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智能建筑弱电设计的若干技术问题

来源: 发布时间:2018-7-13 2:51:59
近年来,智能建筑以适应时代发展潮流,符合人们追求安全、舒适、便捷需求的鲜明特点,在社会上广受关注和欢迎。在其推广应用过程中,由于人们认识上的误差,工程实践经验的不足,也出现过一些曲折和发展不平衡的问题,影响了智能功能和效益的正常发挥。本文将通过作者几年来从事智能建筑行业实际工作经验的总结,提供一些处理问题的做法和观点,供各位同行在今后的工作中参考借鉴。


  一、切莫贪大求全,但求专、精、经济实用
作为现代建筑不可缺少的配套专业,智能化系统工程同样受到技术、经济和时间等因素的制约,必须根据建筑物的专业特点与使用(use)需求有机地紧密结合起来,综合考虑其使用功能、管理和经营要求、工程投资能力等因素,分清主次,突出重点,保证主要功能,选择适用的各个专业子系统、系统集成程度、标准等级和经济规模。
例如(for example),智能型办公大厦就要突显其办公自动化、通信网络化等方面功能定位;大型公共建筑(例如会展中心、图书馆)就要突出专业服务功能和业务管理设施等,技术环境和水平的提升。又如:视频点播(VOD)系统在旅馆、酒店行业较为常见和实用,而在其他服务行业却并不尽然。在星级酒店旅馆中,电子门锁已得到普遍应用,而其他场合只会设在某些特别重要机房和安全等级高的关键部位。工程设计上要因地而宜。
前几年,某些工程从商业利益出发,追求广告效应,片面地强调所谓“nA”功能,含大求全,什么功能都想要,而实际上缺乏统一规划,设计考虑不周、出现( appear)偏差,必备的相关设施和配套环境不能及时跟进和提供,结果智能化系统成了摆设品,头脑发达、四肢不灵,发挥不出应有功能和作用,投资也得不到回报,这类例子并不少见。因此,应从此类案例上吸取深刻教训,从实际需要出发,在工程设计一开始时,就全面地做好智能建筑的规划、设计和配套工作。

  二、跟踪主流技术,走成熟、可靠、稳健发展的技术路线
智能技术发展日新月异,工程设计上应注意当前IT产业发展动态和趋势,紧跟智能建筑技术发展主流,同时要注意智能建筑工程与科研和开发工作极不相同。它通常只能一次性成功,工程现场不具备反复变动、多次试验的条件和可能,而且受工程周期和进度的限制、工程投资的约束则更为明显。因此,在实际工作上,要慎重选用某些新技术,除非有稳妥、可靠的保障(起保障作用的事物)措施。通常,要以采用可靠、成熟、稳定的先进技术为原则,选用经过市场考验、实践证明可靠和成功的产品及设备。一般情况下,已批量生产和投入使用的系列化品牌产品是设计上首选对象。同时,要考察产品兼容性、升级换代的可能性、技术上开放性、市场上技术支持度,以及厂商在当地技术服务和支持的能力。
十兆——百兆——千兆以太网组网技术的发展过程,给了智能化工程一个有益启示:稳健地追求技术先进性,对工程成功、系统具备生命力至关重要。

  三、遵循因地而宜、实事求是、科学合理的原则
每一系统和设备都有其适用范围,功能和性能上的局限性,设备不是“万能”的,贪图所谓“最好”“最新”“最全”的观念,是不切实际的看法。
例如,某会展中心大型展厅配置公共业务广播系统,是按照普通语言扩音标准设计的,曾有某承包商为了提高造价,竟宣称其能在大型展厅做到音乐厅、影剧院的音响效果,多次要求变更原设计,增加设备、更换档次。这在建筑声学等条件满足不了,设备上也做不到,实际上也没必要的要求,其结果当然是被驳回。否则,不但产生不合理投资,还可能因原因、责任不明引起纠纷。
又如,某一工程为了满足局部现场教学转播的业务需求,设计上不恰当地与安保闭路电视监控系统(system)合在一起,整个系统复杂化了、技术等级和标准随之提高了,图象质量还达不到规定要求,使用上既不灵活、也不方便。经纠正,改为二者分开,另设一套专业电视录播小型系统专用于电视教学转播,既满足使用要求,又简化系统、不增加造价,使投资更为合理。

