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關鍵詞:智能建筑;網絡設計
1緒論
智能建筑(IntelligentBuilding)簡稱IB,是信息時代和計算機應用科學的必然產物,是現代高科技與建筑完美結合。它一般被認為是利用系統集成方法,將計算機技術、通訊技術、信息技術和建筑藝術有機結合,通過對設備的自動監控,對信息資源的管理和對使用者的信息服務及其建筑的優化組合,所獲得的投資合理、適合信息社會要求并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點的建筑物。
2需求分析和設計標準
時下,智能建筑正向著集成化、智能化、協調化方向發展,實現智能化管理已成為重要標志。國外對智能大樓的研究早在80年代初就開始了,并在大廈出租率、投資回收率、經濟效益等方面取得成功。在設計上考慮了以下幾點:①實用性——即能支持各種數據通信、多媒體技術以及信息管理系統等,并且能適應現代和未來技術的發展,保證15~20年不落后;②靈活性——即任意信息點能夠連接不同類型的設備,如微機、打印機、終端、服務器等;③開放性——即能支持任何廠家的任意網絡產品,支持任意網絡結構(總線型、星型、環型等);④模塊化——結構化布線系統中除去固定于建筑物內的水平線纜外,其所有的接插件都是積木式的標準件,以方便使用管理和擴充;⑤擴展性——實施后的結構化布線系統是可擴充的,以便將來有更大的需求時,很容易將設備安裝進去;⑥經濟性——一次性投資,維護費用極低,使整體投資達到最佳。
3智能建筑中的弱電系統
智能建筑弱電技術的定義為智能建筑弱電系統是以建筑環境和系統集成為平臺,主要通過綜合布線系統作為傳輸網絡基礎通道,由各種弱電技術與建筑環境的各種設施有機結合和綜合運用形成各個子系統,從而構成了符合智能建筑功能等方面要求的建筑環境。
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。
智能建筑弱電技術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。它是由現代計算機技術、現代通信技術、現代自動控制技術和現代圖像顯示技術、綜合布線技術、系統集成技術等現代信息技術以及其他現代高新技術與建筑技術的有機結合構成的,弱電技術的應用程度決定了智能建筑的智能化程度。
在總體結構上,我們建議設置一個中央控制室,所有子系統的控制中心(包括消防控制中心)都集中到中控室,這樣做既方便了管理又節省了不少人力、財力、物力。考慮到各種因素,中控室可以用玻璃墻隔成不同的區域,以放置各子系統的控制柜。
在各子系統配置上①安全防范系統:閉路電視監控系統:對大廈主要部位進行24小時實施監視。并作記錄,以便發生事故后備查。②信息管理系統:停車場系統:智能收費和管理系統。樓宇控制系統:實現機電設備的監控從而節約能源、節省經費;實現所有智能系統的集中管理。③信息網絡系統:以太網接入:為增值服務提供平臺。有線及衛星系統:獲得娛樂的主要手段。綜合布線系統:建立通訊網絡(即信息網絡)基礎通道。手機信號放大系統:處處無手機信號盲區。
網絡拓撲結構設計(如圖1)
綜合布線系統結構(如圖2)
綜合布線系統應采用星型拓撲結構,該結構下的每個分支子系統都是相對獨立的單元,對每個分支單元系統改動都不影響其他子系統。參考國際標準的規定,將建筑物綜合布線系統分為六個子系統:①工作區子系統②配線(水平)子系統③干線(垂直)子系統④設備間子系統⑤管理子系統⑥建筑群子系統。(如圖3)
