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建筑电气中电气工程及自动化智能化技术的应用探究

2020-09-11 181 上传者：管理员

摘要：文章从电气工程与智能技术两个角度入手，对电气工程及自动化智能化技术在建筑电气中应用的现状背景进行了阐述；围绕全程性、准确性以及联动性三个方面，分析了电气工程及自动化智能化技术在建筑电气中应用的优势特点；从建筑电气设备控制、建筑电气安全保障以及建筑电气设计优化三个角度入手，研究了电气工程及自动化智能化技术在建筑电气中应用的主要表现。

关键词：
建筑电气
智能化
智能技术
电气工程
自动控制
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1、引言

在建筑工程体系当中，电气工程扮演着十分重要的角色。现阶段，随着“互联网+”时代的到来，社会中绝大部分行业均迈入了信息化、智能化的改革发展路途中，电气工程领域自然也无法例外。基于此，我们有必要对电气工程及自动化智能化技术在建筑电气中的应用进行探究讨论。

2、电气工程及自动化智能化技术在建筑电气中应用的现状背景

2.1电气工程

所谓“建筑电气工程”，即围绕电能资源、电气设备以及电气技术开展的，以创造、维持和改善声、光、热等建筑环境的项目工程。一般来讲，建筑电气工程的建设体系包含用电设备、用电线路、控制和保护装置三个系统部分，各系统各有分工又构成整体，共同支持房屋建筑投用过程中电能资源的供应、输送、分配、利用、监测和保障。

近年来，受惠于我国经济、科技、民生等多个领域的快速持续发展，广大人民群众生产生活中形成的建筑需求与用电需求日益提高，促使电气工程在现代建筑行业中的角色地位越来越重要。在此背景下，我国国务院于2015年5月印发了《中国制造2025》这一行动纲领，对电气工程的自主化创新与智能化发展提出了要求。做好建筑电气工程及其自动化相关技术的应用实践与优化改良，对打破西方发达国家技术垄断局面、推动我国制造强国与工业强国建设具有重要意义。同时，在“互联网+”的时代背景下，建筑行业与物联网、大数据等现代科技的深度融合已是大势所趋。因此，合理利用信息技术推动电气工程的实践发展，既是建筑行业现代化改革的重要落脚点，同时也是为建筑企业为客户提供更安全、更高质、更便捷产品服务的有效手段[1]。

2.2智能技术

在建筑电气工程的应用视域下，智能技术也可叫作“人工智能技术”或“自动化技术”，其主要借助高精度传感、大数据算法等现代技术支持，实现语言、图像、温度等现实要素信息的识别采集，并据此对建筑电气系统的运行状态进行动态控制，以此寻找到用电设备、用电线路以及控制保护装置的调整最优解。

早在20世纪五六十年代，相关专家学者就已经开始了智能技术的研究，希望通过程序编制、模块设计、技术开发等手段，赋予建筑电气系统以类似人工甚至超越人工的部分“智能”。但碍于当时社会的科技基础、经济水平、文化观念等多方面原因，相关研究大多止步于设计与试验阶段，并未真正融入社会实践中。而在当前时代下，我国社会在科技、经济、文化等方面都实现了飞跃式提升，为智能技术融入建筑行业、普惠人民群众创造了有利条件。

从目前来看，我国建筑电气工程的智能化发展前景极为可观。一方面，物联网、智能家居、智能建筑等概念得到了科研、设计、施工等相关领域的广泛认可与推崇，社会中建筑电气工程的实践经验与理论基础必将不断累积、持续完善；另一方面，“建筑电气与智能化”现已正式纳入我国高等教育体系当中，国内数十所学校均开设了相关专业，可围绕“建筑智能化工程”、“建筑技术基础”、“建筑智能环境学”、“电气传动与控制”、“网络与通信”等核心知识领域，进行兼具建筑电气工程素养与现代智能技术素养的综合学生培养，为建筑工程及自动化智能化技术在建筑电气中的未来应用夯实了优质人才基础[2]。

3、电气工程及自动化智能化技术在建筑电气中应用的优势特点

3.1提高建筑电气监控管理的全程性

建筑电气系统一旦发生故障问题，不仅会对房屋建筑的运行与服务质量产生影响，还可能引发严重地灾害性事故，使建筑使用者蒙受巨大的安全威胁与经济损失。因此，做好各类设备、线路及装置的性能监管与控制具有高度必要性。但在传统时期，建筑电气工程在设计、施工、维护等方面均表现有很强的人工性特点。这样一来，一方面会导致相关人员工作状态、技术水平、责任意识等内在素养与建筑电气系统质量直接挂钩，不利于相关管控行为的精准化、科学化落实。另一方面，由于相关人员的数量、精力有限，所以建筑电气系统的风险排查、检修维护、设备调整等管控工作都是按特定周期进行的。此时，一旦建筑电气故障发生于两次周期活动之间的“空白期”，将很难得到及时、全面的应对处理，不利于建筑整体的运行安全保障。

