能源管理系统设计方案范文

导语：如何才能写好一篇能源管理系统设计方案，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：能源管理 无线通讯技术 系统设计及应用

目前我国部分高校建立了校园能源管理中心，但在能源管理系统及平台的建设上还不能适应高校的发展，究其原因是现有能源基础设施未能完全纳入能源管理系统的管理范围，同时由于系统建设资金需求较大，增加了建设的成本与难度。针对于此，本文提出将无线通信技术、网络技术及数据采集技术综合应用于校园能源管理，形成以动态组网、管理与决策为支持的系统设计方案。

一、系统总体设计方案

1.系统设计的目标与原则

校园能源管理系统是基于WEB的信息化管理平台，可以实现对各类能源数据的采集、存储、查询、统计和分析处理，为学校科学规划能源使用、合理核算能源成本提供依据。学校做为教学单位，对能源管理平台及系统的投入，一定程度上受学校基础设施现状和资金等方面的约束，因此在整个系统的设计中要予以统筹考虑，并遵循一定的原则。

1.1性能稳定，兼容性强。能源管理系统是包括硬件系统、软件系统和网络通信系统的集成系统，系统涵盖学校能源管理的各个环节，因此采用的技术和标准要具有良好的兼容性。

1.2功能全面，利于二次开发。随着教学科研需求的不断增长，系统在功能的设计上，要留有二次开发的余地。二次开发包括新技术的引入、与校园其它系统的接驳等等，使系统具有良好的扩展性。

1.3架构优化，成本合理。由于能源信息化系统建设的资金和技术门槛较高，因此在系统设计之初，应考虑选择适当的技术，优化的系统架构，尽量减少基础设施和用能管线的改造，为高校节省办学资金。

2.系统总体架构

校园能源管理系统主要由数据管理层、无线网络传输层、数据采集层三个部分组成，其架构如图1所示。数据管理层由数据处理服务器组成，提供数据的通信、存储、分析及处理，是整个系统的核心；无线网络传输层将能源计量仪表的标准工业信号打包成数据包，并以TCP/IP的形式发送至远程数据中心；

数据采集层含能源计量表具和无线数据采集装置，采用RS485总线组网。[1]

3.硬件系统

硬件系统包括终端设备、无线传输与采集设备和系统服务器三个部分组成。终端设备由输入输出设备

图一 校园能源管理系统架构

和计量表具组成，以二线制RS485总线与数据采集控制单元相连接。

无线传输与采集设备由无线传输处理器和数据采集器组成，采用运行速度快、功耗低、采集与通信性能稳定的ARM芯片，与RS485接口连接，信息以TCP/IP数据包形式无线收发。[2]

系统服务器安装无线数据收发软件、SQLSewer数据库软件和能源管理软件，用户可通过WEB服务器和浏览能源数据，来实现对能源数据的采集、收发、存储、分析和统计。

4.软件系统

系统以微软的Visual Studio为开发环境，操作系统为Windows 2003 Server，数据库采用SQL Server2005数据库，C#为开发语言，利用.NET技术完成系统的开发。软件为B/S结构，分为表示层、业务逻辑层和数据服务层，有效地提高了系统的效率和安全性，也使系统的升级变得更为容易。[3]

系统软件可以实现数据查询汇总功能、实时监控及统计功能、管理与决策功能及异常报警功能。系统根据校园用户的不同需求，还可以对用能设施设备及功能管线的异常数据和状态设置警戒线，出现异常立即对管理人员予以提示，并根据预案及时予以处理。

二、通信系统的选择

校园能源管理系统采用了基于GPRS无线网络的流量测量技术和远程无线采集技术，不直接接入INTERNET，在GPRS模块上以SIM卡的形式绑定校园IP，系统外的用户无法直接访问，系统信息在校园网络内部传递，使安全系数大大提高。整个系统采用分布式结构，分为无线网络的通信和有线网络的通信。[4]

