申 莉 / 汪 蘇 / 王亞慧 / 任 紅

1.北京建筑大學電信學院 北京 100044

2.北京市建筑設(shè)計研究院有限公司 北京 100037

1 引言

近年來隨著城市化的高速發(fā)展，一座座高層建筑拔地而起，我國建筑電氣發(fā)展迅速，技術(shù)要求也越來越高，對建筑電氣的可靠性、功能的齊全性要求也越來越高。建筑電氣正朝著智能化的方向發(fā)展，而建筑的可靠性和功能性必然是以科學技術(shù)為背景來實現(xiàn)的。同時建筑的智能化也使得建筑物中經(jīng)常會受到一些不可避免的因素的影響，從而使整個系統(tǒng)出現(xiàn)多種故障，給生產(chǎn)帶來極大的損失。因此，筆者提出了建筑電氣安全檢測，意在將模擬的建筑電氣試驗平臺的檢測技術(shù)應(yīng)用于實際的工程中。

2 建筑電氣概述

建筑電氣的概念可分為廣義概念和狹義概念：

廣義概念：以建筑為平臺，以電氣技術(shù)為平臺手段，在有限空間內(nèi)，為創(chuàng)造人性化生活環(huán)境的一門應(yīng)用學科。

狹義概念：在建筑中，利用現(xiàn)代先進的科學理論及電氣技術(shù)，創(chuàng)造一個人性化生活環(huán)境的電氣系統(tǒng)，統(tǒng)稱建筑電氣[1]。

3 電氣安全檢測

如今建筑電氣安全檢測技術(shù)在國外的研究已很成熟，而在我國還處于萌芽階段。在建筑電氣試驗平臺中，檢測內(nèi)容主要包括：(1)電氣系統(tǒng)的線路阻抗；(2)電氣系統(tǒng)的絕緣電阻；(3)電氣系統(tǒng)的接地電阻；(4)電氣系統(tǒng)連續(xù)性電阻。

4 實驗部分

4.1 MA2067試驗臺

該實驗是以德國進口的建筑電氣測試平臺MA2067為實驗對象，對該試驗箱進行民用建筑中電氣設(shè)備的模擬，通過撥動開關(guān)S1-S22來設(shè)置故障，模擬了實際建筑電氣系統(tǒng)中的電動機、洗衣機、 供暖、弱電保護電路等故障。

該實驗臺主要由弱電系統(tǒng)、強電系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)和接地電阻系統(tǒng)組成。其中，強電系統(tǒng)又分為單相和三相系(TN,TT,IT)；弱電部分又包括弱電保護板和故障設(shè)置板兩部分[1～3]。另外設(shè)計了新的試驗臺并成功進行了安裝。圖1為原實驗臺示例圖。

圖1 MA2067試驗臺

表1 新試驗箱故障值

在測量故障過程中使用的是德國美翠公司生產(chǎn)的Eurotest 61557測試儀，表1是使用Eurotest 61557測試儀測量新試驗箱故障值。

為了彌補進口試驗箱無照明測試系統(tǒng)的不足，筆者自行設(shè)計并實現(xiàn)了照明子系統(tǒng)。本文就此加以詳細介紹。

4.2 建筑電氣實驗平臺照明子系統(tǒng)

4.2.1 照明子系統(tǒng)簡介

照明的出現(xiàn)給人類帶來了極大的方便，沒有照明，人類許多夜間活動都將無法進行，照明給人類的生活、生產(chǎn)和日常各類活動提供了方便，為人類的生存與發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

在照明子系統(tǒng)中筆者選擇了四種經(jīng)常使用的燈具，分別為節(jié)能燈、熒光燈1、熒光燈2、金屬鹵燈。選擇四種常用燈具的目的是通過比較燈具的照度與亮度，選擇一種最節(jié)能的燈具，使系統(tǒng)達到節(jié)能的目的。另外，選擇不同的燈具組合發(fā)亮，每個燈具能單獨調(diào)節(jié)亮度，方便儀器進行測量。在選擇燈具的過程中，由于試驗臺的尺寸是100cm×60cm，面積比較小，所以只能選擇體積較小的燈具。

