摘要：目前，我国建筑功能日益完善，且很多建筑都通过运用电气自动化系统实现了室内环境的智能化控制。由此，我们也可以发现电气自动化系统对于建筑工程来说有着非凡的意义。同时，也随着建筑功能的不断完善和发展，建筑电气自动化系统也变得更为复杂，那么在设计过程中，就不仅仅需要从系统本身出发，还需要考虑到不同建筑功能、其他系统对于电气自动化系统设计所产生的影响，以及分析期间的联系，这样才能保证电气自动化系统的完整性和可靠性。
关键词：建筑电气自动化；系统设计；应用；功能；实现
相比来说，电气自动化系统更为复杂，并且在设计过程中需要重点分析系统的安全问题，同时也要保证系统运行的可靠性。基于此，想要真正做好电气自动化系统的设计与应用，就需要准确掌握电气自动化系统的概念，明确其主要功能，并在现有理论的应用上实现技术的创新以及系统的优化。与此同时，设计人员也需要对子系统进行深入的分析和调整，以解决系统实际存在的问题，达到进一步保障系统稳定性的作用。
一、电气自动化系统的概念
电气自动化系统功能的实现，首先需要完成设备接地信号的处理以及传输信号的屏蔽工作，其次需要选择符合系统特点的抗干扰措施，进而实现数据、信号的准确传送，保证设备根据数据、信号的指令完成相应的动作，从而真正实现电气自动化。
在20世纪80年代，计算机集中控制是电气共层常用的控制手段，但是通过总结实际项目经验我们发现，这种方法可靠想相对较差，并且运行速度相对较慢。直至20世纪90年代后，集散式控制方法的出现逐渐取代了计算机集中控制方式。近几年来，随着通讯技术、计算机技术的不断发展，电气工程自动化控制技术更是实现了多领域理论融合，其可靠性以及功能性都得到了长足的提升。
二、电气自动化的主要功能
系统在设计过程中，柴油发电机、保安电源是重要的组成部分，其控制和操作也是电气自动化系统的重要功能。在实际操作过程中，高压启、备变压器控制和操作，一般需要让其处于2台共用的状态；还要实现220kV/500kV开关的自动和手动同期并网；系统还具有保护控制发变组、厂高变、励磁变压器的作用；一般来说，发电机历次系统需要你那个高完成启励、灭磁等功能，常见的控制方式包括减磁、增磁、切换等等；系统同样需要能够控制隔离开关，并能够对发变组出口220kV/500kV的断路器进行控制和操作。
针对不同的系统，所具有的功能也有一定的区别。同时，我们也发现在安全自动装置以及发变组保护等方面，其技术难度相对较高，并且部分情况要求设备需要在DCS中是实现相应的功能。这样的需求往往会导致方案成本的提升。但是，这种方案在实际设计过程中仍然具有一定的现实意义，这是因为设备可以和DCS自检采用硬接线的连接诶方式，同时对自动装备信息在通讯方式传输的实现上也有一定的现实意义，同时对于事故的发生过程以及原因也能借助这种系统实现追忆。
三、电气自动化技术设计理念
（一）电气自动化DCS控制系统
DCS是电气自动化分布式控制系统的简称，相比传统集中式控制系统来说，该系统是一种全新的电脑控制体系，并且该系统相比传统电气控制系统来说有着更为突出的性能和表现。传统集中式控制系统是DCS系统的基础，并且DCS系统在可靠性、实时性、可扩充性等方面也具有一定的优点。因此，在实际设计以及工程施工中，DCS控制系统一获得了广泛的应用。但是，我们通过应用也发现，DCS系统在模拟混合体系的过程中会受到一定的限制，并且系统中采用的仪表多为传统仪表，因此其系统参数的准确性以及整体的可靠性将受到一定的影响，并该系统的维护方式也相对复杂。同时，由于缺乏统一的技术标准，系统设计、维修的成本也大幅提升。由此我们也发现，在实际设计过程中，结合项目具体的要求，对于系统本身进行优化和创新是需要设计人员认真坚持的设计理念之一。
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图1 某工厂DCS系统简图
（二）信息集成化的电气自动化控制系统
管理层面的纵深发展以及各项设备之间的横向发展是电气自动化管理系统中信息技术主要应用方向。并且，通过信息技术的应用，能够将电气工程系统整体以动态、直观的形式展现出来，并且能够让技术人员更为清晰、准确、全面地掌握系统的数据和资料。
四、电气自动化在建筑领域的应用
（一）电气自动化在电气接地系统中的设计
