弱電工程是電力應用的一個分類。電力應用按照電力輸送功率的強弱可以分為強電與弱電兩類。建筑及建筑群用電一般指交流220V50Hz及以下的弱電。主要向人們提供電力能源,將電能轉換為其他能源,例如空調用電,照明用電,動力用電等等。

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系統功能

常用的建筑弱電系統主要有以下幾種:

(1) 電話通信系統

實現電話(包括三類傳真機、可視電話等)通信功能;星型拓撲結構;使用三類(或以上)非屏蔽雙絞線,傳輸信號的頻率在音頻范圍內。

(2) 計算機局域網系統

是實現辦公自動化及各種數據傳輸的網絡基礎;星型拓撲結構;使用五類(或以上)非屏蔽雙絞線,傳輸數字信號,傳輸速率可達100 Mb/s以上。

(3) 音樂/廣播系統

通過安裝在現場(如商場、車站、餐廳、客房、走廊等處)的揚聲器,播放音樂,并可通過傳聲器對現場進行廣播;多路總線結構;傳輸由功率放大器輸出的定壓(如120 V/120 Ω)的音頻信號,以驅動現場揚聲器發聲,傳輸線使用銅芯絕緣導線。

(4) 有線電視信號分配系統

將有線電視信號均勻地分配到樓內各用戶點;采用分支器、分配器進行信號分配,為了減小信號失真和衰減,使各用戶點信號質量達到規范規定的要求,其布線為樹型結構,且隨建筑物的形式及用戶點分布的不同而不同;使用75 Ω射頻同軸電纜,傳輸多路射頻信號。

(5) 視頻監控系統

通過安裝在現場的攝像機、防盜探測器等設備,對建筑物的各出入口和一些重要場所進行監視和異常情況報警等;視頻信號的傳輸采用星型結構,使用視頻同軸電纜;控制信號的傳輸采用總線結構,使用銅芯絕緣纜線。

(6) 消防報警系統

該系統由火災報警及消防聯動系統、消防廣播系統、火警對講電話系統等3部分組成。

火災報警及消防聯動系統通過設置在樓內各處的火災探測器、手動報警裝置等對現場情況進行監測,當有報警信號時,根據接收到的信號,按照事先設定的程序,聯動相應的設備,以控制火勢蔓延,其信號傳輸采用多路總線結構,但對于重要消防設備(如消防泵、噴淋泵、正壓風機、排煙風機等)的聯動控制信號的傳輸,有時采用星型結構,信號的傳輸使用銅芯絕緣纜線(有的產品要求使用雙絞線)。

消防廣播系統用于在發生火災時指揮現場人員安全疏散,采用多路總線結構,信號傳輸使用銅芯絕緣導線(該系統可與音樂/廣播系統合用)。

火警對講電話系統用于指揮現場消防人員進行滅火工作,采用星型和總線型兩種結構,信號傳輸使用屏蔽線。

(7) 出入口控制系統/一卡通系統

使用計算機、智能卡門鎖、讀卡器等設備,對各出入口狀態進行設置、監視、控制和記錄等,實現對建筑物各出入口統一管理,保證大樓安全,其拓撲結構和傳輸介質因產品而異。

(8)停車場收費管理系統

通過安裝在出入口地面下的感應線圈,感應車輛的出入,通過人工/半自動/全自動收費管理系統,實現收費和控制電動欄桿的啟閉等。該系統布線僅限于大樓車場的出入口處,每一個出入口由一臺控制器控制,控制器可以獨立工作,也可以與上位管理計算機聯網,其布線結構和傳輸介質因產品而異。

(9)樓宇自控系統

通過與現場控制器相連的各種檢測和執行器件,對大樓內外的各種環境參數以及樓內各種設備(如空調、給排水、照明、供配電、電梯等設備)的工作狀態進行檢測、監視和控制,并通過計算機網絡連接各現場控制器,對樓內的資源和設備進行合理分配和管理,達到舒適、便捷、節省、可靠的目的。到目前為止,樓宇自控系統還沒有國際標準,不同廠家的產品所采用的通信協議各不相同,其現場總線和控制總線的拓撲結構和傳輸介質也就不同。下面將對目前被國際社會普遍接受和采納的LonWorks技術和BACnet技術作簡單介紹。

此外,還有電視會議系統、屏幕顯示系統、擴聲系統、巡更系統、樓宇對講系統、三表(水、電、氣表)自動抄表系統等。不同功能的建筑物需要設置的弱電系統各不相同。

系統集成

在實際工作中,設計者應該從網絡集成、功能集成和軟件界面集成等方面來考慮各弱電系統間的集成問題。

網絡集成

網絡集成主要是從各系統的布線上來考慮,使不同功能的弱電系統能夠工作在一個統一的布線平臺上,這樣,一方面便于對布線系統的管理,另一方面也使各弱電系統在現場設備的布置上具有更大的靈活性。

