智能建筑与建筑设备自动化控制系统

2012-09-06 00:54吴宝华孙振宇
城市建设理论研究 2012年22期
关键词:自动控制智能建筑

吴宝华 孙振宇

摘要:随着电子技术在自动控制领域的飞速发展以及人们对智能化居住环境的不断追求,智能建筑在当代建筑领域中的地位在不断提高,作为支持智能建筑技术平台的建筑电气技术通过采用大量的自动控制领域的先进技术以实现建筑的智能化,其内容也在不断发展。本文介绍了智能建筑以及建筑电气技术,并对建筑电气系统自动化控制技术特点和其在实际中的应用设计进行了简要分析

关键词:智能建筑 建筑电气技术 自动控制 弱电技术

中图分类号: F407文献标识码: A 文章编号:

一、前言

随着科技的进步以及时代的发展,越来越对的智能化技术被用于建筑当中,以满足人们对智能化居住环境的迫切需求,建筑物内部自动化控制设备的种类和数量在不断增加,技术水平日益更新,设计模式也日趋复杂。下面就智能建筑的特点及其发展进行简单分析。

二、智能建筑与建筑电气技术的概念与构成

智能建筑是指以建筑为平台,兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统,集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合,为人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。通过对控制技术、电视技术、光纤技术、数字通讯技术、传感技术以及计算机技术等技术的综合运用,对建筑物的结构、设备、服务和管理进行优化组合,构建出一个舒适智能化居住环境,其主要构成包括楼宇管理自动化系统、通信自动化系统和办公自动化系统。

建筑电气包括强电和弱电两部分,强电部分的设计内容主要包括:变配电系统、电力和照明系统、防雷接地系统等。一般来说,建筑中变配电系统主要包括:高低压系统、变压器、备用电源系统等;电力系统主要包括电力系统配电及控制;照明系统则包括室内外各类照明;防雷接地系统包括防雷电波侵入、防雷电感应、接地、等电位联结和局部等电位联结、辅助等电位联结等等。

三、建筑电气自动化控制系统的组成原理

按照工作原理自动控制系统可划分为三部分:实时数据采集部分、实时控制决策部分和实时控制输出部分,随着计算机技术、控制理论和技术以及相关通讯技术的不断发展,现代模块组合型自动化控制系统已逐步形成,下图1为现代模块组合型自动化控制系统的简图:

图1 现代模块组合型自动化控制系统简图

给定信号、主控信号或设备状态信号输入接入系统输入端,而控制器是指具有给定、比较、指示、运算和操作等功能的核心环节,其工作的原理是将控制系统中实时监测的被控量数值与给定值进行比较计算出偏差量的同时根据偏差计算结果按一定的控制规律发出控制指令并最终实现对整个系统的自动控制。执行机构则是根据控制信号进行被测物输送量或能量改变的装置。

四、建筑设备自动化控制系统设计分析

智能建筑是建立在建筑电气技术基础之上的,是通过将信息技术、计算机技术、与控制技术与建筑技术进行有机的结合得以实现的。通过实现建筑设备自动化控制,可以达到合理利用设备,节省能源、节省人力,确保设备安全运行的目的。

4.1低压配电系统的设计

4.11 TN-S系统配电系统

TN-S是三相四线加PE线的接地系统。当建筑物内设有独立的变电所时进行采用该种系统,此系统的特点是中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外,不再有任何电气连接。中性线N是带电的而PE线则不带电。如果计算机等电子设备无特殊要求,一般采用这种接地系统。

4.12 TN-C-S系统

TN-C-S系统由TN-C和TN-S两个接地系统组成,分界面在N线与PE线的连接点。此系统一般用于建筑物的供电由区域变电所引来的情况,进户之前采用TN-C系统,并在进户处做重复接地,进户后变为TN-S系统。TN-S系统的特点是:中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后,不能再有任何电气连接。该系统中,中性线N常会带电,而保护接地线PE没有电的来源。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时,始终不会带电,明显提高了人及物的安全性。

