高尚别墅区弱电的设计和施工.doc

高尚别墅区弱电的设计和施工 成都电子高级工程师：郑国全(原创)“今日润园”小区位于成都西郊郫县红光镇，占地约260亩，共有别墅164套。整个小区环境优雅，绿化可人，树林成荫，花草茂密，实在是一个适宜人居的住所。该小区弱电安防系统的建造和整改过程具有特殊性，更具有代表性,它有成功的经验也有失败的教训。通过这个案例的分析解剖可以学习弱电安防工程技术中的工程现场处理技巧和对疑难问题的比对判断，及小区弱电安防系统的一些基本要求。一、 第一期的弱电安防系统“今日润园”小区建成于2007年初，房产开发公司和“四川*安电子科技公司”签订了该小区弱电安防系统承建合同，规定随着小区的修建结束，整个弱电安防系统就要安装调试完成并投入正常运行。弱电安防系统共有7个子系统：园区监控、周界红外对射、车辆道闸、可视对讲、居家报警、背景音乐、电子巡更等。其中园区监控、周界红外对射、车辆道闸、背景音乐、电子巡更等子系统是在07年六月份按期完工了，可视对讲和居家报警两个子系统完成了约一半，但安装和调试上的质量问题太多。首先监控图像网纹干扰非常严重，根本无法看清图像内容。*安公司以相距200米远处有一大型模具工业园区内存在严重的工业干扰为理由，要求开发公司补签合同，用8万元给27路摄像机信号（其中21路固定枪机6路云台球机）加装视频抗干扰器，暂时解决了图像的网纹干扰问题。但是整个安防系统仍然不能正常稳定的工作，物业公司怨声载道，小区业主也是恨声连连。主要表现在：可视对讲系统在通话过程中时有时无，图像闪烁严重；监控摄像机没有夜视功能，晚上无法看到图像；系统设备经常遭到雷击，无法回放录像等。08年本人受聘到该集团公司审计部，主管强弱电工作。到“今日润园”小区查看现场以后，对系统提出了需要整改的十七个问题，要求该弱电公司整改：1、 经查弱电机房竟然没有自己的接地网，机房的接地是借用强电接地网，测其地阻值是19欧，这是不符合国家技术规范要求的。技术规范要求弱电系统要有自己独立的接地网，地阻值应小于4欧。因为没有按照技术规范建设就造成只要一有雷电天气，系统内必有部分设备被击毁，整个系统怎么能够正常运行呢？2、 机房内经检测静电值太高，可视对讲系统的联网控制器中的多只集成电路无缘无故被损坏，经查实皆是静电之过。所以应有防、抗静电措施，如安装抗静电地板、在操作台上铺垫防静电胶皮、窗帘及其它物件不要使用塑料品等。3、 弱电机房的电源应该设有三级防雷设施，是机房内设备正常工作的必要保证。4、 可视对讲器材用的是厦门一家电子公司产品，机房、用户与用户之间的连接它要用称之为 “适配器” 的器件，按照该厂的技术规范其连接方式是串接，串接后适配器对各个住户可以起到隔离作用。但是经现场实查，弱电公司的现场施工人员为了图方便而错误的采用并接方式，使适配器没有起到任何作用，对讲系统当然就无法正常工作。5、 居家报警的方式，他们自称用的是最先进的“网络制”，就是有了报警信号立即通过电话线路向已设置好的电话号码分别报讯，从实际运行的效果来看业主相当反感。家庭中居家报警器件有很多种，如：门磁报警（2个）、煤烟探头、双鉴探头、紧急按钮（4个）、红外线对射栅栏等等（4对以上）。而平时在家的多是老太婆老大爷，他们根本搞不懂这些报警探头怎么使用。紧急按钮采用自锁开关，小孩无意按下后必须要用专用的钥匙才能复原，这点很讨厌。在这个小区，有好多住户每月仅误报警电话费就花掉了300600元，业主都已基本上停用了这些报警设施。我们要求取消电话报警改为直接向控制机房报警。6、 现场检测发现安防系统中所有在使用的屏蔽电缆，其屏蔽网太稀疏.剪断一根经清点网丝约70根，离要求的128编差距较大,这样的电缆抗电磁干扰能力很差。同时测试其芯线电阻值也超过国家标准范围，属于劣质电缆范畴。