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智能建筑的技术基础精选(九篇)

日期:2024-02-05 18:52

  智能建筑的技术基础精选(九篇)“智能建筑”[1-2]以建筑为载体,在配置为建筑服务的与能源、环境有关的各种建筑设备的同时一般还需要配置自动控制、通讯、办公系统、计算机网络。智能化建筑是一个国家、地区科学技术和经济水平的综合体现之一。虽然目前我国智能建筑技术总体水平已接近21世纪的世界水平,国际上最先进的智能建筑技术设施在中国建筑物中都有应用,但是,调查显示,我国“智能建筑”智能化系统的无故障运行率、节能增效的实际情况与预期的要求有较大差距。各个层次的智能建筑设计、施工建设、运行管理的专业化人才缺乏是产生这些问题的主要原因之一。“智能建筑”功能的发挥以大量的能源消耗为基础,事实上,建筑领域是我国乃至全球能源需求增长较快的领域,目前,我国建筑能耗约占全社会总能耗的三分之一,而且,随着工业化和城镇化速度的加快,这一比例还将上升。为促进经济社会的可持续发展,建立资源节约型、环境友好型社会,实现国家确定的节能减排约束性指标,建筑节能将发挥越来越重要的作用。但是,由于在保障新建建筑符合节能标准、促进既有建筑节能改造方面,任务更加繁重,专业人才的缺口更加突出。

  在建筑物的规划、设计、施工、使用以及维护的全过程,通常涉及到城市规划、建筑学、结构、水、暖、气(汽)、电等工程领域,除了“电”以外,这些工程领域可以被我国许多高等学校设置的土建学科中的建筑学、城市规划、土木工程、建筑环境与设备工程、给水排水工程等专业锁覆盖。为填补了目前土建类学科中“电”专业的空缺,2005年起“建筑电气与智能化”专业[2-7]作为土建类学科的新增试办专业(专业代码080712S)被批准纳入本科专业目录。该专业培养对象不但要掌握侧重于强电的建筑电气基本知识,还应具有适应于信息时代的弱电技术;专业定位不但是“智能+建筑”,更要注意“建筑节能+环保”;即定位于“建筑+电气+信息+节能”。该专业承担着建筑电气与智能化领域设计、施工、运行、维护高级专业技术人员的培养任务,人才数量和素质直接关系国家建筑节能事业的发展。

  建筑电气与智能化专业人才的培养总体上要体现素质教育、专业知识传授、应用能力培养协调发展的原则。素质是人才培养的基础,专业知识是人才培养的载体,应用能力是人才培养的核心。应用能力需要通过专业知识的传授和必要的实践环节来培 养。要遵循教育和教学的基本规律,学生素质的提高、应用能力的培养是在一个循序渐进、系统知识体系的传授中逐渐培养出来的。学生通过系统的专业知识学习和实践,掌握专业的基本理论和技能,掌握科学方法论,培养学生的工程设计、工程管理和系统集成能力,建立工程规范和标准的意识,学生在获取知识的过程中形成良好的学习和工作习惯,达到一个优秀工程技术人员应具有的能力和素质。“建筑电气与智能化”专业培养的建筑电气与智能化专业高级工程技术人才应素质、能力、知识协调统一,掌握电工电子技术、控制理论及技术、计算机技术、网络通信技术、建筑及建筑设备、智能建筑环境学等较宽领域的基础理论,掌握建筑电气控制技术、建筑供配电、建筑照明、建筑设备自动化、建筑信息处理技术、公共安全技术等专业知识和技术,基础扎实、知识面宽、综合素质高、实践能力强、有创新意识、具备执业注册工程师基础知识和基本能力。毕业生能够从事工业与民用建筑电气及智能化技术相关的工程设计、工程建设与管理、系统集成、信息处理等工作,并具有建筑电气与智能化技术应用研究和开发的初步能力。

  建筑电气与智能化专业的教学组织应注意两个因素的影响。首先是科学技术的进步。影响建筑电气与智能化专业内容变化的主要技术因素来自于计算机、网络与通信、自动控制、电气与电子信息、建筑、等技术的快速发展,直接导致建筑电气与智能化技术的进步和产品更新换代。与之相适应的建筑电气与智能化专业教育的培养目标、知识体系、核心课程、教学方法和手段也必须紧跟技术的进步。其次,当今社会的教育理念也在不断地发生变化。从过去仅着眼于传授知识的观念,发展为重视创新能力的培养,重视知识、能力、素质协调发展的新型人才培养观,以及为了适应社会未来发展需求的终身教育理念等。

  建筑电气与智能化专业的办学应该在确保共同基础的前提下,各本科院校应发挥各自特色,扩展专业领域,强调宽口径、多样化、抓基础、重实践的办学方向。具体的:1)人文社科类课程、公共基础类课程的设置按教育部有关规定执行。2)核心课程是必须开设的课程,其中理论学时和实验学时是保证教学质量的最低学时,各校可根据实际情况进行调整。3)选修课各校可根据学校实际情况,选择相关课程,灵活地安排所侧重的专业教学内容,以体现各校专业特色,开创各校的特色品牌。4)确保与本专业学科基础类课程相关的实验教学环节,提倡和鼓励各校按专业及特色类课程,设置相关的教学实验或实践教学内容。需要强调的是,实践教学环节在现代工科教育中占有十分重要的位置,本专业的实践教学包括培养专业基本技能的实践教学环节和培养专业核心应用能力的实践教学环节两部分。实践教学涉及课程实验、课程设计、社会实践、科研训练、教学实习、毕业设计等多种形式。建筑电气与智能化专业的课程体系由人文社科课、公共基础课、专业基础课、专业课以及实践环节五部分组成。

  根据建筑电气与智能化专业规范对课程设置的要求,在保证必需开设的核心课程的最低理论学时和实验学时以保证教学质量的前提下,根据专业系的师资力量,结合学校的办学特色,在2011版培养计划制定时重新设置了我校建筑电气与智能化专业的课程体系。新的课程体系总结了5年来来本专业试办的经验,并参照了兄弟院校相关专业的课程体系[4-6, 8]。

