弱电智能化技术在现代展览馆中的应用

何永辉

摘 要：弱电智能化系统在建筑工程的应用具有重要的现实意义和广阔的发展前景。以某展览馆工程为依托，研究、分析了智能化弱电系统在具体应用中的工程难点、应用原理和主要技术措施，旨在为类似的工程提供借鉴。

关键词：弱电智能化；展览馆；监测系统；数据处理

中图分类号：TU855 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.148

弱电智能化系统的应用能够实现对整体建筑结构、系统和服务管理的优化整合，营造了一个高效、合理、舒适、节能的工作环境，提供高效的综合服务功能。将弱电智能化各系统设计应用到建筑中去是现代建筑业发展的必然趋势。在某展览馆的建设过程中，充分考虑了智能化弱电技术的运用，取得了良好的经济效益、社会效益和生态效益。本文以此为例，简要分析了弱电智能化系统的相关要点及其中存在的问题。

1 工程概况

某展馆建筑面积22 749 m2，地下1层为混凝土框架剪力墙结构，地上1层为钢结构，由A，B，C，D4个单体组成。弱电智能化系统主要包括智能消防系统、监控系统、计算机网络、楼宇自控和智能广播等。而该展馆弱电智能化系统主要包括能耗监测、楼宇自控、安防监控3部分。弱电智能化系统的应用保障了植物馆的正常运行。

2 能耗监测系统

2.1 工程难点

工程难点主要集中在植物馆内监控范围广，系统间各自为政，无法统一管理。

2.2 应用原理

针对工程的应用难点，利用现场计量自动化采集装置，通过网络技术实现对建筑内各区域水、电、气、暖（空调）的数据汇总、统计分析。通过优化计算对相关能耗设备进行集中自动控制，从而达到能耗统计、能源审计和建筑节能的目的。

采集装置采用Modbus协议进行通讯连接。基于此协议，控制器经利用网络（例如以太网）与其他设备之间通信。在Modbus网络上通信时，每个控制器都需要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，从而决定做出何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息，并用Modbus协议发出。在其他网络上，包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径和错误检测的方法。该协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC、DCS、智能仪表等都将Modbus协议作为它们之间的通讯标准。

2.3 工艺流程和操作要点

2.3.1 工艺流程

植物馆能耗监测系统按照图1所示工艺流程施工。

2.3.2 安装计量采集装置

在变配电室低压进线柜、各出线柜安装带485通讯的计量仪表，并确认仪表可计量电能（即有功电度）。计量仪表用导轨安装在配电箱内，外部用不锈钢罩保护。在计量仪表与配电箱总开关之间安装互感器，互感器与计量仪表之间的通讯电缆采用缠绕管保护。

在空调配电箱内，对冷冻泵、冷却泵、热水泵作分项计量，在配电箱后、各泵前重新加装互感器和计量表，分别计量冷冻泵、冷却泵和热水泵的能耗，具体如图2所示。

在能源中心安装计量采集装置，用来采集机组冷冻水侧、热水侧的瞬时热流量、累计热流量、瞬时流量、累计流量、供回水温度、流速（冷却水侧如有也一同提供）。传感器和防冻开关采用拉铆钉固定于机组侧壁，用来控制线缆套普利卡管。

2.3.3 485总线级联计量表

各计量采集装置安装完毕后，采用485通讯线以串联的方式级联。每路总线上接表数量不要超64块。各计量表之间485通讯线要求采用国标RVVP2×1.5或RVSP2×1.0线缆。通讯线缆沿弱电桥架敷设至弱电机房。

2.3.4 填写Modbus地址

总线连接完毕后，在各计量采集装置上按照顺序设置完成协议地址，首地址字段为空，波特率设置为9 600.

