建筑电气智能化发展探析
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摘要:智能建筑的发展关键在电气智能化技术。距世界上第一座智能建筑(1984年，在美国哈特福德市(Hartford)建造的都市办公大楼(CityPlaceBuilding))的投入使用已30余年，电气智能化技术在网络通信、楼宇自控、消防联动、安防等技术取得了较大发展。特别是互联网、大数据、新能源、智能电器等新技术、新产品的相继出现，为智能化技术注入了新的活力。
1建筑电气智能化现有技术及发展现状
建筑电气智能化是以建筑为平台，利用先进的科学理论和技术(含电工技术、电子技术、控制技术和信息技术)在建筑物有限的空间中，去创造一个人性化工作生活环境的智能电气系统的技术。建筑电气智能化包含一卡通(门禁、水电费、停车场等)、物联网络(所有设备集中在线监控)、安全防范系统(视频监控、防范报警)、智能电网(市电作为新能源，太阳能、风能、生物质能作为补充)、智能水(污水处理及循环利用)，智能照明(根据光强、有无人员及密度自动调节亮度)，智能消防及联动(火灾自动报警、处理及反馈，水、风配合)，智能循环风(根据室内空气质量净化空气并送排风)、背景音乐及广播、有线电视、数字会议及视频会议等十几个子系统。建筑电气智能化技术的应用为建筑增添了新的活力，据此建造的智能建筑已受到各个开发商高度青睐。世界各国也都在建造外形结构及功能各异的智能化建筑。著名的有美国的IBM总部大厦和DEC总部大厦。美国富豪比尔盖茨的豪宅堪称电气智能化技术应用的典范。它完全依据智能化概念建造，配置一台超高性能的大型服务器作为管理整栋豪宅的心脏，通过专设的高速网络，可以实现对室内家具家电的远程访问和控制。随着科技的发展，建筑的功能也日益丰富，建筑电气智能化技术整合了电气、通信、计算机、控制等技术，改善了建筑空间的声、光、电、热等的通信和管理，已经形成了特色鲜明的专业体系。未来的建筑电气智能化技术将在现场总线、系统集成、弱电技术与强电技术融合、节能、环保等方面取得更大发展。
2建筑智能化未来展望
随着世界人口的膨胀、社会的发展，建筑面积越来越大，超高层建筑越来越多，城市规模越来越大，城市垃圾问题、电力短缺等逐渐成为城市发展过程亟待解决的问题。然而，人们对生活质量的要求却在不断提高，便捷、智能的生活方式已成为新的生活质量指标。基于大数据的互联网、智能电器、新能源、楼宇自控等技术，微电网、物联网、系统集成等新兴技术将被广泛应用。这不仅可以有效地缓解以上问题，也能使人们得到更好的生活体验。
2．1建筑微电网
微电网(microgrid)，是指由分布式电源、储能设备、能量转换设备、相关负荷及监控、保护设备汇集组成的微型发配电系统，即一个可以实现自我控制、保护及管理的自治系统，既可根据需要与外部电网并网运行，也可孤网络运行。是智能电网的重要组成部分。智能微电网的关键技术主要包含:新能源可再生能源发电技术、储能关键技术、智能微电网能量优化调度技术、智能微电网保护控制技术等。大电网由微电网和各种发电厂(煤电厂、水电厂、风电场、光伏电站、核电厂等)组成。微电网可以是以户为单位的电站，也可以是智能大厦。燃机发电主要利用燃气、燃料乙醇、氢气等清洁能源。生物智能发电主要使用建筑内生产生活过程中产生的可用于清洁发电的垃圾、生物质等。储能设备可以是建筑内的蓄电池、超级电容等，也可以是具有储能功能的暂时搁置的电动车辆或设备。建筑内的能源管理中心可以根据微电网和大电网的运行状况，实时调度，在满足建筑需要的同时，将多余电能储存起来或是供给大电网;当自身微电网不能满足供电需求时，又可以从大电网获得差额电能。微电网主要采用可再生资源发电技术(风力发电、太阳能发电、生物质能、潮汐能等)，与输配电基础设施高度集成，由能源管理系统管理的一种新型电网。微电网的电压等级一般为380V～35KV，容量从几Kw到几MKw不等，是最接近于用户的电网。微电网有两种运行方式:一是与大电网并联运行，二是在电网故障或需要时与主网断开独立运行。对于公用电力企业，智能微电网可视为电力系统可控的“细胞”，成为被控制的一个简单可调度负荷，可以在数秒内做出响应以满足电网系统的需要;对于用户，智能微电网可以作为一个可定制的电源，以满足用户多样化的需求。可以预见，微电网将是建筑电气智能化技术发展的必然趋势，微电网的广泛应用不仅能够提高建筑的智能化水平，提高能源利用效率，极大削弱电网高峰带来的影响。