  四、重视系统可用性、稳定性和可靠性问题
建筑智能化系统使用寿命可能少则几年、十几年,多则几十年,通常投入使用后要24小时不停机运行,肩负着保障建筑物内各类活动(huó dòng)、人身安全(safe)的任务。除要注意(attention)设备和系统选型外,对要求较高的场合,应有其他的技术保障措施,例如:双机热备份、软件备份、热插拔硬盘或使用RAI
  D、增加系统冗余量,增设UPS电源,采用强制散热、快速恢复措施等。要求7×24小时运行的特殊系统,更应强化可用性、应急管理、安全保护等方面的保障措施。
根据以往工程经验,诸如消防报警系统、楼宇自控系统等输入、输出控制点数,不宜超过其系统最大可用容量的80%;扩音系统负载(load)的实际消耗功率宜控制在额定输出功率70%以下。应注意采用设备厂商的设计推荐值。

  五、妥善处理需求和成本关系,提升系统性价比
工程上要考虑在满足使用要求前提下,尽量简化系统、降低投资和运营成本,不同的控制组合组合方式不但关系到智能系统本身的投资,而且还会直接影响到被控机电设备的技术要求和设备费用。
以智能照明控制系统为例,宜多采用开关控制方式,少用无级调光控制做法。照明亮度和场景的变化与控制,可通过灯具布置上的变化、照明配电回路细分和增设来调配实现,同样达到多级控制、多种变化的效果。这样做不仅简化了系统复杂程度,也降低了照明灯具、光源的技术要求,又可大幅度降低投资多达3-5倍以上。因此,除必须进行无级调光的特殊场合(chǎng hé)外,建议照明调节采用多级开关控制方式。

  六、弱电线路设计也应注意工作稳定、可靠的问题
在弱电系统线路设计上提倡采用较可靠联接方式,例如采用环形总线接法、适当增加回路或备用回路、限制单一回路设备接入数量等。某一大型工程消火栓系统,启泵回路采用极少用的常闭触点串接做法,分十多个回路,每个回路串接着数十个触点。施工中发现任一常闭触点的开路常会引起水泵误动作,每次要到现场去逐个查找、排除故障(fault),时间长达1-2小时,多次整改效果不好,后来只好全部返工改回较为可靠的常开触点并接启泵接线方式。该问题(Emerson)曾在图纸会审时提出,未引起设计者重视,事后再返工非常麻烦。
工程设计上应注意(attention),受产品质量和现场条件的限制,同一回路串联/并接多个触点连锁或联动控制设备的数量不宜过多。
此外,主干回路上线管、线槽中电缆和导线的密度(单位:g/cm3或kg/m3)、分隔铺设的要求也常会被忽略,结果造成施工困难,产生使用过热,易相互干扰等隐患。对于长距离(例如百米以上)多负载传输回路,像DC工作电源回路,设计时要核算线损引起的电压降,提醒调试时检查回路末端的工作电压,这是设备工作不正常的常见原因之一。
七、某些系统应适度超前,留有今后发展空间
通信自动化是智能建筑三大内容之一,目前这方面的发展迅速、需求尤为急切,要有一定的超前考虑,提高设计标准与要求(demand),加重其投资比例。
综合布线是智能建筑(jiàn zhù)的神经元,遍及建筑物各处,是各个行业通信网络化的基础,近来市场价格也降低不少、所占费用比例不高。弱电系统集成可以根据客户需要,采用国际标准接口,和 楼宇自控系统、消防系统、灯光管理系统进行联动和集成,最大程度上满足客户的需求。因此,建议建筑内外各使用空间、墙体、地面都要充分考虑今后发展需要,多增设一些信息点,按照智能建筑标准要求适当增加些系统余量,避免今后使用空间的用途(yòng tú)一有变化,飞线、明线到处是,极不便利和雅观。千兆网是今后发展必经之路,适当的部位要考虑留有光纤信息点或增容管道,也可采用吹光纤技术进行预留。此外,要求设有信息点位置的附近,一定要配套电源插座或配电设施。
对某些分期实施的系统,预埋件、预留孔洞、预埋管线要提前设计留设,便于以后安装施工。例如,在弱电出户管道(Conduit)进建筑的位置,应适当多留2-3根直径100mm左右地下穿墙钢(Steel)管,以备以后增扩,大型建筑物还适当多留几处。

  八、要特别注意(attention)专业系统、设备之间接口的配套与落实
这是某些工程智能化系统无法联动和正常运转的常见原因之一。设计上要明确提出与机电专业设备接口、控制/通信协议的详细标准和技术要求。
以硬线直接联接方式控制的设备主要规定与要求有:输入、输出触点的工作电压、驱动电流、匹配阻抗;而与之相应的,智能系统控制模块在连接时,要注意(attention)输出/输入端口工作电压应相同,要核实其带负载能力和容量大小是否足够?同时应注意与被控设备的电气隔离或电气共同问题。工程上常见到不相匹配时,轻者无法正常驱动设备,重者引起设备毁坏,损失不可预测。
利用标准通信和控制接口的系统、设备(如采用RS232
  C、RS485、LonWorks,BACnet等等的)也应注意设备端口的实际接法会随具体产品有所不同,设备和系统间的通信和控制协议要求应相互开放。这些问题设计上要先查证、核实清楚,并在各类盘、箱、柜、冷水机组、空调机组、水泵、电梯等设备订货要求中明确说明。可能的话应将样品交给系统集成商先行试验,以提前发现、处理问题。

