《建筑设备》本科课件14 第14章智能建筑的电气系统

1、第14章 智能建筑的电气系统学习目标1.了解智能建筑的优势、组成和功能；2.了解语音通信系统的作用、发展概况、组成和运行原理；3.了解CATV系统和有线广播系统的作用、发展概况、组成和运行原理；4.掌握计算机网络的拓扑结构和网络屏蔽；5.了解建筑火灾报警消防系统的作用、发展概况、组成和运行原理；6.了解防盗保安系统的作用、发展概况、组成和运行原理；7.了解楼宇自动控制系统的作用、发展概况、组成和运行原理。第14章 智能建筑的电气系统本章导读智能建筑是指利用系统集成方法，将计算机技术、通信技术、控制技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控、对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化

2、组合获得的投资合理、适合信息社会要求，并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活等特点的建筑物。通过本章的学习，使读者了解并掌握只能建筑相关系统的的作用、发展概况、组成和运行原理。第14章 智能建筑的电气系统目录CONTENTS14.1智能建筑的优势、组成和功能14.2语音通信系统14.3CATV系统和有线广播系统14.4计算机网络14.5建筑火灾自动报警消防系统14.6防盗保安系统14.7楼宇自动控制系统14.1智能建筑的优势、组成和功能14.1.1 | 智能建筑的优势(1)为实现高效率办公提供了大量的信息环境。在智能建筑中，用户通过国际电脑网络，共享最新信息。电子邮件、电视会议、直拨电话、信息检

3、索与统计分析手段及国际智能型建筑能提供高效率工作所不可缺少的公用信息处理系统。(2)提供了安全而舒适的环境。因为智能建筑中有先进的防盗系统，远红外线验证既体面又无懈可击。环境舒适，任意选择好听的背景音乐，空气新鲜，使人心旷神怡。(3)有利于节能。空调用电量比较大，约占大楼用电量的70%，智能建筑有先进的调节系统，明显节能，降低运营成本。(4)智能建筑能满足各种用户的不同要求，例如改变电脑终端位置、房间大小开间的调整、能迅速重新规划建筑平面、室内各种弱电插座只要改变跳线就能改变插座的功能，十分灵活。(5)随着科学的发展，智能型建筑的比例增加，将成为国民经济的支柱型产业。如此，建筑设计院只需完成总

4、体方案与系统设计，将建筑结构设计与自动化系统集成。而弱电设计面比较广，要了解常用各种弱电系统模块的性能，并解决好与其他各专业设备及其管线间的配合。14.1.2 | 智能建筑的组成和功能系统集成中心办公自动化系统综合布线通信自动化系统SIC应具有各个智能化系统信息汇集和各类信息综合管理的功能，并要达到以下三个方面的具体要求。智能建筑中完整的办公自动化系统必然要完成信息的准备及输入、信息的保存、信息的处理、信息的分发和传输等基本环节的功能，能以最便捷的方式向各层次办公人员提供所需要的信息。综合布线是由线缆及相关连接硬件组成的信息传输通道，是智能建筑连接系统各类信息必备的基础设施。通信自动化系统如人

5、体的神经系统，它能进行各种语言、图像、文字及数据的通信，同时，还与外部公用数据网、公用电话网、因特网等网络相连，实现信息广泛、快捷的交流。建筑自动化系统建筑物自动化(BA)系统是以中央计算机为核心，对建筑物内的设备运行状况进行实时控制和管理，从而使办公室成为温度、湿度、光度稳定和空气清新的办公室。14.2语音通信系统14.2.1 | 电话通讯电话通讯仍是常用的主要联络手段。电话按其使用场合可以分为市内电话、长途电话、企业电话、建筑物内部电话、调度电话及对讲电话等电话系统构成。电话通讯是双向通讯，每部电话都必须有送话器和受话器，现代长距离电讯是利用通信卫星、地面卫星站、地面微波站收发及配套的载波

