智能化技术在建筑给排水工程中的应用

张超

（国能包神铁路集团有限责任公司，内蒙古包头 014000）

1 引言

2 建筑给排水工程中应用智能化技术的重要意义与设计要点

将智能化技术引入建筑给排水工程中的主要目的是实现对整体工程设计的改良，进而促进工程运行效率的提升。具体来说，智能化技术的应用意义主要体现在3 个方面，分别是：

1）为给排水系统设计提供理论依据。在排水系统出现故障时很容易导致淤积，进而对城市排水系统正常运行与人们的生活造成严重影响。这样的情况下，可以通过智能化技术改善排水系统，同时落实更加完善的建筑规划来提升建筑排水效率。

2）实现建筑工程的稳定发展。将智能化技术引入建筑给排水工程当中可以有效推动水资源的保护，实现建筑工程施工与自然生态保护的结合，最大限度地与可持续发展理念相适应，并在此基础上不断提升建筑的供水能力[1]。

3）为水资源的合理利用打好基础。随着城市发展和企业用地不足问题的加剧，建筑占地面积在一定程度上受到限制，为进一步缓解占地压力，需要有效通过智能化技术改善基础设施。对于建筑给排水工程来说，可以借助智能化技术强化排水体系，并促进水资源的回收与二次利用。总体来看，建筑给排水工程智能化技术应用优化目标见表1。

表1 建筑给排水系统智能化技术应用优化目标

当前，智能化技术与给排水工程设计有着十分密切的联系，加强对相关技术的应用不仅可以提升监测管理工作力度，还可以推动建筑给排水工程设计的智能化发展。在实际开展相关设计工作的过程中，首先，应充分了解业主方面的给排水系统的设计要求，并以此为基础提出具体的设计思路，针对设计中存在的偏差，需要第一时间进行调整。其次，相较于传统的给排水工程设计，智能化技术的应用很大程度上规避了原有的弊端和缺陷，同时实现传统给排水设计结构与智能化操控管理理念的有机结合，促进给排水工程管理和监测效率的提升。最后，在开展给排水设计工作时，还应注重对自动化控制系统加以优化，建筑设计工作人员不仅要明确其中的设计要点，还应为自动化给排水系统提供更大的应用空间，这在一定程度上提升了整体工作难度。因此，很多建筑工程单位会聘请专业的智能化技术设计团队来完成相应的给排水设计工作，从而为建筑智能化技术的有效应用以及给排水系统的设计提供保障。

3 智能化技术与建筑给排水工程的联系

3.1 给排水工程

就以往建筑给排水系统的操作和管理模式来看，大多由人力直接进行控制，因此，系统运行效果也很容易受到相关人员专业素质与管理意识的影响。而智能化技术在给排水工程中的应用可以及时对有关部件的具体运行情况进行监控，并结合不同区域给水压力与实际用水量的不同对水泵进行自动化调整。

3.2 热水供给系统

智能化技术在热水供给系统中的应用可以获得更为显著的成效，结合现阶段建筑项目工程的发展情况，热水供给系统热源往往会涉及太阳能热水器、空气源热泵、地源热泵、电加热等多种类型[2]。将智能化技术引入其中以后，可以为热水供给系统赋予更加多元化的循环供给工作模式，同时最大限度地提升热水供给系统运行的稳定性。在这样的情况下，可以有效避免环境与季节变化给热水供给系统带来的影响，进而减少能源消耗。

除筷子之外，韩国餐桌上还会放置一副银制勺，与筷子并齐置于右手边，用餐时，不宜将汤匙与筷子一起抓在手里，更不能碰撞制造噪音，但在中国的餐桌上少有放置个人勺子，常备有公用汤勺，以简单为主，用餐时不能将筷子插在饭上，此在中国视为不敬，在韩国，吃饭时用手托碗被视作大不敬，而在中国却无此忌讳，在用餐时，大人经常会要求小孩用手端碗，避免掉饭，以免浪费。

3.3 循环冷却系统

将智能化技术引入循环冷却系统当中可以实现更加完善的循环运作模式，进而保证可以对水泵编号、水泵运行状态等环节进行实时监管与统一调控。循环冷却系统通过水泵完成水的运送，并有效将散发的热量带走，进而起到相应的冷却与降温作用，最终实现对水资源的循环利用。

3.4 排水系统

排水系统建设是建筑工程给排水施工中十分重要的组成部分，在实际进行设计时应考虑3 方面的内容：（1）应将排水管道设置在控制面最低处，进而为实现自流排水提供条件；（2）可以根据地形差异分区域进行排水；（3）排水管道出口需要设置在较为稳定的区域。在这样的情况下，将智能化技术引入排水管道设计当中可以显著提升其科学性与合理性，并确保可以最大限度地满足相应的设计要求。

