何永輝

摘 要：弱電智能化系統(tǒng)在建筑工程的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義和廣闊的發(fā)展前景。以某展覽館工程為依托，研究、分析了智能化弱電系統(tǒng)在具體應(yīng)用中的工程難點、應(yīng)用原理和主要技術(shù)措施，旨在為類似的工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：弱電智能化；展覽館；監(jiān)測系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理

中圖分類號：TU855 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.148

弱電智能化系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對整體建筑結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和服務(wù)管理的優(yōu)化整合，營造了一個高效、合理、舒適、節(jié)能的工作環(huán)境，提供高效的綜合服務(wù)功能。將弱電智能化各系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用到建筑中去是現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在某展覽館的建設(shè)過程中，充分考慮了智能化弱電技術(shù)的運用，取得了良好的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。本文以此為例，簡要分析了弱電智能化系統(tǒng)的相關(guān)要點及其中存在的問題。

1 工程概況

某展館建筑面積22 749 m2，地下1層為混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地上1層為鋼結(jié)構(gòu)，由A，B，C，D4個單體組成。弱電智能化系統(tǒng)主要包括智能消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、樓宇自控和智能廣播等。而該展館弱電智能化系統(tǒng)主要包括能耗監(jiān)測、樓宇自控、安防監(jiān)控3部分。弱電智能化系統(tǒng)的應(yīng)用保障了植物館的正常運行。

2 能耗監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 工程難點

工程難點主要集中在植物館內(nèi)監(jiān)控范圍廣，系統(tǒng)間各自為政，無法統(tǒng)一管理。

2.2 應(yīng)用原理

針對工程的應(yīng)用難點，利用現(xiàn)場計量自動化采集裝置，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)對建筑內(nèi)各區(qū)域水、電、氣、暖（空調(diào)）的數(shù)據(jù)匯總、統(tǒng)計分析。通過優(yōu)化計算對相關(guān)能耗設(shè)備進行集中自動控制，從而達到能耗統(tǒng)計、能源審計和建筑節(jié)能的目的。

采集裝置采用Modbus協(xié)議進行通訊連接?；诖藚f(xié)議，控制器經(jīng)利用網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）與其他設(shè)備之間通信。在Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時，每個控制器都需要知道它們的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，從而決定做出何種行動。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息，并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其他網(wǎng)絡(luò)上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑和錯誤檢測的方法。該協(xié)議支持傳統(tǒng)的RS-232、RS-422、RS-485和以太網(wǎng)設(shè)備。許多工業(yè)設(shè)備，包括PLC、DCS、智能儀表等都將Modbus協(xié)議作為它們之間的通訊標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 工藝流程和操作要點

2.3.1 工藝流程

植物館能耗監(jiān)測系統(tǒng)按照圖1所示工藝流程施工。

2.3.2 安裝計量采集裝置

在變配電室低壓進線柜、各出線柜安裝帶485通訊的計量儀表，并確認儀表可計量電能（即有功電度）。計量儀表用導(dǎo)軌安裝在配電箱內(nèi)，外部用不銹鋼罩保護。在計量儀表與配電箱總開關(guān)之間安裝互感器，互感器與計量儀表之間的通訊電纜采用纏繞管保護。

在空調(diào)配電箱內(nèi)，對冷凍泵、冷卻泵、熱水泵作分項計量，在配電箱后、各泵前重新加裝互感器和計量表，分別計量冷凍泵、冷卻泵和熱水泵的能耗，具體如圖2所示。

在能源中心安裝計量采集裝置，用來采集機組冷凍水側(cè)、熱水側(cè)的瞬時熱流量、累計熱流量、瞬時流量、累計流量、供回水溫度、流速（冷卻水側(cè)如有也一同提供）。傳感器和防凍開關(guān)采用拉鉚釘固定于機組側(cè)壁，用來控制線纜套普利卡管。

2.3.3 485總線級聯(lián)計量表

各計量采集裝置安裝完畢后，采用485通訊線以串聯(lián)的方式級聯(lián)。每路總線上接表數(shù)量不要超64塊。各計量表之間485通訊線要求采用國標(biāo)RVVP2×1.5或RVSP2×1.0線纜。通訊線纜沿弱電橋架敷設(shè)至弱電機房。

2.3.4 填寫Modbus地址

總線連接完畢后，在各計量采集裝置上按照順序設(shè)置完成協(xié)議地址，首地址字段為空，波特率設(shè)置為9 600.

