摘要：智能建筑在计算机和自动控制技术领域的应用有了实质性的突破，但将来的制造工艺流程会更加复杂，要求会更加严格，只有熟练应用自动控制技术，并不断自我优化、改进、创新，才能实现高效、高质的生产。自动控制系统在现代化机械工程中发挥着重要作用，分析了当前自动控制系统的研究内容，对自动控制系统的实际应用进行了仔细分析。
关键词：自动控制系统;智能建筑;Predix云平台;应用
引言
早期智能建筑实现了综合管理自动化，在大楼内配备了空调设备、消防设备和电梯控制系统，已经具备智能大厦的雏形。经过多年的发展，自动控制系统已与智能建筑完美结合，可提供更优质舒适的服务。
1智能建筑
1.1智能建筑的内涵
通过物理链路和计算机技术将各个工作站和单个主机连接在一起，实现资源共享，形成数据链路，达到通信目的，使信息迅速传递。智能建筑是一座集信息技术与建筑技术和现代高科技于一体的建筑。
1.2智能建筑的主要特点
完全控制、处理、维护和通讯设施，便于环境控制、安全管理、监控和报警，便于提高工作效率。
1.3智能大厦的要求
智能大厦需要自动化和智能化的办公设备、高性能的通信系统、灵活的建筑和自动化的建筑服务。建筑智能化是电气、信息技术与建筑的融合，也是人类从电气时代到信息时代的成就，也是电气、信息技术与建筑的融合的成果。具有良好的信息接收和综合能力，提升了工作的效率以及灵活性，提高建筑物的安全，使建筑物便民、智能。
2自动控制系统在智能建筑中的应用
建筑自动控制系统由现场传感器(包括流量、压力、液位、温湿度、PM2.5等)、控制调节系统及自动执行装置等构成。传感器将测量采集的参数或状态实时反馈到控制调节系统，根据预先设定的限值或各种算法，对输入的I/O信号进行逻辑分析和判断，然后再将运算结果处理后输出给驱动执行装置，由执行装置完成对整个自动控制系统的调节。该建筑自动控制系统设计原则遵循了应能满足集中各个点位并进行分散控制，尽量降低故障概率，减少影响范围，实现集中控制、分散危险、降低成本、易于扩展兼容等功能，让办公环境更舒适、更安全、更加智能化。
2.1建筑实时能耗模拟系统
通过在建筑各楼层现场安装传感器等末端监测设备，包括气象站、CO2传感器、PM2.5传感器、温湿度传感器、给排水流量计等，在智能系统中进行实时显示。例如:接入工业Predix云平台，可以实时模拟能耗情况同步显示过往的节能项目以及当年实时节能情况，可以实时在公众平台上(例如手机APP或者主要宣传显示屏)显示室内楼层温湿度/PM2.5/CO2，并同步显示园区瞬时能效、累计用电功率及用电量等。通过对所有现场传感器的实时数据进行追踪报警，提供更优的能源使用解决方案，以及更加智能化和集中的自动控制策略。将所有采集的数据自动同步到工业Predix云平台上，通过机器的数据库建模和自学习，给出最优的控制指令给现场机器，从而达到最高的使用效率。
通过工业Predix云平台，可以对关键数据进行计算、分析，打破传统的手动控制或者经验控制模式，完全靠机器实现智能园区的目的，从而达到能源和成本节省的目标，并且很好地提高了客户的体验满意度及运营管理的响应时间和效率。
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2.2空调系统中的应用
通过实时模拟空调系统的冷热负荷情况，显示园区内空调系统的总功率、制冷量等信息，通过现场传感器采集反馈的信息给出空调系统最合理的控制指令。主要应用包括以下几方面:
1)空调箱AHU启停时间自学习算法
预冷/预热时间自学习算法:实时计算比较前一天及当天清晨空调末端(AHU)开启前的气候状况，动态调整前一天室内空调达到舒适温度的滞后时间值(预冷/预热时间值)，来作为当天的预冷/预热时间。
2)空调箱AHU送风温度模糊计算法
