楼宇自动化课件

樓宇自動化概論1.1智能建築的定義

智能大廈（智能建築），英文：IntelligentBuildings。

美國電腦與資訊科學專家麥裏森教授在《智能社區發展趨勢》一文中所下的定義：智能大廈，其內擁有居住、教育、醫療、娛樂等一切設施；大廈擁有內部電信系統，為大廈居住人員提供廣泛的電腦和電信服務；大廈還擁有供暖、通風、照明、保安消防、電梯控制和進入大廈的監控等子系統，從而為大廈內的居住人員建立一個更加富有創造性、更高的效率和更為安全舒適的環境。我國對智能建築的定義2000年10月《智能建築設計標準》GB/T50314-2000智能建築是以建築為平臺，兼備建築設備，辦公自動化及通信網絡系統，集結構，系統，服務，管理以及它們之間優化組合，向人們提供一個高效，舒適，便利，安全的建築環境。不同國家對智能樓宇的定義美國智能建築學會定義為：智能建築是對建築物的結構、系統、服務和管理這四個基本要素進行最優化組合，為用戶提供一個高效率並具有經濟效益的環境。日本智能建築研究會認為，智能建築應提供包括商業支持功能、通信支持功能等在內的高度通信服務，並能通過高度自動化的大樓管理體系保證舒適的環境和安全，以提高工作效率。

歐洲智能建築集團認為，智能建築是使其用戶發揮最高效率，同時又以最低的保養成本、最有效地管理本身資源的建築，能夠提供一個反應快、效率高和有支持力的環境以使用戶達到其業務目標。新加坡政府的公共事業部門，在其“智能大廈手冊”內規定，智能建築必須具備三個條件：一是具有先進的自動化控制系統，能對大廈內的溫度、濕度、燈光等進行自動調節，並具有保安、消防功能，為用戶提供舒適、安全的環境。二是具有良好的通信網絡設施，以保證數據在大廈內流通。三是能夠提供足夠的對外通信設施。

1.2智能建築的發展1984年1月美國康涅狄格(CONNETICUT)州哈德福特市(HARTFORD)建成了世界上第一座智能大廈

——CityPlaceBuilding1985年我國的第一幢智能大廈——北京發展大廈1986年我國“七五”計畫初期立項將“智能化辦公林樓可行性研究”列入國家重點科技攻關專案1990年我國的智能建築行業開始發展和興起1.3智能建築的構成主控中心綜合佈線系統建築設備自動化系統辦公自動化系統通信網絡系統主控中心

以電腦為主體的智能大廈的最高層控制中心,通過綜合佈線系統將各子系統連為一體,對整個大廈實施統一管理和監控,同時為各子系統之間建立起一個標準的資訊交換平臺。綜合佈線系統

是智能建築所有資訊的傳輸系統，利用雙絞線或光纜來完成各類資訊的傳輸，有別於傳統的樓宇資訊傳輸系統，它採用模組化設計，統一標準實施，以滿足智能化建築高效、可靠、靈活性等要求，一般包括建築群子系統、設備間子系統、垂直子系統、水準子系統、管理子系統、工作區子系統等六部分。建築設備自動化系統建築設備自動化BAS(BuildingAutomationSystem)

利用現代電力電子技術對建築內的環境及設備運轉狀況進行監控和管理,從而使建築達到安全、舒適、高效、便利和靈活的目標，具體由照明控制、空調控制、門禁、給排水控制、冷熱源控制、電力控制、消防、保安、電梯管理、車庫管理等若干部分構成。辦公自動化系統辦公自動化OAS(OfficeAutomationSystem)

是由電腦技術、通信技術、系統科學等高新技術所支撐的輔助辦公的自動化手段，其主要包括：電子信箱、視聽、電子顯示幕、物業管理、文字處理、共用資訊庫、日常事務管理等若干部分。主要完成各類電子數據處理，對各類資訊實施有效管理和輔助決策者做出正確迅速的決定之功能。通信網絡系統通信網絡系統CNS(CommunicationNetworkSystem)具體負責建立大廈內外各種圖像、文字、語音及數據的資訊交換和傳輸關係。主要包括：衛星通信、無線尋呼、會議電視、可視圖文、傳真、電話、有線電視、數據通信等若干部分。建築設備自動化系統樓宇機電設備監控系統火災自動報警系統安全防範系統物業管理與服務系統機電設備監控樓宇機電設備監控涉及的對象：空調系統給水排水系統供配電系統照明與動力系統電梯管理系統

