电气技术在智能建筑设计中的应用

电气技术在智能建筑设计中的应用

邵将

华电湖北发电有限公司电力工程分公司 湖北 武汉 430000

【摘要】随着社会的不断进步，科学技术也在不断的发展，我国的智能建筑的全面自动化和智能化技术也需要的更好提升，因此，需要更好的利用建筑电气技术。将建筑电气技术和智能建筑进行结合，是这个时代的必然发展趋势，因为在建筑电气技术的支持下，智能建筑的性能可以更加优秀，对人们的生活水平有着非常高的指导作用。文章对建筑电气技术在智能建筑中的应用进行了探究，希望可以促进建筑电气技术的发展，提升智能建筑的性能。

【关键词】电气技术；智能建筑设计；设计与应用

Application of Electrical Technology in Intelligent Building Design

ShaoJiang

Huadian Hubei Power Generation Co., Ltd. Power Engineering Branch

Wuhan, Hubei 430000

【Abstract】With the continuous advancement of society, science and technology are also constantly developing. The comprehensive automation and intelligent technology of intelligent buildings in China also need to be improved. Therefore, it is necessary to make better use of building electrical technology. The combination of building electrical technology and intelligent building is an inevitable development trend of this era, because with the support of building electrical technology, the performance of intelligent buildings can be more excellent, and has a very high guiding role for people's living standards. The article explores the application of building electrical technology in intelligent buildings, hoping to promote the development of building electrical technology and improve the performance of intelligent buildings.

[Keywords] electrical technology; intelligent building design; design and application

从近年我国的发展情况来看，很多建筑电气技术都有了非常高的提升，大部分建筑电气技术已经在建筑行业得到了长足的发展和应用。一些新的建筑电气技术在智能建筑中得到了非常广泛的使用，在智能建筑中建筑电气技术得到了更加深入的发展和进步。建筑电气技术在智能建筑中的使用使得智能建筑得到了更加良好的性能，对于建筑电气技术的运用有着非常好的提升，同时也提升了智能建筑的安全性和稳定性。

1建筑电气技术的作用发挥及智能建筑自动化控制要求

1.1建筑电气技术的作用

在建筑电气技术不断发展的今天，建筑电气技术已经在社会的建筑行业得到了非常好的应用，同时对于智能建筑的应用和发展也有着非常好的帮助。在如今新的发展形势下，建筑电气技术在智能建筑中的运用又得到了进一步的提升，对于智能建筑的自动化和智能化功能有着非常灵敏的控制和调节作用。在建筑电气技术层面，建筑电气技术对于社会的发展有着非常重要的作用，因为智能建筑的不断优化，提升了智能建筑中人们的生活水平和居住体验，减少了传统房屋的各种不方便的情况，提升了房屋建筑的自动化和智能化水平，带给居住者更好的体验。

1.2智能建筑管理系统自动化控制的要求

智能建筑管理系统同时也对于自动化控制有着很高的要求，为了满足自动控制的需求，智能建筑管理系统需要引入建筑电气技术来保证智能建筑管理系统的正常运行，提升智能建筑管理系统的自动调控能力，保证智能建筑管理系统的性能得到最大的提升。智能建筑管理系统对于自动化调节和控制需要更多的建筑电气技术保证，因此建筑电气技术在智能建筑管理系统的发展过程中担当着一个很重要的角色，从而保证了智能建筑管理系统中建筑电气技术的广泛应用。

在建筑电气技术的支持下，利用计算机相关建筑电气技术和通信能力的融合，从而使得智能建筑管理系统能够得到更加完善的发展和进步，使得智能建筑管理系统的整体工程水平能够得到更进一步的提升，也使得电力工程的整体性能更加的优越，以保证智能建筑管理系统的发展和进步。

2.电气技术在智能设计中的总体设计

光照度和温湿度是当前居家环境中的重要参数，适宜的温度和光照是一个居家环境所必须的，因此，智能家庭控制系统要对这些数据进行准确的控制和测量，但存在的某些不确定因素会对其产生总要影响，例如家用电器散热、季节变化、太阳辐射等等，为了减少相关因素对其影响，笔者通过使用BP神经网络算法和PID控制算法，对其进行改善，本文率先通过将数据收集比对，然后将其传输到相关处理器中，再根具相关数据反映出来的具体情况，进行控制，这样可以最大程度地减小误差，提高智能家居管理系统的高效性和准确度。

