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1智能建筑设备监控系统总体构建框架
1.1智能建筑设备监控系统组成与结构框图(图1)
1.2智能建筑设备监控系统组成与结构
简要介绍上图为智能建筑设备监控系统组成与结构框图,在智能建筑监控系统中,监控系统主要实现对六个子系统(照明、供配电、冷热源、空调、给排水、电梯)的监控,并可控制其运行。由中央控制器统一全分布式控制运行,但由于每个子系统都由路由器分开,所以也可独立运行,控制系统涉及智能建筑各个系统设备自动化控制,可实现高检测功能。
1.3各设备监控子系统应该实现的功能
1.3.1供配电系统
主要功能为智能建筑提供电力。楼层配电设备分布在各楼层,电设备一般放置在建筑底层。监控系统主要实现对配电设备运行参数、配电电源、每个电源蓄电池的工作状态和数据变化进行监控,同时对各楼层电设备电源运行状态进行监控,若发生故障会产生警报并记录故障数据。
1.3.2照明系统
主要功能是为智能建筑照明。其设备建设于建筑物的各个平面上,方便实现各角度全方位照明。照明监控分为室内和室外两部分,室外照明分为公共照明部分,通过监控可根据室外照度值设定开关时间,也可通过更改程序实现不同照明灯具的启动时间。室内照明监控可通过监控数据,采用总线控制方式,设定程序对不同场景开启不同的照度。
1.3.3冷热源系统
为智能建筑供给冷源和热源,其噪音较大,设备一般置于建筑底层地下室内。通过对冷热源系统运行数据和冷热源供给量的监控和分析,可通过程序控制实现不同季节冷热源供给量和供给时间。
1.3.4空调系统
保障智能建筑的环境温度处于适宜状态,空调设备一般置于各楼层高处位置,地下室也可以配置。控制子系统主要对空调机组、风机盘管的工作参数和运行状态进行监测,并通过监测数据进行分析,控制和设定主机房的温度、湿度和运行时间。同时监测子系统还具备空调漏水监视功能,可有效实现对空调系统的漏水监测和控制。
1.3.5给排水系统
既能为智能建筑提供水源,又能排除建筑产生的污水,排水设备一般置于建筑物的地下室或建筑顶层,也可设置在楼宇夹层位置。监控系统可监控水泵的工作状态,并对水池的液位随时检测,当设备出现故障或者水池液位异常时,子监控系统就会向中央控制器发出报警信号,并将故障数据记录反馈,自动显示故障发生区域和故障详细情况。1.3.6电梯系统是为高层建筑提供上下交通的便利系统,设备一般置于建筑的垂直竖井内。电梯监控子系统主要实现对电梯设备运行状态,监视电梯启动、停止、方向等,动态显示出电梯实时状况,一旦发生故障,监控系统会对电梯设备电动机、电磁制动器等进行检测,自动报警并显示故障地点、状态、时间等信息,并将故障记录记忆并反馈给中央控制器。
2建筑设备自动化控制系统设计要素
2.1各监控子系统控制功能参数明细
将上文中所述设备监控子系统功能要求进行统计和汇总,确认各子系统监控点的分布位置和分布数量,将子系统的监控点设置类型、数量、相关设备、安装需求、使用地点等详细列出,并备份保留。依据各子监控系统技术和系统设备实际特点,以系统高效性、可靠性、实用性为前提,以满足子系统功能需求为标准,以建筑设备自动控制系统设计的节能环保为核心,以建筑设备维护保养便捷性和低成本性为主要指标,详细将设备子系统的各种功能参数、控制参数、技术参数列出并进行归档,为日后整体系统搭建安装提供依据。
2.2监控系统控制器、传感器和执行器的确定
按照监控系统被控设备的控制标准和监控点数量,结合安装现场实际情况,对现场控制点进行设置和筛选,设计出被控设备安装现场控制器控制区域内部的监控点分布图,并根据实际要求确定选择现场控制器。除了现场控制器,还要确定现场传感器和执行器使用标准,传感器和执行器是对被监控设备现场数据进行现场数据采集的基本组成部分,传感器可监测设备状态和数据变化,执行器对此进行分析和反馈,可以说两者在自动监控系统中属于核心构件。根据系统设备特性,对关键设备要采用高精度和高可靠性的智能型传感器和执行器,以提高整个自动化系统的控制质量。非关键设备上可以采用传统传感器和执行器,如此可减少成本,降低整个系统造价。