火災自動報警與連動系統

火災自動報警及消防聯動系統 緊急廣播與緊急電話系統安全防範系統入侵報警系統電視監控系統出入口控制系統（門禁系統）巡更系統停車場管理系統物業管理服務系統交通運輸設備（電梯、停車場）運行報表統計與分析、設備維護管理1.4開放的智能建築系統今天和未來的樓宇自控系統：互操作集成的樓宇自控系統，組成不同建築物系統的設備的集成網路實現互操作。

開放的系統(電腦系統的演化）開放的系統（控制系統的演化）昨天樓宇自動化的特點建築物自動化結果：BAS系統不能一起工作並且彼此被獨立安裝和實現功能互操作集成的樓宇自控系統，組成不同建築物系統的設備的集成網路實現互操作。

LightingSecurityHVACFireAlarmCCTVetc……..互操作集成的樓宇自控系統單一網路管理架構管理所有子系統統一的佈線系統分佈智能化

BACnetLonWorks互操作集成的樓宇自控系統什麼是開放、智能的建築系統？前端和系統集成?通訊協議?不同建築系統設備的集成LightingSecurityHVACFireAlarmCCTV….?智能化的建築一個建築系統能給業主，實施管理者和住戶提供監控、靈活、舒適、面向最終用戶的服務。

基於標準互操作性可獲得多種選擇面向未來低成本

這就是開放系統（OpenSystems）。

開放系統的定義開放系統採用多個銷售商的產品和系統建成，最終能提供更大的靈活性，更方便地管理，更高規模程度的規模可變性和更低的工作週期成本。開放系統的價值開放系統應該提供多提供（供貨）商選擇增加建築物業主和住戶的滿意程度

增加商業機會新的服務和應用機會增加利潤

樓宇自動化使用的技術樓宇自動化的傳統網路樓宇自動化的開放網路今天和未來的智能建築將發生什麼？最終用戶的需要

融合技術（IT，網路技術等）

市場現狀與前景BACnetWhyBACnet問題提出：為什麼需要一個標準的協議？最主要的原因就是不同廠家生產的樓宇自動化與控制設備不能夠很好的相容與互連。如果每個電視網都用自己不同的信號標準，那麼每個用戶都需要購買相關的接收器，我想你不會願意吧。網路信號與視頻信號一樣都需要一個標準，這樣才能達到互換與接插的目的。用戶的選擇 沒有一個標準協議也可以互連：比如用統一的前端系統，需要許多廠家的共同努力或反向設計工程。不同廠家的系統發展和改進都是獨立的，結果是應用和支持耗資巨大。 這樣的做法只能導致一個結果：用戶都傾向於使用同一個廠家的產品。用戶的感覺就是“在一棵樹上吊死”。CornellUniversity中BACnet的起源

前端互連（編制通用前端軟體作為不同設備的介面，為每一種現場匯流排寫一個這樣的介面協議）——

現場控制器的引入要求有一個標準數據通信協議。這樣的轉變和需求導致了BACnet的誕生。CornellUniversity的BACnet‘SingleSeat’Workstation 標準的通信協議帶來的結果：不同產家的設備可以互連和統一管理。使用標準協議的優點所有的系統可以使用單一的操作平臺易於擴展消除被單一廠家“鎖定”的恐懼易於集成系統工作數據共用報警和事件管理趨勢記錄調度遠程設備和網路管理WhatisBACnet?HowdoesBACnetwork?What’sgoingonnow?WhatisBACnet

AdatacommunicationprotocolforBuildingAutomationandControlNetworks.