2.1 传统的 PID 控制

PID 控制算法在当今众多算法中属于比较成熟的算法之一，它有着适应性好、使用方便、可靠度高等众多优势，这些优势使得其成为在工程领域中应用较为广泛的一种算法，随着智能家居管理市场的不断发展，PID已经逐渐开始在智能家居控制系统中使用，为相关问题的解决提供了重要方法，在智能家居控制系统中能够大幅度的提高系统可靠度和运行速度。系统通过外部传感器对室内的各项参数进行采集，然后对数据进行 A/D 转换并传给控制器，控制器接收到数据后与预设值进行比较以决定是否对这一数据进行控制。因为湿度、温度、光照度的相关控制和采集方式较为接近，因此其相关方法呈现出高度的一致性。

2.2 传统 PID 控制算法参数的整定

传统 PID 控制算法调节的参数分别为比例系数 KP、积分时间 TI、微分时间TD，这三个参数的选择直接决定了整个算法运行的鲁莽性、准确性、快捷性。在整个 PID 控制历史的发展中，对这三个参数的选取方法也众说纷纭，我对普遍运用的方法做了一个统计，大概有以下几种。

1、衰减曲线法

2、ISTE 最优者定法

3、基于综合实践常数的整定法

4、基于增益优化的整定法

5、基于交叉两点法的参数整定

6、临界比例度法

然而这些方法大多需要已有的经验来计算并选取相应的公式，这样就使系统运算变得复杂，从而减弱了整个系统运行的快捷性和使用的方便性，效率也就随之减低。由于在实际应用的工程环境当中，一般都伴有许多的干扰因素，于是在系统运行时需要一名有经验的工程师，定期对三个参数进行调整。因此传统的PID 控制算法一般都存在着难以整定、抗干扰能力弱等问题。为了克服这些问题，本文运用 BP 神经网络算法来对采集到的信息进行计算，同时对这三个参数进行实时调节，把调节后的参数传输给 PID 控制算法进行运用，将最后的结果传输给系统的各个模块进行运用。

2.3BP 神经网络算法

神经元的数学模型算法在今天已经得到了大家的广泛关注，通过相关专家学者的不断努力，已经将其应用到诸多领域。随着当今世界经济和科技的不断发展，在工业中需要进行相关控制的数据越来越多，方法也越来越复杂，传统的方法难以满足人们的时效性、准确性和便捷性上的要求，因此，将人工智能逐渐引入到各个领域成为时代和社会发展的要求。

2.4BP 神经网络的算法思想

神经网络算法可分为前向式学习、反馈（递归）式学习、有导师学习网络和无导师学习网络。BP 神经网络算法采用的是前向式和有导师的学习方式，该算法共分为两个传播阶段分别是前向式传播阶段和反向传播阶段。具体的学习步骤为：首先是对采集的样本数据进行学习计算，把采集到的信息通过输入层经隐含层进行正向传递，然后是对数据进行加权处理，每一层的加权数据仅影响他的下一层数据。将处理后的数据与预设值进行对比计算误差，最后将误差信号进行反向传播。通过对采集样本的反复修正、学习，实现对输出的准确与快捷的调整，从而减小外界干扰对系统数据分析的影响。

2.5基于 BP 神经网络的 PID 控制算法

本文提出的算法主要是将 BP 神经网络控制算法与传统的 PID 控制算法进行结合，在功能上实现对传统 PID 控制算法缺点的弥补，使得到的结果更加的准确与快捷。该算法的原理是通过 BP 神经网络算法对参数 Kp、Ki、Kd 进行修改以达到实验的最适值，从而改良传统 PID 算法计算慢与计算结果不够精准等缺点。该算法首先是通过室内的传感器对室内的温度进行采集，对比采集的温度与预设的理想值之间的差距，然后通过 BP 神经网络算法的加权、映射、反馈，减小室内温度与预设值之间的差距，从而实现室内温度始终保持在最适温度。