2.3建筑设备监控系统
网络构建智能建筑设备自动化监控系统整体网络构建如上图2所示,建筑设备LON现场总线设备自动化控制系统是现实意义上实现了分布式监控。此系统不同类型的控制器节点都具备高智能化特性和网络通讯能力。由于控制器各节点具备通讯能力,能够使节点与节点之间实现相互通讯功能,构成完整的通讯网络。系统中的控制机构和管理机构可以通过总线现场连接为一个整体,彼此之间可以相互协作,共同完成自动化监控任务,两者可实现控制数据和信息的共享。
2.4建筑设备监控系统硬件支持
智能建筑自动化监控系统构建必须有硬件支持,在硬件方面,主要选用以下器件:中央监控器(计算机,监控系统的核心部分,处理子系统反馈的综合数据下达控制指令);监控显示屏(将监控图像实时显示,便于观察和分析故障状况);键盘(更改程序或设定程序,典型的输入设备);鼠标(输入设备);不间断电源(为监控中央系统和子系统供电,保障监控系统不间断运行,保证整体系统的可靠性);网络路由器(中继器、桥接器、配置型路由器等联合使用,实现网络分布);控制总线(无屏蔽双绞线、控制总线LON);控制节点(视具体情况而定)。
2.5建筑设备自动化监控系统软件支持
建筑设备自动化中央监控器软件功能具备操作级别和身份识别管理功能。软件系统采用8位通行字进行鉴别和管理,对操作人员实现权限设置,只允许有权限操作人员在一定范围内进行数据浏览,并对访问者身份信息、访问时间、访问内容进行识别和记录,且具备交互式菜单,为操作人员提供清晰的数据目录,节省操作时间,便于高效作业;中央控制系统设计还具备逻辑格式数据显示功能,可描述短语、数值、单位等数据,对不正常数据报警显示;具有高效数据分离终端,控制特定数据在特定端口运行,只允许一个操作人员或打印机进行处理;具备特殊指令操作功能,响应命令,逻辑显示并进行标识。
3结束语
关键词:建筑工程 电气自动化前言
我国根据自身实际情况,加紧提升建筑工程行业的电气自动化水平已经成为了当务之急,这对于我国在国际上提升竞争力有着极其重要的做用。本篇文章主要是针对现代社会的电气自动化现状,并找出了其中所出现的问题,深入的探究了电气自动化不断发展的意义所在,并且提出了相应的建议,以期对其他工程在进行电气自动化应用过程中提供参考。
一、我国建筑行业电气自动化现状和存在的问题
1.我国建筑行业电气自动化现状
由于我国人口众多,建筑行业已经成为了我国经济增长的主要支撑之一,其建筑的发展对于社会经济发展和人们生活水平的发展有着紧密的联系。随着科技技术的发展,我国的经济和文化交流都进入了一个新的阶段,人民的生活水平以及生活的质量也有了较大的提升,并且不断对建筑工程的设计、质量以及管理都提出了更为严格的要求,从而使得社会不断加强对建筑行业中的电气自动化的研究力度,只有建筑水平和施工工艺得到了发展,人们才会提高对电气工程的满意度,从而提高建筑电气化工程的质量和自动化的水平,是我国建筑行业迫在眉睫的发展路线。
只有企业通过不断的研发,才能使得电气自动化的脚步不会停滞,也不会使得电气自动化技术与国际建筑自动化技术脱轨,极大的促进电气自动化在我国的贵广速度和发展应用,电气自动化技术已经为我国的建筑行业发展做出了巨大的贡献,但是通过我国目前整体自动化水平来看,我国还在存在着较多的问题,例如电气自动化化设计不够严谨、合理,生产管理不完善等问题。我国的电气自动化技术,无论是在电气自动化程序或者电气自动化水平上都远远低于国际发达国家的发展程度,这就使得我国各个方面都没有很强的竞争力,新时期、新经济下,我国应该如正确而理性的对待我国的电气自动化水状态,去找出电气自动化中的缺陷,加强对电气自动化的研究力度,最大限度的提升我国电气自动化水平,这是我国在现代化发展过程中所必须要面临的抉择和态度要求[1]。