6、通信设备所组成的。14.2.2 | 数字程控交换机目前大中城市的公用电信网包括城市间的长途电信网，都是以数字程控交换机作为局级交换设备，并且以光纤为通信介质的PCM数据传输系统作为局间中继线路。原来的纵横制交换机以及模拟中继线路已被淘汰。所以从一个市话分局到另一个市话分局之间，已形成全数字化的通信信道。这样避免了多次数模转换而引起的信息丢失。市话分局到用户之间的线路有可能是模拟用户线、数字用户线、ISDN数据线或PCM中继线路等。这些线路用来连接用户的模拟电话机、数字电话机或用户交换机等。14.2.3 | 电信设施电信设施是指住宅区规划用地红线内的电信支线管道及外线引入的人(手)孔和住宅建筑内

7、的电话管线、组线箱及交接间。电信设施所选用的设备器材应该是定型产品，未经鉴定合格的产品不得在工程中使用。电信设施应该和住宅区建筑同时设计、同时施工、同时竣工验收。室内的电讯管线应采用暗敷设，引出楼外应建地下支线管道，与主干线相连。建筑施工中，应在电缆的保护管内布放一根直径为1.5 mm的镀锌铁线。在建筑施工时，应在布放电话线的暗管内布好电话线，中间不得有接头，住户内出线口处应安装室内电话机插座。电话机插座应设在每套住宅的起居室或主要卧室。电话线应采用双股多芯塑料绝缘铜线，每股导线总截面积不得小于0.2 mm2，在出线口预留裕度不少于0.3 m，并连接于电话机插座。14.3CATV系统和有线广播

8、系统14.3.1 | CATV系统CATV系统的特点CATV系统设计CATV系统的基本组成(1)同轴电缆屏蔽效果好，防止杂波进入，图像清晰。(2)可以接收的节目多。(3)全自动开关机或半自动开关机，能够实行无人管理。(4)能与外界的电化教学联网，并留有补充接口。系统的设计应在节约投资的情况下使每个用户看到高质量的电视节目CATV系统的组成与接收地区的场强、楼房密集程度和分布、配接电视机的多少、接收和传送电视频道的数目等因素有关。其基本组成有天线及前端设备、信号传输分配网络和用户终端三部分。此外还有附属设备，如电源设备和避雷设备等14.3.2 | 有线广播系统业务广播系统背景音乐广播防灾事故广播

9、客房音响系统主要是广播与本单位有关的信息或对政策、时事、进行业务宣传等。如公告、通知、国家重大政策及时事新闻、调度广播或广播通知注意事项等。在某些场合为使人们消除疲劳、缓解紧张、创造轻松舒畅的气氛而播放音量较轻的音乐，称为背景音乐。主要是安全方面的紧急通知，其作用是快速、安全地引导人员疏散。如火灾、地震、防盗广播等。音源广播中心将若干套音频节目通过扩声系统传送到各个房间，客人通过调节床头柜电器集控器，选择自己想听的内容。音乐扩音系统主要用于播放音乐、歌曲和文艺节目等内容，以欣赏为目的，因此对声法级、传声增益、频率特性、声场不均匀度、噪声、失真度和音响效果等方面要求较高，主要采用双声道立体声形式

10、。有线广播系统的分类14.3.2 | 有线广播系统有线广播系统的组成广播系统一般由播音室、线路和放音设备三部分组成。播音室中一般设置收音、拾音、录音、话筒、扩音机和功率放大机等设备。供电线路引入播音室，向放大设备供电。广播信号线路在建筑内可明敷或暗敷。放音设备可以是安装在走道、餐厅等公共场所的扬声器，也可以是分布在客房内由多功能床头柜控制的收音机。网络的优势(1)资源共享。(2)通信与合作。(3)提高了资源的可靠性。网络形式计算机网络可按照网络拓扑结构、网络范围和互连距离、数据传输、系统所有者、服务对象等不同标准进行划分，由于所处角度不同，对网络采取不同的分类方法。最流行的是按照网络服务范围将