2．2物联网
信息产业经过多年的高速发展，经历了计算机、互联网与移动通信网两次浪潮，物联网被称为世界信息产业第三次浪潮，代表了下一代信息发展技术。未来的物联网利用各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术，将所有的“物”联系起来，人们可以利用随身携带的终端设备，通过网络实时查看“物”的状态，控制物的行为，甚至与物进行交流互动，从而创造一个智慧的世界。终端设备是手机、电脑、打印机等具有联网功能的设备的总称。智能家居包括电视、空调、洗衣机、冰箱、衣柜、门窗等智能家电和家具。对于智能建筑而言，物联网将建筑内的各种设备(如照明灯具、风机、报警、监控、门禁、可视对讲等)通过通信网络的连接，可以在终端机上远程访问，甚至进行远程操控，方便物业管理的同时，为客户和业主提供了优质服务。物联网在建筑电气智能化中的应用处于探索起步阶段。目前物联网物联网技术在智能建筑中的应用主要体现在监控管理、智能安防、节能减排和智能家居等方面，覆盖国家或区域性大规模应用较少。我国物联网已取得初步发展，电力、安防、物流、交通、医疗等领域的应用模式正日趋完善。输变电监测、智能电网、远程抄表电力领域的应用正在逐渐拓展;周界防范、视频监控等安防领域的应用已取得良好效果;车辆管理、路网监测和调度等物流领域的应用正在发挥积极作用;运输、物品仓储、监测等交通领域的应用广泛推广;个人健康监护、远程医疗等医疗领域的应用日趋成熟。除此之外，物联网在食品药品溯源、环境监测、楼宇节能、市政设施监控等方面也得到了广泛的应用。
2．3智能化系统集成优化
目前，智能化各系统(消防、楼宇自动化、安防、背景音乐及广播、会议系统等)往往由不同的厂家设计或制造，每个系统都有各自的前端设备和操作软件，用户界面和通讯接口千差万别，大多数系统之间不能信息共享。将各个子系统集成在一个平台上，实现各个子系统的设备统一监控和操作，方便管理的同时，提高了效率。IBMS(IntelligentBuild-ingManagementSystem)智能大厦管理系统应运而生。在IBMS中，可实现对各个子系统的实时检测，各个子系统通过与IBMS的通信可实时将前端设备的状态及运行参数反馈给IBMS，通过智能分析和决策，及时处理发生的故障等问题，既减少了繁琐的人员操作，又确保建筑系统稳定运行。楼宇系统集成软件(IBMS)的出现，极大方便了物业管理，减少了资源浪费，缩短了发现和解决问题的时间。集成度越高，计算越简单，包含的信息量越少，系统的稳定性也随之降低。系统集成虽然经过了多年的发展，但是仍不能完整体现各子系统的性能，加之实现系统集成的准备工作较为复杂和工程量较大，系统成本又较高，性价比不足，最终导致未能普遍应用。尽管如此，系统高集成度和小型化的趋势是不会改变的，这些问题的解决将会使系统集成的发展再上新台阶。
3结论
随着电子、通信、互联网、大数据等技术的在一些关键领域不断突破和飞速发展，微电网、物联网、智能楼宇系统集成等新技术也已形成初步规模，这些新技术的应用，将在很大程度上缓解垃圾危机、能源短缺等社会问题。在这个新理论、新技术日新月异的时代，可以预见，建筑电气智能化技术的发展前景是十分广阔的，未来的智能建筑不仅在功能上更加丰富，而且也会为人们带来更好的生活体验。
参考文献
［1］臧书剑．建筑电气技术的发展与探索［J］．水利水电工程，2015，5(3)．
［2］智能微电网关键技术［EB/OL］．(2015－8－15)
作者：代光辉 李营营 单位：郑州学府电子工程技术有限公司