4 智能化技术在建筑给排水工程中的具体应用

建筑给排水工程具有复杂程度高、构成环节较多的特点，同时在实际的施工过程中还会涉及大量的专业技术，其中，智能化技术就在其中得到了十分广泛的应用[3]。以下为智能化技术具体的应用形式。

4.1 建筑给排水软件的开发

在实际开展给排水工程时，往往离不开相应的建筑给排水计算，其整体的计算类别十分复杂，同时也会涉及各种不同类型的数据。通常情况下，其数据类型主要包括管材参数、设备参数等基础数据以及会随着项目工程进展而变化的项目数据。项目数据也可以进一步细分为各层面积、层高等输入数据以及经过计算后得到的水箱容积、尺寸等输出数据。考虑到建筑给排水计算数据的复杂性，相关人员应充分加强对建筑给排水软件的开发与应用，从而实现对有关数据的快速读取与计算。通过建筑给排水软件进行给排水计算的过程中，需要将数据按照数据库、数据表的形式整理，并进一步列出单位数、用水定额、用水量等计算表项目。而软件数据库还需要在上述项目中加入计算排水比例、排水量等类别，从而实现计算过程的完整性。

就现阶段建筑给排水软件的应用情况来看，其可以实现的功能主要集中于以下几方面：（1）在生活给水系统中可以结合实际情况完成给水形式的推荐，并实现对用水量、水箱容积、尺寸等参数的计算；（2）在消防灭火系统中推荐合理的用水形式，并实现对消防水池、水箱容积以及用水量等参数的计算；（3）对于热水系统，可以完成对各区热量数据的计算。（4）在排水系统当中可以计算排水量，并辅助污水设备的计算与选型。

4.2 BI M技术在建筑给排水设计中的应用

当前，BIM 技术也广泛应用到建筑给排水设计当中，同时获得了良好的应用成效。通常情况下，BIM 技术的重要应用流程为：（1）通过BIM 技术搭建3D 模型，确定各个管线的设计位置；（2）结合实际工程给出多个项目备选方案，并注重方案可行性的提升；（3）使用BIM 技术完成方案的最终确定，同时由设计人员完成与客户的沟通；（4）对管道方案进行绘制，并保证各个连接部位的规格可以做到完全匹配；（5）对整个系统的给排水运行状况进行模拟，保证系统运行的连续性。就以往的给排水建设过程来看，很多时候都会出现沟通协作不畅、设计与实际存在偏差、信息反馈不及时以及施工成本居高不下的问题。对于这样的情况，可以充分发挥BIM 技术优势，有效提升其数据共享性与设计仿真性。借助BIM 技术对建筑给排水设计实施综合评价，并结合数据共享性、仿真设计性、工程师评语3 种主要评价因素建立矩阵，最终再根据BIM 技术的实际应用效果进行定量评价。评价等级设置为优、良、中、差4 个等级，因此，在BIM 技术应用之前，可以将评价矩阵设计为：

而在应用相关技术之后，可以得到的矩阵为：

在得到相关矩阵之后，还可以设置不同级别的评价等级，对不同的评价因素赋予相应的权重，最终得到BIM 技术的实际应用效果。由此也可以进一步看出，将智能化技术引入建筑给排水设计中，有助于实现其应用效果的全面提升。

4.3 建筑给排水管道设计与给水模式计算

在开展建筑给排水管道设计时，还应结合水量、水压等多种因素确定合适的给水模式，并尽可能地确保其简便性与经济性。对于给水管道的装配工作来说，应确保管、墙距离在15 cm以上；管与梁、柱距离为5 cm；支管、墙体距离在2～2.5 cm 以上。而立管在经过楼板时需要超出地面1～2 cm。例如，在对建筑给水系统实施运算的过程中，应保证各个流程可以满足GB 50015—2003《建筑给水排水设计规范》中的规定。某建筑每户平均耗水量为200 L/（d·人），变化系数为2.5，用水人数与时间分别为28 人与24 h，将未预计耗水量计算为总体的10%。其最高日耗水量可以用Qd=mqd/1 000 计算，其中，Qd为最高日耗水量；m为耗水单位数；qd为耗用水定额。与此同时，还可以用Qh=Kh·Qd/T计算最高日最大时耗水量，其中，T为用水时长；Kh为变化系数。

4.4 物联网远程操控技术在给排水工程中的应用

4.4.1 技术应用背景

现阶段我国城市化建设水平不断提升，进而对建筑排水系统运行的质量与可靠性提出了更高的要求。为实时掌握其运行状态，可以通过现代物联网技术实施远程监控，同时在较少的条件下就能满足监控人员的移动管理需求。另外，AI 技术的发展使“智慧管理”可以服务于给排水系统施工设计、运行管理、调度决策等各个方面，使远程操控技术更加智慧化。排水系统正常运行对于建筑工程的重要性不言而喻，因此，需要保证建筑排水系统设备可以一直稳定在正常运行状态。结合当前建筑排水系统的运行状态来看，很多时候设备的状态检查需要相关人员到场查看与操作，因此，也会在一定程度上导致问题发现和处理不及时。在这样的情况下，将集中监控网络引入其中，通过现代物联网技术完成对排水系统的监控，同时还可以为相关监控人员提供更多便利条件，并提升整体流程的可监控性。

