浅谈智能仪表及其在建筑电气中的应用

申慧子

【摘要】目前，我国城市已建各类项目的总建筑面积大约为400亿m2，且正以每年十几亿平方米的速度快速递增。城市化建设步伐的不断加速，智能楼宇已成为我国建筑发展的必然方向。建筑电气作为电气工程的领域之一，随着社会经济的繁荣取得了长足的发展，一大批科技含量高、大型的公共建筑竣工建成，不仅体现了我国综合国力的提高，也使得新技术、新产品得到广泛应用，为建筑电气工程带来革命性的变化，为智能建筑、大型标志性建筑的智能化实现提供了可行性的保障。而其中仪表的智能化最能体现一个行业的水平，是科学进步的一个缩影，是生产力提高的—个明显表现。

【关键词】智力仪表；建筑电气；应用

1.关于智能仪表

从信息技术发展的几个层次看，电子仪表有几个发展层次，“数字化”是低层次，“智能化”是高层次。它具有测量、控制、判断、统计和通讯的功能，“智能化”是未来电工仪表发展的主流及标准。

智能仪表是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器，拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。智能仪表的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。

最初的智能仪表被称为自动抄表系统（AMR），远程自动抄表也成为了智能仪表最基本的功能。利用智能仪表的红外线等通信功能，就能够实现自动抄表。这样就不需要工作人员前往现场进行人工抄表，提升了效率，也削减抄表业务的成本。此外，还能够减少人为因素造成的失误，抄表精度得到提升，也使得收益得到提升。之后双向通信的远程操作功能也增加进来，防止非法使用电力/燃气等，因此智能仪表最初被能源行业应用和看好。

在这里需要指出的是，并不是所有的数码管LED或液晶 显示的就是智能化仪表，带有微处理器的仪表同样也不一定 是智能仪表，常有一些产品不恰当地使用“智能化”，其实它们 也只能称为数显表和数字式仪表。新型的智能仪表通过其网 络通讯接口可与中央控制室的计算机系统等主流PLC联网，取代开关柜现有的以模拟仪表、继电器为监测、控制设备的普通开关柜基础上，从而可以实现在实现对各供配电回路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、谐波，正反向电度量等电参数进行监测，以及对断路器的分合状态、故障信息进行监视。

2.智能仪表的优点及其发展

（一）智能仪表的优点

相比常规仪表，智能型仪表的优点体现在如下五个方面：

1.先进的微处理技术，高性能的集成芯片，功能强大，不但使仪表具备一表多用，增加仪表的可塑性，而且有报警、调节、多点巡检功能，精度高、性能稳定、显示清晰直观，性能优越。

2.可靠性与精度较高，稳定性好，长期工作维护量小。

3.具有双向通讯能力，可根据现场总线要求。

4.适用范围广，可在线修改参数，具有内部计算、数据存储、自诊断、自校验等各种功能。

5.大量的管理信息，可供用户参考。

（二）智能仪表的发展

最早的智能仪表，是为了实现模拟信号的远距离传送并将多个现场变送器的模拟信号通过一对信号线传送到控制中心。用一对传输线同时送出4～20mA和FSK频移键控两种信号，实现控制中心与仪表之间的双向通信。目前标准的智能仪表更多地采用Modicon的免费公开的Modbus规约，RS-485或232接口。

在这里需要指出的是，并不是所有的数码管LED或液晶显示的就是智能化仪表，带有微处理器的仪表同样也不一定是智能仪表，常有一些产品不恰当地使用“智能化”，其实它们也只能称为数显表和数字式仪表。新型的智能仪表通过其网络通讯接口可与中央控制室的计算机系统或可与Modicon、Siemens、GE、AB、Moeler等主流PLC联网，取代开关柜现有的以模拟仪表、继电器为监测、控制设备的普通开关柜基础上，从而可以实现在实现对各供配电回路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、谐波，正反向电度量等电参数进行监测，以及对断路器的分合状态、故障信息进行监视，配合各种完善的远程监控软件，实现“四遥”功能，即遥测、遥信、遥控和遥调。遥测即通过计算机实时对系统进行电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等进行不断的采集、分析、处理、记录，显示曲线、棒图，自动生成报表。遥信指可以实时对开关的运行状态、保护动作等开关量进行监视，计算机实时显示和自动报警，并对各柜内开关的状态、事故眺闸、过流、速断、温度等动作实时记录、打印。遥控就是通过计算机屏幕选择相应的站号、开关号、合分闸等信息，并在屏幕上将要选择的开关的状态反馈回来，确认后执行，实时记录操作的时间、类型和开关号等。遥调用于设定各种智能模块的运行参数，即计算机根据屏幕操作指令或计算机根据对系统分析判断结果，对智能模块的设定值和故障保护值进行远程调整。

现场总线智能仪表是个特定的概念，是把遵循国际现场总线协议设计制造的智能仪表称为现场总线智能仪表，它是随着现场总线控制系统的出现应运而生的。和现场总线—样，它得到了迅速发展。在现场总线控制系统下，智能现场仪表替代了传统集散控制系统中的模拟现场仪表，先进的交流采样及数字式谐波滤过技术，替代所有常规电量变送器，网络通讯变送，宽范围交直流通用电源，适用多种复杂环境及恶劣场所，标准化的外型尺寸，布线、安装极为方便，具有控制功能以及自诊断功能。也就是说在现场总线控制系统下，现场仪表设备具有判断功能，它把计算、工程量处理与控制等功能分散到现场仪表中完成。

从仪表的功能上也经历了几个层次：单一功能仪表、组合式仪表、数字化智能化网络化仪表。在技术上，目前已走出了模拟技术的时代，正跨入数字化、智能化和网络化的新阶段。

三、智能仪表在建筑电气中的应用

智能建筑通常具备以下几个条件：一套先进的楼宇自控系统，以营造一种温馨、回归大自然的生活环境；一套结构化布线系统，将整座大楼或整个小区的数据通信、语音通信、多媒体通信融为一体；一个现代化的通讯系统；以满足现代信息社会高效率的工作需求；一个电力监控系统，对建筑物内的高低压配电设备进行统一监视和管理的智能电力监控系统平台。

在当前的国内，对于用户来说，设备运行消耗是商业运作的主要支出之一。在今天的竞争环境中，合理控制这些费用并不断设法提高效率、削减支出，是每个用户的目标。为了有效控制这些费用，首先应该对其进行监测。这就是Acrel-2000电力监控系统的主要功能之一。它可以提高管理效率和系统供电可靠性，提供减少电能花费、降低成本设备投资和设备运行潜在消耗所需的信息。

目前，智能仪表及智能配电系统在我国的应用已经由起步阶段进入到成熟阶段，尤其是2001年8月颁布的”低压智能配电标准草案”更起到了推波助澜的作用，智能型仪表革命性地改变了传统配电模式的概念；具有多功能、数字化、网络化、智能化、结构紧凑、易于维护等特点，它可以满足电力工业未来的需求，具有预防/避免事故发生、强化企业内部能源考核ERP企业资源計划、减少设备维护和检修时间、实现数据资源共享等诸多优点，为企事业单位的现代化管理提供了坚实、可靠的基础，“一次投资，终身受益”，真正保证用户的投资利益不受损害。

参考文献：

[1]叶林.关于化工电气测量指示仪表的结构特点和技术特性研究[J].中国石油和化工标准与质量.2013.21期

[2]董群山.浅谈电气测量中系统误差的产生原因分析及其消除方法[J].硅谷.2011.14期

[3]温澍萍.电气自动化仪器检测原理及技术性能[J].价值工程.2012.08期