关于智能化大厦弱电智能化的概论

智能化大厦是信息时代的必然产物，是高科技与现代建筑的巧妙结合。世界上第一幢智能大厦于1984年在美国建成，随后在欧、美、日及世界各地蓬勃发展，我国于90年代初开始引入智能建筑，随即就获得了迅猛的发展。 据统计，近期在中国兴建的大型建筑将占全球一半，而现代大型建筑的主流是智能化大厦，因此智能化大厦的弱电系统研究及实施，成为自动化控制领域里的一个重要分支，将现代大厦建设成具有国际先进水平的智能大厦，并保有今后进一步扩展性，是自动控制工程技术人员的一项重要课题。

建筑智能化工程包括：1、计算机管理系统工程；2、楼宇设备自控系统工程；3、保安监控及防盗报警系统工程；4、智能卡系统工程；5、通讯系统工程；6、卫星及共用电视系统工程；7、车库管理系统工程；8、综合布线系统工程；9、计算机网络系统工程；10、广播系统工程；11、会议系统工程：12、视频点播系统工程；13、智能化小区综合物业管理系统工程；14、可视会议系统工程；15、大屏幕显示系统工程；

1． 智能化大厦弱电系统设计思路

1.1 智能化大厦的功能有以下几个特点： 提供安全、健康、舒适、有效的工作环境。 灵活性强，设计时已可有不同的弹性，应付客户不同的要求。 节省经常性经营及保养的需求。 可适合未来发展的需求。

1.2 智能化大厦设计的考虑： 现场控制器本身应集所有功能于一身，一旦系统失控或网络发生问题时，现场控制器仍能保证运行，提高了整个系统的可靠性。 模块化的硬件设计，可有效地把智能系统设备分布于大厦各处，而每一设备具有一定的适应能力以配合环境的要求，从而发挥每一设备的最大的控制能力。 系统设计应是开放式的。能配合市场上各种软、硬件接口标准，使各系统之间信息交换障碍降至最低。 系统设计应面向用户，使用户易于操作、方便维修，使运行成本降至最低，并且将修复系统故障时间降至最少。

1.3 智能化大厦弱电系统结构： 智能化大厦弱电系统一般包括以下几个分系统：楼宇自动化管理分系统 (BAS)、消防自动报警分系统 (FAS)、安保监控分系统 (CCTV)、卫星接收及有线电视分系统 (CATV)、地下车库管理分系统 (CPS)、公共广播及紧急广播分系统 (PAS)、程控交换机分系统 (PABX)、结构化综合布线系统 (PDS) 在楼宇自动化管理分系统中往往包含出入口控制分系统及防盗报警分系统。 智能化大厦各个分系统为大厦提供了各类机电设备的监控管理，为大厦用户创造了安全、健康、舒适宜人并且能提高工作效率的办公环境，提供了现代化的通讯手段与办公条件，满足了多种用户对不同环境、功能的要求。

2 智能化大厦弱电系统各分系统

2.1 楼宇自动化管理分系统 (BAS) 楼宇自动化管理分系统是智能化大厦弱电系统的核心，它的高可靠性是整个弱电系统高可靠性的基石，因此BAS系统采取三级控制方式。 操作站级 由计算机及打印机组成，采用实时图形监控操作软件，是BAS系统的人-机界面，既可通过显示或打印各种信息来观察当前或以前的系统及其所监控各种机电设备的运行状况及数据，又可通过键盘或鼠标的操作来改变各种机电设备的运行，从而达到特定的监控要求。

网络控制器级

网络控制器是BAS系统通讯网络的重要装置，也是整个BAS系统的心脏。它一方面通过以太网与操作站及其他网络控制器联系，另一方面通过现场总线网络与分布在大厦各处的直接数字控制器通讯。在网络控制器中存放着整个系统所有信息，网络控制器具有多种控制功能，如各种机电设备运行时间统计、事件统计、电力负荷削峰限载计算、联动控制、机组群控等复杂的高性能控制功能，对整个BAS系统进行着有条不紊的监控。同时，网络控制器又是将各个分系统接入BAS系统进行设施集成的重要接口。

