简论要点高层建筑电气自动化设计要点结论

【摘　要】　本文从电气自动化原理及设计标准出发，对高层建筑中电气自动化设计的影响因素和设计要点，进行了认真研究。
【关键词】　高层建筑 电气自动化 设计
电气自动化是一门综合性较强的学科。电气自动化主要是研究系统的开发和运行、自动控制、计算机应用、电力电子技术、信息处理等内容。电气自动化在高层建筑的有机应用，使高层建筑使用功能及住户的生活质量得到了显著提高。因此，设计出优质的高层建筑电气自动化设计方案其意义十分重大。
1　高层建筑电气自动化概述

1.1　工作原理

作为一种智能控制系统，高层建筑的电气自动化系统由负责监控的计算机、现场控制器、主控制器、传感器和执行装置等组成，通常分为四级控制：第一级的控制为监控计算机。主控制器负责一二级网络之间的连接，是第二级的控制装置。现场控制器连接在二级网络之上，负责对设备进行现场控制，是第三季的控制装置。第四级控制装置为各个设备上的传感器和执行装置，以保证控制系统的独立工作能力。

1.2　基本功能

1.2.1　统一管控建筑内各机电设备

电气自动化系统可以对各个机电设备实施统一协调、管理和控制。根据外界条件、环境因素、负载的情况对电气设备做出调节，使其运行始终保持

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最佳的状态，并可对各种突发事件进行监测。

1.2.2　对高层建筑设备进行监测

电气自动化在高层建筑中的应用可以实现对设备的监测，自动发现故障、自动报警、自动记录各个设备的运行数据和故障信息，以实现实时的监控运行数据。这样可以减少设备维修费用，延长设备使用寿命，及时发现和控制各种隐患，提高高层建筑的整体安全性。

1.2.3　数据共享

电气自动化系统可以实现对测控网络和计算机管理过程中数据的共享，对水电气的使用和收费情况进行计算，实现能源管理自动化。
2　设计人员在设计时应重点考虑的因素

2.1　性能

在进行电气自动化设计时，首先要确保建筑内照明、空调、运输通道等系统的电力供应的稳定性和安全性，然后在供电稳定的基础上，再提高各个系统的性能。系统的便捷性、安全性和自动化程度的提高可以有效提高住户的生活质量。

2.2　成本

在设计时，必须把成本因素考虑其中，在设计出优质方案的同时，也应把成本控制在合理的范围之内。只有这样，才能符合投资方的要求，才能切实满足住户的生活需求。

2.3　节能减排

设计人员在设计中，不仅要注意提高建筑物的使用功能，还应充分考虑到建筑物在使用中的节能减排问题。因为高层建筑住户多，各系统的耗电量较大，所以具有较大的节能空间。比如用自动化系统来控制楼宇空调的开关，电梯的运行和控制等等。
3　系统的设计研究

3.1　设计的原则标准

电气自动化系统的设计应遵循的原则是：技术先进、功能实用、可靠性和安全性强、系统的开放性、集成性和互操作性高。在设计时严格遵守国内外相关标准和规范，以及建设方所提出的技术参数和要求。

3.2　设计流程

3.

2.1　用户需求分析

设计系统时，首先必须做好的工作是要认真进行用户需求分析。通过设计任务书、走访调查等方式，设计人员要对建筑内的自动化系统以及设备做到深入调查和了解，认真做好用户需求分析，了解系统的重点所在。
3.

2.2　子系统方案设计

设计人员依据对用户需求分析的结果，设计实际控制各个系统的方案，进而明确子系统的数量，以及所要实现的功能。
3.

2.3　系统监控点编制

根据确定好的子系统控制方案，来设置监控的位置和选用的设备类型，然后编写监控点总表，并进行统计和汇总。
3.

2.4　系统设备配置和图纸绘制

认真做好系统设备的配置和各系统图纸的绘制工作。

3.3　要点分析

在电气自动化系统设计中，应遵循的要点：监控室应选择靠近系统中心的位置，并要注意远离噪音大、潮湿、强电磁干扰的环境。现场控制器应考虑到对系统进行调试、维护和管理的方便来设置，应尽量靠近现场传感器和执行装置，注意相对集中和经济布线，接口应留15%的剩余量。传感器分为数字输出和模拟输出两种输出方式，应充分考虑其抗电磁干扰能力，如现场电磁干扰较强，则应选择电流型传感器，反之就选择电压型传感器。对于现场的信号线和通信线路，均应考虑其屏蔽方式，对其布线采用线槽和金属线管进行敷设。供电系统必须有备用电源，确保供电不间断。
4　设计要点

4.1　控制室

控制室作为电气自动化控制系统的主体部分，其作用是通过变配电，直接实现回路供电的应用。在电气自动化设计中，从控制室出发，向各个子系统辐射控制，所以在设计时应优先给予满足。在高层建筑控制室设计中，需要为其配备专用的配电盘，且其负荷等级应在最高级别之上。控制室供电电压波动上下不超过10%，频率变化保持在1Hz以内，波形失真率20%为最好。

