方向，以供参考。

关键词：智能建筑；楼宇自动化；设计及应用

中图分类号：TU855                                 文献标识码：A                                文章编号：2096-6903（2023）01-0007-03

0 引言

楼宇自动化设计以及关键技术涉及内容较多，相关人员在设计智能楼宇过程中，要综合考量各个方面的因素，如节能、智能、安全等理念。而若设计人员对智能楼宇缺乏系统的认知，必然会影响其设计和技术应用效果，甚至出现资源浪费等情况[1]。因此，相关技术人员要结合楼宇自动化概念，从自动系统设计等要素出发，丰富自身设计理念、技术，以提升自身楼宇自动化设计效果。

1 楼宇自动化概念及其设计价值

结合楼宇自动化系统构成、运行表现可以看出，楼宇自动化主要指利用计算机控制系统，对楼宇相关设备进行动态、全面、系统的控制（如图1所示）。具体而言，它利用计算机逻辑程序，智能控制楼宇的能源供应、水源供应等，在保障能源合理应用的同时，为业主提供更加现代的技术服务，如安全技术、冷/暖供应等。从具体表现层面看，包含消防监控系统、电梯运行智能控制系统、电力供应监控系统、照明系统智慧管理系统等。

由于楼宇自动化包含多种现代技术，能够以最佳的方式调配资源，因此设计和应用意义非凡，具体包括2点：一是能够提供更加舒适的居住環境，通过科学系统设计楼宇智能系统，为业主提供全方位、全流程、全层面的服务，如24 h不间断的安保服务，更加可靠给水、供能服务等。二是能够降低能源的损耗。通过智能系统的逻辑程序，楼宇自动化能够从节能、节水等角度，在保障业业主正常服务基础上，控制楼宇整体资源的输出，继而实现能源的有效把控[2]。

2 楼宇自动化系统设计相关要素

2.1 楼宇自动化系统设计内容

作为智能建筑核心元素，楼宇自动化设计涉及内容较多，技术人员在设计过程中，要汇总建筑所有服务项目，从整体把控设计内容。第一，要从整体角度把控空调机组，如进行智能调节，使它拥有良好的运行效果。第二，要注意建筑整体通风设备，要以舒适度为原则，借助现代智能通风设备，优化建筑通风效果。第三，要智慧把控建筑配电系统，即要在满足业主用电需求基础上，科学控制楼栋的照明系统。第四，要注意建筑的排水系统，以满足业主日常需求为基点，智慧控制水资源的输出。第五，要实现停车系统的自动化识别，以保障业主能便捷地通行。第六，要设计智慧、可靠的安保系统，结合感应探头、红外线设备等要素，核实业主以及外来人员，以有效提升楼栋的安全性。第七，要设计智能火警体系，如设计烟、温度感应器和报警器，以在降低火灾损失的同时，保障业主的生命财产安全。

2.2 楼宇自动化设计要点

2.2.1 设计步骤

楼宇自动化设计主要包含以下两个层面。

从细化层面看，在方案设计阶段，要从技术、经济、管理体制等层面看设计是否可行，要基于建筑设备自动化要点进行初步计划，如基于节约10%～15%以上的能源进行设计控制。初步设计主要包含7个方面的内容：①汇总建筑智能控制功能，并以此为依据划分系统模块，设计整体系统。②了解监控类别及点数。③基于建筑功能和需求，设计自动化系统网络构成。④分析硬件性能，掌握硬件组态。⑤基于软件功能、种类细化系统设计。⑥从正常电源和备用电源两个层面设计电源供应系统。⑦设计线路走向、铺设形式以及施工方式。

从整体角度看，楼宇自动化设计步骤为：第一，要掌握哪些设备需要融合到建筑系统设计中。第二，要依据系统规模，确定自动化系统面积和位置。第三，要设计能与其他工种相配合的施工方式。第四，要设计监控表，确定监控位置。第五，依据建筑设计图纸，设计各个自动设备的控制分站。第六，设计建筑物自动控制系统构成图，并以此为依据绘制自动化平面图。

2.2.2 传感器与执行器的选型

要科学选择常用传感器，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器以及流量传感器等。选择温度传感器时要考虑操作是否简便，经济，运行是否可靠，测试范围是否超过实际标准等。要科学选择执行器，如气动执行器、电动执行器以及液动执行器等。以智慧楼栋常见电动执行器为例，它主要由位置反馈、弹性联轴器、推力机构以及放大器等设备构成，具有传输距离远、传输速度快、能源取用方便等优点[3]。

2.2.3 中央站以及分站设计

结合楼宇自动化体系，中央站以及分站设计应把控两个要素（如图2所示）。要全面把控中央分站设计内容，即处理机系统、显示设备、操作键盘、打印设备、储存设备以及操作台等。以图形显示器为例，一般选用CRT显示设备，尺寸在17～18英寸。分站主要是指能够进行独立运行的计算机控制、检验系统，在设计中要结合其具体功能，如顺序控制站、采集和监测站以及全面的现场控制站。在设计分站要保障环境安静、干扰少、噪声低，要保障24 h内能够对其进行检查、要保障空气流通等。

3 楼宇自动化模块设计及应用方向

3.1 空调系统

对于智能建筑楼宇自动化系统设计而言，应对空调系统节能问题进行综合、全面的分析，归纳出不利于空调系统稳定运行且能耗消耗较大的因素，并有针对性地优化调整空调系统，进一步提高其运行效率，避免破坏生态环境。借助监控系统，动态化监测与管理空洞系统运行，若其存在异常状况，便可立即发出警报[4]。