在电气接地系统中TN-S是重要的组成部分，一般会分开中性线和保护线，并将三相四线和PE线组合的接地系统。一般来说，独立设立的变电/配电所在建筑工程项目中是十分常见的。相比来说，由于TN-S系统中的中性线N是外漏的，并且PE处于不导电的状态，这也是该系统的优点所在。另外，我们在设计过程中也应该严格分开中性线N以及PE线，变压器的中性点则处于二者的接地点处，并且系统中只有这一个接地点。同时，PE线本身并没有电流通过，因此没有对地电压的存在，该系统也具有更高的安全性。
一般来说，TN-S系统更适用于低压供电系统的民用、工业建筑。如果建筑不能说相对复杂，那么就需要通过运用TN-C-S接地系统的方式满足设计的实际需求。对于具有特殊需求的电子设备来说，也可以通过采用TN-S系统。但是，具体的应用模式也需要结合实际存在的问题进行分析，一般来说，在复杂建筑中运用TN-S系统，其以单相用电为主，这在符合中也具有较大的占比。在中性线N中则常常能够发现随机电流复杂的出现。相比其他项目来说，建筑项目中用于照明的设备的用电量相对较大，并且也具有更高的占比，另外由于在N线中有三次谐波的出现，所以在二者的共同作用下，N线中的电流量会不断加大，因此系统受到不安全因素的影响，容易出现不同程度的事故。如果在系统安装中错将N线连接在PE线之上，并且线路与设备的外壳发生接触，那么就容易导致击穿、漏电等事故的发生，严重者会导致火灾等事故的发生。因此，在设计过程中，需要融合安全因素的分析，从而保证电气工程能够处于稳定、安全的运行状态。
（二）电气自动化设计中保护系统的设计分析
在交流和直流接地保护设计中,电气工作接地的主要部分是地和中性点的接地。辅助配电功能的等电位接线端子在箱柜中存在.最重要的是注意接线端子的安全性;第一,禁止暴露在外;第二,禁止与屏蔽接地混合相接。第三禁止与PE线连接。
在高压的系统中,中性点接地的技术能够有利于确保接地保护安全运行,有利于有效的消除使单相电弧接地过电压,有利于保持三相电压的平衡,有利于保证在低压系统中单相电源能够稳定的使用。在复杂建筑领域中,因为存在大量的自动化控制设备.在使用这些设备中,加上网络的应用,微电流和电位快速频繁的进行,给供电带来很多不稳定的因素。应对措施有以下几种:第一,在引线方面.截而较宽的铜芯绝缘线是引线的最佳材料;第二,一头连接基准点位,另一头直流接地;第三,N线和PE线不能与引线连接。
（三）计算机数据采集与处理系统(DAS)在建筑电气中的应用
计算机数据采集与处理系统主要功能包括了参数输入、性能计算异常报警、历史数据追忆.事故序列记录、参数显示、报表打印等。在建筑电气自动化中,应用计算机技术,能够有效的保证建筑电气设备数据与信息的及时准确传送。便于对建筑电气设备的管理。
五、电气自动化控制系统设计方式
目前，在电气自动化控制系统设计工作中，常用的设计方式包括集中监控、远程监控以及现场总线监控。
采用集中监控的设计方式，能够为后期设备检修工作提供便利，同时这种控制方式对于设备没有较高的要求，并且其系统相对简单，但是在实际设计过程中也需要设计人员充分考虑到整体系统的功能需求。
在远程控制系统中，需要能够实现计算机网络异地拨号，同时能够让不同的计算机之间形成互相连接的关系。在远程控制系统中，能够充分展现计算机的运转状态。这种系统具有更高的安全性，其运行成本也相对较低，系统的稳定性能够得到有效的保障。
在现场总线监控系统中，通过运用以太网以及计算机网络技术，进一步提升了变电站的运行能力。同时现场总线控制系统具有较强的针对性，所以能够起到节约设备的作用，同时电气自动化控制系统整体的运行安全性以及可靠性也能得到有效保障。
六、电气自动化系统的结构
目前，常见的建筑设备电气自动化系统所采用的结构模式为集散控制结构，如下图所示：
图2 现代自动化设备的集散控制结构
通过上图我们可以明确系统的主要设备包括主控制器、中央监控计算机、通信网络、远程工作站等等。以上设备共同实现了建筑设备的现场监控等功能。其中，中央监控计算机则主要承担信息交换的任务，信息的传输与交换通道则为相关的网络及现场控制器。
一般我们会将以上网络分为一级网络和二级网络，其中一级网络为一般局域网，二级网络则多采用标准总线，同时这也属于工业控制总线的一种。
从设备角度来看，中央监控计算机属于第一级控制装置，该设备能够将网络中的设备连接起来，从而实现计算机系统的创建。
在一、二级网之间，一般会设置多个主控制器，从而实现协调一级控制装配以及三级现场控制器动作，同时也能实现一、二级网之间的通信，另外对于控制器数据保存也能起到积极的作用，从而让系统更好滴完成报警信息的发送。