现场控制器级

现场控制器构成系统的第三级，其主要功能是接收安装于各类机电设备上的各种传感器、检测器发出的数据，按控制器内部预先设置的参数和预先编制的控制程序来进行相应的运算（如PID、最大值、延时等），并对各类机电设备进行控制，同时随时根据操作站经由网络控制器发出的各种指令来调整参数或启动有关程序以改变或启动相应设备的监控。

采用三级控制的特点如下：

系统的三级控制采用了分散控制、集中管理的结构，即使系统网络的某一部分控制或线路受到损坏，也只有系统的这一部分瘫痪，不会影响到整个系统的运行。同时，现场控制器采用工业级器件并具有独立运行功能，即使万一操作站或网络发生问题不能工作时，现场控制器仍然能够按控制器内部预先设置的参数和预先编制的控制程序继续运行，整个系统仍能运行。采用三级控制结构，使每一层的结构都相对简单，降低了维修的复杂程度，同时一级网络为10兆以太网，二级网络为9600波特RS-485总线，减少了系统网络之间、尤其是现场环境引入的干扰的可能性。楼宇自动化管理分系统监控着大厦内所有机电设备，如冷热源机组、空调机组、新风机组、变风量末端装置、给排水、送排风、变配电、照明、电梯等设备。

冷热源机组：

现代的冷热源一般以冷冻机、热泵为主，配之以多种水泵、冷却塔、蝶阀、水位开关、温度计、流量计等。

冷热源系统是楼宇内暖通空调系统的心脏，也是耗能大户，控制要求也高，其一般的监控内容如下： 机组运行参数：包括机组的启停状态、故障报警、供回水温度、流量、各水泵的启停状态、故障报警。 供回水总管压差遥测及控制。 按给定时间程序开关机组、水泵、冷却塔、蝶阀等。 根据冷/热负荷来确定所需要的启动的机组数量，实行机组群控。 空调机组：

机组运行参数：包括回/送风温度、湿度、过滤器堵塞状态、风机运行状态和过载报警。 按给定时间程序启停风机。 根据温度调节空调机水阀开度。 水阀与风机联锁动作。 新风机组： 机组运行参数：包括进出口温度、过滤器堵塞状态、风机运行状态和过载报警。 按给定时间程序启停风机。 根据温度调节新风机水阀开度。 变风量末端装置： 监视末端装置的温度和风量。 按给定时间程序启停风机。 控制末端装置的风门挡板角度。 给排水监控： 监视各种水箱的高、低液位和报警。 监视各种水泵的运行状态和过载报警。

按参数要求控制水泵启停。 送/排风机监控： 监视送/排风机的运行状态和过载报警。 按时间程序控制风机启停。 变配电监视： 监视高/低压电气参数，包括电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数等。 监视开关柜内接触器运行状态及故障报警。 监视变压器温度及故障报警。 照明监控： 监视各照明回路的运行状态。按时间程序控制选定回路主接触器分合。 电梯监视： 监视各电梯运行状态及故障报警。

2.2 消防自动报警分系统 (FAS)

消防自动报警分系统采用智能型烟雾感应探头和温度感应探头，能够智能地感应烟雾与热量，给出相应的模拟量值，通过先进的算法，能使系统区分真实报警和误报干扰。系统的显示屏上可图形化显示火警的确切地点及报警性质。消防报警确认后，系统可自动发出相应的消防紧急广播及消防联动控制，为人员的安全疏散和正确有效地扑灭火灾奠定了基础。 消防自动报警分系统一般包括控制主机、紧急广播控制单元、消防电话控制单元、彩色图形显示装置、区域显示/控制屏及智能型烟雾、温度探头、智能型监视、控制模块等。消防自动报警分系统的自动监视设计 按照消防规范，在建筑物内按一定的间距布置烟感探头或温感探头，并根据各探头所处环境的不同而设置相应的探测灵敏度。这些烟感、温感探头无时不刻地探测着建筑物内的烟雾、温度情况，一旦火警初起，就会及时将火灾信号传输至消防中心。 按照消防规范，在建筑物内某些公众场所布置手动报警器，经监视模块连至报警回路，当人们发觉有火警就触发报警器，相应的报警信号就会传至消防中心。

消防自动报警分系统的联动控制设计

水喷淋系统：在大楼每一层水消防总管上设置水流开关，当楼层内某一个水喷淋头因温度过高而动作放水时，水流开关动作，经与其相接的监视模块将信号传至消防中心，为了防止由于"水锤"效应引起水流开关误动作，此信号此时将不启动喷淋设备，只有当湿式报警阀同时动作时，系统才启动喷淋泵，以保障消防水的供给。 灭火系统： 当系统收到破玻璃手动报警器的报警信号并确认后，系统启动消火栓供水泵。