必须全部更换。一般合格同轴电缆的屏蔽层由两部份组成：金属丝网和铝箔。由于电缆的屏蔽性能太差，加装电视抗干扰器后图像效果暂时得到改善。但时间一长，抗干扰器属有源器件其性能必然会降低，现在这些网纹干扰又出现，而且越来越严重已经影响到图像的清晰度。7、 现场检查发现，所有电缆间线头连接，都只是绞接在一起没有用锡焊，包扎也很随意。时间稍长芯线氧化其连接就不可靠了，接头间的阻值增加将影响信号传输的效率。弱电系统线缆之间的连接一般应该用专用连接头，除了保证它们的连接可靠外，也使它们达到阻抗匹配其反射最小。连接的线头绞接后一定要锡焊并且包扎牢实才能保证系统长期稳定可靠的运行。8、 线缆经常被老鼠咬断造成系统停止工作，必须采取有效的防鼠害措施，例如投放灭鼠药，对线缆设置管道保护，管道口要堵塞以免老鼠进去。弱电井一定要按照规范建造，线缆要安放在弱电井的支架上等。9、 监控系统的主要功能就是要在夜间能够对园区的道路、围墙、重点区域进行查看并录像，以便随时掌握这些地方的情况或是回放录像，分析了解案件发生的过程。但是该系统没有夜视功能，晚上起不了任何作用，这点是它主要的致命缺陷。10、 系统的存储图像是由硬盘录像机完成，但是它的硬盘容量太小，只能存储一天的图像内容，其实用意义受到很大限制。实际上根据要求，至少要保证能够存储10天的图像，一般要求是15天，要按照摄像头的多少以15天的容量对硬盘来配置。11、 查看室内可视对讲系统，发现所配用的电源功率容量不够。按照可视分机标注的技术指标：电源耗电是18V1A，就是18W。但现场安装的电源变压器功率明显不足，都小于10W。变压器的ACDC转换效率很低，一般为4060%，所以离可视分机要求的正常工作功率相差较远，造成可视分机工作时图像闪烁，话音时有时无等不正常现象。应该选用20W以上的开关电源。12、 现场发现，背景音乐喇叭的音量不一致，靠近机房的喇叭音量要大些，远离机房的喇叭音量明显小很多。经查，主要原因是线缆的线径太细（实测0.3），信号在线缆上压降过大。要求用RVVP1.5以上的屏蔽线缆，并依据喇叭的远近分成几组供给不同电压的信号就可以解决这个问题了。13、 安装的车辆道闸系统，是成都一个家庭作坊生产的产品，不管是软件功能还是硬件性能都很差，外形丑陋。安装不到二年的产品，箱体锈蚀严重，现在刷卡已经不能开启道闸，系统不能正常工作。需要保修而厂家却从不到现场，为什么要选择这种三无产品呢？特别是车辆进出的留存照片，因为没有使用带强光抑制的摄像机，夜间照片完全看不清车牌号码，不能起到留存待查的作用。14、 园区围墙和道路上安装的摄像机每年要被雷击损坏多次，每击毁一次肯定对摄像机的电气性能都有极大伤害。要求给每个摄像机加装防雷避雷器，在它的信号端、控制端、供电端等都要采取防雷避雷措施。15、 安装的红外对射探头，都以极限距离来设置。如100米距离的，经现场测量实际安装距离在110120米；60米的，实际安装距离是7080米。刚安装完还能够正常使用，但不到半年后就不能正常可靠的工作了，表现是误报，怎么调试都不能正常，最后就只有停用。正确的安装方法是：应该留有一定的余地，100米的以安装80米远较为适宜，60米的不要超过50米远的距离使用。16、 为了节省线缆，监控系统和可视对讲系统安装中使用了大量的8芯网络线。网络线是8根不同颜色的双绞线分成4对绞合在一起组成的。成对绞纽的作用是尽可能减少电磁辐射与外部电磁干扰。它分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。在本系统中全部使用的是UTP双绞线。双绞线的芯线很细，又是单股，很容易被折断；它的阻抗较高，不适宜用于监控系统。视频传输还是用75的同轴电缆好。