装配式数字高效机房和智能模块化机电系统集成研究与 应用

装配式数字高效机房和智能模块化机电系统集成研究与 应用

安伟、青和勇、何易泽、徐超、徐发、王志超

中建四局安装工程有限公司 广东广州 510000

摘要：装配式安装技术具有集约化、流水线化的特点，在建筑工程中从设计到交付、运营，贯穿维修的全过程， 是信息化建设的重要组成部分。目前，我国大多数机房将装配式数字高效机房和智能模块化机电系统作为主要建 设设备，以满足机电企业对行业发展的需求，适应建筑行业各专业的协调发展。在备品备件机房的具体施工过程 中，为了有效减少质量隐患， 需要高度重视机房设备的机电系统集成，本文主要研究装配式数字高效机房的安装 与应用， 为机房数字化发展质量提供足够的保证， 使机电系统能够有效发挥作用。

关键词：装配式；数字机房； 机电系统

在建筑业快速发展的背景下，装配式机房在机电 安装工程领域越来越受到重视。在这种情况下，不仅 对设备室内管道和设备的布局、外观、质量提出高要 求，而且设备配线架的安装质量都必须符合标准。究 其原因，托盘的安装质量与机房安装工程的整体效果 密切相关。目前，随着技术的创新和进步，大多数传 统的机房设备都采用了管道敷设的接线形式。许多质 量隐患日益突出，而此时，装配式数字高效机房正在 取代传统的机房建设。在备品备件机房的具体施工过 程中，为了有效减少质量隐患，需要高度重视机房设 备的机电系统集成，本文主要研究装配式数字高效机 房的安装与应用，为机房数字化发展质量提供足够的 保证，使机电系统能够有效发挥作用。

1 装配式高效机房建造技术

模块化高效机房以模块化机房为基础，融合高效 机房技术，分为六个阶段，包括设备选型、低阻力阀 门元件选型、管道优化减阻、高效施工、高能效比等， 通过模拟分析高效机房模型的水力损失，生成低能耗 元件模型族库，如悬空集分水器、大倍径弯、大型号 过滤器等等，通过物联网平台收集相关设备的基本信 息，并利用 BIM 技术在“一张屏”的基础上显示每个 机房的位置、设备和运行状态信息，实现可视化运维 工作。

1.1 装配式加工

近年来，建筑机电系统的装配式件加工技术水平

有了显著提高。尤其是数字化生产线应用后，劳动强  度明显降低。通过实施机械化操作，不仅可以进一步  提高预铸加工的质量，而且可以有效避免材料浪费。  基于此， 在选择装配式加工厂时必须考虑以下因素。(1) 应该尽量选择离项目较近的加工厂，并能够为周边许  多项目提供服务。同时，相应的道路交通条件良好，  运输工作应尽可能通过道路进行。(2) 加工厂应能加  工大型泵组，并为泵组提供安全可靠的提升机构。例  如，管道切割机、焊接机、起重机， 由于还有法兰、  阀门、管道等设备具有重量大、体积大的特点， 因此  如果只使用现有的链式升降机，效率将不可避免地降  低。为了稳步改进泵组，加工厂需要使用提升设备来  提高整体生产效率。(3) 装配式化加工厂主要进行大  型泵机组的准备工作， 因此悬挂管道可以焊接。因此，  在进行集中处理的区域，可能会产生大量有害气体。  因此，为了降低相关工人的职业病发病率，有必要改  进通风设备，采取隔离措施以避免对人体健康产生不  利影响[1]。

1.2 装配式化泵组的运输

1.2.1 加工厂内起吊工作

在装配式加工厂，泵组通过吊装方式布置在运输 车上，所用设备通常为加工厂的起重机。应该注意的 是，重量相对较大，为了保证吊装工作的顺利进行， 提高装载过程的便利性，需要注意：(1) 在吊装过程 中，所有可移动部件必须在正式装载前进行二次加固 处理， 以确保部件在运输过程中的稳定性。(2) 加强

弹簧减震器和阻尼器， 以防止在运输过程中发生碰撞， 导致减震器变形或分离，而不影响其有效性。(3)在 正式起吊之前，必须进行试运行。泵组可以通过将其 提升到离地面约 200mm 的距离停止。同时检查支架系 统、吊耳、管道泵组等的稳健性，在确认固定没有异 常后，可以继续起吊和装载[2]。

1.2.2 运输过程注意事项

(1) 在开展运输工作之前，有必要与物流公司充 分沟通， 登记过往道路和执法部门， 并明确运输项目、 重量和时间等各种信息。(2) 组建运输团队，通常来 说运输队伍需要两辆引导车，一辆在车队的前面，另 一辆在队伍的后面。所有车辆都必须有护送人员陪同， 所有驾驶员和护送人员必须确保车辆在运营过程中遵 循既定路线。同时，有必要配备必要的通信设备来检 查前方的路况， 还可以使用引导车辆来控制运输速度， 为了确保与运输队保持安全距离，有必要提前让前方 的行人和车辆下车。此外，需要对运输队和泵组进行 全面观察，尤其是在不平的道路上需要进行详细观察。 为了避免变形、零件脱落等不利情况，当遇到限高杆、 隧道等特殊路段时，车内引导人员也应提前下车，并 根据实际情况合理引导车辆。(3) 泵组件是超高、超 宽的。由于其超大尺寸，装载工作完成后，应在泵单

