智能建筑电气节能论文选题

电气自动化在智能建筑中的应用摘要][关键词]随着我国国民经济的迅猛发展，高档智能化建筑已成为当今建筑的主流。文章就电气自动化在智能建筑中的应用谈一下自己的观点。电气自动化智能建筑接地一、TN-S系统二、TN-C-S系统三、交流工作接地四、安全保护接地五、屏蔽接地与防静电接地六、直流接地七、防雷接地八、结束语TN-S系统是把中性线N和保护接地线PE严格分开的低压配电系统，是一个三相四线加PE线的接地系统。中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何的电气连接。系统正常运行时，中性线N带电，而PE线不带电。该接地系统具备安全可靠的基准电位，PE线不允许断线，对地没有电压，故设备金属外壳接在PE线上安全、可靠。因此，TN-S系统可作为智能建筑的电气接线系统。在智能建筑里，单相用电设备较多，单相负荷比重较大，三相负荷通常是不平衡的，因此在中性线N中带有随机电流。另外，由于大量采用荧光灯照明，其所产生的三次谐波叠加在N线上，加大了N线上的电流量，如果将N线接到设备外壳上，会造成电击或火灾事故；如果在TN-S系统中将N线与PE线连在一起再接到设备外壳上，那么危险更大，凡是接到PE线上的设备，外壳均带电；会增加电击事故的范围；如果将N线、PE线、直流接地线均接在一起除会发生上述的危险外，电子设备将会受到干扰而无法工作。因此智能建筑应设置电子设备的直流接地，交流工作接地，安全保护接地及普通建筑也应具备的防雷保护接地。此外，由于智能建筑内多设有具有防静电要求的程控交换机房、计算机房、消防及火灾报警监控室以及大量易受电磁波干扰的精密电子仪器设备，所以在智能楼宇的设计和施工中，还应考虑防静电接地和屏蔽接地的要求。TN-C-S系统由两个接地系统组成，第一部分是TN-C系统，第二部分是TN-S系统，分界面在N线与PE线的连接点。该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所，进户之前采用TN-C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN-S系统。TN-S接地系统明显提高了人及物的安全性。同时只要我们采取接地引线，各自都从接地体一点引出，及选择正确的接地电阻值使电子设备共同获得一个等电位基准点等措施，因此TN-C-S系统可以作为智能型建筑物的一种接地系统。工作接地主要指的是变压器中性点或中性线（N线）接地。N线必须用铜芯绝缘线。在配电中存在辅助等电位接线端子，等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意，该接线端子不能外露；不能与其它接地系统，如直流接地，屏蔽接地，防静电接地等混接；也不能与PE线连接。在高压系统里，采用中性点接地方式可使接地继电保护准确动作并消除单相电弧接地过电压。中性点接地可以防止零序电压偏移，保持三相电压基本平衡，这对于低压系统很有意义，可以方便使用单相电源。安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件，用PE线连接起来，但严禁将PE线与N线连接。在现代建筑内，要求安全保护接地的设备非常多，有强电设备，弱电设备，以及一些非带电导电设备与构件，均必须采取安全保护接地措施。当没有做安全保护接地的电气设备的绝缘损坏时，其外壳有可能带电。如果人体触及此电气设备的外壳就可能被电击伤或造成生命危险。我们知道：在一个并联电路中，通过每条支路的电流值与电阻的大小成反比，即，接地电阻越小，流经人体的电流越小，通常人体电阻要比接地电阻大数百倍，经过人体的电流也比流过接地体的电流小数百倍。当接地电阻极小时，流过人体的电流几乎等于零。实际上，由于接地电阻很小，接地短路电流流过时所产生的压降很小，所以设备外壳对大地的电压是不高的。人站在大地上去碰触设备的外壳时，人体所承受的电压很低，不会有危险。加装保护接地装置并且降低它的接地电阻，不仅是保障智能建筑电气系统安全，有效运行的有效措施，也是保障非智能建筑内设备及人身安全的必要手段。