智能建筑中电气工程自动控制系统的设计

引言

智能建筑通过融合信息技术、自动化技术与建筑工程，实现建筑功能的智能化调控，而电气工程自动控制系统是智能建筑运行的 “神经中枢”，承担着能源分配、设备管控、安全防护等关键任务。传统电气工程系统多依赖人工操作，存在能源利用率低、控制精度不足、故障响应滞后等问题，已难以适配智能建筑对实时调控、节能降耗、安全预警的高要求。

一、智能建筑电气工程自动控制系统的核心模块设计要点

1.1 供配电自动控制系统设计

供配电系统是智能建筑的能源核心，自动控制设计需实现能源的动态监测与智能调度。构建全域监测网络，在变配电室、楼层配电箱、关键设备端安装电流传感器、电压传感器与功率监测模块，实时采集各回路的用电参数，通过系统平台直观呈现能源消耗分布。实现负荷动态调控，系统根据各区域用电负荷变化，自动调整变压器运行台数与输出功率，避免变压器空载或过载运行，提升能源利用效率。备用电源联动控制，当主电源出现故障时，系统自动检测故障类型，快速切换至备用电源，确保电梯、应急照明、安防系统等关键设备不间断供电，同时记录故障信息并发出预警。

1.2 照明自动控制系统设计

照明系统设计需结合智能建筑的场景需求，实现精准调控与节能降耗。分区感应控制，在办公室、走廊、停车场等区域安装人体感应传感器与光照度传感器，当检测到人员活动且光照不足时，自动开启照明；人员离开后，延时关闭或调至低亮度模式，避免无效照明。场景模式控制，系统预设多种照明场景，如办公模式、会议模式、节能模式，用户可通过终端一键切换，或根据时间自动触发，如工作日自动开启办公模式，夜间切换为应急照明模式。能耗统计与优化，系统记录各区域照明能耗数据，分析能耗异常情况，同时生成能耗报表，为节能优化提供依据。

1.3 暖通空调电气自动控制系统设计

暖通空调系统是智能建筑的主要能耗来源，自动控制设计需平衡舒适性与节能性。环境参数联动控制，系统通过温度传感器、湿度传感器、CO₂浓度传感器实时采集室内环境数据，自动调节空调的运行状态，如当室内温度高于设定值时，提升制冷功率；CO₂浓度超标时，增加新风量，确保室内环境舒适。负荷预测调控，结合历史运行数据与气象信息，预测未来一段时间的空调负荷需求，提前调整系统运行参数，避免负荷骤增导致的能耗浪费。设备联动保护，当空调系统出现异常时，系统自动切断电源并发出预警。

1.4 安防电气自动控制系统设计

消防电气控制，系统与烟感探测器、温感探测器联动，当检测到火情时，自动切断火灾区域的非消防电源，开启应急照明与疏散指示标志，联动消防水泵、排烟风机启动，同时向消防控制室发送报警信息。监控与防盗控制，通过视频监控摄像头、红外入侵探测器实时监测建筑内外情况，当检测到异常入侵时，系统自动触发声光报警，联动照明系统开启目标区域灯光，便于视频录制取证，同时将报警信息推送至安保人员终端。电梯安全控制，系统实时监测电梯运行状态，如出现困人、超速、冲顶等故障，自动切断电梯电源并启动应急救援程序，联动报警装置通知运维人员，保障人员安全。

二、智能建筑电气工程自动控制系统设计中的现存问题

2.1 系统兼容性不足

部分智能建筑电气工程自动控制系统在设计时，未采用标准化通信协议，导致不同品牌的设备无法顺畅通信，形成信息孤岛。供配电系统与照明系统采用不同通信协议，无法实现能耗数据的统一汇总与联动调控。系统与楼宇自控系统、消防系统的接口适配性差，难以实现多系统协同运行，降低智能建筑整体调控效率。

2.2 安全防护设计不完善

部分系统在安全防护设计上存在漏洞，设备安全保护功能不足，如部分回路未设置过载保护或漏电保护，易因电流异常引发电气火灾。数据安全防护薄弱，系统未采用加密传输技术，存在数据被篡改或泄露的风险，且权限管理机制不健全，未授权人员可能误操作关键设备，影响系统稳定运行。

2.3 节能优化深度不足

虽多数系统具备基本节能功能，但优化深度有限。部分系统仅能实现简单的 人走灯灭、温度达标停机等基础控制，缺乏基于大数据的能耗分析与智能调度；例如，未结合建筑人流变化、气象条件等因素动态调整供配电与空调运行参数，导致能源浪费仍较明显。可再生能源接入设计不完善，太阳能、风能等清洁能源未与系统实现高效联动，未能充分发挥节能潜力。

2.4 运维管理功能薄弱

部分系统的运维管理功能简单，仅能显示基本运行数据，缺乏故障诊断与预警能力。当系统出现故障时，无法快速定位故障位置与原因，需运维人员逐一排查，延误故障处理时间。

三、智能建筑电气工程自动控制系统

3.1 统一通信协议，提升系统兼容性

设计时需采用行业通用的标准化通信协议，构建统一的系统集成平台，将供配电、照明、暖通、安防等子系统接入平台，实现数据汇总与协同调控。例如，供配电系统的能耗数据可实时同步至照明系统，照明系统根据能耗峰值自动调整亮度，实现跨系统联动节能。

3.2 强化安全防护，保障系统稳定运行

设备安全方面，完善保护机制，在各回路设置过载保护、短路保护、漏电保护装置，选用具备温度监测功能的电缆与设备，实时监测电气设备运行温度，发现异常及时切断电源；数据安全方面，采用加密传输技术保护数据传输过程，设置多级权限管理，区分管理员、运维人员、普通用户的操作权限，避免未授权操作。

3.3 引入智能算法，深化节能优化设计

融入大数据与人工智能技术，提升系统节能优化深度。通过收集建筑人流数据、气象数据、设备运行数据，建立能耗预测模型，动态调整供配电、照明、暖通系统的运行参数；优化可再生能源接入设计，将太阳能发电系统、地源热泵系统与自动控制系统深度联动，系统根据可再生能源发电量自动调整传统能源使用比例，最大化利用清洁能源，降低碳排放。

3.4 完善运维功能，降低运维成本

增强系统运维管理能力，开发故障诊断与预警模块，通过分析设备运行参数，自动识别故障类型并定位故障位置，向运维人员发送预警信息与处理建议；构建设备生命周期管理数据库，记录设备安装时间、维护记录、使用寿命，到期自动提醒维护或更换。

结语

智能建筑中电气工程自动控制系统的设计是实现建筑智能化、节能化的关键，通过遵循可靠性、节能性、兼容性原则，优化供配电、照明、暖通、安防等核心模块设计，可有效提升智能建筑的运行效率与安全性能。当前系统设计虽面临兼容性、安全防护等问题，但通过统一通信协议、强化安全设计、引入智能算法、完善运维功能等策略，可逐步突破瓶颈，推动系统设计向更高效、更智能、更节能的方向发展。

参考文献

[1]王秦凯.智能建筑中电气工程自动控制系统的设计[J].灯与照明，2025，49（04）：152-154+160.

[2]张拓.智能建筑中的电气工程设计策略分析[J].电子技术，2023，52（10）：252-253.