弱電工程

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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以下的弱電。主要向人們提供電力能源，將電能轉(zhuǎn)換為其他能源，例如空調(diào)用電，照明用電，動力用電等等。

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(jié)構(gòu)；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(chǔ)；星型拓撲結(jié)構(gòu)；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、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(xiàn)場進行廣播；多路總線結(jié)構(gòu)；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(qū)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(zhì)量達到規(guī)范規(guī)定的要求，其布線為樹型結(jié)構(gòu)，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(jiān)控系統(tǒng)

通過安裝在現(xiàn)場的攝像機、防盜探測器等設(shè)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(jié)構(gòu)，使用視頻同軸電纜；控制信號的傳輸采用總線結(jié)構(gòu)，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(shè)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(shè)定的程序，聯(lián)動相應的設(shè)備，以控制火勢蔓延，其信號傳輸采用多路總線結(jié)構(gòu)，但對于重要消防設(shè)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，信號傳輸使用屏蔽線。

(7) 出入口控制系統(tǒng)/一卡通系統(tǒng)

使用計算機、智能卡門鎖、讀卡器等設(shè)備，對各出入口狀態(tài)進行設(shè)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(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)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(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)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(shè)備(如空調(diào)、給排水、照明、供配電、電梯等設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)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(shù)和BACnet技術(shù)作簡單介紹。

此外，還有電視會議系統(tǒng)、屏幕顯示系統(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(shè)置的弱電系統(tǒng)各不相同。

系統(tǒng)集成

在實際工作中，設(shè)計者應該從網(wǎng)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(tǒng)間的集成問題。

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(shè)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(shè)備各不相同，但其網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、信息點的布置原則相同，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(shù)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(jié)構(gòu)、信號傳輸介質(zhì)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(shù)以及計算機技術(shù)、通信技術(shù)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。

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(shè)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(shè)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(shè)計，但系統(tǒng)必須滿足《消防自動報警系統(tǒng)設(shè)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(guān)的各管制門(重要核心部位的管制門可單獨設(shè)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(guān)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(guān)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(shè)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(guān)鍵技術(shù)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(shù)成熟且為業(yè)界普遍接受和采納的通信協(xié)議。

目前被國際社會普遍接受的樓宇自控領(lǐng)域的一個通信協(xié)議，是由美國供熱、制冷與空氣調(diào)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(shù)是美國Echelon公司開發(fā)的新一代現(xiàn)場總線技術(shù)，它的突出優(yōu)點是支持任意拓撲結(jié)構(gòu)，支持多種傳輸介質(zhì)(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(zhì)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(jié)構(gòu)，因而可利用PDS作為其信號傳輸途徑。

軟件界面集成

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(shè)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。