在现代建筑中，屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。可将设备外壳与PE线连接；导线的屏蔽接地要求屏蔽管路两端与PE线可靠连接；室内屏蔽也应多点与PE线可靠连接。防静电干扰也很重要。在洁净、干燥的房间内，人的走步、移动设备，各自磨擦均会产生大量静电。例如在相对湿度10～20%的环境中人的走步可以积聚5万伏的静电电压，如果没有良好的接地，不仅仅会产生对电子设备的干扰，甚至会将设备芯片击坏。将带静电物体或有可能产生静电的物体（非绝缘体）通过导静电体与大地构成电气回路的接地叫防静电接地。防静电接地要求在洁静干燥环境中，所有设备外壳及室内（包括地坪）设施必须均与PE线多点可靠连接。智能建筑的接地装置的接地电阻越小越好，独立的防雷保护接地电阻应≤10Ω；独立的安全保护接地电阻应≤4Ω；独立的交流工作接地电阻应≤4Ω；独立的直流工作接地电阻应≤4Ω；防静电接地电阻一般要求≤100Ω。在一幢智能化楼宇内，包含有大量的计算机、通讯设备和带有电脑的大楼自动化设备。在这些电子设备在进行输入信息、传输信息、转换能量、放大信号、逻辑动作及输出信息等一系列过程中都是通过微电位或微电流快速进行，且设备之间常要通过互联网络进行工作。因此为了使其准确性高，稳定性好，除了需有一个稳定的供电电源外，还必须具备一个稳定的基准电位。可采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线，一端直接与基准电位连接，另一端供电子设备直流接地。该引线不宜与PE线连接，严禁与N线连接。智能化楼宇内有大量的电子设备与布线系统，如通信自动化系统、火灾报警及消防联动控制系统、楼宇自动化系统、保安监控系统、办公自动化系统、闭路电视系统以及他们相应的布线系统。这些电子设备及布线系统一般均属于耐压等级低、防干扰要求高、最怕受到雷击的部分。不管是直击、串击、反击都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰。因此，智能化楼宇的所有功能接地，必须以防雷接地系统为基础，并建立严密、完整的防雷结构。智能建筑多属于一级负荷，应按一级防雷建筑物的保护措施设计，接闪器采用针带组合接闪器，避雷带采用25×4(mm)镀锌扁钢在屋顶组成≤10×10(m)的网格，该网格与屋面金属构件作电气连接，与大楼柱头钢筋作电气连接，引下线利用柱头中钢筋、圈梁钢筋、楼层钢筋与防雷系统连接，外墙面所有金属构件也应与防雷系统连接，柱头钢筋与接地体连接，组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。这样不仅可以有效防止雷击损坏楼内设备，而且还能防止外来的电磁干扰。电气自动化在智能建筑的应用在我国还是一个新兴的技术领域，随着更多智能建筑的出现，将有更加先进的技术补充到这一领域中，使这一技术更加成熟、完善。参考文献[1]朱甫泉。论电气技术与智能建筑[J]建筑电气，4[2]刘胜荣，史美芳，姜圣天。防雷技术在智能建筑中的应用[J]智能建筑电气技术，3

建筑电气与智能化是什么专业？建筑电气与智能化建筑电气与智能化专业 一般指本词条建筑电气与智能化专业培养具备智能室内环境设备系统及建筑公共设施系统的设计、安装调试、运行管理及国民经济各部门所需的特殊环境的研究开发的基础理论知识及能力，能在设计研究院、建筑工程公司、物业管理公司及相关的科研、生产、教学等单位从事工作的高级工程技术人才。中文名建筑电气与智能化专业外文名Building electrical and intelligent major专业代码081004一级学科工学开设院校同济大学、沈阳建筑大学等【百科专业甄选】 pick国内高校更多热门专业进入专题快速导航培养目标专业解析培养要求实践课程相近专业就业方向发展前景开设学院主干课程电气控制与可编程、建筑制图与识图、电工基础、电子技术基础、应用电机技术、微机原理与接口技术、电气CAD、建筑供配电、智能建筑环境学、建筑设备与自动化、建筑信息设施系统、公共安全技术等。