WhatisBACnet?Astheslideindicates,itisanacronymfor"buildingautomationandcontrolsnetwork."Originallyhowever,muchlikemostinfants,theprotocolcameintotheworldwithoutaname.Itwasprobably3or4yearsintothedevelopmentthattheengineersontheSPCdecidedweneededsomethingcatchierthan"theASHRAEprotocol."Afterrejectingsuchsuggestionsas"ASHnet"(tooinflammatory)and"BACtalk"(mypersonalfavorite,nowadoptedintheindustry,buttoosassyforsomeatthetime),wefinallysettledon"BACnet."Nowitrollseasilyoffthetongue...BACnet應用場合HVAC控制火災探測與報警燈光控制安防“智能”電梯發展情況8年半的發展歷史最初標準於1995年發佈2001年更新標準並添加5項附加協議2003年1月，被認定為ISO標準16484-5，很快又成為歐盟的標準已有產品包括工作站，控制器，網關，路由器以及診斷工具BACnet在世界範圍內的發展CENTC247協議規則包括電器信號規範地址分配網路訪問（主從結構，點對點結構）差錯檢測流控制消息排隊，分段，檢驗表達格式（壓縮，加密）格式化消息HVACfirelifesafety不同廠家的系統互連問題統一互連——BACnet的目標HVACfirelifesafetyBACnet對象的概念不同的對象（23種）BACnet設備

一個BACnet設備是代表真實設備功能的對象的集合。一個典型的BACnet設備可能會含有16個數字輸入輸出對象和2到3個調度對象等等。應用服務對象訪問服務局域網選擇自身網路結構局域網之間的互連多種局域網互連需要一個“網路層”協議。在IP網上的消息傳遞BACnet提供了兩種完全不同的方法：IPMessageTunnelingBACnet/IP兩種方法的區別：在IPMessageTunneling中，BACnet設備不需知道任何IP協議內容。BACnet/IP中，BACnet設備是一個完全的IP節點，不僅具有IP地址而且具有IP協議棧。IPtunnelingBACnet/IPBACnet/IP消息廣播 通過“外部設備註冊“，外部設備可以通過SLIP或者PPP等協議加入BACnet網路。外部設備成功的地方優點

安保系統

第一節概述由於智能樓宇的大型化、多功能、高層次和高技術的特點，使它的安保系統更顯得必不可少，而且要求更加智能化，更加完善。一、智能樓宇對安保系統的要求

智能樓宇要求安保系統能實現如下功能：1．防範：不論是對財物、人身或重要數據和情報等的安全保護，都應把防範放在首位。也就是說，安保系統使罪犯不可能進入或在企圖犯罪時就能察覺，從而採取措施。把罪犯拒之門外的設施主要是機械式的，例如安全柵、防盜門、門障、保險櫃等。也有機械電氣式的，例如報警門鎖、報警防暴門等。還有電氣式的各類探測觸發器等。為了實現防範的目的，報警系統具有佈防和撤防功能，即當工作人員離開時應能佈防，例如一個門，工作人員離開時布了防，當工作人員以後正常進入。則通過開“鎖”，使系統撤防，這樣就不至於產生誤報。2．報警：當發現安全受到破壞時，系統應能在安保中心和有關地方發出各種特定的聲光報警，並把報警信號通過網路送到有關安保部門。3．監視與記錄：在發生報警的同時，系統應能迅速地把出事的現場圖像和聲音傳送到安保中心進行監視，並即時記錄下來。另，系統應有自檢和防破壞功能，—旦線路遭到破壞，系統應能觸發出報警信號；在某些情況下佈防應有適當的延時功能，以免工作人員還在佈防區域就發出報警信號，造成誤報。智能樓宇的安保系統作為智能建築物管理系統(IBMS)的一個子系統，應該具有受控於IBMS主電腦的功能。二、安保系統的組成

根據安保系統應具備的功能，智能樓宇的安保系統一般應由以下三部分組成：1．門禁系統：主要是禁制那些從正常設置的門進入的人。有兩類情況，一是正常進入，但對人員需加以限制的門禁系統，此系統主要是對進入人員的身份進行辨識；二是針對不正常的強行闖入的門禁系統，此系統主要是通過設定的各種門磁開關等發現闖入者並報警。2．防盜報警系統：自動防盜報警系統就是利用各種探測裝置對樓宇重要地點或區域進行佈防，當探測裝置探測到有人非法侵入時，系統將自動發出報警信號。附設的手動報警裝置通常還有緊急按鈕、腳踏開關等。3．電視監視系統：該裝置是把事故現場顯示並記錄下來，以便取得證據和分析案情。顯示與記錄裝置通常與報警系統聯動，即當報警系統發現哪里出現事故時，聯動裝置使顯示與記錄裝置即跟蹤顯示並記錄事故現場情況。在設計安保系統時選擇方案的主要依據是：被保護的對象及其重要程度。例如對智能樓宇中某些重要檔、情報資料、金融機構的金庫、保險櫃、安保控制中心等的保護就應考慮採取高度可靠性的系統，除了有門禁系統外，還要設置多重探測器的防盜報警系統和聯動的顯示和記錄裝置，以及要考慮聯動裝置的反應速度等。第二節門禁管制系統一、門禁管制系統的基本結構