1.有线网络的通信

有线网络的通信为计量终端与传输控制器之间的通信，采用RS-485总线连接。RS-485总线在多点互连时使用方便，布线简单，传输稳定。

2.无线网络的通信

采用GPRS技术的无线网络模块内嵌通信协议栈，与计量终端之间采用串口通信来完成数据交换。通过GPRS通信模块可以接收来自系统控制室的组态信息，也可以通过该模块将终端数据或者从其它设备获取的数据以GPRS无线传输的方式发回系统控制室。[5]在对GPRS通讯终端进行配置时，预先输入计量主站的固定IP地址。通讯终端收到数据后，把这些数据送到固定IP地址的网络服务器中，通过端口映射转发到数据中心服务器，完成对数据的存储，并实现数据浏览、数据查询等功能。[6]

三、结束语

高等学校内的能源用途比较复杂，既有教学科研方面的使用，也有民用与商业方面的用途，因此网络设计在本系统中占有重要地位，它对整个系统的稳定性、可靠性和传输速度起着十分重要的作用。针对于此，要建立对整个校园能耗进行即时监测的能源监控中心，才能真正起到节能降耗的作用。校园能源监控中心其主要职能是为学校管理者提供监控数据，对采集的数据进行综合分析，为能源管理人员提供维护和管理的决策依据。基于GPRS无线通讯技术的校园能源管理系统因其具有组网灵活、终端配置简单的优点，易于实现能源数据的实时监控、动态采集。系统具有架构简洁易行、维护方便、低成本的特点，符合高校发展的需要。

参考文献

[1]《基于RS 485总线的远程抄表系统采集终端的设计与实现》王宗阳，马旭东，现代电子技术，2012年4月.

[2]《基于GPRS无线传输技术的水资源远程监控系统的设计》，丁瑞国，黑龙江科技信息，2009年3月.

[3]《试论高校校园能源管理网络平台的构建》，职业教育研究，王旭东，2011年3月.

[4]《基于ZigBee的热轧企业能源管理系统设计与应用》，毕锋，刘毅敏，电子设计工程，2013年1月.

[5]《基于GPRS无线传输的数据采集器设计》，曾孝平，吴建军，自动化与仪器仪表，2009年4月.

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关键词 能效监测；SOC；RN8316

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）09-0015-03

能源作为世界发展和经济增长最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。但随着人口的日益增加和能源的不断消耗，能源匮乏问题日益突出。电力作为重要的能源形式，在终端能源消费中所占比重不断增大，因此，建设更加安全、可靠、环保、经济的电力系统，不仅能在很大程度上化解资源、环境和投资压力，而且还将带来巨大的节电效益、经济效益、环境效益和社会效益[1-2]。国内外研究和实践证明，通过实施需求侧管理、用能服务及能效监测，可以优化终端用户用电方式、缓解电力供需的矛盾和提高系统可靠性、减缓电网设施的投资压力、提高耗能企业的能源利用水平、减少能源的消耗、提高能源利用率、缓解能源的供需矛盾[3]。

随着微电子技术和设计制造技术的发展，集成电路设计从晶体管的集成发展到逻辑门的集成，现在又发展到IP（Intellectual Property）的集成，即片上系统SOC（System-On-Chip）[4-6]。与单功能芯片相比，SOC芯片具有集成度高、体积小、印制电路板（PCB）空间占用少、功耗低、抗电磁干扰能力强、可靠性高、成本低等优势。同时，可以有效地降低电子、信息系统产品的开发成本，缩短开发周期，提高产品的竞争力[7]。

1 RN8316（SOC）简介

图1 RN8316系统框图

RN8316是深圳锐能微公司提供的一款低功耗、高性能、宽电压、高集成度、高精度的三相MCU芯片，产品系统框图如图1所示。该产品内嵌32位ARM Cortex-M0核，最高运行频率可达29.4812MHz，最大支持224Kbytes FLASH存储器、16Kbytes SRAM和16Kbytes EEPROM，内置单cycle乘法器（32bit*32bit）、CM0内嵌系统定时器、2个DMA控制器，支持外部中断等多种唤醒方式，提供完善的集成开发软硬件环境。该芯片支持高速GPIO，可与不同电压外设器件连接，最大支持10位ADC，8*32位的LCD，支持芯片电源电压及外部电压检测。通信接口最大支持6路UART，2个7816口，1路I2C和1路SPI。同时，RN8316还集成了RTC、看门狗和加密处理器。