  表1、表2给出了2011版培养计划制定时我校建筑电气与智能化专业的课程设置情况,其中,表1是必修课,表2时选修课和实践环节。表1的通识教育基础课程栏中用“*”标记的课程实际是大类学科基础课程,只是根据学校的课程教学体系规划将其归结到通识教育基础课大类;同时,表1中,大类学科基础与专业基础课程、专业与专业方向课程是本专业的核心课程,这些课程必须开设且理论学时和实验学习至少要满足建筑电气与智能化专业规范的最低要求。表2的通识教育基础课程栏中用“*”标记的课程是专业系所在学院开设的院内公共选修课程。表2中标记“”的课程是2011版培养计划增设的特色选修课,这些选修课的设置是试图在建筑电气与智能化专业的教学组织时紧跟科学技术进步的步伐。

  课程体系建设是培养计划修订的重要内容,也是教学执行计划制定的基础。根据课程体现再安排教学执行计划时,需要在考虑课程的依赖关系确定开设顺序的同时,还需要考量学生每个学期的学习负担,只有这样,从源头保证教学质量才能落到实处。

  “建筑电气与智能化”课程体系建设是培养计划的修订的重要内容。培养计划的修订,一方面可以在坚持办学特色的前提下保证人才培养与社会需求一致,另一方面也是在为该专业能够进入新的普通高等学校本科专业目录的努力。

  [2]许锦标,万频,谷刚,曾珞亚,宋亚男.科学认识建筑智能化及其发展[J].智能建筑, 2009(4):28-30.

  [3]黄清宝,彭宇宁.智能建筑综合实验室及其实验教学管理体系的建设[J].实验技术与管理,2011, 28(2):182-184.

  [4]孙萍.建筑电气与智能化专业本科实践教学改革探讨[J].吉林省经济管理干部学院学报,2010 (2):109-112.

  [5]孙萍.建筑电气与智能化专业人才培养与课程体系研究[J].吉林建筑工程学院学报, 2010 (2):105-107.

  [6]陈黎来.应用型本科院校建筑电气与智能化试点专业建设的理论与实践研究[J].南京工程学院学报(社会科学版), 2010(3):61-65.

  在当前阶段的电气工程施工中,弱电系统的成功应用使得了建筑的整体服务功能得到了有效的提升,并在一定程度上提升了建筑物与外界的信息交换能力和电气化标准,弱电智能化已经成为了现代智能建筑施工中不可缺少的关键性技术。本文主要在对弱电智能化应用现状及发展趋势分析的基础上,探讨弱电智能化建筑系统的特点及项目管理的影响因素,并列举出了弱电智能化系统项目管理的实施要点。

  伴随着弱电智能化功能的逐步完善,其在我国社会各项工程中得到了越来越广泛的应用,实现了原来的在居民建筑到电气自动化以及酒店、医院及厂房中应用的创新转变。比如以弱电智能化在当前的酒店建筑中的应用为例,在服务行业成为全球第一大产业的基础上,各星级服务酒店的现代化、信息化和服务人性化建设都需要应用弱电智能化系统,从而为其提供先进的多媒体商务服务以及舒适快捷的酒店服务。

  首先,随着弱电技术的不断进步和发展,更多的建筑设备自动自动化系统、办公自动化系统以及通信网络系统等都将会得到更多更广的应用,从而迎合当前多样化的用户需求。通过以上系统技术的应用,最终必将实现智能建筑的语音、图像及视频处理的综合应用。

  其次,从弱电智能化系统的发展历程来看,其在发展初期的系统功能设置和集成度较低,并且各个单元模块之间存在着较大的分散性。但是在当前的信息技术时代,弱电智能化系统将表现出更高的集成度,其应用范围也将越来越广,各项系统功能都会得到更有效的发挥。

  第三,计算机技术和网络技术在弱电智能化中的应用会更加深入,并且智能建筑的办公、安全及通信等功能也将逐步完善,并通弱电智能化建筑系统的通信网络系统和信息网络系统功能,实现了更高层次的建筑集成管理,最终形成适应我国居住环境和居住习惯的智能大厦管理系统及楼宇管理系统。

  首先是安全性,这也是现代建筑最为根本的要求,同时也是弱电智能化的基本功能之一。与传统的建筑技术相比,弱电智能化通过对全新通信技术和安全防备技术的应用,为用户提供了充分的建筑安全保障。其次是高效性,弱电智能化高效性主要表现在其使建筑的运行效率有了较大的提升。第三是优越性,弱电智能化的优越性主要相对于传统建筑技术而言的,其不仅有效实现了传统建筑物的基本功能,还满足了当前信息时代环境下用户的时展需求。

  由于弱电智能化建筑工程所涉及到的范围面较广并且需要的工种类型较多,对于各项施工专业的技术要求也相对较高。因此,对施工技术的科学合理控制,是确保整个弱电工程施工顺利性的重要措施之一。弱电工程施工应在以充分合理的科学理论知识基础为依据下,制定出切实有效的工程管理方案,最终使弱电智能化系统工程的建设水平有效提升。

  作为弱电智能化建筑系统的智能控制中的信息传输环节,其主要是对智能建筑弱电技术信息的传导造成了一定的影响。当前所采用的信息传输技术主要有多媒体通信技术、ATM通信技术、无线信号通信技术等,相应随着信息传输技术的高速稳定化和数字化发展,最终能更好的听过系统内部资源的共享和交流,从而建立起弱电技术信息平台。