11、网络划分为：局域网LAN(Local Area Network)、城域网MAN(Metro-politan Area Network)、广域网WAN(Wide Area Network)。14.4计算机网络14.4.1 | 计算机网络的拓扑结构星形总线形树形环形星形结构由中心站点、分站点和它们之间的链路组成。目前较为流行的是在中心站点配置集线器，然后伸出多条分支电缆，每个入网设备提供分支电缆连接到集线器上。总线形结构以公共总线作为传输介质，各站点都通过相应的硬件接口连入总线，信号沿介质进行全方位传播。树形网络结构是分层的，具有根节点，是星形结构的扩充，适用于分级管理和控制系统。环形网络是一个环

12、形连接的总线，具有总线形的全部优点，而且故障定位准确。这是因为各站点是通过中继器连接入网的，入网站具有一一对应的地址，信息单向沿环路逐点传送。网状网状结构主要应用于广域网，是投入和受益都较高的方式。14.4.2 | 网络屏蔽(1)干扰是网络的大敌。电缆和设备通常会干扰网络中的其他部件，或者被其他干扰源所影响，从而破坏数据的传输+严重时会导致整个网络的瘫痪。可能的干扰源有：电网潮流变化，荧光灯照明，无线电传输设备(手机、广播电台、电视台)，非屏蔽电缆UTP之间，办公设备(复印机、打印机、传真机、电脑、碎纸机等)，航空雷达，工业电机(电动机、发电机等电子照明设备。(2)窃听。潜在的窃听者、骗子和黑

13、客在不断增加之中，他们可能拦截非屏蔽电缆上传输的信息，引起严重的破坏和损失。使用屏蔽电缆可以显著地降低周围环境中的电磁能发射水平。如果没有物理连接，仅仅将非屏蔽电缆UTP当作传送天线，那么其中传播的信息是很容易被拦截的，屏蔽双绞线由于其较低的散射而不容易被拦截。 (3)屏蔽的实施。屏蔽必须是从传送器到接收器的全程屏蔽口安装电缆终端电源插座、接线板和连接电缆等，所有的线路元件都必须屏蔽。包括工作区和设备电缆在内的所有线路元件都应该仔细地挑选、正确安装和连接单独的绞合线对或四线组可有一个金属屏蔽层。14.5建筑火灾自动报警消防系统14.5.1 | 火灾自动报警消防系统的组成火灾报警系统用于探测火灾

14、初起并发出警报以便及时疏散人员、发动灭火系统、操作防火卷帘、开关防火门和排烟系统，并向消防队报警等。建筑火灾报警消防系统主要由两大部分组成：一部分为火灾自动报警系统，另一部分为灭火及联动控制系统。前者是系统的感应机构，用以启动后者的工作；后者是系统的执行机构。火灾自动报警系统由探测器、手动报警按钮、报警器等组成，以完成检测火情并及时报警之用。联动系统有火灾事故照明及疏散指示标志、消防专用通信系统及防排烟设施等，均是为火灾发生时，人员较好地疏散，减少伤亡所设。消防系统的主要功能是：自动捕捉火灾探测区域内火灾发生时的烟雾或热气，发出声光报警并控制自动灭火系统，同时联动其他输出设备的输出接点，控制事

15、故照明及疏散标记、事故广播及通信、消防给水和排烟设施，以实现检测、报警和灭火的自动化。14.5.2 | 火灾自动报警消防系统的分类控制中心报警系统区域报警系统集中报警系统集中火灾报警控制器应设在消防控制室内，其他消防设备及联动控制设备，可采用分散就地控制和集中遥控两种方式。各消防设备工作状态的反馈信号，必须集中显示在消防控制室的监视屏或总控制台上，以便对建筑物内的防火安全设施进行全面控制与管理。采用区域报警系统时，其区域报警控制器不应超过三台，因为未设集中报警控制器，当火灾报警区域过多而又分散时就不便于集中监控与管理。它应设置在有专人值班的房间或消防值班室内，若集中报警器不设在消防控制室内的，