2.3.5 總線引至數(shù)據(jù)采集器

每路總線引至弱電機房，通過485通訊分配器連接于數(shù)據(jù)采集器。數(shù)據(jù)采集器壁裝于墻面，高度離地1.3 m。

2.3.6 數(shù)據(jù)采集器完成數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集器按照每5 min一次的頻率采集計量裝置的數(shù)據(jù)，并通過一系列運算消除誤差計量，提高計量的準(zhǔn)確性，保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和完整性。

2.3.7 數(shù)據(jù)遠程傳輸

數(shù)據(jù)采集器采集的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)上傳至建筑節(jié)能協(xié)會的民用建筑能耗監(jiān)測平臺，以備查詢、對比能源消耗情況。通過數(shù)據(jù)接口采集各設(shè)備控制柜中智能計量表的各類參數(shù)，在中央站實時顯示和記錄，并根據(jù)各類數(shù)據(jù)進行歸類、運算、統(tǒng)計，最終形成各類能源使用報表。平臺軟件功能完善，具有嚴(yán)格的權(quán)限管理，完善的報警管理、報表、日程表、歷史數(shù)據(jù)分析和查詢流程。

3 樓宇自控系統(tǒng)

3.1 應(yīng)用難點

植物館內(nèi)的植物比較昂貴，不同分區(qū)對溫度、濕度和CO2濃度的要求各不相同，大面積的玻璃幕墻對溫度的影響也不可忽視，如何準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)則成為工作的難點。

3.2 樓宇自控系統(tǒng)的主要技術(shù)做法

通過檢測各種所需數(shù)據(jù)，與中央機房內(nèi)系統(tǒng)預(yù)設(shè)值進行偏差比較，再回傳相應(yīng)的控制信號，聯(lián)動天窗自動開啟系統(tǒng)、電動遮陽簾系統(tǒng)、能源中心直燃機組、噴霧降溫系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)（10 000 m3/h風(fēng)量以上機組）、送排風(fēng)系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)（潛污泵）等形成負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

3.2.1 室外溫、濕度監(jiān)測

在植物館場館外部設(shè)置了溫度、濕度傳感器，以監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，用于系統(tǒng)空調(diào)參數(shù)和功能的設(shè)定。

3.2.2 室外照度監(jiān)測

在植物館場外部設(shè)置了光照度傳感器，用于監(jiān)測環(huán)境照度（光亮度））參數(shù)，以便管理者能夠及時調(diào)整照明范圍。

3.2.3 室內(nèi)CO2監(jiān)測

在各展區(qū)安裝4個CO2傳感器，用來監(jiān)測場館內(nèi)的空氣質(zhì)量參數(shù)。中央電腦會對超高或不正常CO2監(jiān)測值報警，提醒管理者及時采取相應(yīng)措施調(diào)整空氣質(zhì)量。

3.2.4 室內(nèi)溫度、濕度傳感器

在各展區(qū)設(shè)置8個溫、濕度一體式傳感器，用來監(jiān)測場館內(nèi)的溫度和濕度參數(shù)，方便管理者全面監(jiān)控和記錄場館內(nèi)環(huán)境的舒適程度。對于不正常的溫、濕度監(jiān)測值，中央電腦會報警。

3.2.5 控制器的應(yīng)用

通過以太網(wǎng)將各采集器的數(shù)據(jù)傳輸至中央機房系統(tǒng)，與預(yù)設(shè)值進行偏差比較，再回傳相應(yīng)的控制信號。

3.2.6 注意事項

在實際工作中，要認真考慮CO2傳感器和溫、濕度傳感器的安裝位置，確保其位置合理、數(shù)量合適、均勻分布。鑒于鋼結(jié)構(gòu)玻璃幕墻的特殊性，如果安裝位置過高，夏天監(jiān)測的溫度會虛高；如果安裝位置過低，冬天監(jiān)測的溫度也將偏高。一般情況下，它們主要安裝在植物上方，遠離暖氣組和供暖管道、軸流風(fēng)機和排風(fēng)口等位置。

4 安防監(jiān)控系統(tǒng)

4.1 應(yīng)用難點

植物館工程圍護結(jié)構(gòu)以玻璃幕墻為主，安防設(shè)備不易安裝、固定在玻璃幕墻上，如果在展示期內(nèi)無監(jiān)控覆蓋，展出的昂貴植物則存在潛在風(fēng)險。監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先安裝并投入使用，它對展品保護大有裨益，能夠起到震懾作用，還能為特殊情況提供有力的證據(jù)，有效保護貴重植物和相關(guān)設(shè)備。

4.2 應(yīng)對措施

根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，采用“雙層鋁板+橡膠層固定”的安裝方式。5 mm厚橡膠層用結(jié)構(gòu)膠固定于幕墻表面，不僅粘連牢靠，還可以消除熱脹冷縮和振動的影響。橡膠層外采用雙層鋁板，用螺絲與設(shè)備基座固定緊密。

4.3 弱電設(shè)備集中供電方式應(yīng)用

弱電設(shè)備采用集中供電的方式，不僅便于設(shè)備供電管理，還能降低故障發(fā)生的概率。同時，要在弱電設(shè)備末端加漏電保護開關(guān)，以保護人員安全，便于檢修、維護。

5 結(jié)束語

綜上所述，弱電智能化的應(yīng)用是現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢，同時，也是一項復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，需要綜合各項科學(xué)技術(shù)、管理學(xué)和施工管理技術(shù)等。其安全質(zhì)量和運行狀態(tài)是智能建筑成功的關(guān)鍵，在設(shè)計時，應(yīng)綜合建筑的規(guī)模、性能、成本和擴充能力等因素進行嚴(yán)密、細心的設(shè)計，加強安裝施工管理和質(zhì)量管理。本文結(jié)合成功的工程實例，對弱電智能化系統(tǒng)的相關(guān)要點和問題進行技術(shù)分析，以期為類似的工程提供有益的參考。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