4.2电气保护设计

4.21交流工作接地

工作接地主要指的是变压器中性点或中性线(N线)接地。N线必须用铜芯绝缘线,以保证接地电阻较小。在配电中存在辅助等电位接线端子,等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意,该接线端子不能外露;不能与其它接地系统,如直流接地,屏蔽接地,防静电接地等混接;也不能与PE线连接。在高压系统里,采用中性点接地方式可使接地继电保护准确动作并消除单相电弧接地过电压。中性点接地可以防止零序电压偏移,保持三相电压基本平衡,这对于低压系统很有意义,可以方便使用单相电源。

4.22安全保护接地

安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的电气连接,但严禁将PE线与N线连接。强电设备、弱电设备以及一些非带电导电设备与构件,均必须采取安全保护接地措施。当没有做安全保护接地的电气设备的绝缘损坏时,其外壳有可能带电。只有加装保护接地装置并且降低其的接地电阻,才能保障智能建筑电气系统安全,有效运行,这也是保障非智能建筑内设备及人身安全的必要手段。

4.23系统屏蔽接地与防止静电接地

防止电磁干扰的有效手段是屏蔽及正确接地,方法有:将电器设备屏蔽外壳与PE线连接;将屏蔽型导线的管路两端屏蔽层与PE线可靠连接;将室内屏蔽与PE线在多点进行可靠连接。良好的接地装置可以显著减少静电对电子设备的干扰和破坏。通过将带静电物体或可能产生静电的物体(绝缘体)与导体连接并与大地构成回路的接地方式即为防静电接地。对于智能建筑的接地装置应使接地电阻尽可能减小,一般防静电电阻应小于100欧姆,独立的交流工作接地电阻小于4欧姆,独立的安全保护接地电阻小于4欧姆,独立的直流工作接地电阻小于4欧姆,防雷接地电阻小于10欧姆。

4.24直流电器设备接地

智能楼宇中大量的计算机、电子通信设备和具有计算机控制系统的自动化设备需要进行信息输入、数据传输、数模转换、信号放大昂、逻辑动作、信息输出等一系列微电位或微电流的快速信号变换,且各设备间也需要互联网设备进行信息传递。因此为了防止干扰,实现高稳定性运行,除了需要稳定的供电电源外,还需要稳定的基准电位。直流接地可采用较大截面积的绝缘铜芯线缆来作为接地引线,一端与基准电位相连,另一端接电子设备直流接地端子。并且此直流引线不宜与PE线连接,并且严禁与零线N相连接。

4.25智能建筑防雷接地

智能建筑需要大量电子设备与相关布线系统,如楼宇自动化系统、保安监控系统、办公自动化系统、闭路电视系统、通讯自动化系统、火灾报警系统及消防联动系统以及其相应的布线系统。由于这些电子设备及其布线多属于耐压等级低,防干扰要求高的弱电设备,其对于防雷都有着较高的要求。因此智能化建筑的所有功能接地必须以防雷接地系统为基础,建立严密、完整的防雷结构,组成具有多层屏蔽的笼型防雷体系。

五、总结

智能建筑的电气设计要求在逐渐增高,也必须得符合国家规范,还得提高其居住的适用性等。智能建筑电气设计正逐渐走向自动化、节能化、信息化和智能化,必然对建筑电气设计有许多新的要求,这就要求广大设计人员在设计中必须认真把握好工程电气设计的基本要点,提高设备使用效率和安全性,从而满足建筑物的功能需要。

参考文献

[1] 吴晓峰.小议智能建筑与建筑电气技术[J].科技资讯,2009(3).

[2] 蔡传俊.浅谈智能建筑与建筑电气技术[J].科技信息,2007(20).

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[4] 董春桥,袁博.楼宇自控系统集成技术及发展方向[J].智能建筑与城市信息,2005,(12).

注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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