2 硬件电路设计

电力能效监测终端主要由电源模块、计量单元、存储单元、载波模块、通信模块、直流模拟量采集等部分组成。系统的结构框图如图2所示。

图2 电力能效监测终端设计框图

2.1 电源模块设计

为保证终端能够稳定工作，并具有良好的电磁兼容特性，电源模块采用三路电源供电，分别为主电源8 V、两路12 V辅助电源，之间相互隔离。主电源VDD8V通过LDO降为VDD5V和VDD3.3V电源，主电源5 V为SOC、红外、电能质量监测模块供电，主电源3.3V给计量芯片供电。一路ZB12V辅助电源用于载波电路供电；另一路AUX12V辅助电源为遥信电路供电，同时通过LDO降为AUX5V，为RS485、直流模拟量电路供电。电源电路设计如图3所示。

2.2 采样计量单元

采样计量单元是电力能效监测终端的重要单元，设计中采用锐能微公司的RN8302计量芯片来实现对电压、电流、功率、功率因数、谐波等数据的计量，并输出有功、无功脉冲。RN8302占用SOC一路SPI，同时SOC配置中断、复位口从而能够实现对计量芯片的控制和通信。RN8302管脚资源配置如图4所示。

图4 RN8302管脚资源配置

采样电路中，考虑到生产成本和计量精度，电压采样采用电阻分压采样的方式，UA/UAN，UB/UBN，UC/UCN为采样信号，而电流采样采用电流互感器采样的方式，IAP/IAN，IBP/IBN，ICP/ICN为采样信号，电路图分别如图5和图6所示，电压采样电路中的1K电阻和电流采样电路中的5R电阻采用精度1%的精密电阻，电容用于去耦和滤波，以保障采样精度。同时电压采样信号可用于电能质量的监测，扩展电力能效监测终端的功能配置。

图5 电压采样电路

图6 电流采样电路

2.3 遥信电路

电力能效监测终端配置两路遥信端口，使用光耦LVT-816同SOC进行隔离。遥信电路原理图如图7所示。

图7 遥信电路

2.4 RS485电路

在实际工程运用中，由于受到工程人员操作能力，经验等因素的影响，RS485的A、B端子常常接反，导致不能够正常抄表。因此，在电力能效监测终端RS485电路的设计中，采用了无极性485芯片ECH485NE，A、B端子正反接都能够正常通信。终端配置两路RS485电路，分别用于抄表和维护，占用SOC两路UART端口，485芯片用光耦同SOC进行隔离。RS485电路如图8所示。

2.5 直流模拟量电路

直流模拟量电路主要针对非电气量的采集，该能效终端采用瑞萨电子的RL78/G13系列单片机进行控制，SOC通过一路UART端口进行通信，并配置复位脚进行控制。直流模拟量电路通过光耦同主电路进行隔离，终端配置了两路信号的采集，拓展了数据的采集范围，实现了采集和能效监测的多样化。直流模拟量采集电路图如图9所示。

2.6 载波电路

电力能效监测终端的载波用于同能效采集服务器进行通信，载波电路占用SOC一路UART端口用于收发数据，占用一路7816口实现载波的设置、复位、事件输出等功能，并通过光耦同SOC进行隔离，接口标准符合最新国网三相电表规范，可方便插拔和替换多个厂家的载波模块，提升了产品的兼容性。载波电路如图10所示。

3 结束语

本文在智能用电及能效管理的基础上，根据电力能效监测终端技术标准，采用SOC芯片RN8316，进行了硬件的设计。相对于传统的基于独立功能芯片的用电终端，基于SOC的电力能效监测终端在功耗，稳定性，可靠性等方面表现更加优异，并且体积小，所用元器件少，生产成本较低，具有良好的市场前景。

参考文献

[1]余贻鑫.面向21世纪的智能配电网[J].南方电网技术研究，2006，2（6）：14-16.