防排烟系统： 当系统确认发生火灾后，立即开启大楼的排烟风机，并开启着火层及其上、下层的排烟阀，将着火层及其上、下层的烟排出。 正压送风系统： 当系统确认发生火灾后，立即开启大楼的正压送风机，并开启着火层及其上、下层的送风阀，使楼梯通道加压，防止烟气侵入，保证人员疏散逃生时的空气安全。火灾事故广播系统： 当系统确认发生火灾后，系统就自动切断背景音乐广播，并接通着火层及其上、下层的扬声器进行火灾事故广播以指导人员疏散。电梯迫降系统； 当系统确认发生火灾后，系统就立即迫降所有电梯至首层，并自动切断客梯、货梯的电源，仅保留消防电梯供消防人员使用。卷帘门控制： 当防火通道上的卷帘门两边的烟感探头报警时，系统会控制卷帘门下降到离地面1。5米处，让人员可以疏散，当卷帘门两边的温感探头报警时，则系统控制卷帘门下降到地面以完成防火区的分隔。其他联动控制： 当系统确认发生火灾后，系统会自动鸣响着火层及其上、下层的警铃/闪灯，提醒人们注意及时疏散，系统会自动切断着火层及其上、下层的非消防电源。

2.3 安保监控分系统

安保监控系统由闭路电视监视系统、出入口控制和巡更系统及防盗报警系统组成。闭路电视监视系统通过在大厦内出入口、大厅、重要通道、电梯、电梯厅、车库等处设置摄象机，对大厦内部的主要区域和重要部位进行监视控制，可以直观地掌握现场情况和记录事件事实，及时发现并避免可能发生的突发性事件，为大厦的安全与管理提供事实依据。系统的控制主机具有强大的控制、操作功能，不但能矩阵切换图象，而且能发出多种报警信息实现报警联动功能。系统配置长时间录象机，将所有信号分时予以录象，用以事后事故查询。

出入口控制系统为开放型集散式系统，通过对大楼管理监控中心、计算机中心、财务部门、设备间等重要区域实行通道控制，进行严密的保安管理，从而实现强大的完整的出入控制与管理功能。 系统通过通讯线路与各智能出入控制器及电梯控制器相连，可控制持卡人进出的时间限制及区域限制，分布式智能是出入口控制系统结构的特点，无论发生了任何通讯问题，各出入控制器仍然可以实施区域控制、时间控制。电子巡更系统即在各楼层的两侧楼梯等巡逻检查线路和值班室等地设置电子巡更点，巡逻人员在按线路检查时，在每一检查点按一次巡更按钮或刷一下卡，系统就实时记录按钮/刷卡动作时间，从而如实地记载巡逻现状，为加强安全值守管理提供翔实数据。当巡逻人员过早、过晚或不按次序巡逻或没有巡逻某一巡更站，系统主机就立即发出报警信号，从而使控制中心的警卫人员可根据情况采取相应措施。

防盗报警系统在大楼的首层 、地下层各出入口、楼层内重要场所设置防盗报警探测器及手动报警按钮，当有不法者非法闯入防范区域时，探测器立即将报警信号传送到监控中心。 防盗报警系统实现报警联动功能，当发出报警信号时，闭路电视监控系统会启动相应摄象机摄象，安保中心的主监视画面也同步跟踪该摄象信号；楼宇自控系统会打开非法闯入者所在通道的照明，并关闭通道门，将非法闯入者围困在该区域，从而有效地保障大厦内人员和财产的安全。 闭路电视监控系统与出入口控制系统、巡更系统以及防盗报警系统组成的保安自动化系统保障了整个大楼的安全。

2.4 卫星接收及有线电视分系统卫星接收及有线电视分系统是现在普遍设置的基本系统。

卫星接收系统就是利用卫星来直接转发电视信号的系统，其作用相当于一个空间转发站，是解决电视复盖率问题和高质量传输电视图象信号的最好方法。 有线电视（公用天线）系统采用一组优质天线，以有线方式将电视信号分送到电视系统的各用户，具有双向通讯、可视电话、图文传输功能，并可与家用计算机终端联网。