4.2　电气监控系统

在电气自动化系统中，电气监控系统是用来对电气设备进行运行状态和可能发生故障的实时监控。一旦发生故障，监控系统就会切断对该设备的电力供应，避免故障范围继续扩大，影响电气系统的正常运行。电气监控系统的工作方式，主要是通过对各种参数的分析来实现对其实施监控的目的。其主要流程是：首先在设备正常运行的前提下，向监控系统中输入运行参数，然后对测量到的参数进行处理和显示，对比分析检测参数与预测值，以掌握整个系统运行的状况。如果经过逻辑判断发现故障，应立刻输出保护信号，开启执行元件来执行对设备的保护动作。电气监控系统中设计的难点是如何获取动态参数，以及如何对参数进行分析和判断。

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4.3　节能系统

4.

3.1　照明系统节能

照明系统的控制方式主要有：智能控制和定时控制两种。在多数高层建筑中常用的是智能控制手段。总体智能系统分为系统、输入、输出三个单元，且分别与计算机连接。通过智能继电器，实现对多路光源的独立控制。最后通过对系统反馈信息的处理，实现自动化系统在照明系统中节能的统一管理和智能控制。
4.

3.2　空调系统节能

空调系统的节能是整个高层建筑节能控制的关键所在。空调节能控制技术主要有地源热泵、水源热泵、变风量控制等技术。地源热泵是利用地下浅层地热来来实现供热和制冷的空调系统。水源热泵是利用水来储存太阳能，进行冷热转换的空调技术。这两种技术都具有节能高效、资源可再生、运行可靠、维护简便等优点。变风量控制技术是通过调节参数来调节送风量，实现空调系统的节能。

4.4　电气保护

4.1　安全保护接地

高层建筑中，安全保护接地主要是涉及用电设备及其周边的金属件。随着高层建筑电气设备的复杂化，需要进行安全保护接地的范围越来越广，没有安全保护接地的设备一旦绝缘层发生损坏，外壳带电，就可能对住户的人身安全带来危险。采取安全保护接地措施后，由于接地电阻远小于人体电阻，所以通过接地保护既能保护电气系统的安全运行，又能保护高层建筑内的人身安全。

4.2　直流接地

在高层建筑中，各种电子设备，如计算机、通讯设备、自动化设备等需要进行转换能量、输入传输信息、放大信号等一系列工作。在这些工作过程中，微电流和微电位的应用必不可少。为了确保这些设备的正常运行，除了保持电源的稳定、基准电位的稳定之外，还必须实现电子设备的直流接地。

4.3　静电和屏蔽接地

高层建筑中，预防静电对设备的干扰是十分重要的。在高层建筑中应采取屏蔽接地的方法来解决电磁干扰问题，在设置屏蔽接地时，应让PE线和设备外壳实现有效连接，而室内屏蔽则应注意PE线与多点之间的连接。

4.4　防雷接地

现代化的高层建筑中，有很多系统都会应用涉及到大量的电子设备和布线系统。如通信、火灾报警、消防、办公自动化、保安监控等系统。这些系统中的电子设备和布线系统极易受到雷电影响，造成损坏，甚至可能引发安全事故。因此在高层建筑中应确保防雷接地良好。在电气自动化设计中应实施一级防雷措施，以避雷针网格和金属构件的连接作用来形成多层次的防雷系统，既能减少电磁干扰，也可以保护建筑物和设备。

4.5　消防应急照明

消防应急照明系统的设置直接关系到建筑内发生火灾时人员的疏散与逃生的成败。所以设计人员应抱着高度负责的精神做好消防应急照明系统设计。

4.5.1　电源选择

选择应急照明系统供电方式时，要结合照明种类、持续工作的时间、转换速度、电源特性等因素进行选择；还应结合建筑工程的实际情况，既要保证应急照明的可靠性，又要保证其方式的经济性。消防应急照明系统的电源有三种方式：电网供电、蓄电池电源供电，以及柴油发电机供电。

4.5.2　控制形式

消防应急照明控制主要有三种形式：常闭状态，发生火灾时点亮，此方式优点在于控制简单且节约能源，缺点在于设备出现故障时难以及时发现。常亮状态，优点是控制简单；缺点是浪费电力能源。平时可控，火灾时强行点亮，优点是节约成本和能源；缺点是控制系统复杂，不易排查故障。
5　结语
高层建筑的电气自动化系统的建设工作，必须从整个建筑的设计之初就开始进行用户需求的定位，在设计过程中，设计人员应对整个电气自动化系统有着深入的调查和了解，才能制订出科学、合理的设计方案，才能确保高层建筑整个系统建设的科学、高效、安全、节能、实用。
参考文献：
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张彩霞.《有关智能建筑的现状及未来》[J].现代经济信息，2010（16）.
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