智慧幕牆的控制系統與設計的實現方法的論文
1 系統概述
智慧幕牆控制系統主要由檢測環境引數的溫度感測器、風感測器、光照感測器、雨滴感測器和中央處理單元plc(可程式設計控制器)組成,系統具有執行穩定、處理功能強大和擴充套件性強的特點。控制系統透過人機介面進行執行機構的操作,集中顯示幕牆上各個裝置的執行狀況,整體有效的管理幕牆。
2 功能設計
(1)日照調節。
能源消費包括人工照明,日照最大化是低能耗設計的重要目的之一,幕牆控制系統能機動的控制幕牆遮擋裝置,減小陽光對建築內部舒適條件造成傷害,減少過加熱、過強光和照射過渡等。
(2)通風控制。
幕牆智慧控制系統根據室內外環境溫度,夏季當週圍溫度不超過30℃(溫度可透過控制系統設定)時,幕牆智慧控制系統驅動執行機構將可伸縮的屋頂、機動窗戶等開啟實現自然通風。冬季當外界溫度低於5℃(溫度可透過控制系統設定)時,啟動機械通風裝置。
(3)發電功能。
利用光伏發電實現建築物電的自給。
(4)構造控制。
使用者可透過人機介面、遙控裝置和牆上的開關對幕牆構造進行有效控制。
(5)取暖和加熱。
將太陽能集熱器與幕牆結合,太陽能集熱器將太陽能熱量透過換熱將水加熱;可為建築物冬季透過地板取暖提供熱能,可為建築物提供清潔的熱水。
(6)安防功能。將安防報警系統接入幕牆智慧控制系統,實現對門窗的安全防範。
3 智慧幕牆功能與高科技產品功能的實現
(1)防盜報警。
在建築玻璃幕牆上安裝玻璃碎片探測器,當有人或硬物將玻璃幕牆擊碎時,探測器檢測到訊號後透過與他相連的智慧控制系統透過揚聲器發出報警訊號;在門、窗上安裝門磁開關,當有人非法闖入時,門磁開關接通報警裝置報警。系統同時將啟動聯動的.攝像機,將報警畫面傳送給安保人員。
(2)光伏發電。
利用幕牆結構位置(不影響採光等因素),將太陽能光電池板與幕牆結合,利用太陽能光電池板來給智慧控制系統或其它負荷提供電能。
(3)取暖和加熱。
將太陽能集熱器與幕牆結合,由集熱器將太陽能熱量透過換熱將水加熱,可為建築物冬季透過地熱取暖提供熱能,為建築物提供清潔的熱水。
(4)光控。
在幕牆上安裝日光控制器,透過日光控制器檢測到日光強度。日光控制器將訊號透過智慧控制系統驅動執行器來控制百葉的開關狀態:當陽光充足時,智慧控制系統將百葉窗放下;當陽光強度變弱時,智慧控制系統將百葉窗開啟。
(5)聲控。
在智慧幕牆控制系統中加裝聲音控制器,用來接收使用人透過聲音發出的控制指令,實現門、窗和百葉等開啟狀態的智慧控制。
(6)煙感控制。
當室內的煙霧感測器檢測到空氣有一定濃度的煙塵時,與煙霧感測器相連的智慧控制系統驅動執行機構將天窗、通風口等開啟,同時透過揚聲器發出報警訊號。
(7)雨感。
在天窗和幕牆等位置安裝雨滴感測器,當感測器檢測到有降雨時,與感測器相連的智慧控制系統驅動執行機構將窗、門等關閉。
(8)門禁。
在主要出入口處安裝門禁(語音門禁、指紋門禁和視網膜門禁)控制系統,透過訪問人的特徵如語音、指紋和視網膜等,在門禁系統中設定訪問人的許可權,用來識別訪問者的權利。
(9)紅外遠端控制。
在智慧控制系統中加裝紅外接收器,透過使用人手持遙控裝置發出的指令,紅外接收器將指令傳送給智慧控制系統,智慧控制系統驅動執行機構完成門、窗、百葉等開關狀態。
(10)安全防範。
在幕牆門窗的窗戶前安裝紅外報警器,當有無人照看兒童想要攀爬門窗時,紅外報警器透過控制裝置聲光報警訊號,同時智慧控制系統關閉窗戶以防事故的發生。
4 智慧幕牆的設計
智慧幕牆系統主要由輸入感測器、輸出執行器件、控制系統、光伏發電系統4部分組成。
4.1 輸入感測器
玻璃碎片探測器、雨滴感測器、日光控制器、紅外線接收器、門磁開關、限位開關等。
4.2 輸出執行器件
電機、馬達、電磁閥、揚聲器等。
4.3 控制系統
透過輸入裝置(如陽光控制器、溫度感測器、雨滴探測器等)將現場引數輸入給控制櫃中的plc控制系統;經plc處理後的引數驅動執行機構(電機、馬達、電磁閥、揚聲器)帶動門窗、百葉等構件的動作。在中控室連線人機介面,操作者可以點動滑鼠輕鬆管理整個幕牆所有裝置的執行狀況。
4.4 光伏發電系統
光伏發電是新能源和可再生能源的重要組成部分,太陽能光伏發電的能量轉換器是太陽能電池。當太陽光照射到太陽能電池上時,電池吸收光能,產生光生電子——空穴對。在電池內電場作用下,光生電子和空穴被分離,電池兩端出現異號電荷的集累,即產生“光生電壓”。
5 光伏系統的設計
太陽能光伏發電系統的組成。
(1)控制器。
控制器是光伏發電系統的核心部件之一,根據系統功率、電壓、方陣路數、蓄電池組數和使用者的特殊要求確定控制器的型別,一般必須具備的功能有:①訊號檢測。
②蓄電池最優充電控制。
③蓄電池放電管理。
④裝置保護。
⑤故障診斷定位。
⑥執行狀態指示。
(2)逆變器。
根據系統的直流電壓確定逆變器的直流輸入,根據負載的型別確定逆變器的功率和相數,根據負載的衝擊性決定逆變器的功率餘量。
(3)太陽能光伏發電系統的防雷接地。
如果太陽能電池方陣被雷電直接擊中會造成裝置損壞或人員傷亡,所以在設計過程中應做防雷設計。
6 結語
智慧幕牆是通風式幕牆的延伸,是在智慧化建築的基礎上將建築配套技術(暖、熱、光、電)的適度控制,在幕牆材料、太陽能的有效利用、透過計算機網路進行有效的調節室內空氣、溫度和光線,從而節省了建築物使用過程的能源,降低了生產和建築物使用過程的費用。因此智慧幕牆系統龐大,具有很好的發展空間和前景。
參考文獻:
[1]劉光源.簡明電氣安裝工手冊[m].北京:機械工業出版社,2001