2.我国建筑行业电气自动化存在的问题
(一)电气自动化高端人才不足,电气自动化缺乏核心支撑
目前我国各个建筑行业的规模都偏小,相对来说没有国际跨国建筑企业公司的强大实际,其自身的经济能力也不足,难以留下更多的高端管理人才,企业在整体上缺少建筑建设经验,最终导致了建筑行业中的电气自动化设计核心人员不断的离开,绕整个建筑企业内部的电气自动化水准不断的降低,缺少技术创新[2]。
(二)新技术新设备应用缓慢,核心竞争力不足
虽然我国的一些建筑行业在电气自动化的发展过程中,取得了一定的进步,但是由于缺少专研的和突破的研究技术的精神,没有掌握相关的核心技术,各种电气自动化设备几乎完全靠国外进口,并且推广的速度极为缓慢,这就导致了我国的企业难以拥有核心的专利,更难以保证自身电气自动化设备在国际上的竞争力,这也使得使得目前市场上的各种自动化产品信息不完善,没有一个健全的体系,市场出现恶意的产品竞争或者说整个市场的建设不规范,自由的产品系列较为单调,品牌在整体上没有拥有知名度,极难与国际上知名的电气自动化设备制造企业相媲美。
(三)建筑行业对电气自动化的管理不善,电气自动化的质量难以保证
虽然我国目前建筑行业发展极为迅速,但是,许多企业的管理者为了追求更高的利益,相近一切办法来压榨电气自动化设备的制造成本,是用劣质的物料投入到生产指导当中去,从而使得设计制造的产品不符合过程的相关标准或者不符合相关的施工安装措施,其设施的使用质量难以得到保障。使得整个电气自动化的设计生产行业的产品,质量难以得到保证。
二、我国建筑电气自动化的重要意义
1. 这是保证工程建设质量和进度的客观要求
实施电气自动化,加强对先进技术和设备的应用速度,采用科学严谨的设计方式和施工程序,加强对电气自动化的管理,加强对各种电气设备,电气材料的管理监督,保证了整个工程建筑的工程质量,同时,可以大幅度降低工程成本,并合理的控制工程的进度,电气自动化的水平提高,亦有助于保证整个工程建筑中的安全。
2. 实施建筑电气自动化,有助于整个建筑市场的规范化
电气自动化的进程加快,对整个电气行业的技术人员和管理人员都提出了更高的要求,不仅仅要求有丰富的管理经验,更需要有精湛的电气技术和较高的工作素养,同时,电气自动化很大程度上减少了工程中的暗箱操作等弊端,敦促着工作人员依法办事,严格执行相关的规章制度,有助于促进整个建筑市场的规范化管理。
三、我国建筑行业电气自动化的发展趋势探究和发展建议
1. 电气自动化将会朝着智能化方向发展。
纵观我国目前的建筑工程发展行情,电气自动化的发展应用,智能化是其核心部分,所谓智能化表现在其具有多种新功能。在在建筑行业控制方面,有关的现场仪表在一起,在现场实现自主调节,提高了整个系统的可靠性。
2. 电气自动化的操控更为精确,更加精工。
建筑行业中竞争越发激烈,对工程产品质量的要求越来越严格,实施电气自动化,先进技术的采用,科学管理方式的实施,整个建筑工程的自动化水平不断升高,使得施工标准更为严格,产品的精度朝着更高的方向发展,因此,自动化在建筑工程中会有着更严密精确的要求。
3.政府加强对建筑工程电气自动化实施的引导和扶持
建筑工程电气自动化企业关系到国民经济的发展和人们生活水平的提高,政府加大对建筑行业电气自动化的支持引导,建筑行业要加强对各种电气设备和电气设计施工技术的研究探讨,加强各个建筑单位之间的通力合作,不断加大对新技术新设备和心的管理理念的引进和运用,加大投入,实现各种电气自动化核心技术的突破,使得建筑行业实现整个设计施工方式的转变,提高整体的核心竞争力。
四、结束语
综上所述,建筑行业不仅仅关系到经济的发展,还关系到我国居民生活环境的舒适性,只有不断的加强建筑的现代电气自动化进程,提高对于建筑电气自动化的研究力度,从各个方面的突破现有的束缚,是人民生活水平能否提高以及各个建筑行业电气自动化水平能否更好发展的前提条件,因此必须要受到社会各界的支持和关注,促进建筑电气自动化的发展,带到全社会的经济进步的步伐,这是关系到我国社会经济发展的问题。