在常用的建筑弱電系統中,電話通信系統和計算機局域網系統的功能及使用的硬件設備各不相同,但其網絡拓撲結構、信息點的布置原則相同,并且可以使用相同的傳輸介質和接插件,所以可將兩個系統的布線綜合為一個布線系統。這樣,兩個系統可以互為利用,信息點的功能可以互換,使兩個系統都具有更大的靈活性,這也就是我們所說的綜合布線系統(PDS)。對其余幾種系統,綜合考慮技術上和經濟上的可行性,目前的產品由于受系統拓撲結構、信號傳輸介質和雙絞線對傳輸功率信號的限制等,其布線系統暫時還無法綜合到PDS中來。但是,隨著數字信號處理理論和應用技術以及計算機技術、通信技術等的不斷發展,未來的PDS一定會發展成為包含更多不同功能弱電系統的布線平臺。

功能集成

功能集成包括以下兩方面內容:

(1) 功能合并。主要考慮將一些在功能上和硬件設備上重復的系統合并,使合并后的系統具備合并前各系統的所有功能,以減少設備冗余,避免重復投資。在上述系統中,音樂/廣播系統和消防報警及聯動系統中的消防廣播系統就可以作為一個系統來設計,但系統必須滿足《消防自動報警系統設計規范》(GBJ 50116—98)的規定。

(2) 功能互補。從功能上看,樓宇自動化系統中的各子系統都有其特定的功能和管轄范圍,平時各自獨立工作,但在發生某些特殊事件時,往往需要各系統之間能夠協同工作,以提高整個系統對突發事件的處理能力,實現全局性的控制和管理,提高建筑的智能化程度。具體的聯動響應包括以下幾種系統:

消防報警系統→音樂/廣播系統:發生消防報警時,相應樓層的公共廣播系統將被強行切換至消防緊急廣播;

消防報警系統→保安監控系統:發生消防報警時,保安監控系統自動將火警相近區域的攝像機的攝像畫面切向保安中心主監視屏,并重點監錄這些攝像機的攝像內容,以供確認是否有火警發生和事后分析事故原因等;

消防報警系統→出入口控制系統:確認發生消防報警時,出入口控制系統中與火警部位有關的各管制門(重要核心部位的管制門可單獨設置)應自動處于開啟狀態,以便內部人員疏散撤出和消防人員進入;

消防報警系統→車庫管理系統:確認消防報警發生于底層或地下層時,車庫管理系統應將車庫控制閘門置于開放狀態,以便車庫內車輛迅速撤離火場(此時車庫有關的攝像機應處于工作和錄像狀態);

消防報警系統→語音通信系統:當消防報警系統自動確認消防報警發生后,立即通過大樓內的語音通信系統向消防局報警并傳送有關信息,同時向大樓主管部門報警;

樓宇自控系統→保安監控系統:當樓宇自控系統有異報警或事故時,保安監控系統可自動將報警相近區域的攝像機的攝像畫面切向保安中心主監視屏,并重點監錄這些攝像機的攝像內容,以供事后分析事故原因等;

保安監控系統→樓宇自控系統:當保安系統報警時,可以聯動電梯控制系統,使電梯不??繄缶瘜?,或??勘0矄T指定層;

出入口控制系統→保安監控系統:當管制門在非工作時有人持卡進入或發生非法侵入時,保安監控系統自動將進入的管制門或報警點相近區域的攝像機的攝像畫面切向保安中心主監視屏,并重點監錄這些攝像機的攝像內容,以供必要時核對;

車庫管理系統→保安監控系統:當車庫有車輛出入時,保安監控系統自動將車庫門的攝像機的攝像畫面切向保安中心主監視屏,并重點監錄這些攝像機的攝像內容,以供必要時核對。

其實,各系統間的功能集成和聯動響應并沒有一個統一或固定的模式,可以根據實際需要來設置。

功能集成只是目的,其實現有兩種模式,一種是在各個子系統之上建立更高一級的管理和控制網絡,另一種是以樓宇自控系統為中心的集成模式。不管選擇哪一種集成模式,關鍵技術都是要解決各系統間的通信問題,在確定解決方案時,一定要采用理論先進、技術成熟且為業界普遍接受和采納的通信協議。