工作區子系統(如圖4)工作區子系統由終端設備連接到信息插座的連線(或軟線)組成。它包括裝配軟線、連接件和連接所需的擴展軟線,并在終端設備和輸入/輸出(I/O)之間搭接,相當于電話配線系統中連接話機的用戶線及話機終端部分。在智能大廈綜合布線系統中,工作區常用術語服務區(coveragearea)替代,通常服務區大于工作區。終端設備可以是電話、微機和數據終端,也可以是儀器儀表、傳感器探測器。
水平布線子系統(如圖5)水平區子系統應由工作區用的信息插座,樓層分配線設備至信息插座的水平電纜、樓層配線設備和跳線等組成。一般情況,水平電纜應采用4對雙絞線電纜。在水平子系統有高速率應用的場合,應采用光纜,即光纖到桌面。水平子系統根據整個綜合布線系統的要求,應在二級交接間、交接間或設備間的配線設備上進行連接,以構成電話、數據、電視系統和監視系統,并方便地進行管理。水平子系統的電纜長度應小于90米,信息插座應在內部做固定線連接。
管理間子系統(如圖6)管理間子系統應由交接間的配線設備,輸入/輸出設備等組成,也可應用于設備間子系統中。其主要設備是配線架、跳線、交換機或集線器、理線器、機柜等。其主要功能是對本層樓所有的信息點實現配線管理及功能變換,以及連接本樓層的水平子系統和垂直干線子系統。
垂直干線子系統(如圖7)垂直干線子系統應由設備間子系統、管理子系統和水平子系統的引入口設備之間的相互連接電纜組成。它連接通訊室、設備間和入口設備,包括主干電纜、中間交換和主交接、機械終端和用于主干到主干交換的接插線或插頭。主干布線要采用星形拓撲結構,接地應符合EIA/TIA607規定的要求。垂直干線子系統應由設備間的配線設備和跳線以及設備間至各樓層分配線間的連接電纜組成。
設備間子系統(如圖8)設備間子系統應由綜合布線系統的建筑物進線設備、電話、數據、計算機等各種主機設備及其保安配線設備等組成。設備間內的所有進線終端設備應采用色標區別各類用途的配線區。設備間子系統是布線系統最主要的管理區域,所有樓層的資料都由電纜或光纖電纜傳送至此。通常,此系統安裝在計算機系統、網絡系統和程控機系統的主機房內。
建筑群子系統(如圖9)建筑群子系統由二個以上建筑物的電話、數據、監視系統組成一個建筑群綜合布線系統,其連接各建筑物之間的纜線和配線設備,組成建筑群子系統。建筑群子系統所需要的硬件主要包括:導線、電纜、光纜以及防止電纜上的脈沖進入建筑物的電氣保護裝置等。綜合布線拓撲結構以及典型配置(綜合布線拓撲結構)(如圖10)
典型配置為每個工作區有二個或以上信息插座;每個工作區的配線電纜為2條4對對絞電纜;采用增值接式或插接交接硬件;每個工作區的干線電纜至少4對對絞線。
4綜合布線以及測試技術
在綜合布線系統工程實施過程中,由于線纜、銅纜、光纜和接插件以及相應配套的產品是我們和用戶共同選定的,雖然這些線纜和接插件都滿足IS011801、EIA/TIA568A、TSB-36、TSB-40、TSB-67等標準,產品均通過了UL認證,但因設計和實施過程中是將這些線纜和接插件有機地結合在一起的,其整個工程過程中加入了大量的人為因素,必將對整個纜線系統在諸如連接正確性,接續可靠性,短路,開路,信號衰減,近端串擾(NEXT),突發性干擾,計算機網絡的連接可靠性,誤碼率及整體性能等方面產生很大的影響。因此,有必要在諸方面對整個布線系統進行全面測試,以向用戶證明纜線系統的安裝和網絡系統安裝是合格的。綜合布線的質量至關重要,事實上,計算機網絡工作時,設備是很少出故障的,所產生的錯誤有60%是安裝問題,因此認真測試保證質量是確保網絡安全運行的關鍵。