  对于弱电智能化工程管理工作来说,其首先注意的是加强弱电智能化与其他工程之间的协调配合,简单的来说弱电工程在本质上属于一个配合工种,其应在与各个专业之间密切协调配合的基础上,才能确保相应设备的高效运作。其次,应在成本节约原则的基础上对弱电智能服务系统的人员进行合理的划分,并通过对不同工作阶段的施工进度的监控和了解,更加快速有效的发现并解决存在的问题,并加以解决。第三,对于已经处理完毕的工程阶段或者是任务,应进项相应的安装和施工记录工作,特别是在进行单体设备的安装和接线穿线作业时,应对单体设备性能进行测试,并将记录做成相对完整的技术档案资料,便于后期的查阅。

  技术管理的实施要点首先要求施工单位依据其所签订的合同及技术要求,确定出个子系统与其他专业之前的工程界面,并对承包商的设备供应及施工单位的管理范围进行明确的确定。其次,相关管理人员应把握好施工图纸设计和资料审核大关口,各受控点或者是监测点之间的接口匹配也应符合图纸标准设计。对于发现的技术性问题应及时的进行纠错处理,确保弱电智能化系统的完整性。

  对于弱电智能化系统的质量管理主要应表现在设计、施工和调试等三个主要方面。首先是设计方面,主要应考虑的是各个子系统的设计设备选型和功能描述能否满足用户需求。其次是施工方面,应在相关弱电智能化验收规范基础要求上实行分阶段的质量管理。第三是调试方面,在进行调试工作前首先要对相应的文档进行检查,并在合同设计规范基础上进行大纲的调试,同时确保各项测试数据能够符合大纲要求,对于发现的质量问题进行及时处理。

  当前,弱电智能化系统项目管理在国内还处于初步发展阶段,但是相信随着信息时代的到来以及计算机技术和网络通信技术的不断深入发展以及人民生活水平和生活需求的不断提升,弱电系统在智能化建筑中的应用必将越来越广泛,最终使得建筑弱电工程设计进一步发展和完善。

  [1]高青,刍议建筑工程弱电智能化的应用及管理[J].通讯世界,2014(8):129-130.

  [2]朱宇华,浅谈建筑弱电智能化系统工程应用[J].信息通信,2014(06):112-113.

  [3]李武星,弱电智能化建筑系统项目管理探究[J].魅力中国,2014(04):356.

  [4]郭伟,刍议弱电智能化的应用现状及发展趋势[J].中国科技博览,2014(03).

  随着社会经济的发展,人们生活水平的日益提高,在建筑住宅上的要求更趋多样化与个性化,变现在对住宅要求不再基于传统观念的选择,在舒适、安全、节能、环保、高效上提出了更高的要求。企业或者投资者在瞄准建筑工程行业,将建筑物作为商品或生产资料投放市场的同时,也要为该产品的使用价值和产品质量把关,在行业领域激烈的竞争中,过硬的质量能够使人们销售的放心、舒心、安心,能够获得更大的市场份额和更强的综合竞争力。从而推动整个市场经济的发展和行业领域里社会经济效益的提高,促进新技术改革的早日实现。

  现代建筑电气是社会经济与科学技术发展的产物,是学科细化的结果。该学科是一门继近代物理学、电磁学、电子学、光学、声学等理论为基础并将其作为现代电气科学领域里的一项重要内容,是应用于建筑工程领域内的一门新兴的综合性工程学科。

  现代建筑电气技术是建立在电气工程技术的基础上,将电子技术、电工技术、控制技术、信息技术和智能技术相融合了的一门综合性、多元化的应用技术,既具有电气工程的明显特点,同时又兼具其他不同专业不同领域的相关知识和信息,现代建筑电气技术既是时代的产物,也符合现代建筑领域,尤其是智能建筑行业里的实用性要求。

  21世纪,迅速发展的建筑业带动了中国经济的发展,成为国民经济发展的推动力。伴随着建筑业发展的同时,建筑电气技术也取得了一定的发展,满足了建筑业发展的内在需要和时展的客观要求。随着时代的快速发展,现代建筑电气技术也在不断的发生变化。在建筑技术和电气科技的发展与信息技术的带动下,计算机技术、控制技术、数字技术、显示技术、网络技术、现代通信技术等技术的相继融合,使建筑电气技术实现了飞跃性的发展.

  但是,随着我国建筑行业飞速发展的同时,各种现代化建筑在各地不断出现。随着我国经济的发展,建筑中的能源耗费问题也成为了社会发展中普遍关注的问题,尤其是在实际的使用过程中,在享受舒适美观的同时,也不知不觉耗费了大量的电力,而各种电气的能源耗费在整个资源消耗中占到了很大的比重,其中电力系统在建筑物的能量消耗方面占到很大的份额,距整个现代建筑的环保、节能方面地要求还有很大的差距,加剧了能源的过度使用和能源危机的出现,影响人们生活的质量和品质。在增强环保节能意识的同时,建筑行业也要加紧对新科技的研发,利用天然能源来减少对电力资源的依赖,改进电气的耗能,创新环保节能的电气新技术。不断地加大对建筑电气技术的研究与改革,使其更好地服务于人们的生活与工作。

  技术只有应用于实际中才能发挥出其真正的价值与能量,同样,现代建筑电气技术只有应用于实际的建设中,才能造福人类,为经济的发展做出应用的贡献。接下来就以现代建筑电气技术在智能建筑中的应用为例作以简要分析,呈现该技术在实际中创造的价值和需要发展的空间,促进该技术的发展,改革其不足,为其能实际推广做示范和铺垫,在实践中不断深化、扩展,向前推移,用科技作为生产力,促进社会经济的发展和实现效益的最大化。

  智能建筑是在建筑技术的基础上建立起来的,是信息技术与建筑技术进行有机的结合的产物,但归根结底它所依托的基础是建筑电气技术。实现智能建筑的全部建筑功能需要依赖建筑电气技术数量庞大的电子设备,维持电子设备的正常运转也离不开相关的电气技术的指导与支撑,如离不开布线技术、电源技术、屏蔽技术、抗干扰技术、防谐波技术、防静电技术以及防雷与接地技术等多项电气技术。综上所述,建筑电气技术是保障智能建筑的基本功能得以全部实现的基础。