一般的門禁管制系統的結構如圖所示，基本上由三個層面的設備組成。最基本的層面是與進出門的人員和車輛打交道的辨識裝置、電子門鎖、可視對講、出口按鈕、報警感測器、門磁開關、報警喇叭等。它們的輸出信號送到控制器，並根據發來的信號和原來存儲的信號相比較並作出判斷，然後發出處理資訊。每個控制器管理著若干個門，可以自成一個獨立的門禁系統，多個控制器通過網路與電腦聯繫起來，構成全樓宇的門禁系統。電腦通過管理軟體對系統中的所有資訊加以處理。門禁管制系統的基本結構辨識裝置電子門鎖出口按鈕報警傳感器可視對講門傳感器報警喇叭智能控制器智能控制器智能控制器電腦印表機及其它輸出設備匯流排••••••••••••二、門禁管制系統的辨識裝置

在正常情況下，門禁系統對進入人員身份加以辨識，即系統把進入人員的身份特徵和預存的特徵相比較，只有與允許進入人員(即受權人)的特徵相同者，系統才會讓其進入。人員的身份特徵很多，可以用密碼(如採用密碼卡)，也可以利用人體生物特徵（聲音、指紋與掌紋、視網膜等）加以識別。使用密碼卡及其辨識裝置讀卡機成本較低，性能也較高，是目前使用最普遍的辨識系統。如對安全性有更高要求，則可考慮設置生物辨識系統。以下簡要介紹主要的辨識裝置。1、磁卡及讀卡機：是目前最常用的卡片系統，它利用磁感應對磁卡中磁性材料形成的密碼進行辨識。與市面上的磁卡電話系統原理相同。磁卡成本低，可隨時改變密碼，使用相當方便，雖有易被消磁和磨損等缺點，但仍然是目前最普及的卡片，廣泛用於各種樓宇的出入口和停車場的管理系統中。2、智能卡及讀卡機：卡片內裝有積體電路(IC)和感應線圈，讀卡機產生一特殊振盪頻率，當卡片進入讀卡機振盪能量範圍時，卡片上感應線圈的感應電動勢使IC所決定的信號發射到讀卡機，讀卡機將接收的信號轉換成卡片資料，送到控制器加以比較識別。當卡片上的IC為CPU時，卡片就有了“智能”，此時的IC卡也稱智能卡。它製造工藝略複雜，但其具有不用在刷卡槽上刷卡，不用換電池，不易被複製，壽命長和使用方便等突出優點，因而是相當理想的卡片系統。3、指紋機：每個人指紋均不完全相同，因而利用指紋機把進入人員的指紋與原來預存的指紋加以對比辨識，可以達到很高的安全性，但指紋機的造價要比磁卡機或IC卡系統高。4、視網膜辨識機：利用光學攝像對比原理，比較每個人的視網膜血管分佈的差異。這種系統幾乎是不可能複製的，安全性高，但技術複雜。同時也還存在著辨識時對人眼不同程度的傷害，人有病時，視網膜血管的分佈也有一定變化而影響準確度等不足之處。在諸多辨識系統中，由於指紋辨識機已經克服了在指紋建檔與使用時，手指按壓時的壓力、位置、放置方法、使用方法和環境的不同而造成的差異，使該系統的安全度達十萬分之一以上。而在建檔時的便利性方面，在三十五人使用中僅有一人可能要重複按一次。因而目前國外已應用在身份識別的不同領域。例如美國有八個州採用指紋辨識技術應用於福利金的發放；美國紐約機場應用於高速通關系統等，國內也開始使用。例如有些銀行已建立了保險箱指紋辨識系統，200萬人的指紋辨識系統也正在廣東省公安系統中建立。可見，其未來的發展很有可能取代傳統的鎖匙、密碼和卡片等而成為辨識系統的主流。三、停車場自動管理系統