4.4.2 物联网远程监测系统的应用特点

物联网运行是以互联网技术为核心，并在此基础上完成相应的后续工作，一方面可以实现用户端的大幅拓展；另一方面还可以为人与物之间的信息传递提供便利条件，实现定位、监控、管理等多元化的运行功能。

具体来说，物联网远程监控系统的功能主要集中于以下几方面：（1）整体感知。在物联网系统运行的过程中配备了相应的智能传感器，进而用于获取物体信息以及整体感知。传感器检测的参数信息包括流速、水深、水温等多方面内容。（2）智能处理。物联网系统当中涉及多元化的智能技术，进而可以有效实现对海量信息数据的分类、整合与处理，同时在运行过程中也体现出了较为突出的智能化与自动化特征。就其运行过程来说，对于监控人员的素质提出了较高的要求，应具备较为扎实的信息技术理论基础知识与操作能力，从而有效实现对物联网远程监控系统的操控与管理。（3）数据传输。远程排水在线监测系统在运行过程中可以实现对于信息的感知与识别，并采集其变化方式与变化规律。在此过程中，监测系统还可以通过基础信息完成对深层信息的推测，进而在此基础上完成对决策的制定，并为建筑工程的稳定推进奠定基础，因此，物联网远程监控系统也发挥出了至关重要的作用。

4.4.3 物联网远程监测系统的架构

物联网远程监测系统在运行过程中涉及较为复杂的内部架构，其构成设备主要包括：

1）传感器。系统设置传感器的主要目的是对水位、水量等信息进行检测，同时确保相关人员可以实时了解建筑排水系统的运行状态，并确保其可以发挥出应有的作用。在对传感器进行安装时，需要在其底座固定之前包裹厚度在2 mm 以上的橡胶套，进而有效将传感器、金属卡箍以及底座之间隔开。与此同时，应采用PVC、PE 等对传感器出线进行保护，避免在长期使用下出现电缆开裂、脱出以及被异物损伤等问题，进而对其使用效果造成不利影响。在具备完善的保护功能以后，就可以将线缆由传感器下游方向引出，进而沿着渠道底部或渠道内壁至水面。值得注意的是，其出线位置由于会长时间受到水流冲击，因此，需要实施一定的固定与保护措施。传感器通信电缆线内还配备了相应的通气导管，在运行时应注重其不可过于弯折，以免影响使用效果。

2）采集器。采集器在物联网远程监测系统中的功能主要是对传感器传递的数据进行初步采集与整理，其中涉及的信息主要包括环境温、开关信号以及模拟量信号等，进而有效实现对于数据的整理、分析与加工。值得注意的是，采集器在系统远程监测中也发挥了十分关键的作用。在实际运行时，为避免传感器受到外界环节因素影响死机，可以借助采集器发挥远程控制功能重启传感器，从而最大限度地提升数据的安全性与准确性，同时也可以为后续监测功能的实现打下基础。

3）通信模块。通常情况下，通信模块大多设置在采集器和服务器之间的位置，其主要功能是将采集器收集的传感器数据与服务器数据之间进行交换，并由服务器对这部分数据进行进一步的加工与分析，并在后台储存。与此同时，通信模块还具有较强的灵活性，进而可以根据应用场景的实际需求对其应用状态进行选择。

4）接电。具体的供电形式可以根据建筑工程的实际需求而定，同时相关人员需要更多地考虑供电的稳定性与安全性。在实际运行的过程中，相关人员应注重对电缆的保护，避免拉扯电缆、撞击传感器以及用电缆悬挂重物等行为。在使用电缆的时候，应将其充分固定在水泥壁上，同时更多考虑到环境温度、湿度等因素对于电缆运行状态的影响，从而最大限度地避免电缆进水、折弯、堵塞等情况的出现，提升其运行状态与稳定性。另外，也可以根据实际情况使用太阳能供电等，在这样的形式下，有助于更好地实现对建筑排水系统的远程监测，促进整体运行质量的提升。

5 结语

综上所述，建筑工程项目已经成为城市化建设过程中十分重要的组成部分，而其中的给排水设计问题也得到了更多的关注。在实际进行建筑给排水工程的时候，应做到大力应用智能化技术，进而有效构建相应的供水系统，既实现对水资源的合理保护，又更好地满足建筑工程的供水需求。现阶段，智能化技术在给排水建设当中具备了更加多元化的应用形式，进而为建筑工程项目的稳定推进奠定坚实基础。