17、 安装存在很多问题：a：在安装红外线对射栅栏的过程中，在住户的窗框上随意打孔不进行处理，致雨水进入室内造成住户的损失；b：沿围墙内边走线的红外对射和监控摄像头线缆，一些有套管一些没有套管，走线不规范乱七八糟；c：与系统配套的室外配电箱安装高度太低，造成箱体底部有积水而箱体上部有凝结水现象，对箱内器件的正常工作十分不利。同时箱体已经出现严重的锈蚀；d：二、 第二期的整改施工 该弱电公司最终并没有按照我们要求对“今日润园”小区弱电安防系统进行整改。实际上如果它要按照我们列举的17条进行整改，基本就是重新全部施工，估计施行的可能性较小。物业公司接下来组织了成都市多家弱电工程公司进行竞标报价。 1、交锋： 本集团内建筑公司水电队要来承包改造任务。他们的方案是所有系统器材线缆统统全部拆除，重新进行安装，以当时刚刚面世，还不是很成熟的网络摄像机作为监控摄像头。加上车辆进出道闸系统共报价80多万元。由于造价较高，集团老总犹豫不决。笔者通过正常途径递交了一份“我的意见”，详细阐述了我的看法，并列举清单证明整个系统改造应该不超过40万元。理由是：、毕竟是改造系统，凡是可以利用的器材必须要用。比如红外对射探头，全部是完好的，只是原施工单位把工作距离设置到极限距离致使器件工作不正常，现在我们可以重新设置近点不就行了吗？再如可视对讲系统，小区住户已经接受了，现在我们重新再调试完善即可，有必要重新安装换用新设备吗？、在水电队的方案之中，对安防系统最为重要的防雷接地部分根本没有涉及，恰恰需要下大力气解决的问题却避而不谈，后果是危险的。、水电队的方案中大量使用UTP网络线，我是不赞成的。这种网络线没有屏蔽层信号容易被干扰；它由4对双绞线绞合在一起相互间距离太近，若利用这4对线同时传输几个视频信号，图像上带来的干扰会令人无法容忍。如果仅用它传输一路视频信号成本上它就没有任何优势； 网络线芯线是单芯比较容易被折断； 另外，因为它是铜缆，雷电会给它带来严重的过电压形成瞬间浪涌脉冲，如果不加装避雷器连接在它上面的摄像头会被损坏。2、下面是本人送交公司“我的意见”部分摘录： 参与“今日润园”改造系统方案的评审，在视频监控系统中我认为使用网络摄像机可能存在一些问题：A、在小区监控系统，使用网络摄像机，会造成三个不必要的增高：（1）是建设成本的增高。我初步计算了一下，以“今日润园”方案为例： 、枪机，准备使用了15支加14支，共29支， 网络型：2430元*29=70470元 普通型： 900元*29=26100元 、球机，一区和二区各使用了6支，共12支， 网络型：9450元*12=113400元 普通型：3400元*12=40800元 、合计：网络型：70470元+113400元=183870元 普通型：26100元+40800元 =66900元 两者相差12万元。摄像机的点位越多，相差是越惊人。 、那么网络型和普通型在线路传输、机房方面的造价又是如何呢？ 在线路传输方面，它们都可以采用光缆传输，抗干扰抗雷击的性能是一样的。从摄像机到光端机，两者使用的线缆可以是一样的或者是价格相差不大的线缆。转换器件上，网络摄像机用交换机和光收发器，普通摄像机是用视频光端机。差别在机房，为了还原出视频图像，网络型的还需要解压缩设备，普通型的不需要再增加任何器件了，所以使用普通型摄像机的成本在这里不会比使用网络型摄像机的高。存储方面，普通型的是用硬盘录像机来存储图像资料，硬盘录像机适宜长期通电工作。网络型的从田园已经安装的情况看是用计算机来存储图像资料，计算机不适宜长期通电工作，要求间隔一定时间必须重新启动一次，在这方面它们二者的成本相差也不大。 、在夜视方面，网络摄像机或是普通摄像机都能够达到相同的效果，对系统的成本构成没有任何影响。 (2)、 作为物业管理，更关注系统的长期维护成本，网络摄像机恰恰带来维护成本高的结果。