元周围粘贴适量的交通反光贴纸， 以提高识别度，最 大限度地减少与周围车辆的碰撞。这不仅有助于引导 前方车辆遵守高度和线宽限制，还确保了运输车队的 整体安全。(4) 泵组运输前，首先测量作业路线，并 详细记录道路极限平台、装配式数字高效机房和各种 标志， 以确保道路能够有效满足泵组的运输需求。同 时，在道路工程期间，为了避免交通管制造成的运输 障碍，应至少准备一条备用路线。

1.2.3 机房整体组装

组装是装配式机房施工的最后阶段，该阶段的质 量可以反映整体施工效果。因此，我们需要尽可能改 进这一阶段的工作。(1)通过 BIM 技术确定安装控制 点，在结构柱、墙、楼板等重要位置设置参考点，合 理标注安装位置，方便安装工作。(2) 泵组应按机组 编号顺序运送至施工现场。在交付过程中，应尽可能 避免客观因素的影响，尽量使泵组一次性交付到位。 此外，还应通过全站仪、红外线水平仪等仪器对整个 过程进行观测。如果在施工过程中出现任何偏差，应 立即指出并指导微调工作， 以便根据正确的设计位置

准确定位泵机组的每个模块。(3) 工人在完成泵机组 的组装工作、运输和调试后，拼接每台设备，整个过 程无需焊接。

2 机电工程系统智能化建设的主要难点

智能技术在电气工程系统中的自主发展相对滞后。 智能技术本身就是计算机技术发展的前沿成果。我国  的计算机技术研究起步较晚，在高科技领域的发展水  平相对落后于西方发达国家。因此，智能电气工程的  发展水平相对落后。精密系统中使用的许多关键技术  都是从国外进口的， 自主研发严重滞后，关键技术掌  握不足， 国外智能技术先进。但是，它们不能完全与  中国企业的机电设备生产条件和建设水平相匹配。此  外，企业中机电集成系统的建设特点存在差异，往往  导致智能建设完成后出现一系列系统和控制故障，或 无法充分利用智能控制功能[3]。

首先，通过项目具体施工，发现装配式数字高效 机房的电气桥架安装过程中存在一些问题，为了防止 这些问题的威胁影响设备的安装质量，有必要注意分 析和讨论施工现场出现的问题和解决方案。首先，分 析每个机房的子系统，包括供暖、给排水等等，每个 子系统都有供应商和相应的产品。在这一点上，组件 构建过程面临的主要问题之一是如何集成不同类型的 系统。为了有效地解决这个问题，需要在项目的早期 阶段提前确定材料和设备，注意科学选择，在深化设 计上投入更多的时间和精力，以确保管道的全面布局。

其次，装配式数字高效机房安装过程中，备件和 现场预留空间的大小仍然存在差异，造成这种现象的 主要原因是时间段、专业岗位或同一专业操作人员之 间的不完全兼容。为了解决这个问题，我们要保持各 专业之间的快速沟通，促进合作的有效改善。与此同 时，施工人员、设计方和施工方要保持密切联系，充 分了解设计意图和施工方需求，有效减少图纸修改频 率，有效降低工程返工和材料浪费的概率。

再次，装配式机房设备在安装中的误差积累难以 完全消除。这些误差往往集中在不同系统中超长和超 大直径管道中。从不同的工程实践来看，可以选择以 下方法来解决这一错误：首先，通过将 BIM 与备件室 设备的安装工程相结合，可以有效地提高 BIM 模型的 准确性， 并可以根据 BIM 的各种备件加工图快速审查 和修改后续零件的尺寸，有效地消除了施工过程中产

生的累积误差。同时， BIM 模型可以保证零部件的加工 精度。其次，我们必须严格控制材料规格的选择和现 场尺寸的计算，并在此基础上准确定位和测量管道， 为装配式数字高效机房的安装奠定坚实的基础。最后， 加强开发和创新，从快速准确安装和运输各种管道的 工具和相应设备开始。基于人力、物力和财力，有必 要确保相关安装和运输方法和设备的研发满足施工需 求，为装配式数字高效机房安装质量提供进一步的保 证。

3 机电工程系统智能化建设的操作技巧

3.1 提高机电工程基础设备安装质量

电气工程系统的智能化施工作业流程包括： 设计、 设备采购、设备安装、调试、试运行；设备安装的质 量对智能施工的有效性有着重大影响，包括验收等多 个阶段。因此，在机电工程系统的智能化建设中，企 业应进一步重视挤压设备的安装。在选择机电设备时， 第一步是确保设备的质量和性能满足施工要求,要把 握好质量控制的关键，尤其是安装细节的控制，严格 防范安装质量和安全问题，为后续的智能化施工和应 用打下坚实的基础[4]。