3.电气技术在智能建筑下位机设计中的应用

本文的研究对象时当前发展较为迅速的智能家居控制系统，通过PLC系统来实现整个控制，同时采用BP和PID结合的方式对相关数据进行采集控制，通过使用触摸屏操作，以减少其他数据的干扰，对整个系统进行相关操作，使用也更方便。笔者通过使用西门子的编程软件对相关控制模块进行编程，等方式为STL、 LED、fbd三种模式，其中通过使用LED模式程序更加简单直观，本文着重使用这种模式对其进行相关设计，当编写无误后，通过相关的有线传输到PLC控制系统中。然后启动系统，通过PIC将其切换到运行模式，突然时间对整个模块的控制，实现整个系统的功能。

4.1相关模块设计原则

对于整个系统来说，相关模块的编程执行机构能否正确履行相关命令，是设计的核心运作，也是整个系统运行的关键，主要是将复杂的控制要求转化为感觉清晰的命令，笔者想要实现的是对整个家庭的灯光，温湿度烘干机，加湿器，窗帘，空调等多方位进行控制，因此要将所需要的功能转化为系统语言从而操作相关系统进行控制。根据相关要求进行多种资源整合，从而实现快捷高效。本文按照以下几点要求对控制系统进行设计。

系统的可靠性，对于整个控制系统来说，最为关键的因素就是保证其安全性和稳定性，这一基础就是系统能够可靠的运行，对于智能家居系统来说，解决其相关模块的繁琐而导致的系统较为混乱是当前需要解决的首要问题，本文通过相关方法对这个问题进行解决，及时处理相关错误信息并将其进行详细记录，为以后程序的修改提供宝贵的意见，通过神经算法语言来提高系统的运算能力，减少相关的错误，保证整个系统运行的可靠，提高整个运行的速度。

系统程序的简洁性。本文采用了下位机程序step7软件的梯形图模式进行书写。这款软件，还有很多不同的指令在其内部。这些指令会让编程者直接应用使用。在梯形图模式之下。”学员的梯形图是自上而下的。这样的结构使程序变得易懂并且通俗。可以使程序员更加快的，了解系统的功能与掌握系统内容。节省了程序员的工作时间。提高了程序员工作的效率。

系统运行经济性。现阶段智能家居的控制系统是自主调节的。开启的时候需要很长一段时间。所以当人不在工作时，就可能造成能源浪费等问题。本文采用的是定时系统。可以将系统定时的关闭或者提前将系统开启。可以减少没有必要的一些经济方面损失。针对在房屋内没有人的时候的灯光问题。本文中的系统使用的是红外线，使用红外线进行移动采集。这样的做法可以随时检测到房屋内的热辐射。从而断定房屋内有无人员。确定灯具启动还是停用。这样就可以大大的减少了能源浪费。使整个系统的经济性得到提高。

系统设计的个性化问题。本设计的智能家居系统有适当的接口以及通信接口。使用者可以按照自己的意愿对房间实际需求量进行扩展。而且使用者可以在软件里边写出自己的独立程序。这种程序可以使整个系统得到协调和统一。提高系统的个性化的基础上，满足系统可靠性。

设计要求。

4.2软件总体的设计要求

可以根据实际的需要和人们要达到的设计目标。对软件要求提出，以下几点要求。

1.使用算法语言，对系统的安全性进行加强。

2.灯具控制。使用红外线做到人来灯亮，人走灯停，并且使用特殊程序改变灯光亮度。

3.窗帘控制。窗帘控制这主要依据是光照的强度。光照强度需要是室外光照。早晨阳光强烈，所以光照强度比设定的值要大，系统会自主打开窗帘。到了晚上的时候光照微弱，所以光照强度要比设定的小，系统会自动关闭窗帘。

4.空调的控制。决定空调开关的主要因素是室内温度。智能家居的控制系统，会将室内温度保持在人们觉得最舒适的温度之内。这样才可以保持房间的舒适性。当室内的温度低于人们觉得最舒适的温度时。空调会使用热风升高房间温度。当达到最适温度时，空调自动关机。相反的，当室内温度比最适温度要高的时候。空调会打开冷风，降低室内温度，并且自动关闭。