网络摄像机属于高科技产品，这类产品的特点是：它是靠迅速不断的升级和极高的淘汰率来做质量保证，电脑是典型的例子。网络摄像机是不是这样不知道。但有一点不容置疑：它的元件要多很多，出问题的可能性也是要高很多。而维修由此就会产生三高：维修技术要求高、元器件价值价格高、能检测的仪器少且价格高。这就必然带来今后维修费用高，维修周期长的难题。（3）、 那么为什么要安装网络摄像机？它有什么优点呢？据介绍是它可以上网供人们远程浏览，在世界的任何地方，都可以通过因特网，只要输入它的IP地址，就可以观看到它所拍摄下的正在发生（实时）的图像。这个功能的实现要依赖电信运营商，换句话说是要用真金白银去买。首先要到电信部门缴费开通大流量接口，然后每年要缴年费，这些费用不菲。当然可以不缴这笔费用，但是到处宣扬的这个功能在这里也就不存在了。不过我真的觉得，千万不要开通这个功能，花了钱不说，这个功能到底会为哪个提供便利实在是太难预料。对小区监控图像感兴趣的肯定不会是一般人吧！不要说加密码，现在网络安全已经是国家级层面的难题，仅仅是不断流动的保安人员变化以及众多住户就会让它流传在外。技术讨论：QQ：893454012B、有人有误区，认为网络摄像机的图像要好于普通摄像机。其实网络摄像机是在普通摄像机加上视频处理器而组成的。它图像的质量是由摄像头的像素来决定的，视频处理器只是对图像进行了压缩、解压缩处理，视频处理器不可能改善摄像机的图像质量，它能够100%还原视频图像，就说明它的效果是最好的了。就小区监控系统，选用高像素的普通型摄像机如520线以上的，高于网络摄像机技术参数380线的指标。再加上普通摄像机不存在压缩、解压缩的中间环节，也就没有了图像可能会受到损伤（失真）的不必要过程，所以普通摄像机完全可以满足“今日润园”小区监控系统的需求，根本没有必要在小区的监控系统中选用网络摄像机。 3、方案对比： 小区安防系统有七个子系统，为：a、视频监控；b、红外对射；c、车辆道闸；d、背景音乐；e、可视对讲；f、居家报警；g、电子巡更。 、水电队报价：a：32万。 b：6万。 c:9.6万。 d:3万。 e+f:32.4万。 g:1.2万。 合计：84.2万 、“今日润园”小区安防弱电系统最后是由四川省泸州市“星灵安防电子工程公司”来实施完成，泸州市星灵安防电子工程公司是省内一家具有设计、施工资质的弱电安防公司，和物业公司签订合同及实际结算价是：39.5万元。 其中： a：9万。 b：2万。 c:7万。 d:0.3万。 e+f:6万。 g:0.6万。 h:避雷接地：3万。 i:机房改造：1万。j:铺设线缆、光缆：10.6万。 合计：39.5万。 4、为什么差别这么大呢？:我们监控的摄像头全部选用520线的普通模拟制式。同时球机3个和枪机8个共11个是选用原系统中完好的。现在视频监控系统共需用31支枪机和8支球机(取消2台没有必要设置的球机，另外用2台枪机替代2台球机)。：红外对射探头全部用原系统中完好的红外对射部件，再加上其它小区置换下来但却是完好的红外对射部件，重新设置所有对射探头的位置。：原系统的背景音乐还剩有19个喇叭，现系统就用这19个喇叭重新布置，大部分线缆做了更换。：可视对讲部分的设备全部留用，只做个别更换和修理，所有的连线接头重新做过，这就至少节省了20万元。：关键是居家报警。由于这部分原厂家的电路设备都是基于通过电话线路向用户手机或是其它电话机报警所以不能用。任何选用另外的报警方式造价至少需要16万以上，已经安装的室内可视对讲机没有报警功能。所以水电队的王队长才极端自信的说：哪个若真的能以低于60万的价格把“今日润园”系统改造好我一定在手板心给他煎鱼吃。实际上我心中早就有数，以实用巧妙、成本极其低廉但稳定可靠的方法，用了不到1万元就解决了这个难题。