  智能建筑中采用了数量众多的弱电系统设备在设计与实际施工过程中都伴随着建筑电气技术的应用。在智能建筑中,弱电设备的种类和数量都远高于普通建筑,若独立安装每套设备,会造成巨大的人力、财力、物力的浪费。由于弱电设备之间存一定程度的干扰现象,会使大量设备之间干扰程度加剧,造成设备无法正常运行。建筑电气技术能够弥补这些缺憾,通过有计划的安排电子设备的安装来保证设备的正常工作,减少安装和运行过程中的资源损耗问题,降低生产成本,提高社会经济效益。 同时,建筑电气技术还能解决弱电设备之间的冲突,能够应用在其他领域。如帮助智能建筑实现智能化监控、加强智能建筑的安全防范能力、促进智能建筑间的信息传输等。 四、现代建筑电气技术的发展趋势

  随着科技的发展和技术的革新,弱电设备的结构与功能不断地复杂化。但建筑电气技术能够解决所有设施的供电问题和设施间协调运行的问题,通过将多种技术使用功能相结合,实现了技术的综合性、多元化发展,保证了温控设施、空气调节设施、给排水设施、供电设施、照明设施、运输设施通信设施、安保设施等安全可靠运行。

  建筑是供人们居住、生活和工作的场所,建筑的一切都是用来为人们服务的,因此,完整的建筑在方方面面、处处都体现着人性,人类与建筑和谐共生。建筑电气最大的特点就是这个人性,建筑电气设计就是要体现这个人性,要做到灵活、安全、可靠。现就建筑电气人性化设计简要分析。

  建筑电气一般分为两个部分,一是建筑电气系统(强电部分),二是建筑电子系统(弱电部分)。传统建筑电气包括配电系统、照明系统、防雷装置、火灾自动报警系统、电话和计算机网络系统。智能建筑电气在传统建筑电气基础上还要具备通信自动化系统(CAS)、办公自动化系统(OAS)、建筑设备自动化系统(BAS)、安全自动化系统(SAS)和综合布线系统(GCS)等智能化系统。建筑电气设计要求技术先进、安全可靠、经济合理。

  随着科学技术的发展和人们生活水平的提高,人们对建筑的要求也不断地提高。智能建筑正是为了满足人们的需求,由传统建筑基于现代通信技术、控制技术、计算机网络技术、电视技术、光纤技术、传感器技术及数据库技术等高新技术而不断地演进、发展起来的。现代智能建筑功能齐全,是传统建筑在人性化方面的进一步深化。建筑通信自动化系统(CAS)、办公自动化系统(OAS)、建筑设备自动化系统(BAS)和综合布线系统(GCS)等智能化系统是建筑电气在人性化方面的进一步体现。目前,各智能化系统是由不同的企业和生产厂家提供的,采用的技术各不相同,这就涉及到一个问题,即各智能化子系统之间、智能化系统与其它控制系统之间的适配问题。如何将这些智能化子系统集成、优化,灵活、高效率地发挥建筑功能 ,是摆在技术人员面前的一道难题。建筑电气施工图设计应为这些系统的集成准备好条件,使它们在安装使用和运行管理上有机地结合在一起。

  综合布线系统是智能建筑的神经系统,它采用光纤通信电缆、铜芯通信电缆及同轴电缆将网络信息传输到每一个用户终端。然而,并不是所有系统的配线都要纳入综合布线系统。建筑设备自动化系统(BAS)所要监控的设备有柴油发动机、变压器、电气开关、水泵、冷水机组、空调机、风机、电梯、防火卷帘等建筑设备,还有火灾自动报警系统的火灾探测器、报警按钮、消防对讲电话、消防水泵、防烟和排烟风机、防火卷帘门等消防设备,温度、湿度、压力、流量、电压、电流、电量传感器等测量元件,各类风门、执行器、阀门及其执行机构等控制元件。这些设备安装于现场,位置固定,一经选定,很难再改变。因此,建筑设备自动化系统、火灾自动报警系统、保安监视系统、广播系统、电缆电视系统等弱电系统仍采用传统配线方式为宜。传统配线方式因其固有的保护措施不易受到破坏和拆除,比较安全。而对于可能需要更新换代的、可能需要重新布线的电话和计算机网络系统(包括CAS和OAS)采用综合布线系统配线是科学的。

  建筑电气施工图设计配合土建施工预埋管线很关键。土建预埋管线中的线缆和终端盒与综合布线系统中的线缆和终端盒要标准化,这样不仅使终端设备搬迁容易,更为智能化子系统的集成创造了条件,是非常可取的。线缆采用屏蔽线缆,防止电磁干扰和辐射,以免语音、数据、图像信息在传输过程中缺失。

  住宅建筑电子系统从综合布线方面考虑,每套住宅均设置信息配线箱,电话、有线电视、宽带数据、安全防范等网络系统管线通过信息配线箱引出。通常,引入信息配线箱的有一路市内固定电话网、宽带数据网、有线电视网和住宅小区安全防范监视网各一路线。信息配线箱内可安装接线端子(配线架)、路由器、分支(分配)器、电涌保护器(SPD)和交流220V电源插座。电话线经接线端子、宽带数据网线经路由器和有线电视电缆经分支(分配)器,采用放射式配线方式,引至卧室、起居室和餐厅等处终端插座。此布线方式好处在于固定电话网与宽带数据网之间跳线连接十分方便;同时播放的电视机之间互不干扰,电视画面清晰、稳定;室内装修期间方便改动线路,甚至不改动线路。