2.3.5 总线引至数据采集器

每路总线引至弱电机房，通过485通讯分配器连接于数据采集器。数据采集器壁装于墙面，高度离地1.3 m。

2.3.6 数据采集器完成数据采集

数据采集器按照每5 min一次的频率采集计量装置的数据，并通过一系列运算消除误差计量，提高计量的准确性，保证数据采集的准确性和完整性。

2.3.7 数据远程传输

数据采集器采集的数据通过内部专用网络上传至建筑节能协会的民用建筑能耗监测平台，以备查询、对比能源消耗情况。通过数据接口采集各设备控制柜中智能计量表的各类参数，在中央站实时显示和记录，并根据各类数据进行归类、运算、统计，最终形成各类能源使用报表。平台软件功能完善，具有严格的权限管理，完善的报警管理、报表、日程表、历史数据分析和查询流程。

3 楼宇自控系统

3.1 应用难点

植物馆内的植物比较昂贵，不同分区对温度、湿度和CO2浓度的要求各不相同，大面积的玻璃幕墙对温度的影响也不可忽视，如何准确采集数据则成为工作的难点。

3.2 楼宇自控系统的主要技术做法

通过检测各种所需数据，与中央机房内系统预设值进行偏差比较，再回传相应的控制信号，联动天窗自动开启系统、电动遮阳帘系统、能源中心直燃机组、喷雾降温系统、消防系统、中央空调系统（10 000 m3/h风量以上机组）、送排风系统、变配电系统、给排水系统（潜污泵）等形成负反馈的闭环控制系统。

3.2.1 室外温、湿度监测

在植物馆场馆外部设置了温度、湿度传感器，以监测环境参数，用于系统空调参数和功能的设定。

3.2.2 室外照度监测

在植物馆场外部设置了光照度传感器，用于监测环境照度（光亮度））参数，以便管理者能够及时调整照明范围。

3.2.3 室内CO2监测

在各展区安装4个CO2传感器，用来监测场馆内的空气质量参数。中央电脑会对超高或不正常CO2监测值报警，提醒管理者及时采取相应措施调整空气质量。

3.2.4 室内温度、湿度传感器

在各展区设置8个温、湿度一体式传感器，用来监测场馆内的温度和湿度参数，方便管理者全面监控和记录场馆内环境的舒适程度。对于不正常的温、湿度监测值，中央电脑会报警。

3.2.5 控制器的应用

通过以太网将各采集器的数据传输至中央机房系统，与预设值进行偏差比较，再回传相应的控制信号。

3.2.6 注意事项

在实际工作中，要认真考虑CO2传感器和温、湿度传感器的安装位置，确保其位置合理、数量合适、均匀分布。鉴于钢结构玻璃幕墙的特殊性，如果安装位置过高，夏天监测的温度会虚高；如果安装位置过低，冬天监测的温度也将偏高。一般情况下，它们主要安装在植物上方，远离暖气组和供暖管道、轴流风机和排风口等位置。

4 安防监控系统

4.1 应用难点

植物馆工程围护结构以玻璃幕墙为主，安防设备不易安装、固定在玻璃幕墙上，如果在展示期内无监控覆盖，展出的昂贵植物则存在潜在风险。监控系统应优先安装并投入使用，它对展品保护大有裨益，能够起到震慑作用，还能为特殊情况提供有力的证据，有效保护贵重植物和相关设备。

4.2 应对措施

根据现场的实际情况，采用“双层铝板+橡胶层固定”的安装方式。5 mm厚橡胶层用结构胶固定于幕墙表面，不仅粘连牢靠，还可以消除热胀冷缩和振动的影响。橡胶层外采用双层铝板，用螺丝与设备基座固定紧密。

4.3 弱电设备集中供电方式应用

弱电设备采用集中供电的方式，不仅便于设备供电管理，还能降低故障发生的概率。同时，要在弱电设备末端加漏电保护开关，以保护人员安全，便于检修、维护。

5 结束语

综上所述，弱电智能化的应用是现代建筑业发展的必然趋势，同时，也是一项复杂的系统性工程，需要综合各项科学技术、管理学和施工管理技术等。其安全质量和运行状态是智能建筑成功的关键，在设计时，应综合建筑的规模、性能、成本和扩充能力等因素进行严密、细心的设计，加强安装施工管理和质量管理。本文结合成功的工程实例，对弱电智能化系统的相关要点和问题进行技术分析，以期为类似的工程提供有益的参考。

参考文献

[1]冼建飞.论智能化弱电在现代展览馆中的应用[J].中国科技博览，2012（08）.

[2]任杰.弱电智能化发展的方向与应用研究[J].城市建设理论研究，2012（35）.

[3]韩志斌.弱电智能化建筑系统的应用前景分析[G]//建筑科技与管理学术交流会论文集，2015.

〔编辑：白洁〕