16、则应将它的输出信号引至消防控制室，这有助于建筑内整体的火灾自动报警系统集中监控和统一管理。14.5.3 | 火灾探测器(1)可靠性。可靠性是对火灾探测器的最重要的性能要求，是各项性能指标的综合体现。要求探测器报警准确、误报少、故障少。(2)工作电压和允许误差。探测器的工作电压为直流24 V，般应使允许误差不超过1 V。(3)响应阈值。火灾探测器的动作(响应)阈值是指发生火灾时动作响应的最小参数值。(4)灵敏度。火灾探测器的灵敏度是指探测器响应火灾参数的灵敏程度。火灾探测器的主要技术性能要求14.5.3 | 火灾探测器感烟式火灾探测器感温式火灾探测器感光式火灾探测器气体式火灾探测器绝大多数物质在

17、燃烧的开始阶段首先产生烟雾，并且烟雾具有很大的流动性，因此，可以利用感烟式火灾探测器来早期发现火灾，以减少火灾损失。物质在燃烧时，释放出大量热，使环境温度升高，探测器中热敏元件将发生物理变化，并将该变化转变成电信号传输给火灾报警控制器，经判别后发出火灾报警信号。它是一种响应火灾发出的电磁辐射(红外、可见和紫外谱带)的火灾探测器。气体式火灾探测器可以用来探测燃烧过程中的化学生成物，能可靠地早期发现火灾。火灾探测器的种类及其适用场合14.5.4 | 消防控制中心消防控制中心的功能消防控制中心应具有接受火灾报警、发出火灾信号和安全疏散指令、控制各种消防联动控制设备及显示电源运行情况等功能。消防控制设

18、备根据需要可由下列部分或全部控制装置组成：集中报警控制器，室内消火栓系统的控制装置，自动喷水灭火系统的控制装置，泡沫、干粉灭火系统的控制装置，卤代烷、二氧化碳等管网灭火系统的控制装置，电动防火门、防火卷帘的控制装置，通风空调、防烟、排烟设备及电动防火阀的控制装置，电梯的控制装置，火灾事故广播设备的控制装置，消防通信设备的控制装置等。消防控制中心的位置消防控制中心应设置在建筑物的首层，距通往室外出入口不应大于2 cm，内部和外部的消防人员应能容易找到、可以接近，并应设在交通方便和发生火灾时不易延燃的部位。不应将消防控制室设于厕所、锅炉房、浴室、汽车房、变压器室等的隔壁和上、下层相对应的房间。有条

19、件时，宜与防盗监控、广播通信设施等用房相邻近。应适当考虑长期值班人员房间的朝向。14.6防盗保安系统14.6.1 | 防盗保安系统的功能在智能大厦保安监控系统中，管理人员在控制室内能观测到楼内所有重要通道的情况，通过360旋转球型监视器，能为管理人员提供全方面的视觉效果。保安监控系统要实现报警系统和视频监控系统二大类功能。报警部分是由各种报警器所构成的安防网络，视频监控部分包括摄像、传输、控制、显示与记录五个部分。防盗报警系统首先在于防范。防盗保安系统使罪犯不能进入或在企图犯罪时就能被发现，及时发出报警信号，并将报警信号通过网络送到有关保安部门。为了实现防范的目的，报警系统要具有布防和撤防的功