3.2 冷热源系统

针对冷热源系统的设计而言，设计者应采取控制程序模块化的方式，进一步简化控制系统，具体操作如下：冷冻系统启动，停止次序控制模块。设计时应基于冷冻机系统实际运行情况，启动时对冷却水、冷水蝶阀的启动顺序进行合理调整，一旦获取反馈信号便可立即开启冷冻水泵以及冷却水泵。温度控制程序进入前，必须全面收集完冷却水泵的运行状态信号。启动冷冻机组前，往往需要延迟一定时间，以此来确保机组能够稳定运行。停机时，根据开机时的相反顺序操作，以此来保证冷冻系统能够正常的启动与停止。

3.3 供排水系统

在结合智能建筑功能和需求设计自动化楼宇时，设计人员要重视排水系统的设计。简而言之，要结合建筑结构和功能表现，科学选择排放泵。目前，楼宇自动化设计主要需要选择回水泵、消防泵以及生活泵[5]。其中，回水泵主要指通过自动收集业主生活废水，以提升水资源利用效率，降低建筑活动对周边生态环境的影响。消防泵主要是用于特殊用水的供应，它必须有通信接口的控制器，以保证消防用水得到控制。生活泵主要是保证居民的用水能够连续供应，并通过在生活泵上安装变频器的方式，控制供水的压力在合理的范围内。在此基础上，结合集中控制中心远程控制技术、现场监控技术，对排水系统进行综合管理与控制。自动化供排水系统用于实现对自身运转情况的控制，保证系统的运行更加稳定。如一旦建筑排水系统出现故障，自动系统会自动收集信息，并向工作人员发出警报，以便及时处理系统异常问题。

3.4 自动烟雾报警装置设计应用

烟雾警报器主要是指能够在外界气体等因素影响下，对住户或管理人员预警发的设备。这种设备主要包含烟雾传感器、火焰传感器、电路及预警电路等[6]。其中，传感器作为该设备系统功能的核心元素，能够通过感应外部电离室，控制自身无线发射器做出預警活动。终端接收器在收到传感器发出的信号后，会输出报警信息。这种兼具检测、预警作用的设备，能够有效提升楼宇智能控制效果、安全等级等。需注意，在设计应用此设备时，为提升灵敏度，应避免环境湿度、温度过大，要定期清理传感器等。

3.5 照明系统

在进行智能建筑楼宇自动化设计时，需要全面分析建筑内部的照明情况，并结合实际情况提高对自然能源的利用率，降低对电能的损耗。要结合业主实际需求，从节能角度出发，选择功能丰富的智能照明网关，如内部时钟、类型转换、报警功能、时序调度功能等。需注意，在设计照明系统时，要注意细节把控，如是否具有自我恢复、诊断功能，是否能够接收信息等。

4 智能建筑中的自动化应用展望

从现行智能建筑楼宇自动化技术发展趋势来看，其建筑的智能属性将会更高，如以服务质量为中心，为居住或办公人员提供更佳的体验。

4.1 物联网化

在现代信息技术、物联技术、感应技术基础上，建筑楼宇的发展将会被智能联动到一起，成为物联网的一个版块。在这个版块中，居住人员或楼栋管理者能基于物联网络体系，更加便捷地使用电脑、手机等设备，或基于物联网络控制建筑相关设备，如灯、电梯等，从而实现指令与控制的和谐统一，实现控制对象的快速反应等。

4.2 微电网化

微电网主要是指基于现代智能控制系统，以现代新能源技术为基点，如太阳能电池技术或储能技术等，以建筑为中心，打造自给自足等电网体系。在能量转化器、分离式电源的设备作用下，建筑的供能系统将会更加完善，甚至作为一个能源输出节点向外界供能等。

4.3 智能化

虽然当前建筑拥有较高的智慧性，但距离真正的智能还有一定距离。未来在各项需求和技术发展推动下，智能建筑将会实现真正的智能化，如无人值守的监控设备能够基于逻辑程序，科学、立体地向远程技术人员提供现场画面，并基于现场异常情况作出智慧反应。如一方面向管理人员预警，另一方面调整现场资源，处理现场诸如火灾等异常情况等。同时，智能化还能将所有资源集中到个平台中，并利用事先设计的逻辑程序对各个子系统进行管理、运算和分析，而后对各个子系统进行统一操作和维护。这样不仅能方便管理，还能提高相关人员的工作效率。

在现行更高要求的智能建筑楼宇自动化设计要求和标准环境下，相关人员应重视楼宇自动化设计要素、应用范围等，并不断丰富自身理念和技能，建设更加可靠的楼宇自动化体系。在提升自身设计水平的同时，推动楼宇自动化设计现代、智慧发展。

参考文献

[1] 廖晓波.智慧城市建设中BIM技术的应用与实践[J].建筑结构，2021，51（22）：160-161.

[2] 李壮壮，李思翰，杨名亚，等.楼宇自动化在高校节能管理系统中的应用[J].设备管理与维修，2019（10）：191-192.

[3] 任文诗，高红均，刘友波，等.智能建筑群电能日前优化共享[J].电网技术，2019，43（7）：2568-2577.

[4] 臧易非，王营.楼宇自动化控制系统的构成与应用[J].中国新技术新产品，2018（9）：90-91.

[5] 林绍辉.楼宇自动化技术在医院机电设备管理中的应用[J].建材与装饰，2017（51）：200-201.

[6] 田菲.楼宇自动化控制系统在机场建筑节能中的应用[J].中国设备工程，2017（21）：62-63.