在应用电气工程自动化智能化技术后，上述负面情况可得到有效遏制。在智能化的建筑电气系统中，布设有大量的电流、电压、温度、影像、语音等传感器设备，其在电能资源持续供给的应用背景下，可全天候、动态化地进行信息采集，并将收集到的设备、线路、装置等信息通过无线通信、光纤通信等方式传输至管控平台处，为后续的自动化、智能化控制行为提供依据。这样一来，可有效消除传统人工模式下的“空白期”影响，实现建筑电气系统的全程化监管。在此基础上，位于控制中心层的管控平台系统可基于大数据挖掘技术、大数据预测技术、神经卷积网络技术等现代科学技术，对传感器传回的电气信息进行分析，并将分析结果与预设标准值进行对比。其后，若实际值存在达限或超限情况，系统便会快速制定设备、线路以及装置的调整方案，并发出反馈信号，控制建筑电气系统回到稳定、可靠的状态当中。

3.2提高建筑电气监控管理的准确性

在建筑工程体系中，建筑电气工程具有很强的隐蔽性特点。一方面，绝大部分供配电线路和电气设备并非直接暴露于外部环境当中，使得相关人员很难在建筑使用或管理的过程中及时发现异常；另一方面，建筑电气系统中很多重要参数都是无形的，如电流、电压、线路荷载、电阻值等。在进行此类参数信息的采集分析时，相关人员必须要借助万用表、电流表等专业检测设备开展工作实践。在这两方面的影响下，传统中建筑电气系统的人工管控模式很难保证准确性。

此时，通过构建智能化、自动化建筑电气管控系统，可经过科学的信号转换技术，将传感器采集到的电流、电压、电阻、荷载等信息转换为数字信号，并量化体现在相应的平台界面当中，供相关人员直观查看。同时，建筑电气工程自动化智能化技术的“智能”特点，还体现在其对既有信息资源的整合和对未来信息走向的预测上。在管理平台的可视化界面中，相关人员可看到过去一段时间内建筑内部各电气环节的供配电量走势、设备参数波动等的变化曲线，从而对建筑电气系统运行状态形成宏观与微观相结合的全面认知。此外，结合大数据算法对各类变化曲线进行规律分析，智能系统及相关人员还可预测出未来一段时间内建筑电气系统的参数走向，以此实现设备故障、电气灾害发生概率的科学考量，并制定出有效地故障规避与灾害防御方案。这样一来，即便建筑电气系统在无人控制的情况下发生异常现象，智能化管控中心也可按照预制定的风险应对程序，快速完成电气阀门关闭、电气线路断联等动作，将故障影响控制在较低水平，并向工作人员发出相应的报警信号[3]。

3.3提高建筑电气监控管理的联动性

建筑电气系统具有很强的联动性运行特点，一旦某一电气设备、控制保护装置或某一段电气线路发生故障问题，将很容易引发“多米诺骨牌效应”，逐步造成电气系统整体的阻滞甚至瘫痪，进而引发停电事故。因此，在故障发生后，若对单一设备或单段线路进行控制调整，很难达到实效性的处理效果。

在电气工程自动化智能化技术的应用背景下，建筑电气系统本体、传感器设备以及智能化管控中心可联结成一个协同运行、相互影响的物联网络。这样一来，一旦某一系统环节出现一场运行情况，其在受到控制调整的同时，其他关联环节的设备、装置及线路也会随之被调动，从而多点位、全面化地消除故障影响，保障建筑电气系统的安全稳定运行。除此之外，随着现代建筑行业与电气智能技术的持续发展，各类不同功能的智能设备、控制技术层出不穷，将其纳入建筑电气工程的物联网体系建设中，可在紧急关头触发多种联动保护机制，实现危险隐患的第一时间规避与处理。例如，可在建筑电气工程中设计出智能化的消防喷淋系统、烟雾警报系统、高温警报系统，并将相关传感装置、安防设备布设在配电室、照明区等环境中，从而形成一张隐形的防护网，达成理想化的电气火灾控制效果。

4、电气工程及自动化智能化技术在建筑电气中应用的主要表现

4.1电气工程及自动化智能化技术在建筑电气设备控制中的应用

在建筑电气工程领域当中，主要用于建筑电气设备控制的自动化智能化技术为PLC技术，即可编程的逻辑控制器技术。在该技术的应用过程中，相关人员主要将预设的标准控制程序输入到微机系统中，以此实现控制信号的收发反馈，达到电气设备的自动化驱动控制效果。从目前来看，PLC技术的控制实践可表现为如下两种形式：