事实证明这部分整改效果很好，完全满足小区住户的使用要求，得到小区所有住户的签字认可。：接地部分搞得相当牢固，在机房旁边用4根3米的50钢管全部打进地下，还挖有1*2*1.5米的地坑，埋有角钢接地网，钢管和角钢都是电焊在一起，并在地坑里铺设有降阻剂。测试地阻值为2.2，地阻值符合技术标准。在机房做三级防雷处理，把原来不符合要求的强弱电接地分开。：原系统留用的摄像头，它们的红外照射功能已经丧失，就采用外加补偿光的方法，每个摄像头边用150W的高压钠灯在夜间照亮，就满足了系统要求。：用6芯光缆加单芯光缆，以单路视频光端机为主角，造就了一套新型的视频监控系统。后面就作详细介绍。 5、随着铜材价格的一路飙升，“铜退光进”的趋势更为明显。现在视频光端机技术已经非常成熟，因电路集成化进一步提高，使视频光端机体积做得很小与火柴盒相似，成本较低，但性能优异。光缆也随生产厂家的增多其价格在走低。现在住宅小区视频监控系统的传输线路在可能情况下应尽量采用光缆。 光缆传输视频的好处是： a、传输质量好，基本上与传输距离没有关系（25Km以上才需要加装放大器）。 b、外界无法对它产生干扰，传输的信号完全不受雷击和其它电磁辐射影响，走线可紧挨变电站，任意方便不受约束。 c、光缆不存在被盗割的问题，而电缆仅这一点就害苦了人。 d、多芯光缆和单芯光缆的价格相差不多，整个系统线缆成本较低，进机房的线缆再也不是一大堆。 e、光缆内有钢带保护，放线过程中不易被拉断，老鼠也啃不动，可靠性比电缆高了很多。图1所示，小区围墙某一段安装有6支摄像机S1S6,摄像机之间相距50100米。 图1常规的做法是：从机房里放出一根6芯光缆到这6支摄像机中间，所有摄像机的视频信号用视频电缆馈送到这里，进入一台6路视频光端机，经它变换成光信号后由电缆传送回机房。这样的施工会给工程带来如何避雷的问题。因为视频电缆曝露在野外，雷电会在这些电缆里感应出浪涌高电压，所以必须要给所有摄像机加装防雷避雷器，同时还要给这些防雷避雷器安装接地网，否则防雷避雷器就不起作用。如果不装防雷避雷器，后果是摄像机必定被雷击损坏，一点都不要怀疑。而且这些视频电缆还会受外界各种电磁信号的辐射干扰，造成图像质量下降。我的做法是：用单芯光缆全部替换视频电缆，再用单路光端机直接安装在每台摄像机里面，摄像机出来的信号就是光信号，就可以用光缆传输。所有曝露在野外的都是光缆，不怕雷击，不怕电火花和电磁辐射干扰。又省事又安全，何乐不为呢？馈送电源采用的是从机房直接送220V，因为机房已经做了三级防雷处理，又便于控制，便于计量。电源可以一路串接，在适当的地方再加装防雷器并做接地处理。实际工程完工后看监控图像相当漂亮，非常清晰，有层次感，色彩好，无丝毫杂波干扰，更难得的是它工作十分稳定。 6、笔者长期从事电视无线发射和有线电视传输工作，对雷击造成系统和设备损坏的场合实在是见得太多。再好的设备，如果不搞好防雷接地，只需一次雷击就可以让它化为乌有。雷击对设备所造成的损坏很难维修。比如它击穿印制线路板后，印制线路板的整体绝缘性能被受到伤害，就只能整板做调换，这样其实比新制作还要麻烦，是因为你不知道还有哪些器件被雷击所伤害了。三、有瑕疵的公司管理模式 笔者2008年刚到这个公司审计部工作时，检查物业公司所属各小区的安防弱电系统，发现几乎都没有采取任何防雷接地措施，感到十分惊讶和不解。在几次相关会议上提出了必须加装防雷避雷器并对机房做三级或是三级以上防雷处理的建议，还在公开或是私下场合与现场工程师进行了多次沟通。曾有两次在集团公司主持的专门研究弱电安防存在问题的会议上以专职工程师的身份提出：必须要尽快采取措施做好现场防雷避雷工作，否则公司将遭受重大损失。这些诚恳善意的提醒和严肃认真的发言，没有得到会议主持人任何重视。