  防雷击电磁脉冲措施:有计算机网络系统的A类建筑采用2级或3级信号电涌保护器;B类建筑采用2级信号电涌保护器;C、D类建筑采用1级或2级信号电涌保护器。为防雷电波侵入,在入户处应将电缆的金属外皮、钢管等接到等电位连接带或防闪电感应的接地装置上。电子信息系统的各种箱体、壳体、机架等金属组件与建筑物的共用接地网作等电位连接。建筑物应装设等电位连接环,通常每隔3层设一等电位连接环,所有引下线、建筑物的金属结构和金属设备均应连到环上。外部防雷装置与建筑物金属体、金属装置、电气和电子系统之间应满足间隔距离的要求。由于有些金属装置、电子系统等设备往往不固定,为便于后期这些设备的等电位连接,应在每层引下线(引下线通常采用暗敷设方式)处预埋等电位连接板。接地及安全措施:防直击雷、防闪电感应、防闪电电涌及防雷击电磁脉冲等的接地共用一综合接地装置,接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%及基础的外表面无防腐层或有沥青质防腐层时,宜利用基础内的钢筋作为接地装置。当基础的外表面有其他类的防腐层且无桩基可利用时,宜在基础防腐层下面的混凝土垫层内敷设人工环形基础接地体。要求接地电阻不大于1欧姆,实测不满足要求时,增设人工接地极。

  自1984 年在美国出现第一幢智能建筑以来,智能建筑就受到了世界各国的广泛关注和大力提倡,并在世界各地建造了大量的智能建筑。我国的智能建筑从80年代中期开始起步,目前发展非常迅速,从一般的商住楼到旅游文化设施,从行政大楼到金融贸易建筑,从机场车站到港口仓储,从医院学校到科研开发的建筑,几乎到处都有智能建筑的身影。

  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,因而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,Micro Controller Unit)为核心的专用控制器(ASC,Application Specific Controller)。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。相比较单功能系统,这些控制器具有通信功能,并通过现场总线或网络进行互联,实现了各专用控制器间的信息共享以及一定程度上的管理功能。由于其专用特点,逐渐形成了以综合保安系统(电视监控、防盗报警、门禁、电子巡更)、建筑设备设备自控系统、火灾自动报警与控制系统、有线电视、通信系统等为中心的建筑应用子系统。(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。在这场没有硝烟的角逐中,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)集成管理智能化系统:系统集成工作以计算机网络为核心,实现整个智能建筑系统的系统化、集成化与智能化运行和管理。从集成上看,智能建筑已经从基于单机应用发展到基于网络的协同应用,特别是基于Internet和Intranet网络集成的应用。从信息处理上来看,已经从简单的状态信息组合和基于监控的处理,发展到基于内容的处理和融合,以及基于虚拟现实与多媒体技术的人机接口。

  根据IT技术的发展进行的阶段划分,在智能建筑业界还有另外一种划分方式――以建筑的智能化程度为中心进行的划分。按照这种方式将建筑智能化系统的发展分为以下四个阶段:(1)3A 阶段,包括建筑设备自动化(BA)、办公自动化(OA)、通信自动化(CA);(2)5A及多子系统阶段,此阶段中除了上述的3A外,还包括了安防自动化(SA)、消防报警自动化(FA)、停车场管理、一卡通、机房工程等多个子系统;(3)子系统集成阶段;(4)数字化阶段。以上两种划分方式都具有代表性,不同之处在于看待“智能化”的角度,前者以技术为主线,后者则以形式为参考。无论从哪种角度划分智能建筑的发展阶段,不可否认的是,智能建筑始终朝着以信息共享和高度智能化为目的的方向发展。

  智能建筑所具有的各个子系统及其实现技术的内在联系。好比人体各个器官相互协调工作一样,智能建筑中的各个子系统被颇像大脑一样的集成控制系统调度。智能建筑通过建筑设备自控网络将众多分布在智能建筑中具有网络通信功能的建筑设备监控系统联系起来,使之具有数据共享(Data-Sharing)和互操作(interoperability)功能。由此得出,实现智能建筑的基础非建筑设备自控网络(Building Automation and Control Networks)莫属。

  进入21世纪,人们为了追求高质量的建筑环境,充分运用高速发展的网络信息技术,建造了一个新型的建筑物,它就是智能建筑[1]。在当今社会,智能建筑要与安全、舒适甚至是便利的硬件设备相连接,由此来实现通信和资源的共筑环境,最为重要的就是依靠计算机网络。

  到目前为止,智能建筑还尚未有严格统一的定义[2]。通常情况来讲,智能建筑的组成一般包括三大基本要素,这三大基本要素分别是楼宇、通信自动化系统和办公自动化系统。也就是我们大家经常说的3A[3],如果想要达到智能化的目的,就需要构建良好的网络平台,所谓的网络平台是两个系统组成的,这两个系统就是高速的主干计算机网络系统以及功能不同的计算机子网络系统。在现阶段,建立网络平台要有最理想的物理基础,结构化综合布线系统就完全可以作为网络平台的物理基础,这个系统可以被认为是智能建筑的一个弱电平台, 网络平台的物理基础能够给建筑物中的智能化系统提供高质量的物理通信媒介。所以,计算机网络系统以及结构化综合布线系统现在成为智能建筑的主要标志,先进的技术是衡量智能建筑高低的非常重要的因素之一。

  计算机网络系统可以借助某一种通信媒介,把位于不同地理位置的许多台计算机进行连接,更好实现了网络资源的通信与共享。计算机网络系统是计算机技术与通信技术结合的高级产物,计算机网络系统具有许多特征,其中最主要的是资源共享以及信息交换。从网络系统在地理位置的分布情况来讲,可以分为很多个网络,众所周知的有城域网络、广域网络、局域网络,但是伴随着现在网络技术的高速发展,这些网络间存在的差别变得越来越小。对于智能建筑,通常是由局域网络组成。在网络中的结点之间存在着数据传输必须依靠的物理媒介,有线传输和无线传输两个物理传输媒体。计算机网络的体系是分层的结构,为了能够让计算机网络系统互相通信并进行信息交换,各个层面上一定要有统一标准的通信协议。