参考文献
论文摘要:雷电可分为直击雷、感应雷(包括静电感应和电磁感应)和球形雷,文章对雷电的三种表现形式进行了分析,重点探讨了直击雷和感应雷对弱电系统的危害以及预防措施。
一、雷电的分类
雷电是雷云层接近大地时,地面感应出相反电荷,当电荷积聚到一定程度,产生云和云之间以及云和大地之间放电,迸发出光和声的现象。雷电可分为直击雷、感应雷(包括静电感应和电磁感应)和球形雷。
(一)直击雷
大气中带有电荷的雷云对地电压可高达几亿伏。雷云同地面凸出物之间的电场强度达到空气的击穿强度时,产生的放电现象称为直击雷。此时雷电的主要破坏力在于电流特性而不在于放电产生的高电位。大气放电直接通过地面建构筑物和地面设备,强大的雷电流经过这些物体入地,在瞬间产生很大的机械振动力和高温高热使物体遭到破坏。当雷电流通过具有电阻或电感的物体时将产生很大的电压降和感应电压,能破坏绝缘,产生火花,引起燃烧、爆炸,使设备部件熔化,在雷电流流过的通道上物体水分受热汽化而剧烈膨胀,产生强大的冲击性机械力。该机械力可以达到5000~6000N,因而可使人体组织,建筑物结构、设备部件等断裂破碎,从而导致人员伤亡、建筑物破坏,以及设备毁坏等。
(二)感应雷
感应雷是指当雷云来临时地面上的一切物体,尤其是导体,由于静电感应,都聚集起大量的雷电极性相反的束缚电荷,在雷云对地或对另一雷云闪击放电后,云中的电荷就变成了自由电荷,从而产生出很高的静电电压(感应电压),其过电压幅值可达到几万到几十万伏,这种过电压往往会造成建筑物内的导线,接地不良的金属物导体和大型的金属设备放电而引起电火花,从而引起火灾、爆炸、危及人身安全或对供电系统造成的危害。另一种情况是,在雷电闪击时,由于雷电流的变化率大而在雷电流的通道附近就形成了一个很强的感应电磁场,对建筑物内的电子设备造成干扰、破坏,又可能使周围的金属构件产生感应电流,从而产生大量的热而引起火灾。另外,当架空线遭受直击雷或产生感应雷,高电位便会沿着导线电源线以及信号侵入变电站或建筑物内,这种雷电波侵入也会对电气设备造成危害或使建筑物内的金属设备放电,引起破坏作用。它分为静电感应雷和电磁感应雷。
1.静电感应雷:是由于带电积云接近地面,在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷引起的。它将产生很高的电位。
2.电磁感应雷:是由于雷电放电时,巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的。这种迅速变化的磁场能在邻近的导体上感应出很高的电动势。雷电感应引起的电磁能量若不及时泄入地下,可能产生放电火花,引起火灾、爆炸或造成触电事故。
(三)球形雷
球形雷通常认为是一个炽热的等离子体,温度极高,并发生红色、橙色的球形发光体,直径在10~20cm以上。球雷常沿着地面滚动或在空气中飘动,可从烟囱、门窗或其他缝隙进入建筑物内部,有时也自行消失,或伤害人身和破坏物体。
现在智能建筑主要由建筑自动化系统(BAS)、办公自动化系统(OAS)、信息通信系统(CAS)三个系统组成,并利用计算机网络技术、通信技术将此三个系统进行系统集成。即将智能建筑管理系统,以语言、数据、视频、监控等不同信号的配线系统经过统一的规划设计,综合成一套标准的布线系统,作为建筑物内部之间的传输网络的综合布线系统(GCS),又名弱电系统,可分为建筑物内综合布线、建筑物群内部之间的综合布线。
从以上关于智能建筑的有关构成中可以看出,智能建筑线缆密布、系统设备繁多、微电子装备复杂,且过电压防护能力薄弱,为保证系统、设备安全正常运行,必须采取专门、特殊的措施加以保护,而防雷、接地则是重要必备和有效的保护措施之一。
直击雷的防护系统主要是为了保护建筑物免受直接雷击引起火灾事故及人身安全事故,须从接闪装置、引下线、接地装置等三个方面综合考虑。