4.2.2 照明工程中常用的測試參數(shù)及儀器儀表

照明工程中經(jīng)常測量的參數(shù)有顯色性、光通量、發(fā)光強度、亮度、照度等。

在本實驗中，使用的測量儀器是Multinorm MI 6201便攜式多功能手持式儀表，該儀器可以連接各種探頭，我們使用的測量探頭是B型照度探頭A1092和B型亮度探頭A1132，最后應(yīng)用Sensor LINK來進行照度與亮度的仿真。其中，Multinorm MI 6201儀器前面板有13個鍵及一個160×160點陣的圖形顯示器。

4.2.3 設(shè)計原理圖

由于條件限制，本實驗中照明設(shè)計部分不能采用智能照明控制系統(tǒng)，只能通過預(yù)先設(shè)計好的電路，按照想要實現(xiàn)的功能組合來完成。調(diào)光只能通過普通的調(diào)光器針對普通的光源進行調(diào)節(jié)。進而進行照明參數(shù)的測量，最終的目的是要通過設(shè)置建筑照明的故障，將其應(yīng)用于實際工程中[11]。

圖2 照明系統(tǒng)原理圖

圖3 智能調(diào)光系統(tǒng)

圖4 智能開關(guān)控制系統(tǒng)

目前已經(jīng)設(shè)計了兩種原理圖，圖2是手動控制電路，圖3是智能控制電路中的調(diào)光系統(tǒng)，圖4是智能開關(guān)控制系統(tǒng)。如圖1～3所示，一組開關(guān)的四個控制器分別控制三個串聯(lián)的熒光燈1、三個串聯(lián)的節(jié)能燈、三個串聯(lián)的金鹵燈和三個串聯(lián)的熒光燈2，另一組開關(guān)的四個控制器分別控制一個熒光燈1、一個節(jié)能燈、一個金鹵燈和一個熒光燈2，實現(xiàn)了不同的開關(guān)控制不同組合的燈。

4.2.4 實驗過程

圖5 所有燈都亮

圖6 每種燈具的一個燈具單獨作用時

在測量過程中，需要確保各測量儀器的清潔，以確保各儀器工作的穩(wěn)定性，另外在實驗室條件下測量時，盡量確保溫度在25℃左右；并分了五種情況測量參數(shù)，分別為實驗室全遮蔽、打開實驗室的門、點亮室內(nèi)的每種燈、關(guān)燈但陽關(guān)射入、開燈并讓陽光射入。此外，因為試驗臺面積有限，每種燈具的距離相對比較近，每個燈受到外界的影響比較大，所以，在測量過程中還考慮到了某個燈亮時，相鄰一定距離的燈具發(fā)光時對該燈具的影響；然后控制時間，測量單位時間內(nèi)各參量隨時間的變化值。在實驗中測量了照度與亮度在五種情況下的參數(shù)值。

在測量照度與亮度過程中使用的是B型照度探頭A1092和B型亮度探頭A1132，直接將探頭插入MI6201的一端，然后點擊開始按鈕，將測量儀器置于距離燈具約0.8m的位置即可測量。

4.2.5 設(shè)計效果圖

圖5顯示了當所有燈具都發(fā)光時的效果圖，圖6顯示了當每種燈具的一個燈發(fā)光時的效果圖。

圖7 實驗室全封閉時熒光燈1隨著時間變化的照度值

圖8 實驗室開燈有入射光時熒光燈1隨著時間變化的照度值

表2 實驗結(jié)果

圖9 實驗室全封閉時熒光燈1隨著時間變化的亮度值

4.2.6 實驗結(jié)果

在測量過程中，測量距離是80cm，測量時間是55s，測量間隔時間為5s，表2中的測量結(jié)果選取的是這段時間內(nèi)的平均值，測量結(jié)果如表2所示。