  通过对国内大多数相关在建工程的费用比例进行分析,在智能建筑中,规划和设计性能价格比较高的是将计算机网络在智能建筑中的应用,首先,要对计算机网络在智能建筑中的应用进行准确地定位,充分的研究并考虑建筑物建成后,其是否符合用户构成以及业主的意图等等,进而对其信息的要求以及信息的种类、数据的流量和未来发展作总体的规划。设计出计算机网络系统的组成、拓扑结构以及相关的协议体系结构等网络要素,对其作出合理、高效的的创新。从功能及其结构的角度来讲, 要对智能建筑的局域网络进行合理地区分,主要分成高速、中低速和与外部广域网接口这三个部分。

  高速主干网络具有许多功能,其功能主要是在建筑群之间进行沟通,或者建筑物里各个楼层的主机和各个楼层子网的通信进行相互联系。此外,高速主干网络也可以利用虚拟的网络技术,通过具有特殊的高速主干网络规划功能子网络,以达到对智能建筑中功能子网络进行更加灵活高效规划的目的。高速主干网络在规划与设计的时候必须根据实际情况的需求,若想把各个大楼里的中心服务器和各的楼层的水平子网络同共享设备连接起来,就需要利用高速主干网络,构成一个智能建筑网络系统的主架。各个子网络间通过高速主干网传输信息和交换数据。

  综上所述,在智能建筑信息化的社会下,由于计算机网络是不可或缺的,计算机网络是智能建筑必备的基础设施。计算机网络相互相接是智能建筑系统集成的必经之路。无论是智能子系统内部的合成,还是智能子系统间的合成,它的本质都是不同的计算机网络的相互连接,在这个过程中最为关键就是解决网络协议的转换问题。在现阶段看来,智能建筑的系统合成是统一在传输控制协议、网际协议以及太网的基础上实现的。

  [1] 建设部勘察设计司等. 工程设计CAD与智能建筑. 北京电子工业出版社:北京金创杂志社,2013(8),7~10

  同许许多多自然学科一样,建筑电气与智能化学科的诞生和发展取决于两个主要的因素:一是社会经济文化的发展与进步;二是相关学科技术的发展。早期建筑行业中的电气工种,其任务主要是为建筑物的照明、简单的动力设备及其控制配电,以及进行防雷接地设计等,而且当时的照明技术也比较单调、落后,建筑电气工种在整个建设工程中的从属地位非常明显。从事这项工作的技术人员几乎都是通用电气工程各相关学科,如电机与电器学科,电力系统学科,以及工业企业供配电学科毕业的学生。20世纪60年代,从广义含义上讲,传统电气工程学科得到了突飞猛进的发展,电力电子技术,控制理论与控制工程,尤其计算机科学的发展更是超出人们的预料,人们对其工作和生活环境的要求随着经济文化的进步也愈来愈高,建筑行业中的电气技术人员首次面临了第一次严峻的挑战,以消防自动报警与联动控制系统、共用天线电视系统(CATV)和建筑电话系统为主的所谓建筑弱电工程应运而生,不少设计院(所)还专门成立了“弱电”设计室,部分高等学校,尤其是建筑类院校也相继设立了建筑电气专业,以满足市场的人才需求。到20世纪80年代末90年代初,以计算机网络和数字通讯技术为主的现代科学技术的进一步发展,诞生了智能建筑的概念。可以认为这是建筑行业中电气技术人员所面临的新的、第二次重大的挑战,他们不仅仅是只面对传统的电气技术和经典自动控制技术,还要面对计算机网络技术、数字通讯技术以及现代智能控制技术等在建筑行业中的应用问题,显然这种多学科交叉知识给从事建筑电气设计、施工、系统产品(软、硬件)开发,甚至建筑物业管理人员带来极大地冲击和考验,同时也给高等院校建立建筑电气与智能化学科,培养这类宽口径、复合型知识人才带来了机遇。事实上,任何传统的单一学科已经很难适应现代知识社会的需要。传统学科之间的交互与融合已成为大势所趋,现代各类高科技知识与技术势必将渗入到建筑行业中,建筑业不再是所谓的劳动密集型产业,而成为高科技产业一个重要组成部分。建筑电气与智能化工种在整个建筑业中的地位也将越来越高,所占比重也会越来越大,这将是毋庸置疑的趋势。

  人们一般习惯将建筑电气与智能建筑视为建筑电气与智能化学科的两个层次。事实上两者之间的关系十分密切,绝不会存在什么“分界线”。当然,传统建筑电气包括建筑(建筑物或建筑小区)供配电、电气照明、动力工程、防雷、接地,以及电话、闭路电视和消防自动报警与联动控制系统等内容,支撑其的理论基础主要是狭义的电气工程和经典控制理论。而对于智能建筑,我们可以毫不夸张地给它下一较为准确的定义:它是以建筑为平台,综合运用现代计算机技术、网络通讯技术、现代自动控制技术及电气技术的多学科集合的新兴交叉学科,它显然具有五元交集的结构特点,即:

  所谓智能建筑,是为了适应现代化信息社会对建筑物的功能、月境和高效率管理的要求,特别是又建筑物应具备信息通信、办公自习化和建筑设备自动控制和管理等一系列功能要求而在传统建筑基础发展而来的。智能建筑系统集成技术是借到干楼宇设备自控系统、通信网络男统、办公自动化系统,把现有分批的设备、功能、信息等综合集成一个相互关联、统一、协调的系统之中,用于综合建筑物的各个环境智能建筑系统集成不是多种多样产品设备的简单集合,而是指一种“能力”。能够把现有的先进高新技术,巧妙灵活地运用在现有的智能建筑物系统中,充分发挥其作用和潜力。

