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弱電工程

     基本概念

      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及以上的強電。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。

      弱電系統(tǒng)

      智能建筑中的弱電主要有兩類，一類是國家規(guī)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，交流36V以下，直流24V以下，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(shù)據(jù)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(xiàn)代弱電高新技術的迅速發(fā)展，智能建筑中的弱電技術應用越來越廣泛。

      一般情況下，弱電系統(tǒng)工程指第二類應用。主要包括：

      １、電視信號工程，如電視監(jiān)控系統(tǒng)，有線電視。

      ２、通信工程，如電話。

      ３、智能消防工程。

      ４、擴聲與音響工程，如小區(qū)的中背景音樂廣播，建筑物中的背景音樂。

      ５、綜合布線工程，主要用于計算機網(wǎng)絡。

      隨著計算機技術的飛速發(fā)展，軟硬件功能的迅速強大，各種弱電系統(tǒng)工程和計算機技術的完美結合，使以往的各種分類不再像以前那么清晰。各類工程的相互融合，就是系統(tǒng)集成。

      常見的弱電系統(tǒng)工作電壓包括：24VAC、16.5VAC、12VDC，有的時候220VAC也算弱電系統(tǒng)，比如有的由攝像機的工作電壓是220VAC，我們就不能把它們歸入強電系統(tǒng)。

      弱電系統(tǒng)主要針對的是建筑物，包括大廈、小區(qū)、機場、碼頭、鐵路、高速公路等。

      常見的弱電系統(tǒng)包括：閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)、家庭智能化系統(tǒng)及安防系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)、等離子拼接屏系統(tǒng)、DLP大屏系統(tǒng)、三表抄送系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)、防雷與接地系統(tǒng)、尋呼對講及專業(yè)對講系統(tǒng)、弱電管道系統(tǒng)、UPS不間斷電源系統(tǒng)、機房系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、計算機局域網(wǎng)系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、多功能會議室系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、衛(wèi)星電視系統(tǒng)、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、電話通訊系統(tǒng)、酒店管理系統(tǒng)、視頻點播系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)等等

      建筑弱電系統(tǒng)一般可分為通信自動化系統(tǒng)(CA——Communication Automation System)、辦公自動化系統(tǒng)(OA——Office Automation System)、樓宇自動化系統(tǒng)(BA——Building Automation System)等3大類，統(tǒng)稱為3A系統(tǒng)。但由于火災自動化系統(tǒng)(FA——Fire Automation System)和保安自動化系統(tǒng)(SA——Security Automation System)在行業(yè)管理上有許多特殊的規(guī)定，所以有時將FA和SA系統(tǒng)從BA系統(tǒng)中獨立出來，把建筑弱電系統(tǒng)分為CA、OA、BA、FA、SA等5大類，統(tǒng)稱為5A系統(tǒng)。其實，不管整個系統(tǒng)如何劃分，談到工程設計和集成問題，還是要具體到每一個子系統(tǒng)。

      系統(tǒng)功能

      常用的建筑弱電系統(tǒng)主要有以下幾種：

      (1) 電話通信系統(tǒng)。實現(xiàn)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(nèi)。

      (2) 計算機局域網(wǎng)系統(tǒng)。是實現(xiàn)辦公自動化及各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)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(shù)字信號，傳輸速率可達100 Mb/s以上。

      (3) 音樂/廣播系統(tǒng)。通過安裝在現(xiàn)場(如商場、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(xiàn)場進行廣播；多路總線結構；傳輸由功率放大器輸出的定壓120 V/120 Ω的音頻信號，以驅動現(xiàn)場揚聲器發(fā)聲，傳輸線使用銅芯絕緣導線。

      (4) 有線電視信號分配系統(tǒng)。將有線電視信號均勻地分配到樓內(nèi)各用戶點；采用分支、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(guī)范規(guī)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) 保安監(jiān)控系統(tǒng)。通過安裝在現(xiàn)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(jiān)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(tǒng)。該系統(tǒng)由火災報警及消防聯(lián)動系統(tǒng)、消防廣播系統(tǒng)、火警對講電話系統(tǒng)等3部分組成。

      火災報警及消防聯(lián)動系統(tǒng)通過設置在樓內(nèi)各處的火災探測器、手動報警裝置等對現(xiàn)場情況進行監(jiān)測，當有報警信號時，根據(jù)接收到的信號，按照事先設定的程序，聯(lián)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(lián)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(chǎn)品要求使用雙絞線)。