i通过室外的气候参数，来确定合适的室内温度设定值;
ii根据室内平均温度与室内温度设定值进行比较，模糊化(离散化，感受式表达);
iii根据大量的数据库得出运行要求(感受式表达);
iv根据运行要求再去模糊化，得出可变温度设定值。
3)空调二次泵运行频率与回水温度自动优化调整
各楼层默认均有二次泵为各自的建筑提供空调冷热水，实际的运行台数及频率是根据供回水压差控制，即监测每组二次泵的供回水压差与压差设定值进行比较，来调节二次泵的台数及转速，因此压差设定值是否合理决定了二次泵的输送负荷的能力以及是否处于节能状态。如该设定值过小，二次泵输送的水量会少，则会影响该楼的空调供应，表现为供回水温差过大;如该设定值过大，二次泵的能耗会较大，造成“小温差、大流量”的低效运行状况，不利于节能。通过二次泵的频率(转速)、二次泵供/回水温度和压差设定值实时显示在一张趋势图中，每10min采集比较一次数据，观察其运行状况。根据运行情况，调整压差设定值，实现空调舒适运行和节能的效果。
4)锅炉的自动开机时间优化调整
锅炉系统的开机时间一般根据楼宇自动控制系统的时间进行手动设置，通过工业Predix云平台集成采集的气象参数计算空调负荷，对锅炉的开机时间进行适当的优化控制，可避免因人为的、经验性的决定设备启停时间，而产生不必要的提早制热运行能耗。通过对锅炉开机时间及台数的预测，可以有效地降低人为启停机所浪费的能耗，同时确保室内舒适度有适当地提高。
5)空调新风量运行优化调整
通过室外环境参数CO2/PM2.5，可以实时调整新风机阀门开度大小和过滤效果，从而确保提供最舒服的办公环境。
2.3人流统计系统
通过新增红外摄像头、地感线圈等，实时模拟园区人流量负荷情况、实时显示园区食堂员工就餐排队情况、车库空余车位剩余情况，可以大大提高员工时间安排效率，有效地解决拥堵情况。从长远角度看，通过人流量的趋势分析，提前安排将来的发展策略，包括可能的新增车库或者食堂容量等。
3智能建筑自动控制技术的影响
3.1节约人工成本
在智能建筑自动控制技术的影响下。在自动控制系统下可以监控每一个角落，在智能管理工作尽管依然需要大量的人力资源，但相比于传统的管理模式，基于智能建筑自动化系统具有良好的兼容性，一些操作可以实现无人操作，具有良好的高效性，这样就能够减少建设管理的投资，而且增加了工作效率和建筑管理的合理性。传统的管理方式是以员工的专业质量为基础的，但智能建筑的自动化系统基于充分利用自动化的优点，减少了由于疏忽而导致的操作不规范，不仅避免了不必要的损失，也在一定程度上降低了人工成本管理。
3.2便于设备的维修与养护
在智能建筑中，设备能够直接连接建筑自动化系统，设备的运行状态，监控系统是完全可以监控的，相对于以前的建筑管理模式，自动化控制系统具有非常多的优点，例如，在传统的建筑管理模式下，建筑物内设备的运行存在诸多问题。这是因为传统的建筑管理模式依赖于人工管理，因此对相关人员提出了更高的要求。因此，设备维修不及时和管理的失败往往导致设备问题的产生，此时，建筑自控系统能有效地控制人工管理的一些风险。
结语
随着社会的快速发展，人们对建筑功能的需求也在不断地提高，尤其是建筑节能和智能建筑的快速发展，自动控制系统的市场需求随之越来越大，自动控制技术在智能建筑中将日臻完善并大有可为。
参考文献
[1]郭华.控制工程在机械电子工程中的应用[J].化工管理，2015(8):117.
[2]陈祖辉，苑帅.电气自动化技术在建筑工程中的应用分析[J].科技致富向导，2015(5):286.
论文作者:王福生
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/27
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