  智能建筑技术(Intelligent Buildings)的兴起与发展,主要是适应社会信息化与经济国际化的需要。智能化综合性建筑物的出现,是办公自动化(OA)进一步发展的结果,是现代高科技的结晶,是建筑技术与信息技术相结合的产物。智能建筑已成为一个国家、一个地区、一个城市现代化的重要标志,将成为21世纪世界经济的重要增长点和许多发达国家的国策。

  智能化系统工程的主要内容:建设单位对智能化系统工程建设需求分析,方案的咨询和可行性报告。系统的设计和设备选型;工程的施工和监理要求;系统集成商作化系统设计、协调、督导,最后有系统的实施、试运行和验收以竣工后物业管理。建筑施工中智能化技术发展的关键问题:由于智能化建筑不是单一技术、单一设备产品,而是多学科多业多技术综合运用的整体建筑物产品。它的技术发展必须要多个业、多个部门的综合协调同步发展,需要全国统一计划、统一协调、统一对策。智能化建筑技术发展要实现产业化而不是仅看作一项应用技术。目前国内智能建筑市场仍由国外技术系统产品设备占主导。要大力扶持鼓励发展国产化的技术产品与系统,技术发展才可能形成国产化产业。当前,不把智能化建筑作为一项产业发展,就要“贻误时机”。技术协调理顺是建设全过程中技术发展质量保证的瓶颈。不仅是智能化各个专业子系统之间的协调,而且更重要的是从工程项目的立项、方案、设计、施工、监理、到验收、物管之间的全程协调。智能化建筑属交叉学科系统工程,涉及多学科多专业,当前突出存在建筑设计与智能化系统设计严重分离。由于建筑的智能化大大增加了传统工程设计工作的难度及劳动量,而设计费一直未变,不符合按劳付酬原则,直接影响人的积极性与技术发展。目前,我国智能化建筑技术发异政策尚未具体地与单位体制改革相协调、互相结合,尚未充分体现出技术政策激励机制。智能化建筑技术发展还未有机地与知识经济时代的技术创新紧密结合;还未深入地与可持续发展战略密切联系。关键是,尚未真正意识到智能化建筑产业是21世纪人类社会进步生产力发展的必然需要。

  建筑智能化系统工程涉及政府多个专业职能部门,理应由国务院建设行政主管部门统一管理全国智能化建筑的建设工作,规范智能建筑市场行为,保障智能化建筑建设工程质量。从我国国情出发,应本着“功能实用、经济适用”的技术选择原则,制定技术规范标准、扶持国产化、推进产业化,提高我国智能化建筑技术的总体水平。为迎接全球化知识经济时代的到来,应建立起有稳定机制有持续创新能力的中国智能建筑的技术创新体系。为贯彻可持续发展战略,要开发可持续发展智能化建筑技术,逐步推广建造智能型绿色生态建筑。智能化建筑技术涉及多个专业技术部门,理应全面同步发展与推广。但是,谨对干建设部来说,应该需要重点抓住发展和推广的是楼宇设备自动化(BA)技术。因为,一方面BA技术是与建筑物本身紧密相关的建筑智能化系统的首要基本技术,另一方面BA技术不属于其他专业职能部门,诸如公安、广电、信息产业部、环保、电力等的业务管辖范围。因此,建设部理应当仁不让责无旁贷地承担开发和推广BA技术的重任,BA技术产业化不可以放任自流。因为BA系统产品设备又是智能建筑必不可缺的基础配备,市场需求潜力极大。目前又均为国外进口产品占据主导市场。因此,国产化、产业化的前景极为深远。

  总体来说,随着我国乃至世界的科学技术浪潮的发展,特别是数字化这一技术的发展,将我国的建筑技术中的智能建筑推入到一个新的发展时代。因此,我们要全面的认识到智能化技术的重要性,而且要认清它在我国建筑技术智能化的发展战略中所处的位置。只有这样,我们才能将建筑技术的智能化作为我国建筑技术的一个战略来抓,而且只有那样,我们才能将建筑技术的智能化战略进行到底。所以,我们应该在以后的建筑施工大力的推广智能化技术,还有要充分合理的利用智能化技术。我们这样做的结果,不仅仅是增加企业的收益及利润,增加企业的竞争力,最重要的是这可以大大的提高我国建筑企业的劳动率,提高整个行业的总体劳动率,这就可以使我国的建筑技术有着非常大的发展,使其更好的为我国的过敏建设服务。

  [1]孙克放.吸收国外经验提高我国住宅建筑技术水平[J].住宅科技,2003.

  现代化智能建筑就是以建筑的平面解析图为基础平台,根据人们生活对网络的需求,安装互联网设备系统、建筑物基础设备管护系统以及发生危险情况的公共安全逃生通道等,智能建筑是在确保人们生活基本需求和安全居住的同时,不断完善建筑物的现代化功能,为居住的用户提供安全、可靠、舒适的生活环境。智能建筑的兴起和发展是现代化社会进步的必然趋势,智能建筑能满足人们对建筑物基础设备的需求,同时能为施工人员和楼层管理人员提供安全的工作环境,确保人们的生命财产安全。智能建筑中的电气工程自动化技术已经在各个领域得到广泛应用,它具有自身的技术优势和特点,能有效的提供建筑物管理工作的质量。

  从某种意义上讲,电气工程的发达程度代表着一个国家科技水平的发达程度,因此,电气工程的教育和科研一直在发达国家大学中占据十分重要的地位。电气工程是当今高新技术领域中举足轻重的关键学科之一,更是现代科学研究领域中的热门学科。电气自动化的专业全称一般为电气工程及其自动化,其应用范围涉及各行各业,小到电气开关的设计,大到科技航天的研究,到处都有它的身影。电力的发展是促进生产和提高人们生活水平的重要物质基础,随着电力应用的不断发展和深化,新时代背景下的电气自动化进程成了国民经济和人民生活现代化的重要标志。