20、能，例如设定室内报警器工作时段、夜晚、节假日应能布防，工作时间撤防，并有手动控制布防和撤防的功能。14.6.2 | 智能门禁系统磁卡发行管理系统该系统的主要功能是在空白磁卡上写入所需的信息，如工作人员的密码标记、身份数据、工作区域、使用起止日期等，使磁卡变成一把开门的钥匙。磁卡门锁系统这一部分的主要功能是读取磁卡上的信息，并与自身所存有的信息进行比较，判断磁卡是否有效。若有效，则开门，并记录开门的时间和次数；若无效，则声光报警。同时将上述信息送给主控计算机。磁卡门禁系统14.6.2 | 智能门禁系统接触式智能卡双界面智能卡非接触式智能卡必须放入“读出器”装置，才能使数据显示到PC监视器上，在这

21、一情况下，微芯片必须与能够为数据解码的装置接触。将接触式智能卡的优点与非接触式智能卡的优点结合到一个芯片上。芯片装有一根天线，在通过一个卡站时天线与基本装置通信，基本装置“读取”卡上的数据。智能卡门禁系统14.6.3 | 防盗报警系统开关热感红外探测器玻璃破碎感知器微波移动探测器开关是防盗系统中最基本、简单而经济有效的感知器，最常用的开关包括微动开关与磁簧开关两种。开关一般装于门窗上，有埋入型和露出型等。线路的连接可分常开式与常闭式两种。红外探测器是一些具有均匀间隔的多元热电传感器线列，它对在视场中移动着的人和其他物体的热辐射敏感。它是利用压电探测单元，安装于面对玻璃的位置。由于只对10 kH

22、z至15 kHz的高频声音进行有效的检测，因此不会因玻璃本身的振动而引起反应。微波移动探测器发出尤线电波，同时接收反射波，当有物体在布防区域内移动时，反射波的频率会和发射波的频率有差异，两者的频率差称为多普勒频率。14.6.3 | 防盗报警系统激光防盗报警器振动探测器超声波移动探测器视频探测器激光报警器由激光发射机和激光接收机组成。振动探测器应用探头的压电效应，当发生振动时，压电材料因振动而发生变形产生电荷，由此电荷的多少来判断振动的幅度，当达到一定的阈值，可发出报警信号。超声波物体移动感知器需要一个能够发送超声波及一个能够接收超声波的换能器，也有将发射和接收做在一个主体上的。视频探测器是一种

23、比较新型的探测器。它利用CMOS摄像头来获取视频图像，利用DSP(数字信号处理)对所采集的图像进行实时识别。14.6.4 | 电视监控系统系统设备配置控电视系统设备由前端设备、传输设备、显示和记录设备、控制设备等组成。前端设备是指安装在监视现场的设备，主要有摄像机、镜头、云台、防护罩、解码中继盒等。传输设备有传输电缆、电缆补偿器、阻抗匹配器、光纤等。显示和记录设备有监视器、录像机、硬盘、打印机等。控制设备主要有遥控控制器、视频分配器、图像切换器、字符叠加器、日期和时钟发生器、分控器等。电视监控系统的功能(1)图像信号的分配功能。 (2)图像信号的切换功能。 (3)字符叠加功能。 (4)控制功能

24、。 (5)录像功能。14.6.4 | 电视监控系统摄像机的选用镜头的选用监视器的选用云台的选用摄像机是摄取图像的关键设备，分为黑白和彩色两种摄像机。一般来说，对没有色彩要求的监视系统，采用黑白摄像机，构成黑白监控电视系统。电视监控系统设计时，应根据使用目的，并考虑各种因素来选择所要求的镜头。一般摄像镜头分为短焦距、中焦距、长焦距和变焦镜头几种。选用黑白摄像机应选配黑白监视器，选用彩色摄像机应选配彩色监视器。云台根据功能分为水平云台和全方位云台，根据使用环境又分为室内云台和全天候云台。其最主要的参数是负载转矩，根据负载重量选择摄像机配用云台，可使取景范围增加到最大限度。防护罩的选用防护罩主要有室内防尘罩和室外全天候防护罩。后者具有自加温，自动风扇，自动除霜，电动雨刷的功能。设备选用14.7楼宇自动控制系统14.7