核心知识领域：电路理论与电子技术、电气传动与控制、检测与控制、网络与通信、计算机应 用技术、建筑设备、土木工程基础、建筑智能环境学、建筑电气工程、建筑智能化工程、工程技术基 础、建筑节能技术。核心课程示例：示例一：电路理论（88学时）、电子技术基础（104学时）、自动控制原理（64学时）、计算机原 理及应用（48学时）、建筑设备（28学时）、计算机网络与通信（48学时）、智能建筑环境学（72学 时）、建筑供配电与照明（72学时）、建筑电气控制技术（40学时）、建筑设备自动化系统（50学 时）、公共安全技术（36学时）、建筑物信息设施系统（36学时）。示例二：电路理论（90学时）、模拟电子技术基础（78学时）、数字电子技术基础（54学时）、 自动控制原理（54学时）、计算机原理及接口技术（72学时）、数据通讯及计算机网络（54学时）、 电气控制技术（40学时）、建筑设备（32学时）、建筑智能环境学（72学时）、建筑供电与照明(72 学时)、建筑设备管理系统（46学时）、公共安全系统（36学时）、信息设施系统（40学时）、建筑智 能化系统集成技术（30学时）。示例三：建筑概论（36学时）、电路分析（76学时）、脉冲与数字电路（60学时）、信号与系统 （50学时）、线性电子线路（56学时）、微机原理与接口技术（80学时）、非线性电子线路（73学 时）、建筑智能环境学（30学时）、电机与电力拖动（40学时）、建筑设备（60学时）、智能建筑概论 （24学时）、建筑识图（24学时）、自动控制原理（64学时）、建筑电气（65学时）、安全防范系统 （42学时）、建筑电气与智能化工程设计（32学时）、照明技术（36学时）、网络与综合布线（54学 时）。[1]培养目标培养掌握建筑电气与智能化领域的基本理论和基本知识，具有工程实践应 用能力和创新意识，能够从事与该领域相关的工程设计、工程建设与管理、应用技术研究与开发 等工作的高级专门人才。[1]专业解析“建筑电气”是在土木工程学科背景下，研究以建筑物为载体的对电能的产生、传输、转换、控制、利用的专业。“建筑智能化”所涉及的相关技术是随着20世纪末智能建筑的兴起而发展的，需要由设备自动控制、通信技术、计算机网络、微电子信息技术等配合交叉实现。"建筑电气工程"是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学，它是介于土建和电气两大类学科之间的一门综合学科。经过多年的发展，它已经建立了自己完整的理论和技术体系，发展成为一门独立的学科。"中国电工技术学会"下设"工业与建筑电气应用专业委员会"，其出版刊物为《电气工程应用》。"中国建筑学会"下设"建筑电气分会"，其出版刊物《建筑电气》。教育部2000年新颁布的高等职业教育专业目录中已把"建筑电气工程"列为新的专业化方向。"建筑电气工程"主要包括：建筑供配电技术，建筑设备电气控制技术，电气照明技术，防雷、接地与电气安全技术，现代建筑电气自动化技术，现代建筑信息及传输技术等。

春天有山有水。夏天有鱼有虾。秋天有稻子有小麦。冬天有雪有花。

1 概述1 楼宇智能化技术概况 随着经济的发展，人们对生活环境的安全、高效、舒适提出了要求，应运而生的楼宇智能化技术目前在我国各类建筑中得到了广泛应用，它是集建筑技术、计算机技术、自动化技术、通信技术以及系统集成技术为一体的一个新兴但发展又十分迅猛的技术领域。网络技术发展更是突飞猛进，计算机网络技术已广泛应用于工业、商业、金融、科研、教育、农业及日常生活等方面，已经在影响并逐步改变人们的工作生活方式。 智能建筑在国际上又称为 3A 建筑，它包括以下几个部分：BAS Building AutomationSystem为楼宇自动化系统、CAS Communication Automation System 为通信自动化系统、OAS Office Automation System为办公自动化系统，通过 SCS Structured CablingSystem结构化综合布线系统把上述三个系统有机结合起来。