弱電工程

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弱電工程是電力應用的一個(gè)分類(lèi)。電力應用按照電力輸送功率的強弱可以分為強電弱電兩類(lèi)。建筑及建筑群用電一般指交流220V50Hz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(dòng)力用電等等。

系統功能

常用的建筑弱電系統主要有以下幾種:

(1) 電話(huà)通信系統

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

(2) 計算機局域網(wǎng)系統

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

(3) 音樂(lè )/廣播系統

通過(guò)安裝在現場(chǎng)(如商場(chǎng)、車(chē)站、餐廳、客房、走廊等處)的揚聲器,播放音樂(lè ),并可通過(guò)傳聲器對現場(chǎng)進(jìn)行廣播;多路總線(xiàn)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(dòng)現場(chǎng)揚聲器發(fā)聲,傳輸線(xiàn)使用銅芯絕緣導線(xiàn)。

(4) 有線(xiàn)電視信號分配系統

將有線(xiàn)電視信號均勻地分配到樓內各用戶(hù)點(diǎn);采用分支器、分配器進(jìn)行信號分配,為了減小信號失真和衰減,使各用戶(hù)點(diǎn)信號質(zhì)量達到規范規定的要求,其布線(xiàn)為樹(shù)型結構,且隨建筑物的形式及用戶(hù)點(diǎn)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(guò)安裝在現場(chǎng)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(chǎng)所進(jìn)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(xiàn)結構,使用銅芯絕緣纜線(xiàn)。

(6) 消防報警系統

該系統由火災報警及消防聯(lián)動(dòng)系統、消防廣播系統、火警對講電話(huà)系統等3部分組成。

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

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

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

(7) 出入口控制系統/一卡通系統

使用計算機、智能卡門(mén)鎖、讀卡器等設備,對各出入口狀態(tài)進(jìn)行設置、監視、控制和記錄等,實(shí)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(zhì)因產(chǎn)品而異。

(8)停車(chē)場(chǎng)收費管理系統

通過(guò)安裝在出入口地面下的感應線(xiàn)圈,感應車(chē)輛的出入,通過(guò)人工/半自動(dòng)/全自動(dòng)收費管理系統,實(shí)現收費和控制電動(dòng)欄桿的啟閉等。該系統布線(xiàn)僅限于大樓車(chē)場(chǎng)的出入口處,每一個(gè)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(lián)網(wǎng),其布線(xiàn)結構和傳輸介質(zhì)因產(chǎn)品而異。

(9)樓宇自控系統

通過(guò)與現場(chǎng)控制器相連的各種檢測和執行器件,對大樓內外的各種環(huán)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(tài)進(jìn)行檢測、監視和控制,并通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )連接各現場(chǎng)控制器,對樓內的資源和設備進(jìn)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(méi)有國際標準,不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品所采用的通信協(xié)議各不相同,其現場(chǎng)總線(xiàn)控制總線(xiàn)拓撲結構傳輸介質(zhì)也就不同。下面將對目前被國際社會(huì )普遍接受和采納的LonWorks技術(shù)和BACnet技術(shù)作簡(jiǎn)單介紹。

此外,還有電視會(huì )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(dòng)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(shí)際工作中,設計者應該從網(wǎng)絡(luò )集成、功能集成和軟件界面集成等方面來(lái)考慮各弱電系統間的集成問(wèn)題。

網(wǎng)絡(luò )集成

網(wǎng)絡(luò )集成主要是從各系統的布線(xiàn)上來(lái)考慮,使不同功能的弱電系統能夠工作在一個(gè)統一的布線(xiàn)平臺上,這樣,一方面便于對布線(xiàn)系統的管理,另一方面也使各弱電系統在現場(chǎng)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(huà)通信系統和計算機局域網(wǎng)系統的功能及使用的硬件設備各不相同,但其網(wǎng)絡(luò )拓撲結構、信息點(diǎn)的布置原則相同,并且可以使用相同的傳輸介質(zhì)和接插件,所以可將兩個(gè)系統的布線(xiàn)綜合為一個(gè)布線(xiàn)系統。這樣,兩個(gè)系統可以互為利用,信息點(diǎn)的功能可以互換,使兩個(gè)系統都具有更大的靈活性,這也就是我們所說(shuō)的綜合布線(xiàn)系統(PDS)。對其余幾種系統,綜合考慮技術(shù)上和經(jīng)濟上的可行性,目前的產(chǎn)品由于受系統拓撲結構、信號傳輸介質(zhì)和雙絞線(xiàn)對傳輸功率信號的限制等,其布線(xiàn)系統暫時(shí)還無(wú)法綜合到PDS中來(lái)。但是,隨著(zhù)數字信號處理理論和應用技術(shù)以及計算機技術(shù)、通信技術(shù)等的不斷發(fā)展,未來(lái)的PDS一定會(huì )發(fā)展成為包含更多不同功能弱電系統的布線(xiàn)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(lè )/廣播系統和消防報警及聯(lián)動(dòng)系統中的消防廣播系統就可以作為一個(gè)系統來(lái)設計,但系統必須滿(mǎn)足《消防自動(dòng)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(dòng)化系統中的各子系統都有其特定的功能和管轄范圍,平時(shí)各自獨立工作,但在發(fā)生某些特殊事件時(shí),往往需要各系統之間能夠協(xié)同工作,以提高整個(gè)系統對突發(fā)事件的處理能力,實(shí)現全局性的控制和管理,提高建筑的智能化程度。具體的聯(lián)動(dòng)響應包括以下幾種系統:

消防報警系統→音樂(lè )/廣播系統:發(fā)生消防報警時(shí),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(fā)生消防報警時(shí),保安監控系統自動(dòng)將火警相近區域的攝像機的攝像畫(huà)面切向保安中心主監視屏,并重點(diǎn)監錄這些攝像機的攝像內容,以供確認是否有火警發(fā)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(fā)生消防報警時(shí),出入口控制系統中與火警部位有關(guān)的各管制門(mén)(重要核心部位的管制門(mén)可單獨設置)應自動(dòng)處于開(kāi)啟狀態(tài),以便內部人員疏散撤出和消防人員進(jìn)入;

消防報警系統→車(chē)庫管理系統:確認消防報警發(fā)生于底層或地下層時(shí),車(chē)庫管理系統應將車(chē)庫控制閘門(mén)置于開(kāi)放狀態(tài),以便車(chē)庫內車(chē)輛迅速撤離火場(chǎng)(此時(shí)車(chē)庫有關(guān)的攝像機應處于工作和錄像狀態(tài));

消防報警系統→語(yǔ)音通信系統:當消防報警系統自動(dòng)確認消防報警發(fā)生后,立即通過(guò)大樓內的語(yǔ)音通信系統向消防局報警并傳送有關(guān)信息,同時(shí)向大樓主管部門(mén)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(shí),保安監控系統可自動(dòng)將報警相近區域的攝像機的攝像畫(huà)面切向保安中心主監視屏,并重點(diǎn)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(shí),可以聯(lián)動(dòng)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(mén)在非工作時(shí)有人持卡進(jìn)入或發(fā)生非法侵入時(shí),保安監控系統自動(dòng)將進(jìn)入的管制門(mén)或報警點(diǎn)相近區域的攝像機的攝像畫(huà)面切向保安中心主監視屏,并重點(diǎn)監錄這些攝像機的攝像內容,以供必要時(shí)核對;

車(chē)庫管理系統→保安監控系統:當車(chē)庫有車(chē)輛出入時(shí),保安監控系統自動(dòng)將車(chē)庫門(mén)的攝像機的攝像畫(huà)面切向保安中心主監視屏,并重點(diǎn)監錄這些攝像機的攝像內容,以供必要時(shí)核對。

其實(shí),各系統間的功能集成和聯(lián)動(dòng)響應并沒(méi)有一個(gè)統一或固定的模式,可以根據實(shí)際需要來(lái)設置。

功能集成只是目的,其實(shí)現有兩種模式,一種是在各個(gè)子系統之上建立更高一級的管理和控制網(wǎng)絡(luò ),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(guān)鍵技術(shù)都是要解決各系統間的通信問(wèn)題,在確定解決方案時(shí),一定要采用理論先進(jìn)、技術(shù)成熟且為業(yè)界普遍接受和采納的通信協(xié)議。

目前被國際社會(huì )普遍接受的樓宇自控領(lǐng)域的一個(gè)通信協(xié)議,是由美國供熱、制冷與空氣調節工程師協(xié)會(huì )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(kāi)放系統互連)七層模型,包容5種已成熟的網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議,包括以太網(wǎng)和LonTalk等通信協(xié)議。其中,以太網(wǎng)通信協(xié)議是OA系統普遍使用的一種通信協(xié)議,大多數網(wǎng)絡(luò )操作系統都支持這種通信協(xié)議;而LonWorks技術(shù)是美國Echelon公司開(kāi)發(fā)的新一代現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù),它的突出優(yōu)點(diǎn)是支持任意拓撲結構,支持多種傳輸介質(zhì)(包括雙絞線(xiàn)、電力線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、同軸電纜和光纖),且多種介質(zhì)可以在同一網(wǎng)絡(luò )中混用,因而大大簡(jiǎn)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(xiàn)級可以較容易實(shí)現與OA系統的集成,又因為其包容的通信協(xié)議支持雙絞線(xiàn)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(shí)現各系統的功能集成時(shí),選擇了集成模式,確定了網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)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(wǎng)絡(luò )操作系統,最后的工作就是要開(kāi)發(fā)出相應的應用軟件,把各系統邏輯地連接在一起,為整個(gè)集成系統提供統一的人機操作界面,這就是軟件界面集成。


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