      消防廣播系統(tǒng)用于在發(fā)生火災時指揮現(xiàn)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(tǒng)可與音樂/廣播系統(tǒng)合用)。

      火警對講電話系統(tǒng)用于指揮現(xiàn)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(tǒng)。使用計算機、智能卡門鎖、讀卡器等設備，對各出入口狀態(tài)進行設置、監(jiān)視、控制和記錄等，實現(xiàn)對建筑物各出入口統(tǒng)一管理，保證大樓安全，其拓撲結構和傳輸介質因產(chǎn)品而異。

      (8) 停車場收費管理系統(tǒng)。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(tǒng)，實現(xiàn)收費和控制電動欄桿的啟閉等。該系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)，其布線結構和傳輸介質因產(chǎn)品而異。

      (9) 樓宇自控系統(tǒng)。通過與現(xiàn)場控制器相連的各種檢測和執(zhí)行器件，對大樓內(nèi)外的各種環(huán)境參數(shù)以及樓內(nèi)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)進行檢測、監(jiān)視和控制，并通過計算機網(wǎng)絡連接各現(xiàn)場控制器，對樓內(nèi)的資源和設備進行合理分配和管理，達到舒適、便捷、節(jié)省、可靠的目的。到目前為止，樓宇自控系統(tǒng)還沒有國際標準，不同廠家的產(chǎn)品所采用的通信協(xié)議各不相同，其現(xiàn)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(tǒng)、擴聲系統(tǒng)、巡更系統(tǒng)、樓宇對講系統(tǒng)、三表(水、電、氣表)自動抄表系統(tǒng)等。不同功能的建筑物需要設置的弱電系統(tǒng)各不相同。

      3 系統(tǒng)集成

      在實際工作中，設計者應該從網(wǎng)絡集成、功能集成和軟件界面集成等3方面來考慮各弱電系統(tǒng)間的集成問題。

      3.1 網(wǎng)絡集成

      網(wǎng)絡集成主要是從各系統(tǒng)的布線上來考慮，使不同功能的弱電系統(tǒng)能夠工作在一個統(tǒng)一的布線平臺上，這樣，一方面便于對布線系統(tǒng)的管理，另一方面也使各弱電系統(tǒng)在現(xiàn)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(tǒng)中，電話通信系統(tǒng)和計算機局域網(wǎng)系統(tǒng)的功能及使用的硬件設備各不相同，但其網(wǎng)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(tǒng)的布線綜合為一個布線系統(tǒng)。這樣，兩個系統(tǒng)可以互為利用，信息點的功能可以互換，使兩個系統(tǒng)都具有更大的靈活性，這也就是我們所說的綜合布線系統(tǒng)(PDS)。對其余幾種系統(tǒng)，綜合考慮技術上和經(jīng)濟上的可行性，目前的產(chǎn)品由于受系統(tǒng)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(tǒng)暫時還無法綜合到PDS中來。但是，隨著數(shù)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(fā)展，未來的PDS一定會發(fā)展成為包含更多不同功能弱電系統(tǒng)的布線平臺。

      3.2 功能集成

      功能集成包括以下兩方面內(nèi)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(tǒng)合并，使合并后的系統(tǒng)具備合并前各系統(tǒng)的所有功能，以減少設備冗余，避免重復投資。在上述系統(tǒng)中，音樂/廣播系統(tǒng)和消防報警及聯(lián)動系統(tǒng)中的消防廣播系統(tǒng)就可以作為一個系統(tǒng)來設計，但系統(tǒng)必須滿足《消防自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》(GBJ 50116—98)的規(guī)定。

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

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

      消防報警系統(tǒng)→保安監(jiān)控系統(tǒng)：發(fā)生消防報警時，保安監(jiān)控系統(tǒng)自動將火警相近區(qū)域的攝像機的攝像畫面切向保安中心主監(jiān)視屏，并重點監(jiān)錄這些攝像機的攝像內(nèi)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(tǒng)→出入口控制系統(tǒng)：確認發(fā)生消防報警時，出入口控制系統(tǒng)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(tài)，以便內(nèi)部人員疏散撤出和消防人員進入；