中国国家标准《智能建筑设计标准》GB /T50314-2000 中智能建筑IB 的定义是：它是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通讯网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，给人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。楼宇自动化系统是智能建筑中最基本和最重要的组成部分，它利用计算机及其网络技术、自动控制技术和通信技术构建的高度自动化的综合管理和控制系统，将大楼内部各种设备连接到一个控制网络上，通过网络对其进行综合的控制，这些设备包括空调、照明设备、电梯、消防设备、安防设备等等。它确保建筑物 内的舒适和安全的办公环境，同时实现高效节能的要求。2 楼宇智能化技术中网络技术的概况 智能建筑系统是将大楼内的若干个既相对独立又相互关联的系统组成具有一定规模的大系统。这其中计算机通信网络是智能建筑系统的神经系统，它把现有的分离设备、功能、信息组合到一个相互关联的、统一的、协调的系统之中，实现语音、数据、图像的综合传输、交换、处理和应用。 由于局域网具有全开放、成本低、带宽高、稳定性和可靠性高、应用广泛、共享资源丰富等优点，将其应用到工业网络己经成为国内外工业控制领域研究的热点。工业局域网可以利用互联网技术，给工业自动化领域中的每台设备赋予一个 IP 地址，将现场设备通过各种途径连接在互联网上。这些设备可以通过网络互相传递信息和数据，因而具有了远程维护功能并能从 Internet 获取信息。近年，企业、科研机构都在研究开发各种带局域网络接口的现场设备，并且这些网络接口已应用于生产现场。很自然，局域网络技术也同样进入了楼宇自动化系统的研究领域。目前，局域网多用于基于现场总线的楼宇自控网络集成到智能建筑信息管理网络这一环节，即 Ethernet 总线技术。在一些新开发的楼宇自控系统中，局域网直接进入了控制层，如北京楼宇自动化中心开发的基于局域网的 ENC-20011P 智能建筑测控系统。 在楼宇自动化系统中采用局域网的优点是实现了从管理层到现场设备控制层通信协议的兼容和统一，这样，系统扩展起来也比较方便，与智能建筑中其它系统通信自动化系统和办公自动化系统集成起来也更加容易。但它也存在缺点：首先，目前开发基于局域网的控制系统产品的难度较大，开发费用和成本相对较高，用户可以选择的厂商也很有限，垄断利润较高，研发成本还没有被消化，这些都导致产品价格过高；其次，局域网的实时性、可靠性等方面还有待进一步完善。3 研究目标 为了实现我们的研究目标，在此将采用理论和实际相结合的原则。在理论方面，我们需要掌握和分析局域网的核心技术 VLAN 技术，例如为什么要采用该项技术，它存在哪些优缺点，以及整个智能楼宇通信系统在实际当中是如何规划和实现的；在实际应用中，需要将技术理论同实际情况相结合，根据具体的实际需求合理的分配有限的资源，力争达到最优的组网效果。最后，还要运用现已掌握的技术手段，对硬件系统进行合理的优化配置，尽最大努力使之实际运行效果接近理论值，也就是利用华为公司所提供的数据通信设备实现最佳的系统性能。除此之外，还需要在研究过程中不断的发现问题，解决问题，在具体的实践当中寻找“捷径”，提高我们的工作效率，寻找更有效的研究方法。 在此将采用华为技术有限公司提供的数据通信设备，如二层、三层交换机，路由器，进行智能楼宇的组网设计，通过对数据通信技术原理和设备硬件知识的研究，根据实际的用户需求，合理的对硬件系统进行配置，提供最优的方案来解决实际的组网设计问题。 2 局域网技术1 局域网的定义 由于连接介质的不同，通信协议的不同，计算机网络的种类划分方法名目繁多。但一般来讲，计算机网络可以按照它覆盖的地理范围，划分成局域网和广域网，以及介于局域网和广域网之间的城域网（MAN，Metropolitan Area Network）。本部分重点介绍局域网。 