[2]陈树勇，宋书芳，李兰欣，等.智能电网技术综述[J].电网技术，2009，33（8）：1-7.

[3]虞斐，孔繁虹，梅生伟，许哲雄.智能电网下的新型能源管理系统设计方案[J].华东电力，2009（7）：1176-1178.

[4]周晓红.新型智能电表的发展现状及趋势[J].中国高新技术企业，2011（11）：119-120.

[5]中国化工仪器.我国仪器仪表行业现状及发展趋势[J].中国计量，2011（1）：78-81.

[6]静恩波.智能电网AMI中的智能电表系统设计[J].电测与仪表，2010，47（7A）：36-39.

[7]赵定远.SOC与嵌入式系统[J].成都大学学报（自然科学版），2007（4）：305-308.

作者简介

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关键词：无线传感器；机房环境；监控；系统设计

传统的机房环境感知系统大都基于有线集中监控模式，有线集中监控不仅结构臃肿、造价高昂，而且可靠性和准确性都比较差。目前，借助全新的技术改进，有线集中监控的成本和效率已大为改观，但仍然难以克服布线方面的困难，而通过无线传感器网络，使系统摆脱了对电源线及数据线的依赖，实现了“两线”瓶颈的成功跨越，对机房环境感知系统而言是一次巨大的技术飞跃。

1 WSN技术概述

WSN由一定数量的固定或移动式无线传感器组成，各无线传感器通过无线网络进行通讯，共同构成一个节点群。WSN运用了低功耗无线通信技术、专用计算机技术、微传感器技术、微型芯片技术、电路设计技术等。每个传感器节点由传感模块、处理模块、无线模块及电源模块四部分构成，其中传感模块的功能是采集监测数据，处理模块的功能是对采集到的相关数据进行简单处理及临时性存储，无线模块负责数据的无线交互，电源模块负责各传感器节点的电力供应。WSN能够实时感知应用现场的环境数据，并将信息进行简单处理，然后输送至用户端，使用户实时把握监控对象的状态。无线传感器网络不存在布线方面的障碍，并且安装方便、维护简单，非常适合在机房环境中部署和使用。

2 基于WSN的机房环境感知系统设计

2.1 总体架构

整个机房环境感知系统由WSN子系统和上层管理系统构成，其中WSN子系统即无线传感器终端节点群，采用动态协同自组织算法，各节点依据搭载的传感器类型，分别执行不同的数据采集任务，并借助无线模块来完成数据的转发及传送。上层管理系统运行于监控主机上，主要对WSN采集上传的信息进行分析和储存，为客户呈现一目了然的监控视图。WSN子系统与上层管理系统借助Sink节点和基站相连接，Sink节点和基站借助串口等接口相连接，传感器数据首先汇集到Sink节点，然后通过基站上传至监控主机。

2.2 硬件选型

在机房环境感知系统中，处理器采用嵌入式CPU或单片机MCU；通信单元采用短距、低耗的无线通讯元件，一般以ZigBee协议进行数据交互；传感器类型由传感器所属的功能模块及被监测对象的信号形式来决定，通常包括温度传感器、湿度传感器、浸水传感器、光强传感器、烟雾传感器等。

2.3 软件设计

⑴无线传感器网络。单个传感器的无线传输距离十分有限，无法将采集数据直接上传到主监控系统，因此必须将传感器以某种协议及技术进行互联，形成无线节点网络，数据在临近接点之间进行跳转，从而延长通信距离。机房环境感知系统的传感器基本不需要移动，采集的数据量也比较小，但对数据交互的实时性有一定要求，因此提出一种基于最小跳数的数据转发协议，网络内任一节点发出的信息均沿着最短路径向Sink节点传递。同时，为避免信息跳转过程中发生数据冲突、确保数据下发和控制，运用逐跳搜索法获取最短路径。