      消防報警系統(tǒng)→車庫管理系統(tǒng)：確認消防報警發(fā)生于底層或地下層時，車庫管理系統(tǒng)應將車庫控制閘門置于開放狀態(tài)，以便車庫內(nèi)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(tài))；

      消防報警系統(tǒng)→語音通信系統(tǒng)：當消防報警系統(tǒng)自動確認消防報警發(fā)生后，立即通過大樓內(nèi)的語音通信系統(tǒng)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(tǒng)→保安監(jiān)控系統(tǒng)：當樓宇自控系統(tǒng)有異報警或事故時，保安監(jiān)控系統(tǒng)可自動將報警相近區(qū)域的攝像機的攝像畫面切向保安中心主監(jiān)視屏，并重點監(jiān)錄這些攝像機的攝像內(nèi)容，以供事后分析事故原因等；

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

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

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

      其實，各系統(tǒng)間的功能集成和聯(lián)動響應并沒有一個統(tǒng)一或固定的模式，可以根據(jù)實際需要來設置。

      功能集成只是目的，其實現(xiàn)有兩種模式，一種是在各個子系統(tǒng)之上建立更高一級的管理和控制網(wǎng)絡，另一種是以樓宇自控系統(tǒng)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(tǒng)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(yè)界普遍接受和采納的通信協(xié)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(xié)議，是由美國供熱、制冷與空氣調節(jié)工程師協(xié)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(tǒng)互連)七層模型，包容5種已成熟的網(wǎng)絡通信協(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(tǒng)普遍使用的一種通信協(xié)議，大多數(shù)網(wǎng)絡操作系統(tǒng)都支持這種通信協(xié)議；而LonWorks技術是美國Echelon公司開發(fā)的新一代現(xiàn)場總線技術，它的突出優(yōu)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(wǎng)絡中混用，因而大大簡化了工程施工以及系統(tǒng)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(tǒng)，在其控制總線級可以較容易實現(xiàn)與OA系統(tǒng)的集成，又因為其包容的通信協(xié)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。

      實際應用范圍

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

     總之，系統(tǒng)集成是一項技術性較強的系統(tǒng)工程，要真正做好一個建筑弱電系統(tǒng)的集成，不僅要求弱電工程師對各弱電系統(tǒng)產(chǎn)品的功能、技術參數(shù)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(tǒng)、供配電系統(tǒng)、通風空調系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)等有比較全面的了解，同時，由于建筑弱電系統(tǒng)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(fā)展非常快的現(xiàn)代高新技術，所以在系統(tǒng)集成的具體實施過程中，在很多技術性比較強的細節(jié)問題的解決上，還需要各方面的專業(yè)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(guī)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(shù)據(jù)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(xiàn)代弱電高新技術的迅速發(fā)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。

      建筑中的弱電主要有兩類：

      智能化系統(tǒng)為建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡系統(tǒng)、火災自動報警及消防聯(lián)動等系統(tǒng)，以集中監(jiān)視、控制和管理為目的構成的綜合系統(tǒng)；

      家庭內(nèi)各種數(shù)據(jù)采集、控制、管理及通訊的控制或網(wǎng)絡系統(tǒng)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(qū)的主要功能：

      1、家庭安全系統(tǒng)：

    （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(tài)遠程監(jiān)視、查詢；

    （6）、可視對講系統(tǒng)。

      2、家庭（設備）自動化：

    （1）、能源消耗（水、電、煤氣和供熱）數(shù)據(jù)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(tǒng)：

    （1）、電話、傳真、可視電話；

    （2）、園區(qū)局域網(wǎng)（Intranet）和國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet）;

    （3）、電子郵件（E-mail）;

    （4）、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN）;

    （5）、有線電視、寬帶數(shù)字綜合CATV網(wǎng)（HFC）。

     4、園區(qū)安防系統(tǒng)：

    （1）、園區(qū)緊急求助系統(tǒng)；

    （2）、周界監(jiān)控報警系統(tǒng)；

    （3）、周界、園區(qū)監(jiān)視系統(tǒng)；

    （4）、出入園管理系統(tǒng)；

    （5）、停車場管理系統(tǒng)；

    （6）、巡更系統(tǒng)；

    （7）、應急廣播系統(tǒng)。

      5、物化自動化管理：

     （1）、房屋管理；

     （2）、住

       6、園區(qū)服務管理：

       7、綜合信息服務：

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