對綜合布線測試技術而言,第一,驗證測試。第二,鏈路或信道的認證測試。
對于光纜鏈路的關鍵物理參數:衰減:①衰減是光在光沿光纖傳輸過程中光功率的減少。②對光纖網絡總衰減的計算:光纖損耗(LOSS)是指光纖輸出端的功率Powerout與發射到光纖時的功率Powerin的比值。③損耗是同光纖的長度成正比的,所以總衰減不僅表明了光纖損耗本身,還反映了光纖的長度。④光纜損耗因子(α):為反映光纖衰減的特性,我們引進光纜損耗因子的概念。⑤對衰減進行測量:因為光纖連接到光源和光功率計時不可避免地會引入額外的損耗。所以在現場測試時就必須先進行對測試儀的測試參考點的設置(即歸零的設置)。對于測試參考點有好幾種的方法,主要是根據所測試的鏈路對象來選用的這些方法,在光纜布線系統中,由于光纖本身的長度通常不長,所以在測試方法上會更加注重連接器和測試跳線上。回波損耗:反射損耗又稱為回波損耗,它是指在光纖連接處,后向反射光相對輸入光的比率的分貝數,回波損耗愈大愈好,以減少反射光對光源和系統的影響。改進回波損耗的方法是,盡量選用將光纖端面加工成球面或斜球面是改進回波損耗的有效方法。插入損耗:插入損耗是指光纖中的光信號通過活動連接器之后,其輸出光功率相對輸入光功率的比率的分貝數。插入損耗愈小愈好。插入損耗的測量方法同衰減的測量方法相同。
5總結
1.智能建筑概述
智能建筑是指通過采用計算機技術、智能技術等現代化技術,將建筑設備管理系統、信息化系統、公共安全系統等進行優化組合,為居住者提供一個便利、舒適、人性化的建筑環境。智能建筑以其最優化的電氣組合設計,為使用者在節省開支、人身安全等方面提供了極大的便利。
2.智能建筑電氣節能概述
智能建筑能否實現,取決于智能化電氣能否實現高效節能。電氣能耗作為建筑能耗的主要組成部分,將成為設計者重點改進的目標。因此,智能化電氣行業著眼于優化并創新智能化建筑的節能方案。在進行優化節能方案的過程中,其中心設計環節是對建筑中的控制系統和供配電系統進行智能化的控制管理。
二、我國智能化建筑電氣節能的發展現狀
目前,我國在智能化建筑電氣節能方面取得了很多突破行的進展。但是,由于我國智能化建筑的理論體系不夠完善,實踐操作經驗不足,導致我國智能建筑的優勢沒有得到發揮,其推廣范圍也非常有限,使用者并未從中體會到智能化建筑帶來的優越性。一直以來,建筑耗能一直是我國各種能源消耗的主要來源,而建筑耗能中的電氣耗能有占了很大比例,因此,我國對智能化建筑電氣節能的研究都是從能源消耗的角度出發的。如何實現對建筑各個系統的智能化和環保節能化就成了智能化建筑節能優化設計的關鍵性問題。
三、我國智能化建筑電氣節能存在的問題
通過研究我國智能化建筑的發展現狀,發現我國在智能化建筑電氣節能方面存在許多不完善的因素,這些因素嚴重制約了智能化建筑行業的發展,具體問題有以下幾個方面。
1.通風設計不合理。
智能建筑的通風與設計不合理將會使空調冷量超出標準。一些中央空調的使用,如果在建筑過程中出現不合理的設計,就會造成智能通風不暢、運行制度不合理等,從而導致空調耗冷量的增加。
2.照明光源的控制方式不合理。
照明耗電量是建筑耗電量中的重要因素,如果照明開關控制和節能系統控制設計存在缺陷,就會對建筑耗能產生很大的影響,進而給電氣節能系統帶來非常不良的影響。
3.智能化建筑電氣節能系統缺乏全
面有效的協調。智能化建筑電氣節能系統設計出現漏洞,就會導致節能系統的實際運行效率偏低。從而導致系統的節能效果不明顯甚至沒有效果,節能設施安裝困難等。因此,合理有效的協調統籌是電氣節能系統有效運行的關鍵。
4.缺乏全面的質量安全監督。