⑵无线传感器节点软件。要想无线传感器正常运作，软硬件条件缺一不可，因此必须为传感器嵌入相应的软件系统。与传感器的硬件结构相类似，软件系统同样由四大模块构成。

数据采集模块：激活传感器驱动程序，将采集到的模拟信号转换为数字信号，同时对数据进行初步校正，然后输出数据。

数据处理模块：对采集数据进行简单的预处理，比如对数据进行滤波，以消除信号杂音，降低宽带负荷。

数据收发模块：将处理之后的数据向外发送，或接收来自基站的数据，同时对无线模块的收发状态进行控制和切换。在数据收发之前，需要将数据按既定的帧格式进行打包或解压，以便于数据的传输或处理。

能源管理模块：在节能减耗的设计基础上，通过软件来调整无线模块的工作状态，同时控制微处理器的休眠和唤醒。

⑶sink节点软件。Sink节点负责WSN与上层管理软件之间的通信。本系统中，Sink节点使用的固定软件为WSN 节点操作系统TinyOS，由于Sink节点同基站之间以串口连接，导致多楼层监控中，需要在各楼层分别部署一个基站，部署成本及难度较高。因此可以对TinyOS中的TOS-Base程序加以改进，使Sink节点能够支持TCP/IP协议，这样只需一个基站就能够完成整个系统的通信运作。

⑷上层管理软件。上层管理软件基于C/S三层架构，能够实时处理传感器采集上传的数据，并将数据以用户关心的形成表现出来。上层管理软件负责网络中各个节点的跟踪管理，并借助后期优化处理来弥补WSN自身存在的不足。当监测到异常状况时，软件可通过声音、光线、短信、电话等形式进行报警。

本文从总体架构、硬件选型、软件设计三个方面对基于WSN的机房环境感知系统进行了设计描述。通过WSN有效解决了监控系统设计中的布线烦恼，部署极为方便，实现了实时、准确的机房环境感知和监控，并大大降低了机房监控人员的劳动量，具有较高的应用推广价值。

[参考文献]

[1]郎嘉晖，孙国防，李庆风.无线传感器网络在机房环境感知中的应用[J].宁波工程学院学报，2013年（3）.

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【关键词】智能照明；控制系统；建筑电气；应用

现代建筑中的照明不仅要求能为人们的工作、学习、生活提供良好的视察条件，能利用灯具造型和光色协调营造出具有一定风格和美感的室内环境以满足人们和心理和生理要求，而且还要考虑到管理智能化和操作简单化以及灵活适应未来照明布局和控制方式变更要求。

一、智能照明控制系统简介

1、智能照明控制系统概念

智能照明控制系统是利用先进电磁调压及电子感应技术，对供电进行实时监控与跟踪，自动平滑地调节电路的电压和电流幅度，改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗，提高功率因素，降低灯具和线路的工作温度，达到优化供电目的照明控制系统。这里需要补充的是，近年来，智能照明控制系统设备本身也从控制负载的单一化向多元化发展，随着半导体技术的发展，可控硅、IGBT晶体管作为控制元器件也运用到控制设备中来，大大提高了智能照明控制系统的节能效率。

2、智能照明控制系统的优点

（1）在控制方式和照明方式上，传统照明控制采用手动开关，只有开和关，而且只能一路一路地开和关。而智能照明控制采用调光模块，通过灯光的调光在不同使用场合产生不同的灯光效果，营造出不同的舒适的视觉氛围。在控制上采用低压二次小信号控制，控制方式多，功能强，范围广，自动化程度高。

（2）智能照明控制系统由于使用了自动化照明控制，智能利用光照以及通过网络，只需一台计算机就可对整个大楼的照明实现合理的能源管理自动化，不仅减少了不必要的耗电开支，同时也降低了用户的运行维护费用，在节能方面可比传统照明控制节电20%以上。

（3）在智能照明控制系统中，由于可通过系统人为地设置电压限制，可以避免或降低电网电压以及浪涌电压对灯具的冲击，从而起到保护灯具，延长灯具使用寿命的作用。而更值得一提的是智能照明控制系统是一个开放式的系统，通过标准网络接口可方便地与BAS系统联接，实现智能大楼的计算机系统集成。