在所有智能樓宇中都有大型停車場，設置停車場車輛的自動管理系統主要有兩個作用：一是防盜，所有在停車場的車輛均需“驗明正身”才能放行；二是實施自動收費。為了進一步提高安全性，系統還裝有閉路電視監控裝置，在車輛進入時，閉路電視，同時把車輛圖像記錄下來，車輛開出時，閉路電視把該車圖像和進入時的圖像對照，只有當IC卡、密碼和車輛圖像三者一致時才放行，從而大大提高了安全性。當車輛進入時首先插入IC卡，系統把該車的有關資料和進入時間進行登記，電動閘門打開，允許車輛進入。當車輛開出時，插入IC卡並按用戶密碼，系統核對該車的有關資料，只有當系統認為該車為“合法”時，計算停車時間和費用，並在IC卡中扣除費用，然後開閘放行。對於那些臨時停車用戶，進入時首先髮卡，系統對車輛進行登記，車輛開出時，插人卡，讀卡機核對有關資料並送出收費單，只有按單交費後電動閘門才打開放行。為了證明在插卡後車子已經進了場，通常在入口電動閘門內8～10m處車道下埋裝感應線圈(前後安裝2～3個)，當車輛確實經過了該組線圈，線圈就有感應信號送到電腦加以確認。同時也可利用相同原理，在入口電動閘門前和出口電動閘門內的車道下麵埋裝感應線圈，在車輛進入和開出前均可發出信號，並可利用此信號啟動照相機對進出的車輛柏下照片。通過電腦及感測器(線圈、攝像機或紅外線探測器等等)可以顯示車場內車位的即時資訊，並對進入的車輛安排車位。四、可視對講系統

智能樓宇的可視對講系統是在對講機—電鎖門安保系統的基礎上加電視監視系統而成。對講機—電鎖門安全安保系統是在樓宇的入口處設有電鎖門，上面設有電磁門鎖，平時門總是關閉的。在入口的門邊外牆上嵌有大門對講總按鈕盤。來訪者需依照探訪對象的樓層和單元號按按鈕盤的相應按鈕，此時，被訪者的對講機鈴響。被訪者通過話機與來訪者對話。大門外的總按鈕箱內也裝設一部對講機。當被訪者問明來意並同意探訪，即可按動附設於話筒上的按鈕，一般此按鈕是隱蔽在話筒下麵，只有拿起話筒，才能操作按鈕。此時入口電鎖門的電之，拒之門外，達到安保目的。可視對講系統由主機(室外機)、分機(室內機)、不間斷電源和電控鎖組成，組成框圖如圖所示。主機採用超薄型結構，安裝簡便。上面帶有攝像機、數位顯示、話筒、揚聲器和數位按鈕，由於紅外線LED的輔助，夜間視覺良好，採用數位式按鍵選擇，門戶可擴展至256戶，容量很大。每戶分機也採用超薄型結構，上面有100mm顯像管，圖像清晰，通過聽筒與主機聯繫。一旦該戶聽筒末掛好，該戶電源自動切斷，絕不影響整座大樓的系統運作。可視對講防盜系統圖主機不間斷電源分機電控鎖••••••分機分機分機上述系統的視頻與音頻聯線均獨立聯接，在一些大系統中，其視頻信號往往利用樓宇的CATV網傳送，即門口攝像機輸出經同軸電纜接人調製器，由調製器輸出的射頻電視信號通過混合器進入大樓CATV系統。調製器的輸出電視頻道應調製在CATV系統的空閒頻道上，並將調定的頻道通知用戶。在用戶與來訪者通話的同時，可通過安裝在分機面板上的小螢幕或開啟電視機來觀看室外情況。其原理接線如圖。可視對講系統視頻與CATV共網原理圖前端CATV調製器衰減器射頻75Ω同軸電纜射頻門口攝像機五、門禁管制系統的電腦管理

門禁管制系統將由電腦軟體完成管理控制工作。電腦軟體的編制應根據選擇好的方案進行，方案的選擇可參考如下幾個方面：1、控制方式：①授權人開門後，關門即鎖。這種方式適用於大多數門，如辦公室門、客房門和保險櫃門等。②授權人一旦開門，就一直保持其自由出入狀態，直到授權人把門關閉。這種方式主要適用於主要的出入口，如主大門、通道門和電梯門等。③授權人在開門後，在設定時間內必須關門，否則報警。這種方式用於嚴格控制的場所，如銀行門、庫房門等。2、授權等級：這裏的授權等級主要是指除了指紋、聲音、視網膜等生物識別系統外的磁卡和感應卡(IC卡、智能卡)的授權。①插卡進入；②插卡加密碼進入；③插卡加密碼再加授權人被安保人員確認後進入；④插卡加密碼再加授權人被自動識別系統確認後進入。