由于設計師對缺乏技術應用的實踐經驗,會造成建筑電氣系統中節能技術缺乏實用性。再加上我國在此方面缺乏比較系統的研究,因此在優化方案的實施過程中缺乏其實際節能效果的發揮。
5.輔助設施安裝不到位。
在取暖通風系統和給排水系統安裝設備時,如果沒有選擇合適的設備,或者是系統運行方式設計不合理,不僅達不到節能的效果,還會帶來智能化建筑電氣設計施工中的高耗能問題。根據以上問題,我們要設計出合理科學的優化方案,提高能源的利用效率,從而達到節能系統的高效運行。
四、我國智能化建筑電氣節
能優化設計方案智能建筑電氣節能優化設計的目的在于減少能耗,這需要從電氣的多個方面進行考慮,包括建筑用電設備的特點、用電負荷容量和設備具體布置。要對這些問題進行仔細的分析,從而科學、合理地建設供配電節能設施,確保設備的正常運行。
1).設計原則
智能化建筑電氣節能設計需符合以下的原則:1.必須保證建筑物的正常使用,實現建筑物的基本功能,能為使用者提供完整全面的功能服務。2.在進行節能系統設計時,必須考慮節能系統的實際運行成本,要對節能方式和設備材料進行合理的選擇,對其運行成本進行有效的控制。3.在進行系統設計時,要減少對不必要能源的損耗。當一些不必要的耗能量較多時,要對改因素進行優化,根據建筑物的實際情況選擇合理的節能方式,以減少建筑物能源利用的損失。4.節能應該與保護環境相結合。在設計節能系統時,要提高能源的利用率,選擇對環境有益的優化方案。在控制成本的前提下,實現能源的節約和環境的保護。優化方案的設計對通風、空調及供給水系統的電氣節能優化要根據建筑物電力的需求情況,與風機設備的配置要求,選擇經濟合理的環保產品;在空調的選擇方面,盡量選擇節能環保、零排放的產品。目前廣泛使用的水源熱泵空調就是很好的選擇,跟傳統空調相比,其機組耗能有很大的優勢;在設計供水系統時,要選擇既能凈化水質,又能節能環保的產品,這樣才能達到節能的效果,無負壓供水設備就是很好的選擇。
2)對照明系統的優化設計
在設計照明系統時,燈具的選擇很大程度上影響了電氣節能系統的節能效果。采用智能照明燈具,可以節約電量的使用;聲光控開關的燈具,也能有效減少資源的浪費。而建筑中的采光設計也非常重要,要加大對自然光的利用,加強此方面的設計,采用采光井來提高室內通光。
3)供電系統的優化設計
在進行供電系統的設計時,要充分考慮兼職用電設備的特點、用電設備的具體布局等多方面因素,從而保證供電系統的節能效果。具體可以從用電電壓和供配電布線方面考慮。保證用電電壓的穩定性和減少能源的損失,從而達到節能環保的目的。
4)充分考慮再生資源的利用
資源的循環利用也是設計節能系統的關鍵。目前廣泛利用的再生資源包括太陽能和風能,在設計系統時,充分考慮這些再生資源,可以減少高耗能設備的使用,增加能源的利用率。墻體利用節能保溫材料,室內裝飾使用低耗能產品,都能在達到節能環保的同時,也使使用者享受到舒適的使用效果。
五、結語
建筑智能化在不斷發展完善,高新技術不斷推出,智能控制水平越來越高。建筑智能化其實質是信息產業的綜合應用和體現,其建設過程涉及多個專業領域,是綜合的系統工程。在建筑智能化建設中,前期的設計過程,顯得十分重要。
智能化系統作為建筑物的“電腦”,設計原則應當是具有設備的先進性,配置的合理性,安全的可靠性和費用的經濟性。為了適應加入世界貿易組織(WTO)后呈現的影響,我們應該對以往認真總結回顧,盡可能地化解各種不利因素,規范建筑智能化系統工程的管理。筆者僅以微不足道的工作體會,針對建筑智能化設計過程中的不足之處,從管理角度談些非常膚淺的認識和對策。
2、建筑智能化設計過程中存在的不足
2.1主觀設計傾向在本文的參考文獻(1)中,作者歸納出四種值得我們注意的主觀設計傾向:
第一種是簡單化。
例如:設計樓宇自動化系統保證恒濕,沒有采用濕度調整設備;
第二種是概念化。
突出表現在綜合布線設計上,水平線纜不問情由地一律采用超五類UTP(非屏蔽雙絞線),甚至對所有的語音點都采用6類線纜也非常舍得;
第三種是形式化。
在設計中不分條件,只管堆砌技術形式,結果淪落成擺設。
第四種是理想化。
所謂理想化設計就是把運行狀態靜態化,忽視大環境條件和系統運行的動態特性。
2.2重廣告輕標準
由于建筑智能化技術覆蓋面廣,涉及的行業多,所以在工程建設中需要遵循規范,便于業主、設計師、工程師、承包商、供應商,在各階段用統一的語言交流和運作。
可是時常看到有些技術方案,在不同程度上輕視標準。例如,在設計依據中羅列了不少標準文件名,設計內容卻不符合標準,或者依據的仍是舊標準。
許多方案設計者熱衷于廠家的廣告,很重視廣告跟蹤。給出的設計方案富有廣告性,大量的篇幅是在為廠家做廣告宣傳,甚至就是廠家廣告宣傳的翻版。
2.3缺乏整體把握猶如設備“堆積”
本著“以人為本”的原則,建筑智能化的規劃與設計應當是面向功能,為功能的實現而合理配置,并且盡量優化組合。然而有的設計者可能是設備集成商兼商,為了得到更多的經濟利益,把“最好”、“最先進”的設備都“堆積”到設計中;或許有的設計者是只從局部考慮,而沒有考慮到能否和被設計的的建筑、環境相配合的問題,缺乏從整體上把握“智能化”;有的設計者還以“備份”為由,加大設備數量,實際上所增設備卻從來是備而無用。
3、設計過程中存在不足的原因
設計者都希望自己的設計,對建筑物日后的運作起到一定的智能化作用。之所以存在如上所述的不足,可能有多方面的原因。
3.1很難全面掌握建筑智能化技術和設計方法
不同建筑物,基于用戶檔次,應用環境等因素,對設備配置以及運行的要求,皆有不同的需要。必須既要量體裁衣式設計,防止與現實脫節,又要照顧到日后的發展,有冗余地設計,做到恰到好處,切忌“高不成,低不就”。不要盲目追求與國際接軌,向亮點工程看齊,而一味的參考國外,參考高檔工程。
設計人員因為很難全面掌握建筑智能化技術和設計方法,或者由于業主往往期望在本系統、本地區等范圍內成為亮點,提出過高的需求,而不能正確地進行設計,合理地配置。有時候,設計者對于供應商供貨的要求,硬件方面的技術指標沒有具體說明,或者重視述說了硬件方面的要求,而疏忽了對其軟件方面的要求,致使設計時在總體思路上,或者對于系統日常運作細節的考慮,可能出現這樣或那樣的問題。
3.2沒有及時跟進科技進步
建筑智能化技術是個有始無終的科技進步過程,隨著信息產業的發展,隨著應用的提高,不斷有新技術加入,也會不斷地有新的問題產生。設計人員由于工作的忙碌,沒有及時跟進,在設計中仍然沿用著過去不知那年那月的培訓。
3.3各子系統設計缺少協調
子系統的設計,通常是在建筑設計院主設計完成后開始的,往往留給各子系統的設計空間相當有限,進而給每個子系統對其他子系統的設計要求和建議帶來不便,或者總體設計師沒有注意在各子系統設計時對智能化系統的指導,設計上缺少協調。
4、把好設計關的對策
4.1啟用建筑智能化顧問公司
如何在當前的技術、經濟條件下進行優化,取得最大效果是智能化建筑設計的核心。應選擇對建筑智能化技術有經驗的建筑設計單位,負責施行以總體設計師為核心的、包含建筑師、各所需專業的一體化和優化設計。應在設計階段的一開始就啟用建筑智能化顧問公司,配合、協調以總體設計師為核心的主設計,協助用戶做需求調研并形成報告;向用戶介紹智能化系統各專業的設計方案;提供招標需要的技術文件;完善主設計的設計建議書,并且要說明各專業對其他專業的設計建議和特殊要求,形成專業設計之間的銜接。招標文件不應由參加投標的集成商、工程商提供,以利于公平競爭;招標文件不應設置“陷阱”。