二、智能照明控制系统在建筑电气的应用

1、工程概况

广西某医院新建综合门诊大楼立足于高科技及环保智能，规划实现建筑智能化管理。通过智能照明控制系统，可以实现整个医院公共区域及不同功能区域建筑物的照明及能源管理，通过不同的场景模式、定时模式、感应模式、集中控制模式等，医院内的所有照明系统进行管理，在节约电能的基础上，实现了智能化的管理及控制，达到预期节能环保及人性化控制管理的预期目的。

2、智能照明控制系统的选择

经过比选，该医院门诊大楼采用PPS智能照明控制系统。PPS智能照明控制系统设计方案通过环境数据采集分析、编程、人机界面控制照明回路；通过调光模块，将灯光的层次、对比、明暗的组合进行合理的编程，从而满足各种区域场景下的灯光需求。而且，通过对国际天文时钟以及当地的光感数据采集，运用PPS灯光节能资源管理软件（PPS-RM），最大限度地整个医院大楼的能耗减到最低，充分地实现节能减排的国策目标。

3、PPS智能照明控制系统结构及特点

PPS智能照明控制系统广泛应用于电气设备的控制，它以ETRON-NET总线结合TCP/IP网络通讯的方式控制强电末端设备，可以方便地控制灯光系统、电动窗帘系统、媒体影音系统、空调系统、安防系统等设备。PPS智能控制系统主要由智能面板、智能控制主机、智能执行模块、智能管理中心和人机触控界面等组成，系统具有稳定可靠、安全、高效、经济、灵活等特点。

4、PPS智能照明控制系统的主要控制内容

（1）定时控制。通过智能主机的定时功能，实现对各区域内用于正常工作状态的照明灯具时间上的不同控制。

（2）场景控制。通过控制面板、人机界面等，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的场景灵活切换和控制。

（3）照度自动调节控制。通过照度感应器等元件，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自动调光控制，使该区域内的照度不会随日照等外界因素的变化而改变，始终维持在预设照度值左右。

（4）移动探测控制。通过移动人感探测感应控制，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自动开关控制。

（5）应急照明的控制。PPS大楼智能照明控制管理系统对酒店的特殊区域内的应急照明所执行的控制，包含以下两种控制：①正常状态下的自动调节照度和区域场景控制同调节正常工作照明灯具的控制方式相同。②在应急状态下对各区域内用于应急工作状态的照明灯具实现放弃调光等控制，使处于事故状态的应急照明达到100%。

（6）支持国际天文时钟功能，通过大楼经纬度及国际天文时钟数据，可以得到大楼实际的日出日落时间（自动同步及运算）。

（7）PPS-RMS灯光节能资源管理，可以把整个大楼的灯光照明数据整合进行实时监控、资源管理，更好地做好节能决策。

5、PPS智能照明控制系统的功用

（1）医院门诊大厅。作为医院的主要对外窗口，合理的灯光控制场景，不仅可以起到节能减排的作用，还能让病者有良好的就医环境，医院工作人员有舒适的工作环境。配置导轨式控制模块和环境光亮度探测器，在适当的区域放置环境光亮度探测器，自动探测外部环境自然光线的强弱，按照设定的照度，关闭或开启灯光照明回路，调节节能灯的亮度，对整体门诊大厅的灯光进行联动控制，还可以按照时间自动管理，再搭配一些场景控制面板（如工作场景、早晨场景、午休场景、清洁场景等），体现医院领导的节能环保理念和工作环境。

（2）走廊、楼梯照明。对于走廊，采用红外移动感应控制，人来灯亮，人走延时灯灭。各出入口处有控制面板，可根据需要手动控制就近灯具的开关。另外，如果有自然光进入的区域，会根据PPS-RMS系统中环境采集的光感数据进行分析，在日照时间内，相应的灯光回路自动关闭，不受红外移动感应影响。一方面大大减少不必要的能源耗损，另一方面各灯光照明回路进入PPS-RMS节能管理系统，在值班室就可以监控整体大楼的灯光照明情况，极大地方便大楼管理人员对大楼的整体管理。