3、系統管理：系統管理軟體的功能是對系統所有的設備和數據進行管理：對所有授權人卡片進行登記、重新登記和註銷；在已註冊的卡片中，設定哪些卡片在何時可以通過哪些門，哪些卡片在何時不可以通過哪些們等；對系統所記錄的數據進行轉存、備份、存檔和讀取處理等。顯然，第③和第④種方式的安全性最高。其中第③種授權是：當某人插卡申請通過某門時，智能卡中授權人的照片通過讀卡機送人管理系統，同時，攝像系統也將持卡人的現場照片送入管理系統，安保人員在同一螢幕上對比確認，被認可者，以令放行，有懷疑者則報警。第④種授權則採用圖像自動識別技術，水準最高。5、與其它子系統間的通信：多個子系統間通信的支持，便於多個子系統協調工作，例如當某個門被非法闖入時，門禁系統應即通知閉路監視系統，使該區域的攝像機能監視該門的情況，並進行錄影等。此外，電腦管理系統像所有其他管理系統一樣，應有良好的人機介面。4、管理報告：每個智能控制器將即時資訊送中央管理資料庫，包括：①授權人所持卡的編號，據此，可將該卡的全部資訊調出。②持卡者進出門的時間地點。③當非授權人試圖開門，例如用偽卡、失效卡或強行進入時，區域控制器應即時發出報警等。與此同時，能生成各種報表。第三節防盜報警系統

一、防盜報警系統的基本結構

防盜報警系統一般由探測器、區域控制器和報警控制中心得計算機三個部分組成，如圖所示。圖中，最底層的是探測和執行設備，它們負責探測非法闖人等異常報警，同時向區域控制器發送資訊。區域控制器再向報警控制中心電腦傳送所負責區域內的報警情況。控制中心的電腦負責管理整幢樓宇的防盜報警系統，並通過通信介面可受控於IBMS的主電腦。防盜報警系統結構示意圖探測器警號按鈕觸點區域控制器區域控制器區域控制器報警控制中心電腦匯流排••••••••••••二、防盜報警裝置