二级网的功能则是连接现场控制器，一般来说，二级网中包括通信卡、CPU卡等设备，从而实现信号的收集、处理以及控制，同时能够在主控制器以及上位管理计算机的配合下完成信息交互动作。
传感器、执行器、现场控制器之间的连接主要通过四级控制装置实现。
通过采用以上结构，能够让系统控制功能变得更为灵活，同时能够在控制总线中实现现场控制器和中央监控计算机之间的连接。其中，在没有主控制器的情况下，现场控制器也能实现点对点的通信，因此这种结构现场控制器具有较强的独立工作能力。
七、基于计算机技术的电气自动化系统设计
在实际设计过程中，需要遵循简单、稳定、适用、可靠的原则，并且需要保证系统具有较强的兼容性。
在设计电气自动化系统监控模式以及系统配置模式的过程中，需要结合系统的实际类型，同时需要了解总装机容量等信息。集中式和分布式是两种常见的计算机监控系统设计模式，但是由于集中式设计模式的稳定性并不好。由于分布式结构能够更为全面地展示系统的功能，同时能够实现控制过程，进而能够起到降低传输信息量和控制中心负担的作用。并且，分布式结构出现部分故障，也不会对整体功能造成严重的影响。
良好通讯网络系统能够保证自动化系统在运行过程中的可靠性、稳定性及安全性。根据实际需求,要求本文所设计的系统网络通畅,并且具有较强数据传输能力、安全稳定性及集成性,从而保证系统能够实现实时的通信及信息交换工作。牧犬电气自动化控制系统种的计算机主要是使用以太网方式进行连接,其传输速度比较快,并且具有良好的扩展性及开放性。其中供热系统通信功能主要通过以太网实现连接,接地层实现一体化共控制的安装,内部具有智能模块,实现各种信号的收集。
自动化控制系统一般包括监控、操作、工具软件、应用软件等部分，这样才能更好地对系统资源进行有效的管理，并更为全面、准确地收集和管理相关的信息。一般来说，系统需要具备良好的稳定性，并且能够设计更为良好的人机界面，同时让系统具有较好的开放性、可移植性以及通用性。这样能够让系统能够在主流计算机系统的管理操作下完成对设备的控制与调整，另外也能进一步保证系统数据的安全性。
系统中的监控系统软件则主要完成计算机系统的自动监控工，并且需要对数据进行收集，完成数据库的管理工作。常见的工具软件一般包括3D图形、PLC编程等等。系统中融合以上软件能够实现对控制程序的编译，进而提升控制系统的灵活性，也能根据企业生产的实际情况调整控制功能。并且，用户也能全面掌握计算机控制技术，实现更深层次的自动化生产与控制。
同时，在实际设计过程中，已经广泛应用了直观化、信息化的设计手段，因此设计人员能够制作出更为直观的设计方案。尤其是BIM技术在实际设计的过程中，除了能够构建起三维立体的系统模型，还能对系统的运行进行模拟，从而明确系统后期施工运行过程中有可能出现的问题。所以，想要真正做好相关设计工作，需要设计人员不断学习先进的设计手段以及理论知识，并融合到实际设计工作中去。与此同时，设计人员也需要通过沟通交流以及实践尝试来对相关的理论和问题进行探讨，进一步明确不同设计方案的特点和优势，并将工程需求与方案特点结合在一起，为设计经济性更好的方案奠定理论基础。另外，随着信息技术以及编程技术的不断发展，设计人员也需要在系统中融入先进的软件与系统，从而能够通过软件的升级与优化，提升系统控制的精确性与灵活性。
八、总结
综上所述，建筑电气自动化技术的发展对于提升人们居住质量有着重要的意义。电气自动化DCS控制系统、信息集成化的电气自动化控制系统等电气自动化技术在实际项目中也有广泛的应用。同时，电气自动化在电气接地系统中的设计、电气自动化设计中保护系统的设计分析、计算机数据采集与处理系统(DAS)在建筑电气中的应用同样也起到促进行业技术发展的重要作用。与此同时，我们也应该从电气自动化控制系统设计方式、电气自动化系统的结构、基于计算机技术的电气自动化系统设计等方面对相关的技术和理论进行探讨和研究。这样才能从根源上提升设计水平，并构建出更为完善的设计方案。作为设计工程师，也需要以实际工程需求以及相关技术标准为设计框架，不断完善设计方案。另外，还需要设计工程师注重自我专业素养的提升与培养，让工程师能够更准确地分析出系统设计的实际需求，并明确设计方案的进一步优化措施。
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