（3）车库照明。车库照明，在各出楼梯入口处有触摸控制面板，人员可根据需要手动控制就近车库整体灯光照明的开关。另外，在车库车辆出入口处的灯光照明回路会根据PPS-RMS系统中环境采集的光感数据进行分析，在环境光感照明一定的情况下，相应灯光回路会自动关闭。一方面大大减少不必要的能源耗损，另一方面各灯光照明回路进入PPS-RMS节能管理系统，管理人员在车库值班室就可以监控车库的灯光照明情况，并进行控制。

三、结束语

总之，智能照明控制系统不仅可以满足和实现不同的灯光效果要求，实现照明的高层次智能管理，改善工作环境，提高工作效率，还可节约能源，延长灯具寿命，减少用户维护费用。随着建筑和照明技术的进步，照明和建筑融为一体，照明已成为建筑艺术的一部分，让我们大家共同努力，将更多、更好的智能照明控制系统应用到智能建筑的设计中去，营造出艺术、智能化的光环境，赋建筑与生命。

参考文献

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关键词：智能建筑；建筑设计；弱电系统

中图分类号：TU2文献标识码： A

前言：

智能建筑的出现从某个意义上讲符合人类文明发展的脚步，迎合了时展的需求，也必会成为未来建筑的主流。所谓的智能就是结合三种系统包括3A系统及BAS 建筑设备自动化系统、办公自动化系统和通讯自动化系统，并将他们相互结合起来，智能建筑指的是传统建筑技术与现代科学技术相互融合的产物，是建筑行业慢慢得到信息技术行业渗透的表现。智能建筑的需求必须在设计方案变革的基础上才能得到满足，本文通过剖析智能建筑中的建筑设计，对其中存在的问题提出了相应的解决措施。

一、智能建筑设计的几个方面

1、弱电系统的基本设计

弱电系统是智能建筑设计中必须要重视的环节，信息依靠电信网络作为媒介进行传递，包括声音、数字信息、环境、安全、试听、报警等系统的控制，还可以扩展到监测器，作用于建筑结构和空气质量等其他相关方面。比传统的通讯增加很多种类、数量。智能建筑在设计时，必须考虑到弱电系统等基础性设施的防水、防火、抗干扰等需要。同时为了适应后期增加使用或空间的布局的改变，需保持灵活性：

（1）信号干扰屏蔽。将强电和弱电的管井保持分离以避免来自强电的电磁对电信信号产生的干扰。在同一个管井中，则要确保必要的距离。通过弱电的电缆类型与强电的电线电压来计算其最小距离，应超过300mm，另外空间尺寸和设备用房与此距离保持一致。

（2）灵活性。弱电系统设计时需考虑日后使用中空间需要增大的问题，比如电信系统、电缆数量、设备体积的增加。保持空间的可扩展性，可以减少以后进行扩充所付出的时间和费用成本。比如在办公楼中设置灵活多变的电信网络接口，以适应经常重新排布的需求。设计之初需要综合的对智能建筑长期的工作模式、空间使用、投资预算、可扩展性、维修等方面进行考虑。

（3）防火。《高层民用建筑防火规范》对弱电系统防火有着明确的规定，弱电管道在防火墙、楼板、隔墙、变形缝的穿过处需要防火构造处理；竖向管井的井壁、检查门、防火分隔需达到防火标准；主机房、控制室需建立防火系统。具有防火涂料的电缆在燃烧时会产生有毒气体。

（4）防水。防水处理需要注意几个方面，电缆等水平敷设的设备为防吸水，需保持在地板以上，可用搁架或者托架抬高；电信设备机房为防渗水，其门需进行密封，采用防水材料。

二、电信空间和管井需要注意的问题

电信的构架由设备、电缆使用的空间和管道构成：

1、设备间。设备间用来放置电信网络的入口终端设备、网络的相互连接设备、专用分组交换机（PBX）等设备。服务范围和其最小面积存在比例关系；

2、楼层电信间。楼层电信间用来放置竖向和水平的电缆相互连接的地方，要求同一平面内，为保证电缆的维修和信息传递的高速，每1000m2设置一个。工作区和电信间直接的距离不超过90m，大型的建筑，可划分几个区域，每一区域的中心位置设置电信间；