3.2 建立机电工程智能化管理专业人才队伍

在机电工程系统的智能化建设中，还应注重专业 人才队伍的建设，提高现有员工的智能技术意识和应 用能力水平。同时，积极发掘专业智能技术人才。建 立和培养专业的智能人才队伍，投资电气工程系统智 能化建设，指导智能化建设实践，指导后续智能化应 用操作，利用自身专业知识和能力优势，积极开发智 能技术应用功能，充分利用智能技术的功能价值，实

现电气工程系统智能化建设的有效性。

3.3 严格控制温度和湿度

在规定的范围内，我国对计算机场所的环境条件 做出了明确规定，包括在室内打开和关闭广播电子设 备时的温度和湿度范围。电视系统有大量独立的视频、 音频，这是一个复杂而全面的系统，当然，这其中也 包括了网络装置。该装置一旦发生故障，就会对整个 系统造成很大的影响。所以，数字机房中的温、湿度 都要严格控制。由于机房内的温度通常都在 20 摄氏度 以上， 所以室内的风温也应该在 20 摄氏度以上。空气 调节装置的工作温度为 18~20℃，并保证装置内的环

境温度不超过 40℃， 机房内相对湿度为 43%~53%，最 后高效机房还应配有除湿机， 以满足不同季节的湿度 要求。

3.4 确保机房内设备接地防除电磁干扰

接地网络的主要目的是防止电磁干扰，保证信号 稳定输出的关键。机房中的设备均设有接地系统，能 够将设备导线所发出的电磁波及供电电压传送出去。 除此之外，在雷雨天气，强大的电气设备在机房施工 的过程中，接地系统的设计要保证信号系统和供电系 统，以及高压系统和低压系统分别使用接地电路，这 样才能有效防止对机房设备的电磁干扰。

4 机电一体化研究应用发展方向展望

4.1 智能化

集成电力电子技术、计算机技术、数字处理技术 随着通信技术在工业生产中的进一步提高， 以全数字 现场总线技术为代表的现场控制总线仪表和电机设备 的广泛应用，全面提升了传统现场控制技术和现场控 制电机设备的功能和性能， 特别是 PLC 控制器、变频 器、PID 调节器等等，电机设备的网络智能化程度越来 越高。这不仅使电机设备的操作更加方便和安全，而 且降低了其能耗，实现了良好的节能。高性能、高速 微处理器在机电一体化产品中的应用，达到了降低药 效和消耗的效果，赋予了它们低级智能或一些人类智 能的计算和分析功能，使其具有一定的判断和推理能 力使其具有逻辑思维和独立决策能力，实现更高的控 制性能和目标决策能力是完全可行和必要的。智能化 作为机电一体化研发中非常重要的发展方向，实现了 人类专家制造智能知识的统一收集、改进、继承和发 展。

4.2 模块化

机电一体化产品的类型和功能作用是复杂的。允 许数据信息自由交互和共享是一项非常复杂的任务。  在产品性能兼容性和功能通用性方面尤其如此。因此， 为了提高机电设备的应用范围和普及水平，有必要开 发具有标准机械或电气接口的模块化机电集成产品，  实现的功能允许客户根据其功能要求自由选择和组合， 并根据需求选择性价比高的机电一体化产品，实现设 备信息资源集约化和优质服务。

4.3 轻量化

通过将机械设备的精细化与集成电路、仪器驱动 器、信号传感器、控制器的微处理技术相结合，可以 将电源等功能模块有机集成到硅中，形成结构和性能 完整的微型电系统，将整个机构的尺寸从几毫米压缩 到几百微米。微型电气集成技术是一种工业、农业和 航空航天、生物制药、家庭服务等行业的广泛应用，  机电产品将朝着集约化、轻量化、精密化的方向发展，  为机电产品的生产和制造带来了一场深刻的技术革命。

5 总结

在装配式机房的施工中，一个重要的控制点是机 房内智能模块化机电系统的安装和施工质量。为了更 好地完成智能模块化机电系统安装施工工作，需要专 业的技术人员控制现场质量，探索科学的施工方案， 不断优化价值，我们需要改进和创新，确保智能模块 化机电系统安装施工质量达到标准。我们希望本文的

分析和讨论能为未来装配式设备室电气支架的安装质 量提供一些参考。

参考文献

[1]刘镇,刘皓.BIM 技术在装配式制冷机房智能化施工 全 过 程 中 的 应 用 [J]. 施 工 技 术 ( 中 英 文),2021,50(24):124-127.

[2]李垚君.BIM 技术在某大型商业建筑制冷机房装配 式 深 化 设 计 中 的 应 用 [J]. 工 程 建 设 与 设 计,2021(1):17-19,58.

[3] 肖学全,李阳.BIM 技术在装配式空调冷水机房施工 中的探索应用 [J].四川建筑,2021,41(S1):152-155. [4]彭军,朱洪涛.BIM 在预制装配式智慧化机房中的应 用 [J].工程建设与设计,2021(18):131-133.