智能化建筑与建筑电气分析

智能化建筑与建筑电气分析

葛石刚

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摘    要：现代建筑电气技术是伴随现代建筑——智能化建筑的发展而发展的，现代建筑是科学技术和经济水平的综合体现，已成为一个国家、地区和城市现代化水平的重要标志之一。目前从事建筑电气专业的人才无论是数量上还是知识结构上都不能满足市场的需求，而建筑电气不仅是建筑物内必需和重要的组成部分之一，而且其作用和地位日益增强和提高，那么建筑电气设计、施工、调试、运行和检修等工作将需要大批建筑电气专业人才，我国这方面技术人才非常短缺，现已引起建筑设计人员及建设者的广泛关注和重视。

　　 关键词：智能化;建筑;建筑电气;设备

　　1  前言

　　文章结合工作实践对我国智能化建筑与建筑电气的相关理论和当前发展现状进行了探讨，主要论述了智能化建筑的概念、发展现状及其与建筑电气的密切关系，以及建筑电气的重要作用。

　　2  智能建筑的含义

　　所谓智能化建筑，是指通过将建筑物的结构、设备、服务和管理根据用户的需求进行最优化组合，从而为用户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境。智能建筑是集现代科学技术之大成的产物。其技术基础主要由现代建筑技术、现代电脑技术、现代通讯技术和现代控制技术所组成。智能建筑是信息时代的必然产物，建筑物智能化程度隨科学技术的发展而逐步提高。当今世界科学技术发展的主要标志是4C技术（即Computer计算机技术、Control控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术）。将4C技术综合应用于建筑物之中，在建筑物内建立一个计算机综合网络，使建筑物智能化。4C技术仅仅是智能建筑的结构化和系统化。修订版的国家标准《智能建筑设计标准》GB/T50314-2006）对智能建筑定义为“以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境”。智能化建筑系统的中心，是以计算机为主体的控制管理中心，它通过结构化综合布线与各种终端（电话、电脑、传真和数据采集等）和传感器终端（如烟雾、压力、温度、湿度传感等）连接，“感知”建筑内各个空间的信息，并通过计算机加工，给出相应的对策，再通过通信终端或控制终端（如阀门、电子锁或开关等）作出相应的反应，使得建筑显示出“智能”，这样建筑物内所有设施都实行按需控制，提高了建筑的管理和使用效率，降低了能耗。

　　3  智能建筑的特点与发展过程

　　与传统自动控制系统相比，智能控制系统具有足够的关于人的控制策略、被控对象及环境的有关知识以及运用这些知识的能力;智能控制系统具有变结构特点，可以总体自寻优，具有自适应、自组织、自学习和自协调的能力。总而言之，与传统的控制理论相比，智能控制系统通过智能机自动地完成其目标的控制过程，可以在熟悉或不熟悉的环境中自动地或人─机交互地完成拟人任务，对高度非线性的控制对象处理比较完美。

　　 由于智能建筑的“智能”特性是以 IT 技术和计算机技术为基础的，它们的发展直接决定了智能建筑的发展，因而可将智能建筑的发展分为如下四个阶段：

　　（1）单功能系统：上世纪80 年代初期，随着计算机控制技术在建筑设备自控领域的应用，出现了以通用型控制器为基础的直接数字控制系统。并逐渐形成了以闭路电视监控、火灾自动报警、空调设备监控等系统为代表的“孤立系统”。在这种控制系统中，由于控制器只需调整相应控制参数即可应用于不同系统，因而这些设备是通用的、可互换的。

　　（2）多功能系统：上世纪 90 年代中期，随着信息技术以及微电子技术的发展，出现了以微控制器（MCU，MicroController Unit）为核心的专用控制器（ASC，Application SpecificController）。这种控制器一般都是根据具体应用进行定制的，也就是只能完成特定的功能。

　　 （3）集成系统：上世纪90年代末期，互联网的风靡给人们带来了思想上的变革。以往的“孤立系统”已经不能满足人们日益增长的物质文化需求，因此，控制现场通信协议由专有型向开放型转变。目前在智能建筑领域只有BACnet和LonWorks成为公认的两大开放性标准。

　　 由于所有的现场总线通信协议或标准在制订之初都是以面向现场设备为目标的，而不是面向企业应用集成，因而造成建筑设备管理系统不能很好地与物业信息管理系统互联和信息共享。

　　4  建筑电气系统的设计原则

　　建筑电气系统设计必须始终贯彻实施国家有关的法律和政策，符合现行的国家设计规程和标准。对于某些地区、行业和部门的工程设计任务，还应当遵循相关的规定。而规范的前提就是树立服务思想，尽可能地满足建设单位需要。归结起来，建筑电气体系设计一般应遵循以下几点原则。

　　第一，建筑电气设计应严格以国家规范为依据。为保证设计质量，强化对建筑工程设计文件的编制管理，我国进行了相关标准的制定。建筑电气施工与设计必须严格执行贯彻国家相关法令政策。所编制的设计文件应同国家现行设计规范、标准和制图标准相符合，且遵守设计工作的相关程序。

　　第二，兼顾近期规划与长期规划并强调近期，还应对远期扩建衔接适当考虑，从而便于节约宏观投资。必须以可靠的投资数额为依据来确定设计标准，如灯光设计标准等。而设备档次，如灯具装修标准、豪华程度等则由投资数额决定，以钱的多少来确定具体施工规划。

　　第三，结合实际进行建筑电气设计。对设计规范要正确掌握，根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统简单可靠，操作方便;对于节约能源、电气安全、环境保护等方面，应积极采用先进技术，切实采取有效措施。整个建筑工程设计中，建筑电气占据着重要的位置，其设计过程应同有关结构、建筑、暖通、给排水等相关专业进行密切的配合与协调。

　　5  智能化建筑的发展现状

　　智能建筑是八十年代中期在美国出现的，1984年在美国康涅狄格州哈特福德市建成了世界第一幢智能大厦——城市广场，仅仅几十年里，美国现已有上万座智能建筑。目前，日本新建的大型建筑，大概60%都是属于智能型建筑;在我国，从上个世纪90年代起，智能建筑如雨后春笋般涌现，上海、北京、广州、深圳已建和在建几十座高楼大厦都采用了建筑智能化系统。人们已经认识到并开始享受到智能建筑带来的方便、安全、便捷和效益。中国智能建筑是逐步发展起来的，据不完全统计，至2001年底，国内已建成的智能建筑约有2300幢。目前在建的智能建筑大厦已转向大型公共建筑，如会展中心、图书馆、体育场馆、文化艺术中心、博物馆等。

　　6  结束语

　　随着社会结构和人们生活方式的改变，建筑规模不断扩大，人们的工作和生活环境越来越依赖于建筑物，也对建筑物的功能提出了越来越高的要求。现代化建筑已经不仅仅是一种艺术体现、文化表现，也是一个国家先进科技的表达。通过现代化建筑的智能化标准可以衡量一个国家现如今的高科技水平。据相关数据预测，21世纪以后中国的智能化建筑将达到世界的一半以上。现如今，我国建筑电气经过电气化阶段、自动化阶段两个阶段后，已迈进智能化阶段。智能化建筑技术的发展非常迅速。

　　参考文献：

　　[1] 陈志新，李英姿，张少军，周渡海，王亚慧.建筑电气与智能化实验教学示范中心的建设[J].实验技术与管理，2017（1）.

　　 [2] 吴成东.国内外智能大厦与智能化住宅的发展[J].城市建筑智能系统，2015（9）.