施工现场带队的工程师是属于集团内部建筑公司水电队，实际上仅有强电施工的经验，不知道强电和弱电有着太大的差别，根本没有防雷避雷的基本概念，以为加装一只浪涌保护器就万事大吉，不出事才怪。在现场甲方没有派驻有经验有技术的人员进行监督管理，没有一套完善可行的验收制度，无责任追究的压力，对外聘人员缺乏考察。 前面已有叙述，因为“四川*安电子科技公司”缺乏职业道德，不负责任的施工原故，造成“今日润园”小区的弱电安防系统一直无法正常运行工作。集团公司老板就决定自己成立安装队伍不再把弱电安防工程外包。这个想法没有错，问题是不应该让强电工程师来负责弱电工程，又缺位监督约束的手段。在09年春节前集团内的建筑公司水电队就负责设计施工“今日花园”小区弱电安防系统。笔者多次到现场进行检查，发现存在很多问题却无法和现场施工人员进行沟通，现场管理工程师不认可我的意见。找到物业公司老总更是“沉默是金”不表态，因为他一窍不通。笔者以为在验收的时候可以一并指出问题所在，不料根本没有这个过场，系统就草草的投入运行工作。过后不到4个月时间的09年79月，“今日花园”小区的安防弱电系统数次被雷电击毁，造成系统瘫痪时间至少在60天以上，招致“今日花园”小区住户们的严重不满。但物业公司和安装施工方束手无策。施工方更是满口横话，认为与他们施工毫无相干，是器材供应商的过错，是产品的质量问题。这个产品供应商是他们自己选择的，产品品牌也是水电队自己确定的，当时购买时是以高档产品花高价钱买进的。与此同时不远的“今日润园”小区弱电安防系统也是多次遭受雷电袭击，系统雪上加霜基本丧失了工作机能，这个系统的施工方“四川*安电子科技公司”更是赖皮嘴脸根本照面都不打。雷击是一个非常复杂的物理过程，要做好防雷不但应具备高深的理论知识，更要有长时间的从业经验，一个大意就会给工作带来惨痛损失。特别是这种经验是书本上查不到也口头无法说清的，它是从日常工作中观察、总结才能得来，笔者在这里感到要叙述清楚也是很难。 防雷中没有小事，每个环节都很重要，一个地方考虑不周，可能其它所有做的工作就是白做了，心不细的人不能从事这项工作。笔者有专门文章来介绍阐述有关防雷避雷问题，说说自己在处置这类案例中的经验和做法，再谈谈本可避免的惨痛教训以业内朋友共勉。2010年1月，“今日田园”小区弱电安防系统东区竣工。这个工程仍由本集团建筑公司水电队设计施工，监控全部使用的是网络摄像机，在成都高档小区据本人所知是绝无仅有的。它耗资巨大，气势十分逼人。但是验收时笔者觉得问题较多，感到水电队的人步入了误区，应该重视的地方需要实实在在做好的得不到关注，只是在意表面及务虚的东西。如查看防雷避雷部分，马上就让我们看地板下面排列整齐的一排排铮亮铜排，要求查看接地网的地阻值，回答是未测，原因是没有地阻表。哎，这不是本末倒置吗？问搞没搞三级防雷，回答是不用，因为他们在机房电源接装有浪涌保护器。这是错误危险的。询问线路上安装了防雷避雷器吗？因为摄像机安装在野外上面看到连接了很多的电缆。回答是不用安装，是光缆在传输。我问：摄像机上面不是有几十上百米的电缆吗？无人应答。在检查室外的配套设备箱时候，里面有电源插座和电讯交换机、光纤收发器等高档设备，但是箱门打开，却发现箱体的顶上和四周壁板及各个设备的盖上全是密密麻麻的冷凝水，天啊，这怎么能够让设备长期正常的稳定工作？还有其它问题，所有这些要求他们尽快整改，验收结论是：不合格。奇怪的是，他们既不整改也不再要求验收。这都因为是一个集团公司的原故，监控部门根本无法对内部单位的施工工程进行有效监督和约束。2010年3月16日，“今日润园”小区弱电安防系统按照笔者拟定的技术方案，由四川省泸州市星灵电子安防工程公司具体施工，在春节前已经全面竣工，又经过约50多天的试运行均工作正常。集团公司特地组织了验收小组，由公司审计部、成本控制部、开发公司工程部、财务部、物