2.5 地下车库管理分系统

地下车库管理分系统以计算机网络为核心，配备现代化停车场必需的各种装置如发票/验票机、自动栅栏机、车辆感应线圈、收费机等，系统可采用全自动或半自动管理两大模式动作。车辆感应线圈检测到有车辆进入就自动启动发票/验票机，若用户卡与系统存储的讯息相同，则启动栅栏机开启栏杆，让车辆进入车库，同时系统自动记录用户卡号及进场资料。车辆出场时原理同上。 系统管理主机可实现如下功能--对车库的占位情况记数并予以控制、记录所有运行情况及统计、管理长期用户的数据库。

2.6 公共广播及紧急广播分系统

公共广播主要在大楼内的商场、商务中心、大堂、餐厅、公共走道等部分使用，可提供调频、调幅广播节目、双卡放音信号、激光唱机信号及话筒信号，通过混音器可任选上述任何一路音源，经过音量控制电路将音量调整至合适水平，再经区域选择器输出至给定的区域广播。当有消防报警信号时，系统会自动关闭公共广播，并自动将着火层及其上、下层切换至紧急广播，必要时，亦可手动用机附话筒进行人工指挥。 除了公共广播会切换至紧急广播外，在大楼的设备层、地下车库等处设置紧急广播扬声器，平时不工作，只有在火灾时才进行消防紧急广播。

2.7 程控交换机分系统

数字程控电话交换机系统提供足够的话路容量保证大楼内所有用户的使用要求，并为将来的扩容留有余量。系统可通过简单配置提供接口来实现ISDN功能，并可通过选配X..25接口实现分组交换或选配其他接口实现诸如数据通讯的功能，通过软件设置，可实现在本系统内建立专用虚拟网功能。 系统具有缩位拨号、呼叫特种业务、电话会议、遇忙回叫、通话保密、电子信箱、语音信箱等多种功能，系统还具有日常自动检测、诊断、定位及主机严重故障时自动切换到备用机的功能。

2.8 结构化综合布线系统 (PDS)

结构化综合布线系统是整幢大楼的"神经系统"，提高语音通讯、传真等图象资料、电视会议等视频信号及数据通讯等的联网应用。 结构化综合布线系统由六个独立的子系统组成，即工作区子系统、水平子系统、管理子系统、垂直主干子系统、设备间子系统、建筑群子系统。工作区子系统是终端设备连接到信息插座之间的设备组成，包括信息插座、插座盒、连接软线、适配器等，将各类数据线、语音线引至楼层的各个点位。 水平子系统的功能是将干线子系统线路延伸到用户工作区。水平系统是布置在同一楼层上的，一端接在信息插座上，另一端接在楼层配线架上，主要采用非屏蔽双绞线，需要宽带传输时，可采用"光纤到桌面"方案。 管理子系统是干线子系统和水平子系统的桥梁，同时又可为同楼层组网提供条件，主要包括双绞线跳线架、跳线，当终端设备位置或局网的结构变化时，有时只需改变跳线方式即可，不必重新布线。 垂直主干子系统主要用于连接大楼主设备间至各楼层管理间，采用大对数双绞线或光缆，两端分别连接在设备间和管理间的跳线架上。 设备间子系统由设备间中的双绞线或光缆、连接跳线架及相关支撑硬件、防雷电保护装置等构成。

建筑群子系统应用于多建筑环境，是将多个建筑物的数据通讯信号连接一体的布线系统，采用架空安装或地下管道（或直埋）敷设的电缆和光缆以及防止浪涌电压的电气保护装置。 结构化综合系统将语音信号、数据信号与图象信号的配线经过统一的规范和设计，采用相同的传输介质、信息插座、适配器等，把性质不同的信号综合到一套标准的布线系统中，表现为兼容性、开放性、灵活性、可靠性、先进性。

3. 结束语

智能化大厦弱电系统是信息时代的产物，融计算机技术、网络技术、现代控制技术、图形显示技术及通讯技术于一体，成为智能建筑的一个极其重要的组成部分。 随着现代通讯、计算机及网络技术的飞速发展，智能化大厦弱电系统正从设施集成发展到系统集成（另文阐述），使资源更充分地使用，功能更齐全，管理更集中高效，从而实现真正意义上的智能化。