3、主干线管井。建筑内外和电信间直接进行联系的线缆即是主干线子系统。主干线放置在弱电竖井里，保持竖直走向。注意在楼板上额外的预留洞口，为日后增加线缆提供可扩展的空间；

4、信号输入和接收装置。即建筑内外进行网络连接的部分，基座下确保具有建筑构造柱，同时考虑卫星接收天线通视、信号干扰、定位的问题，电信管线和地下层预留的孔洞、管线的匹配问题。

三、热舒适系统的设计

1、非中心化环境控制系统

将设备分散在室内各处进行布置，化整为零即是非中心化环境控制系统，具有将设备故障的影响保持在局部、降低维修费用和更换范围的优点，同时缩短了距离，减小了净空尺寸，灵活性较大。可自主进行气温、照明度、风量调节，实现了区域控制个体化。

2、建筑节能控制与热工贮备

大型建筑物需设置能源管理系统。通过一个系统及时的对能源消耗作出反应，监控全部的防火、安保、照明、空调、垂直交通等系统，可及时的更改恒温控制器、关掉不合理的送风等。热工贮备设施可以有效的减少能耗，二次利用制冷剂的自然循环，同时可以减小建筑物在地震时的摇摆幅度，在抗震系统中起到平衡重量的作用。

3、人工照明系统

控制照明系统的硬件，其自动化程度愈来愈高，电子镇流器已经替代了落后的磁镇流器，具有调节荧光灯亮度的功能。遥控开关也必将淘汰手动开关。可将接收器装在天棚上，用遥控器控制照明系统。智能化控制的照明系统，还包含人体红外线传感器、具有开关灯功能的同步门锁等。一般写字楼的照明都用荧光灯，设置为1.5m见方的网格形状，同时以此为基础，进行送风口、回风口、自动喷淋、烟感等设施的设置，现如今照明系统1.5m见方的网格，照明系统的非中心化已经在逐步取代统一性的照明控制，更加的节能，更加的舒适。

4、自然采光系统

传统的办公室采光具有局限性，光线强弱难以控制，自然光的照射范围过小。自然光需要更多的开发、利用，由此，多种多样的新型自然光控制设备被发明以及应用，新型玻璃、自动遮阳设备、光线控制器等等。其次，根据建筑的要素和现有设备也可以促使自然光照射到建筑的内部，比如光导纤维、遮阳百页、中庭、院落等等。松下公司总部的办公大楼就是一个很好的实例，其建筑包括两部分围绕较大的中庭进行布置，办公室进行室内自动遮阳百页的安装，可转动角度、上下收放，采用遥控器或者室外传感器加以控制，总体建筑的布局设计方面，也结合了当地气候特征，窗户的位置、窗户的位置、窗户的朝向等方面都考虑到了太阳辐射和室外的气候温度等。

四、智能建筑的发展方向

实现建筑物全面的、可持续的的发展是未来智能建筑的发展方向，建筑设计理念也应该与时俱进。未来我国建筑业发展的主流主要就是智能建筑，其技术和平共处产品必将形成一个新兴的产业，现代智能建筑的发展方向主要可以从以下三个方面考虑：

1、向专业型发展。智能医院、智能学校、智能图书馆、智能工厂、智能住宅、智能银行等更加专业化的新型智能建筑必定能够更加满足未来对建筑功能的要求；

2、向综合性发展。集购物、娱乐美容、医疗、健身、托幼、餐饮、住宿等功能于一体的综合性大楼也必会成为未来智能建筑的新宠，特别是在商业建筑和办公建筑中融入多种辅空间，将会大大便利居民的生活要求；

3、向区域性发展。智能建筑将向区城市系统域和管理系统发展。

五、结语

经济的飞速发展，促进了建筑行业的不断进步，建筑企业要在激烈的市场竞争立于不败之地，需要生存和发展，必须增强其核心竞争力，必须通过采用新的技术、新的手段来进行更新完善，旧的落后的建筑方式终将被先进的智能建筑方式所替代，智能建筑正逐步的成为建筑行业的龙头和主流。

参考文献：

[1] 李军.智能建筑弱电系统的接地设计与工程实践[J].科技信息.2009（21）