4.2.7 仿真結(jié)果

在本實驗中，所使用的仿真軟件是SensorLink PR,另外選取了兩種情況下的照度值與亮度值的比較，分別為實驗室全封閉時與關(guān)燈有入射光時熒光燈1的照度與亮度的仿真結(jié)果，如圖7～10所示，分別表明了隨著時間的變化照度與亮度在各個時間段的最大值、最小值、平均值與當前值的變化情況，由顯示結(jié)果可知，外界環(huán)境的改變對照度值與亮度值的影響比較大。如圖7與圖8表示的是照度值的比較，圖9與圖10是亮度值的比較。

4 結(jié)束語

從測量結(jié)果可以看出：(1)在點亮室內(nèi)燈具，關(guān)燈有入射光、開燈有入射光三種情況下，其照度與亮度值變化不大，即在有入射光存在的情況下，開燈與關(guān)燈對照度與亮度值幾乎無任何影響。而在晚上點亮室內(nèi)燈具時，晚上室內(nèi)燈具發(fā)出的光與白天的入射光的照度與亮度值相抵消。(2)實驗室全遮蔽與實驗室開門兩種情況下其照度與亮度值無太大差別，說明外界的通風對照度與亮度無太大影響。(3)由(1)和(2)可得，外界光源的作用，對照度的影響比較大，對亮度有影響，但幅度不大。此外，照度值與亮度值在一定范圍內(nèi)是成正比的。(4)相比較可知，具有相同功率的燈具中，熒光燈的亮度是最大的，所以是四種燈具中節(jié)能型最好的。

在后續(xù)試驗中，筆者將通過多Agent算法分析故障，進而避免或減少照明系統(tǒng)中不必要的損失，然后在試驗臺上添加電流電壓傳感器，使該試驗臺能夠測量電流和電壓，最后對模擬的建筑電氣系統(tǒng)進行故障診斷，進而將其應(yīng)用于實際的建筑系統(tǒng)中，使實際系統(tǒng)中的故障達到智能診斷的目的，減少不必要的人工的浪費。

[1]洪元頤.“ 建筑電氣” 的概念[J].建筑電氣.2010(1)：3-5.

[1]王亞慧，張龍.建筑電氣系統(tǒng)故障模擬實驗平臺[J].現(xiàn)代建筑電氣.2013，4(5)：1-5.

[2]霍一峰,王亞慧.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建筑電氣故障診斷研究[D].北京建筑工程學院.2012.3.

[3]吳茜，王亞慧.基于RBF與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建筑電氣系統(tǒng)故障診斷比較研究[J].北京建筑工程學院學報.2012，28(4)：42-47.

[4]于銀川.電力系統(tǒng)常見電氣故障的特征量及其診斷[J].熱電技術(shù).2013(1)：49-50.

[5]張慶貴.民用建筑電氣常見故障分析及其改進設(shè)計[J].科技致富向?qū)?2013(21)：99.

[6]李國賓，談健芳.實用電氣工程設(shè)計手冊[M].上?？茖W技術(shù)文獻出版社，2010.6.

[7]肖輝，汪鐳等.電氣照明技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社.2009.9.

[8]呂琛，欒家輝，劉紅梅.故障診斷與預(yù)測[M].北京航空航天大學出版社，2012.12.

[9]方波，曹剛.道路照明的亮度測量方法[J].中國照明電器.2008(12)：20-24.

[10]孟令濤，賀曉陽,楊軼.一種道路照明照度測試方法和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[J].大連工業(yè)大學學報.2012，31(1)：71-74.

[11]鄧薇.淺談建筑電氣智能化設(shè)計對智能建筑發(fā)展的影響[A].建筑電氣設(shè)計與研究—湖北省/武漢市建筑電氣專業(yè)委員會二〇〇九年年會論文集[C]，2009.