局域网-LAN（Local Area Network） 是将小区域内的各种通信设备互连在一起所形成的网络，覆盖范围一般局限在房间、大楼或园区内。局域网一般指分布于几公里范围内的网络，局域网的特点是：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。标准（standard）是广泛使用的、或者由官方规定的一套规则和程序。标准描述了协议的规定，设定了保障网络通信的最简性能集。IEEE X 标准是当今居于主导地位的 LAN 标准。 目前我国常见的局域网类型包括：以太网（Ethernet）、异步传输模式（ATM，AsynchronousTransfer Mode）等，它们在拓扑结构、传输介质、传输速率、数据格式等多方面都有许多不同。其中应用最广泛的当属以太网—— 一种总线结构的 LAN，是目前发展最迅速、也最经济的局域网。2 以太网技术1 以太网的应用 以太网设计的初衷，就是把一些计算机联系起来进行文件共享和数据库记录的传输。到目前为止，在计算机互连这个领域，以太网仍然是最活跃的技术，但已经不再局限于这个领域，在其他一些领域，以太网也大显身手，表现不俗。下面是以太网的主要应用领域： 计算机互连：这是以太网技术的主要目标，也是最成熟的应用范围。最开始的时候，许多计算机通过同轴电缆连接起来，互相访问共享的目录，或访问在同一个物理网段上的文件服务器，各个计算机（不论是服务器还是客户机）在网络上的地位相同。随着应用的发展，这种平等的结构逐渐不适应实际的需要，因为网络上的大部分流量都是客户机跟服务器之间的，这种流量模型必然在服务器上形成瓶径。当全双工以太网和以太网交换机引入以太网之后，这种情况有所改变，取代的是把服务器连接到以太网交换机的一个告诉端口（100M）上，把其他客户机连接到以太网交换机的低速端口上，这样就暂缓了瓶颈的形成。现代的操作系统提供分布式服务和数据仓库服务，基于这些操作系统的服务器除了跟客户机通信之外，还要跟其他服务器交换大量的信息进行数据的同步，这样传统的 100M 快速以太网就不能满足要求了，于是 1000M 以太网应运而生。 高速网络设备之间互连：随着 INTERNET 的不断发展，一些传统的网络设备，比如路由器，之间的带宽已经不能满足要求，需要更高更有效率的互连技术来连接这些网络设备构成 INTERNET 的骨干，1000M 以太网成了首选的技术。传统的 100M 也可以应用在这些场合，因为这些 100M 的快速以太网链路可以经过聚合，形成快速以太网通道，速度可以达到 100M——1000M 的范围。 城域网中用户接入的手段：用户通过以太网技术接入城域网，实现上网，文件下载，视频点播等业务，已经变得越来越流行。之所以用以太网作为城域网的接入手段，是因为现在的计算机都支持以太网卡，这样对用户来说，不用更改任何软件和硬件配置就可以正常上网。 可以看出，以太网技术已经覆盖了网络的方方面面，从骨干网到接入网，从计算机网络到工业应用，无处不见以太网的影子。2 以太网物理层 根据 ISO 的 OSI 七层参考模型，物理层规定了两个设之间的物理接口，以及该接口的电气特性，规程特性，机械特性等内容，以太网的物理层也不外乎这些内容，它主要的功能是提供一种物理层面的标准，各个厂家只要按照这个标准生产网络设备就可以进行互通。下面从介绍这些物理层标准开始，来分析一下以太网的物理层基础结构。 从以太网诞生到目前为止，成熟应用的以太网物理层标准主要有以下几种：10BASE2 、 10BASE5 、 100BASE-TX 、 100BASE-T2 、 100BASE-T4 、 100BASE-FX 、1000BASE-SX、1000BASE-LX、1000BASE-CX、1000BASE-TX，在这些标准中，前面的 10，100，1000 分别代表运行速率；中间的 BASE 指传输的信号是基带方式；后边的 2，5 分别代表最大距离，比如，5 代表 50 米，2 代表 200 米等；TX，T2，T4，FX，SX，LX，CX 等应用于双绞线以太网和光纤以太网，含义如下： 