第一，闭环控制。简单来讲，应用PLC技术实现闭环控制的过程，就是“输入量→控制器反馈→输出量→输出量转为输入量”的循环式信息调整过程。当PLC控制器接收到电气设备处传感器输入的数据信息后，会结合预设标准值进行输入量合理性的精确评估，以此判断电气设备是否处在理想的运行状态内。其后，再根据评估结果进行运算分析，得到趋向于标准值的反馈量，并以控制信号的形式输出给电气设备系统。最后，电气设备在基于控制信号完成调整后，传感器会对新产生的数据信息进行采集，并基于上述步骤的无限循环，将电气设备的运行状态始终控制在理想范围内。在此期间，若输入量超出预设的风险值，PLC控制器在输出反馈信号的同时，还会在第一时间触发警报装置，并将具体警报代码显示在硬件设备的可视化界面上。通过此类直观性的依据支持，相关人员可及时了解故障的发生来源与风险类别，并实施出针对性的应急处理[4]。

第二，适应性控制。在传统时期，电气设备的控制操作会在很大程度上受到人为因素的影响，故而很难达到最佳的控制效果。例如，在暖通系统的控制过程中，操作者往往会根据自身对空气质量、室内温度等的主观感知，进行控制量的确定与实施。这样一来，虽然能达到一定程度的室内环境改善效果，但科学性与合理性相对较低。此时，引入PLC技术这一电气工程自动化智能化技术，可达到数据精准、环境适应的控制效果。在温度传感器、空气质量监测设备对建筑内部环境进行动态监测后，会将相关数据传入到PLC控制器处。此时，PLC控制器结合预设的温度、空气流动参数等标准值，便可向通风、空调等暖通设备的电机系统发出驱动信号，从而通过调整电能供给量级，达到温控、风控等目的。在此背景下，由于传感器、监测设备以及PLC控制器均处于持续、长期的运行状态，所以暖通设备与建筑内部环境的变化可达成动态同步，从而充分保障控制行为的客观性与适应性，为建筑使用者提供出最健康的生活与工作条件。

4.2电气工程及自动化智能化技术在建筑电气安全保障中的应用

在建筑产品的投用运行中，建筑电气系统的安全问题主要有电气火灾、电气故障、人为风险等多个方面。对此，电气工程自动化智能控制技术均能发挥出良好的应用效果[5]。

如，当配电室区域发生电气火灾时，设备、线路或其他物体的燃烧会产生大量烟气，并逐渐向上蹿升。此时，将线型光束烟雾粒子探测技术这一自动化智能化技术的系统装置布设到配电室中，可达成及时地火灾响应目的。其原理为：激光发射器与接收器分别布设于配电柜存放区域的两端墙体上，以此形成平行化的激光连接机制。在火灾情况下，一旦烟气上升至发射器与接收器的中间位置，激光信号的传输质量便会大幅降低。当接收器获取到的光信号低于预设值时，探测器便会自动发出报警信号，提醒相关人员及时处理火灾事故。

4.3电气工程及自动化智能化技术在建筑电气优化设计中的应用

在“互联网+”的背景下，市面上的各类智慧电器、智能设备层出不穷，为建筑电气工程各系统环节的优化设计提供了极大便利。如，在安防系统这一电气环节的设计当中，可引入面部识别、声纹识别、指纹识别、射频识别等自动化智能化技术，并将相关传感器与信息管理中心的人力资源数据库建立连接。这样，当有人员进入配电室、机房等建筑内部重点区域时，其必须接受传感器设备的识别验证。若身份权限识别无误，则人员可被放行至目的区域内，并进行相应的工作行为；若身份权限识别无效，则电动门、设备系统不予开启。通过这样的方式，可有效避免不法行为对建筑电气系统的侵袭影响，确保电气系统持续处在安全稳定的运行状态中。

5、结束语

综上所述，自动化智能化技术在很大程度上改变了建筑电气工程的传统运行模式，不仅能有效规避人工管控下的各类弊病问题，还可实现建筑电气系统高效性、安全性、先进性的进一步提升。因此，面对建筑信息化改革的现实形势，相关人员必须要加快实现智能技术与电气工程设计、管理、维护的有机融合，以便抓住时代机遇，提高建筑产品在电气方面的服务质量。

参考文献：

[1]方明.电气工程及自动化智能化技术在建筑电气中的应用[J].居舍,2020(11):28.

[2]杨洋.电气自动化技术在智能建筑电气工程中的应用研究[J].时代农机,2020(1):96~97.

[3]张志刚.电气工程及其自动化智能化技术在建筑电气中的应用[J].建筑技术开发,2019(12):87~88.

[4]林志明.试析建筑电气工程智能化技术的应用现状及优化[J].通讯世界,2018(12):274~275.

[5]孙正荣.建筑电气工程中的智能技术实践[J].建材与装饰,2018(11):120.

王加梁.电气工程及自动化智能化技术在建筑电气中的应用探讨[J].绿色环保建材,2020(09):189-190.