接闪装置就是我们常说的避雷针、避雷带、避雷线或避雷网,接闪就是让在一定程度范围内出现的闪电放电不能任意地选择放电通道,而只能按照人们事先设计的防雷系统的规定通道,将雷电能量泄放到大地中去。
接地装置就是让已经引入防雷系统的闪电电流顺利地流入大地,而不能让雷电能量集中在防雷系统的某处对被保护物体产生破坏作用,良好的接地才能有效地泄放雷电能量,降低引下线上的电压,避免发生反击。
引下线就是把接闪装置和接地装置连接起来。
对于直击雷重要的一点就是做到均压,接闪装置在接闪雷电时,引下线立即产生高电位,会对防雷系统周围的尚处于地电位的导体产生旁侧闪络,并使其电位升高,进而对人员和设备构成危害。为了减少这种闪络危险,最简单的办法是采用均压环,将处于地电位的导体等电位连接起来,一直到接地装置。室内的金属设施、电气装置和电子设备,如果其与防雷系统的导体,特别是接闪装置的距离达不到规定的安全要求时,则应该用较粗的导线把它们与防雷系统进行等电位连接。这样在闪电电流通过时,室内的所有设施立即形成一个“等电位岛”,保证导电部件之间不产生有害的电位差,不发生旁侧闪络放电。完善的等电位连接还可以防止闪电电流入地造成的地电位升高所产生的反击。
以弱电系统的防雷而言,除雷电直击外,最具有破坏作用的是二次效应,也就是静电感应雷和电磁感应雷,由于雷电具有高电位、大冲击电流、瞬时性的特点,强大的闪电产生静电场、交变电磁场和电磁辐射,以雷电波侵入、地电位反击等形成雷电电磁脉冲LEMP,产生强大的变电磁场、使周围的金属产生感应电势和感应电流。
随着微电子设备的广泛应用,雷电浪涌是引起人们极大重视的一种雷电危害,同时其防护方式也不断完善。最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的,而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化,从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降,对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降,另一方面由于信号来源路径增多,系统较以前更容易遭受雷电波侵入。雷电浪涌对弱电设备的危害主要分为电源浪涌和信号系统浪涌两方面。电源浪涌属于强电的范畴,不在本文讨论之中。
信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如传输线)受到这些干扰信号的影响,会使传输中的数据产生误码,影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。
屏蔽防雷措施的目的是阻挡空间电磁波感应、过电压以及磁场能量侵入被保护的通信设备,起到抑制、消除电磁场的干扰和危害。建筑通信机房时,房屋的六面应敷设金属屏蔽网;进出机房的电力线、信号线如无屏蔽层,从室外引入前必须穿管埋地;架空音频电缆的牵引钢丝两端应进行接地,最大限度衰减从各种导线上引入雷电高电压,以减少雷电电磁干扰。
隔离措施:由弱电自动化装置构成的控制系统中必须解决好接口信号的隔离,抑制传输过程中产生的各种干扰,才能使系统稳定可靠运行。电源部分可以安装交流电源隔离变压器;对于数字输入信号,大部分都利用光电隔离器或者串接各种信号防雷设备,也有一些使用脉冲变压器隔离和运算放大器隔离;对于数字输出信号也是主要采用光电隔离器或者串接各种信号防雷设备。对于模拟量输入信号,可采用安装音视频隔离变压器、光隔离器等进行隔离。对于计算机网络接口,可以采用专用的网络防雷器,距离较远时可采用光纤进行传输。
二、结语
弱电设备的防雷问题是一个综合性的工作,随着对雷电认识的深入,越来越多的人利用科学知识来减少雷电对弱电设备的损坏,防患胜于救灾,多一道防护就多一层安全。
参考文献
[1]王道洪,郄秀书,郭昌明.雷电与人工引雷[M].上海:上海交通大学出版社,2000.