目前被國際社會普遍接受的樓宇自控領域的一個通信協議,是由美國供熱、制冷與空氣調節工程師協會制定,并成為美國國家標準的BACnet標準ANSI/ASHRAE Standard 135—1995),它符合ISO(國際標準化組織)的OSI(開放系統互連)七層模型,包容5種已成熟的網絡通信協議,包括以太網和LonTalk等通信協議。其中,以太網通信協議是OA系統普遍使用的一種通信協議,大多數網絡操作系統都支持這種通信協議;而LonWorks技術是美國Echelon公司開發的新一代現場總線技術,它的突出優點是支持任意拓撲結構,支持多種傳輸介質(包括雙絞線、電力線、無線電波、紅外線、同軸電纜和光纖),且多種介質可以在同一網絡中混用,因而大大簡化了工程施工以及系統建成后的改建、擴建和維護工作。因此,符合BACnet標準的樓宇自控系統,在其控制總線級可以較容易實現與OA系統的集成,又因為其包容的通信協議支持雙絞線和星型拓撲結構,因而可利用PDS作為其信號傳輸途徑。

軟件界面集成

在實現各系統的功能集成時,選擇了集成模式,確定了網絡通信協議,有了相應的硬件設備把各系統物理地連接在一起,并安裝了可以互操作的網絡操作系統,最后的工作就是要開發出相應的應用軟件,把各系統邏輯地連接在一起,為整個集成系統提供統一的人機操作界面,這就是軟件界面集成。

應用范圍

在實現各系統的功能集成時,選擇了集成模式,確定了網絡通信協議,有了相應的硬件設備把各系統物理地連接在一起,并安裝了可以互操作的網絡操作系統,最后的工作就是要開發出相應的應用軟件,把各系統邏輯地連接在一起,為整個集成系統提供統一的人機操作界面,這就是軟件界面集成。

總之,系統集成是一項技術性較強的系統工程,要真正做好一個建筑弱電系統的集成,不僅要求弱電工程師對各弱電系統產品的功能、技術參數以及施工、安裝、調試等有比較深的掌握,還要對建筑的給排水系統、供配電系統、通風空調系統、照明系統、電梯系統等有比較全面的了解,同時,由于建筑弱電系統涉及到通信、計算機、控制以及顯示等多項技術含量高、更新發展非??斓默F代高新技術,所以在系統集成的具體實施過程中,在很多技術性比較強的細節問題的解決上,還需要各方面的專業技術人員的支持與合作。

弱電工程智能建筑電氣技術仍然包括強電與弱電兩類。建筑及建筑群用電一般指220V50Hz及以上的強電。主要向人們提供電力能源,例如電力拖動電機用電,照明用電等等。智能建筑中的弱 電主要有兩類,一類是國家規定的安全電壓等級及控制電壓等低電壓電能,有交流與直流之分,如24V直流控制電源,或應急照明燈備用電源。另一類是載有語音、圖像、數據等信息的信息源,如電話、電視、計算機的信息。

人們習慣把弱電方面的技術稱之為弱電技術??梢娭悄芙ㄖ蹼娂夹g基本涵義仍然是原來意義上的弱電技術。只不過隨著現代弱電高新技術的迅速發展,智能建筑中的弱電技術應用越來越廣泛。弱電技術的應用程度決定了智能建筑的智能化程度。

36v以下的稱安全電壓,即為弱電。

建設問題

弱電系統的技術含量高、建設周期長且過程復雜,在國內隸屬于建設、公安、郵電、廣電、消防、電業等行業管理范疇。弱電行業技術規范標準不統一,在弱電系統建設中許多環節過程存在弊病,資質管理與市場準入方面也不盡如人意,不合格集成商、工程承包商和供應商充斥市場,與弱電工程相關問題較多。

一、 行業特點問題

弱電系統的子系統多,技術涉及自控、通信、計算機、電子、傳感器、機械等領域,現有的理論體系,有些焦點問題還未形成定論,值得借鑒推廣的工程建設經驗寥寥無幾;弱電設計在實際工程中很容易受其它專業、單位人員的制約,往往在工程后期設計才能全面展開,造成設計時間緊張,來不及深思熟慮;工程實施中招投標行為不規范,系統產品隨意變更,造成許多設計工作的浪費;施工圖與裝修嚴重脫節,用戶要求的不恰當、不明確,使設計人員做了很多的無用功;用戶功能隨時變更,更給設計帶來很多的不便。