  九、大中型建筑物各楼层应考虑设置专用弱电间和井道
现代建筑中其弱电系统大量增多,而电子设备对环境条件要求较高,特别对温度尤为敏感。弱电工程指第二类应用。主要包括:1、电视信号工程,如电视监控系统,有线电视。2、通信工程,如电话。3、智能消防工程。4、扩声与音响工程,如小区 中的背景音乐广播,建筑物中的背景音乐。5、综合布线工程,主要用于计算机网络。现场设备需要有足够空间与位置,以满足安装、测试、使用、检修上的要求,而且弱电设备和线路与其他专业设施紧邻,也存在着安全、干扰、稳定性方面的隐患。即使是普通建筑物也应考虑,若干年后也有翻修、改建、更新换代上的需求,因此建议新建工程各楼层部位应尽可能设立独立的弱电设备间和井道。
专用弱电间应考虑有良好的通风散热措施和工作照明,配置充足的工作电源,最好由专用回路或应急供电回路配送,有时还得由控制室集中管理和控制,弱电间还应有进出孔洞封堵和防止小动物进入的措施。宿州地区弱电施工包括通信系统、有线电视系统、火灾自动报警与灭火控制系统、安全防范系统、楼宇设备自控系统、综合布线系统以及扩声音响系统等。
楼层弱电间涵盖的服务范围要受到系统、设备信号总线传输距离(distance)的限制。例如:综合布系统水平工作区长度不得超过90米,考虑到线路上下弯曲绕行,服务半径通常不超过50米,否则应调整弱电间位置和数量,改变网络(network)架构。

  十、从设计上做好与其他设备专业管槽、管道的综合工作,设备空间等的预留工作
智能化弱电系统管道、线槽在建筑工程中是属于辅助设施,通常应避让于风管、水管、强电管槽,故设计上要主动先与其他专业(Major)沟通,安排好合适的布线途径、高度和位置。在设计图纸(drawing)综合及会审时,更要注意这个问题,避免设计上赶出图时间而疏忽,造成施工上冲突、返工与浪费。
大体量设备(如大型显示屏、大音箱等),在土建结构、装修设计时,就应商量好留有足够大的空间和最佳位置,预留尺寸适宜的孔洞和安装固定的预埋件。安装吊支架应牢固可靠,设备部位最好由装修统一归口,达到较好装饰效果。

  一、对中央控制室/操作控制室统一规划布置和设计
智能化子系统较多,要求(demand)各异,又常共用主机房。在各子系统基本确定后,应把它们对机房布置的具体要求归纳起来,统一由设计总包协调、规划、设计,制定装修标准,避免施工上各自为政、管理上混乱无章。为了方便使用和管理,建议中控室应按有关规定标准设置独立的通风空调系统或恒温恒湿设施,铺设防静电架空地板,进出洞口要有防堵措施,不能有无关的管道(Conduit)穿过。要统计各系统用电消耗功率,留足容量,设置专用的电源配电箱,建议采用双回路供电末端切换的方式,并且各个子系统可共用一套UPS电源。重要的机房消防设施如各种气体灭火装置(zhuāng zhì) 应同时规划设计。中控室还应提供连接各个弱电子系统的专用接地端子排。要统一布置安排布置各种设备盘、柜、显示屏幕墙、台座支架的排列方式和位置,走线应规整划一。保证各个系统总体安装效果既美观、实用,又便于以后使用和管理。

  二、选用设备及安装方式应便于今后检测、维修
在高大空间建筑物中,常有一些受控联动/反馈的阀门、执行机构等,设置于高空地带/不能上人的吊顶内,造成调试、维修、检查、复位极其困难与不便,常要大动干戈重搭脚手架和工作平台,遇到每年年检也很麻烦费事。因此,这些场所应选用能自动/电动复位的设备和产品,也可改用其他的安装方式便于人员查看和操作,有特别要求的还要考虑设置专用维修通道。
上述种种问题在工程上经常会碰到,设计规范大多也有要求,但在工作中也常被忽略和遗漏。作者希望通过实践和探索,不断地总结经验经验,注意设计工作上的协调和配合,使智能(intelligence)化工程技术与现代建筑更完美地结合,更好地服务于社会。
 

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