100BASE-TX：运行在两对五类双绞线上的快速以太网； 100BASE-T4：运行在四对三类双绞线上的快速以太网； 100BASE-T2：运行在 2 对三类双绞线上的快速以太网； 100BASE-FX：运行在光纤上的快速以太网，光纤类型可以是单模也可以是多模； 1000BASE-SX：运行在多模光纤上的 1000M 以太网，S 指发出的光信号是长波长的形式； 1000BASE-LX：运行在单模光纤上的 1000M 以太网，L 指发出的光信号是短波长的形式； 在这些标准中，10BASE2，10BASE5 是同轴电缆的物理标准，现在已经基本被淘汰，10BASE-T 和 100BASE-TX 都是运行在五类双绞线上的以太网标准，所不同的是线路上信号的传输速率不同，10BASE-T 只能以 10M 的速度工作，而 100BASE-TX 则以100M 的速度工作，其他方面没有什么两样。100BASE-T2，100BASE-T4 现在很少用，所以我们这里只选择比较有代表性的 100BASE-TX 进行叙述。 100BASE-TX 是运行在两对五类双绞线上的快速以太网物理层技术，它除了规定运行的介质是五类或更高类双绞线外，还规定了设备之间的接口以及电平信号等。该标准规定设备和链路之间的接口采用 RJ-45 水晶头，电瓶采用5V 和-5V 交替的形式。五类双绞线的 8 跟线压入水晶头的 8 个线槽中，这样可以很容易的插入网络设备的网卡。 实际上，在进行数据的传输时仅仅用了五类双绞线的两对（四根）线，其中一对作为数据接收线，一对作为数据发送线，在进行数据接收和发送的时候，在一对线上传输极性相反的信号，这样可以避免互相干扰。需要注意的是，在连接两个相同的网络设备时（比如网卡），需要把线序进行交叉，因为线路两端的设备（比如网卡）的收发顺序是相同的，而两端设备要进行直接连接，其收发必须进行交叉，于是，必须在线路上进行交叉才能达到目的，如图 2-1 所示： 图 2-1 RJ45 交叉线示意图 但在跟不同类型的网络设备互连，比如终端计算机跟 HUB 或以太网交换机连接时，却不需要这样，因为这些网络设备的接口上已经做了交叉，也就是说，这些设备的网络接口跟普通计算机的收发顺序是不一致的，因而只要把五类双绞线直接按照原来顺序压入水晶头，就可以把两端的设备正常连接。 跟传统的同轴电缆不同的是，100BAST-TX（10BASE-T）的数据发送和数据接收使用了不同的线对，做到了分离，这样就隐含着一种全新的运做方式：全双工方式。在这种方式下，数据可以同时接收和发送而互不干扰，这样可以大大提高效率，不过这需要中间设备的支持，现在的以太网交换机就是这样一种设备。 在基于双绞线的以太网上，可以存在许多种不同的运做模式，在速度上有 10M，100M 不等，在双工模式上有全双工和半双工等，如果对每个接入网络的设备进行配置，则必然是一项很繁重的工作，而且不容易维护。于是，人们提出了自动协商技术来解决这种矛盾。需要注意的是，自动协商只运行在基于双绞线的以太网上，是一种物理层的概念。自动协商建立在一种低层的以太网机制上。在双绞线链路上，如果没有数据传输，链路并不是一直在空闲，而是不断的互相发送一种频率相对较低的脉冲信号（称为普通链路脉冲，NLP）如图 2-2 所示： 图 2-2 普通链路脉冲 任何具有双绞线接口的以太网卡都应该能识别这种信号。需要注意的是，如果在这些 NLP 之间在插入一些（一般是 16 个）更小的脉冲（这些脉冲称为快速链路脉冲，FLP），两端设备应该也能识别。于是，我们可以使用这些快速链路脉冲来进行少量的数据传输，来达到自动协商的目的。 在设备的网卡中有一个配置寄存器，该寄存器内部保留了该网卡能够支持的工作模式，比如该网卡可以支持 100M 和 10M 模式下运行，则把相应的寄存器内容置位。在网卡加电后，如果允许自动协商，则网卡就把自己的配置寄存器内容读出来，编码后通过FLP 发送出去，如图 2-3 所示： 运行速率 双工模式 流量控制 …

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