二、 技術標準問題

目前國內一些地方如上海、江蘇、山東等省市已制定了地方的設計標準,郵電部也在制定綜合布線標準,但整個弱電集成系統的行業標準或全國性的規范還沒有形成。依據什么標準進行設計,要達到什么樣的等級及設備水準,如何選擇適合中國國情的國際技術標準,如何進行工程質量評定和驗收,這些都是弱電集成市場中急待解決的問題。

三、 建設導向問題

許多業主、政府主管部門、一些甲級設計院、大型的施工單位、監理單位、工程公司,均對整個弱電設計存在誤區,對設計的程序、過程、內容不很明了,在整個設計”接力棒”中,設計者間的水平存在差異,設計分工還不合理;對采用的技術、設備用其運行條件缺乏了解,搞不實宣傳,有的投資商在已建、在建的智能建筑中提出了不切實際的智能化要求,對系統要實現的功能心中無數,表現出很大的隨機性;有些業主片面追求技術先進功能齊全;另有一些業主則中求自己的樓能戴上”智能”的帽子即可;特別是在設備選擇或系統集成方面往往屈從潮流或隨意拔高,導致設備和設施不能正常運轉,造成投資上的極大浪費。

四、 資質管理問題

一些系統集成商在沒有接受有效資質的情況下,打著“國內領先、國際先 進”等旗號,到處承攬工程,致使在全國范圍內智能建筑的設計與施工存在質量管理上的失控?,F在有許多公司通過各種手段、拿到智能建筑設計證書和智能建筑總承包商證書,但是它們對智能化系統并不了解,設計和建造出來的智能化系統讓業主吃盡苦頭,有的公司在申請的時候,具備從事智能化的實力,過一段時間,相關人員的流動又使他們不具備條件。

五、 市場準入問題

我國的設計單位由于長期受計劃經濟的影響,經營管理不夠靈活,與國外相比在掌握世界先進技術方面存在差距,因此國內智能建筑的設計市場大部分被國外的設計單位和集成商所占領,加上所選用的智能化產品有90%以上是國外產品,使得我國在這一技術領域長期受到國外的制約,為此付出了高昂的代價。國外的智能化產品五花八門,各種標準也不統一,一些生產廠商并不愿意把通訊格式和通訊協議公開,即使公開,其開放的程度、內容也往往受到諸多限制。此外,部分設備不能達到或滿足國內有關消防和保安等方面的要求。更嚴重的是,目前并沒有切實可行的措施來阻止不符合要求的產品進入國內市場。

六、 設計人才匱乏

具有計算機、通信、電氣等多方面的專業知識,同時又具有豐富的設計經驗與技巧和對新技術敏銳前瞻能力的設計師匱乏;一些弱電設計者閉門造車,嚴重脫離實際和用戶需要,一味地追求高標準、高檔次,設計千篇一律,造成許多弱電工程”后天不足”;一些弱電設計者因專業知識缺乏,導致許多集成系統未能實現一體化管理,各子系統相互獨立,自成體系,當發生全局事件時,不會形成系統聯動配合集中解決事件;一些弱電設計者設計的子系統開放性不足,給系統升級和網絡互聯帶來很多困難;一些弱電設計者忽視設備對環境和運行條件的要求,造成設備安裝使用困難,或者是給設備安全留下隱患。

建筑分類

智能化系統為建筑設備監控系統、安全防范系統、通訊網絡系統、信息網絡系統、火災自動報警及消防聯動等系統,以集中監視、控制和管理為目的構成的綜合系統;家庭內各種數據采集、控制、管理及通訊的控制或網絡系統等線路,則稱為智能化線路(也就是家庭裝修中所說的弱電)。

弱電工程中,有幾個塊大項目

智能化住宅小區的主要功能:

1、家庭安全系統:

(1)防盜竊;

(2)防火災、煤氣泄漏;

(3)緊急求救;

(4)防破壞自動報警;

(5)家庭安全狀態遠程監視、查詢;

(6)可視對講系統。

2、家庭(設備)自動化:

(1)能源消耗(水、電、煤氣和供熱)數據自動采集處理;

(2)家用設備程控、遙控和自動控制;

(3)家庭辦公自動化。

3、家庭通訊系統:

(1)電話、傳真、可視電話;

(2)園區局域網(Intranet)和國際互聯網(Internet);

(3)電子郵件(E-mail);(4)、綜合業務數字網(ISDN);

(5)有線電視、寬帶數字綜合CATV網(HFC)。

4、園區安防系統:

(1)園區緊急求助系統;

(2)周界監控報警系統;

(3)周界、園區監視系統;

(4)出入園管理系統;

(5)停車場管理系統;

(6)巡更系統;

(7)應急廣播系統。

5、物化自動化管理:

(1)房屋管理;

(2)住