4.2技術評審至關重要
工程前期做好對初步設計、詳細設計的技術評審,對以后的建設過程至關重要,因
為很多事情在工程設計確定之后,要改變就比較復雜。與其在建設過程中要花數倍的精力來修正,倒不如在前期把好設計關,給施工以及竣工驗收創造良好的開端,促進工程的良性運作。技術評審要審查設計是否滿足技術要求,是工程管理的重要組成部分。技術評審不僅要考慮與設計有關的技術工作,而且還要考慮智能化系統工程的其它方面。技術評審意味著一種“關卡”,這種“關卡”用來確定進入下一階段的準備就緒狀態。
5、技術評審
國內外建筑業采用的工程發包模式有多種,其設計階段都有初步設計和施工設計之分,有的將施工設計放在招投標之前進行,有的將施工設計放在招投標之后進行。
5.1基本的技術評審
初步設計評審:該評審是在初步設計完成后進行,評審合格表示可以進入招投標階段,或進入施工設計。初步設計評審不應與評標合并進行,因為投標者有多家,如果不能安排充分的時間,搞突擊,就會走馬觀花。初步設計評審要為每個子系統及其功能上的相關組合進行評審,要對初步設計方案在全系統級的優化進行評審,要研究系統的可靠性、可維性、可用性、安全性和可實施性等等,為進入施工設計盡量提供更多的建議和分析。
施工設計評審:審定施工設計是否符合初步設計和招標書的要求。如果符合,業主和中標施工承包商則可以簽署合同,便可以由中標者開始各種所需要的準備工作,為采購和施工作好過渡;如果不符或由于招標后設備選型改變、采納了優化建議等,中標施工承包商應對施工設計作出修正和深化設計,直至全部相符。
施工設計評審認可的施工設計是具體施工的依據,時間要恰當,評審之后不要過多的變動,對采購和施工準備有不利的影響;進行地過晚,則可能推遲施工進度,整個工程期將拖延。在具體施工之前,應進行施工交底。
5.2技術評審的過程及注意事項
5.2.1評審的準備
評審的準備工作,應由業主技術負責人組織,恰當挑選設計者、專家,以最少的成員組成一個精干的評審小組;評審組的成員應充分地掌握被評審的專業,能勝任被評審專業的評審,以便參審者之間不用在交換意見上花費過多的時間;業主在評審前應準備好議事日程安排、評審項目和成套資料,以免到了評審會上措手不及;成套資料不能過多,如果超過了被評審的范圍,不僅導致不必要的資料費用,而且有限的評審時間,也會導致評審質量的損失。
5.2.2評審的進行
應當保證評審組充分地審查所有的項目,并提供協調過的評論和指導;應當鼓勵所有參審者采取坦率、公正和客觀的態度,參審者之間應當通力協作;通過對問題正當地提出疑問,來找出設計的缺陷。
5.2.3評審的結束
應公布技術評審備忘錄,備忘錄應確認技術評審的記錄匯編及更改項目,認可技術評審已完成。備忘錄應包括會議中提出的重要評論、結論、決策和建議的概述及理由。
5.2.4評審的注意事項
要從“關卡”出發確定評審方針、議事日程、參加人員等各種評審活動;
應由總設計師負責制定技術評審計劃概要和評審進度,并由業主認可;
應當給子系統設計者提供參加評審的機會,便于對各子系統進行正確的評審;
要有施工保障方面的職能部門(例如,基建處、供應處)參與評審;
物業管理部門,也應參加系統的設計審核,看看是否符合使用需要;
只要有可能,在技術評審中應當采用計算機輔助分析方法;不能企圖采用簡易方法完成優良的技術評審,充足的時間、合適的評審范圍、高素質的參審人員,對評審工作的成功起重大作用。并且,最好要指定每個項目的負責人。