  智能建筑各种功能的实现离不开电源技术、屏蔽技术、抗干扰技术、防谐波技术、防静电技术以及防雷与接地技术等多项电气技术的支持,因此电气自动化技术是实现建筑智能化的基础,它能够帮助智能建筑实现智能化监控,进一步加强智能建筑的安全防范能力,从而有效实现智能建筑间的信息传输。所以说,电气自动化技术是实现建筑智能化的关键,因此在智能建筑电气设计中,设计人员必须要进一步加强各种电气自动化技术的应用,只有这样才能真正实现建筑的智能化,实现资源的优化配置。

  我国工业起步比较晚,也没有欧洲那样优良的发展环境,因此仍有许多不足。尤其在系统方面,虽然我国的电气工程及其自动化的系统比较完整,但是因为发展时间比较短,发展得并不完善。因而我们在运用的时候,通常是先运用理论,然后再结合相关的经验进行研发。在整个过程中不仅消耗了大量的人力及物力,更重要的是大大增加了公司成本。这样不统一的研发使企业在电气工程及其自动化方面的发展程度参差不齐。

  智能建筑的电气工程自动化技术控制就是对系统实行二十四小时的全面监控。在很多的大型建筑物中,由于其楼层结构比一般建筑物要复杂,因此电气组件也相对较多,于是就更容易发生运行故障。如果无法有效排除电气工程的故障并提供及时地维修服务,就会给楼层负责人的管理工作带来很多的麻烦。现代化智能建筑采用的是全自动系统,其“采集、处理、反馈”集于一身的运行模式可以对楼层中的各种系统进行全面的监控,利用现代化信息技术,将信息反馈到楼层管理控制中心,该系统具有自动管理功能,在收到信息指令后,便会自动将指令下达到各个子系统中,及时解决故障问题。这种自动化控制不需要人为的操作就可以轻松实现对整个建筑的全面、实时监控。

  智能建筑中的电气工程自动化技术是将现代多媒体功能、通信功能、布线技术、信息技术以及功能软件有效结合的全自动操作系统。这种自动化技术系统能实现对整个建筑物的远程控制,及时掌握现场情况,如现场楼层的配电系统、中央空调系统、排水系统以及电梯系统等情况进行监控。其最大的技术有点就是能节约资源、节省人力,还能确保系统的安全可靠运行。

  智能建筑楼宇控制系统主要包括排水系统、照明系统、通风系统以及消防监测等系统,这些都是与用户生活密切相关的系统,实现智能建筑楼宇控制系统自动化能够提高各项系统的运行效率。例如在智能建筑照明系统中利用智能开关能够可靠、准确的控制开关灯,使建筑照明既能达到实际需要,又能在很大程度上节约能源,同时在建筑照明系统中运用照明实时监控系统能够实现智能建筑照明状态的自动监测、自动报告,从而不必进行夜间巡灯值班。例如在智能建筑消防监测中应用在线监测系统,尽可能使用各种传感器技术,这样能够实现自动监测、自动传输数据、报警数据自动发送,进而掌握智能建筑的实际动态,从而有效提升消防监测的精确性,将火灾隐患消除在萌芽状态,从而防止火灾的发生。

  智能化建筑的核心就是智能化,而通信系统却是建筑智能化的核心,因此在建筑电气设计中必须要尽可能实现通信系统的自动化。首先智能建筑应该完善数据通信系统,这样可以使智能建筑用户建立局域网,以联接办公区内计算机及其他外部设备完成电子数据交换业务,这样就能够在很大程度上满足用户对这个方面的需求。其次,在智能建筑通信系统设计中应该进一步利用卫星通信技术、IP 通信技术、个人通信技术和移动通信、数字微波通信技术、数据通信技术等自动化技术,这样可以有效形成比较完善的智能建筑通信网络,进而能够在最大程度上满足不同用户的需求,例如在智能建筑通信系统中应用卫星通信系统能够突破地域的限制,实现全球信息零距离、零时差的交流,实现资源的实时共享。

  TN-S 系统是可以区分保护线地线与中性线的配电系统。这中低压系统可以将保护线地线(简称为 PE)与三相四线相结合,达到保护建筑中所有设备路线的目的同时也可以达到预警、防静电等功能。TN-C-S 系统的组成部分是两个接地系统,分别是TN-C 系统和TN-S系统。这种系统的安全性极高,能有效提高住宅用户的安全性。

  在智能建筑中电气工程自动化有很多种接地技术,如安全保护接地、屏蔽接地和静电接地、防雷接地以及直流接地等技术。其中安全保护接地的应用主要是由于在大型建筑中会安装很多金属设备,而这些金属设施内部又带有很多的导电线。如果这些导线上的绝缘层被破坏,就非常容易出现漏电现象。人体接触到这些受损电线就会触电,导致一些安全事故。因此,系统中所有的金属设备都必须安装安全接地装置,降低低电阻,防止电流外泄。

  此外,还有直流接地,随着现代化信息技术和城市化的快速发展,在智能建筑中,通信设备与各种计算机技术被大量的应用。这些操作系统都需要微电或是微电位作为技术支持来完成信息的输出和交换。因此,为了让电子设施可以正常运行,系统需要稳定的电压、电源和基准电位作为保障。

  随着我国科学技术的不断发展,智能建筑已经成为了建筑行业发展的趋势,而电气工程自动化技术的应用和发展在智能建筑行业都具有重要的作用和意义。该自动化系统技术水平的提高能节省资源、减少人力,还能确保相关设备的安全、规范和可靠运行。并且随着电气工程自动化系统的不断完善和技术水平的不断提高,其在智能建筑中会得到更好的应用。因此设计人员在智能建筑电气工程的设计中必须要加强自动化技术的应用,只有这样才能真正实现建筑的智能化,提高智能建筑电气工程的运行效率。

  [1]金鹏.智能建筑中的电气工程及其自动化技术的分析[J].电子制作,2013,17:100.

  [2]车喜明.电气工程及其自动化技术的应用[J]. 黑龙江科学,2013,10:56.

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