4.3下位机程序的设计步骤

下位机程序主要通过三个步骤来进行程序的编写。首先根据硬件控制的需要和总体设计的要求，将系统进行细化分为很多个小系统。分别对小系统程序进行设计。这样可以，将整个系统变得更加方便，简洁，易于观察。在绘制流程图的时候也会较为方便。

4.4系统硬件的安装

对于硬件部分的连接和安装，本文分为。电脑上组态软件和PLC的通信和连接。PLC与触摸屏的通信和安装。微机各种传感器和PLC的连接。PLC的连接和控制单元等方面的安装。

5.技术与相关电气系统测试与检验

由于采购原因和经费问题导致一部分固态部分有一定缺失。针对系统的安装，本文采取了模拟的方式进行功能检测。同时对现实的功能进行了阐述。本文根据了实际应用情况的需要。根据实时数据报表添加了保存，刷新，打印等功能。同时，在历史数据的报表中，增加了保存和查询返回等功能。这些功能，可以很大程度上对用户使用报表时存在的问题进行解决。增加了使用的效率。用户节约了大量的使用时间，提高了系统整体效率。本文中选取了5组的温度数据。并对这些温度数据进行了测量和记录。每两组数据进行分析和对比。这样可以很大程度证明了系统的可行性。

6.结束语

我国现在正处于智能建筑非常需要大力发展的时 期，因此需要保证建筑电气技术的发展，以提升智能建 筑行业的性能。本文通过对建筑电气技术的阐述、智能 建筑行业发展的现状、建筑电气技术对智能建筑行业的 影响的三方面的分析得出:在如今新的发展形势下，建 筑电气技术在智能建筑行业中的运用得到了进一步的提 升，对于智能建筑行业的自动调控功能有着非常灵敏的 控制和调节作用。智能建筑系统不仅会影响到如今的社 会发展，同时对未来人们的生活方式也是一个强有力的 保证。为了智能建筑系统的整体发展，对智能建筑系统 中的建筑电气技术运用做出深入分析显得十分必要。

参考文献

[1]李萍.工匠精神视域下高职学生职业素养教育的实践研究——以湖南电气职业技术学院为例[J].智库时代,2019(43):190+192.

[2]卢俊,杨艺平.BIM技术在集装箱港区室外电气管线设计中的应用[J/OL].水运工程:1-6[2019-10-29].https://doi.org/10.16233/j.cnki.issn1002-4972.20190930.023.

[3]陈浩盟.红外测温技术在判断电气设备热故障中的应用与分析[J].电子测试,2019(19):95-97.

[4]刘卓然.试论建筑电气安装中防雷接地施工技术的应用与质量管理策略[J].低碳世界,2019,9(09):206-207.

[5]李建荣,王庭俊,薛亚平.高职电气自动化技术专业学生软技能培养路径的研究[J].湖南邮电职业技术学院学报,2019,18(03):46-48.

[6]黄连才.关于PLC技术在电气自动化控制中应用相关问题的思考[J].传播力研究,2019,3(26):275.

[7]刘丽芳,段彦婷,王春如.高职院校技能大赛与教学模式改革深度融合的研究与实践——以电气自动化技术专业为例[J].教育现代化,2019(73):42-43.

[8]阳桂桃.新时代背景下高职院校体育育人模式的改革与创新——以湖南电气职业技术学院为例[J].大学教育,2019(09):24-26.

[9]吴继国,袁和荣.关于冶炼技术电气自动化控制设备设计制图中CAD软件的若干应用技巧[J].中国金属通报,2019(08):79-80.

[10].施耐德电气亮相第五届“电器与能效管理技术”高峰论坛[J].现代建筑电气,2019,10(08):67.

[11].智能电网环境下,如何实现继电保护技术的变革与创新?——访施耐德电气能源事业部能源自动化业务总经理吴辛路[A]..《高速铁路与轨道交通》头条版2018年2月[C].:国铁科创新轨道交通科技股份有限公司,2018:3.

[12].创新轨道交通新技术引领输电领域新潮流——专访天津益昌电气设备股份有限公司副总经理、董事李相泉[A]..《今日轨道交通》地铁版2017年9月[C].:国铁科创新轨道交通科技股份有限公司,2017:4.