防盜報警系統是根據探測器傳送來的資訊而發出報警的。按探測器工作方式，可分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式的有幹簧管、微動開關等；非接觸式的有利用紅外線、超聲波和微波做成的探測器。以下將主要介紹探測器組成的防盜報警裝置的原理、組成和使用。電磁式探測器的結構門磁開關防盜報警裝置組成框圖觸發電路報警電路把電磁式探測器的幹簧管裝於被監視房門或窗門的門框邊上，把永久磁鐵裝在門扇邊上。關門後兩者的距離應小於或等於1cm，這樣就能保證幹簧管能在磁鐵作用下接通，當門打開後，幹簧管會斷開。這種電磁式探測器通常用作門的防盜探測器，故也稱門磁開關。利用門磁開關構成的防盜報警裝置組成框圖如圖所示。1、電磁式探測報警裝置：電磁式探測器是一只電磁開關，其結構如圖所示。它由一個條形永久磁鐵和一個常開觸點的幹簧管繼電器組成，當條形磁鐵和幹簧繼電器平行放置時，幹簧管兩端的金屬片被磁化而吸合在一起，於是電路接通。當條形磁鐵與幹簧管繼電器分開時，幹簧管觸點在自身彈力的作用下，自動打開而斷路。2、主動紅外線探測報警裝置(1)遮斷式主動紅外線探測報警裝置：這種報警裝置由一個紅外線發射器和一個紅外線接收器組成。發射器與接收器以相對方式佈置。當有人從門窗進入而擋住了不可見的紅外線，即引發報警。為了提高其可靠性，防止罪犯可能利用另一個紅外光束來瞞過探測器，所以，探測用的紅外線必須先調製到特定的頻率再發送出去，而接收器也必須配有相位和頻率鑒別的電路來判斷光束的真假。其電路組成框圖如圖所示。這種報警器是本身主動發出紅外線的，故屬於主動式紅外線探測器。它適用於各種佈防範圍大的場合使用。遮斷式紅外防盜報警裝置組成框圖發射機接收放大譯碼控制報警電源～220V～～～～＋12V(2)反射式主動紅外探測報警裝置：該裝置的紅外發射器與接收器裝在一起。報警電路框圖如圖所示，紅外線發射頭向佈防區發出紅外信號，當有人從接收器前面走過時，紅外線信號被人體反射回來，由接收管接收，並經解碼電路解碼，控制報警器工作，發出報警。記憶電路的作用是當人走過後仍能維持報警器工作一段時間。這種報警器由於發射器與接收器裝在一起，不易被人發覺，其最大報警距離為1.5m，適用於安裝在不允許人接近的地方，如金庫的出入口，保險櫃的附近，還可在夜間進行監視。反射式紅外防盜報警裝置組成框圖接收解碼記憶報警發收紅外線發收一體化電路物體3．被動式紅外線報警裝置：被動式紅外線報警裝置採用熱釋紅外線感測器作探測器，它對人體輻射的紅外線非常敏感，配上一個菲涅耳透鏡作為探頭，探測中心波長約為9～10μm的人體發射的紅外線信號，經放大和濾波後由電平比較器把它與基準電平進行比較。當輸出的電信號幅值達到一定值時，比較器輸出控制電壓驅動記憶電路和報警電路而發出報警。其組成框圖如圖所示。被動式紅外線報警裝置組成框圖濾波器電平比較驅動記憶報警物體菲涅耳透鏡紅外線感測器放大器基準電壓4．微波防盜報警裝置：上述的紅外探測報警裝置存在紅外線受氣候條件(如溫度等)變化的影響較大等缺點，影響了安全性。而微波探測防盜報警裝置能克服這些缺點，且微波能穿透非金屬物質，故可安裝在隱蔽處或外加裝飾物，不易被人發覺而被破壞，安全性很高。微波防盜報警裝置主要是通過探測物體的移動而發出報警的。探測器發出無線電波，同時接收反射波，當有物體在佈防區移動時，反射波的頻率與發射波的頻率有差異，兩者頻率差稱多普勒頻率。根據多普勒頻率就可發現是否有物體在移動。當發射信號頻率f0＝9.375GHz時，人體按0.5～8m／s的速度運動時，多普勒頻率大約在31.25～520Hz之間變動，這是音頻段的低頻。只要檢出這個頻率的信號，就能探知人體在佈防區的運動情況，即可完成報警傳感功能。微波防盜系統框圖如圖所示。發射調製器振盪器混頻器前放濾波器放大器檢波器累加器報警繼電器指示燈比較電平監視電路AC/DC電源距離控制微波防盜報警系統框圖5、防盜報警裝置的選用：在上述各種防盜報警裝置中，主要差別在於探測器，而探測器的選用主要根據是：(1)保護對象的重要程度：例如對於保護對象特別重要的應加多重保護等。(2)保護範圍的大小：例如，小範圍可採用感應式報警裝置或反射式紅外線報警裝置，要防止人從窗門進入可採用電磁式探測報警裝置，大範圍可採用遮斷式紅外報警器等。(3)防預對象的特點和性質：例如，主要是防人進入某區域的活動，則可採用移動探測防盜裝置，可考慮微波防盜報警裝置或被動式紅外線報警裝置，或者同時採用兩者作用兼有的混合式探測防盜報警裝置等。三、樓宇巡更系統

巡更是自古以來維持社會治安的一種有效手段。智能樓宇出入口多，進出人員複雜，了維護樓宇的安全，必須有專人負責安全巡邏，重要地方還需設巡更站，定時進行巡更。智能樓宇的巡更系統是一個由微機管理的應用微電子技術的系統。1、巡更系統的構成：圖示是常用電子巡更系統組成框圖。圖中巡更站的數量和位置由樓宇的具體情況而定，一般有幾十個點以上，巡更站多安裝於樓宇內的重要位置。巡更員按規定時間和路線到達(不能遲到，更不能繞道)每個巡更站，並輸入該站密碼，向微機管理中心報到，信號通過巡更控制器插人電腦，管理人員通過顯示裝置瞭解巡更實況。巡更站可以是密碼臺，也可以是電鎖。2．巡更系統的功能要求①巡更系統必須可靠連續運行，停電後應能維持24h工作。②備有擴展介面，應配置報警輸出介面和輸入信號介面。③有與其它子系統之間可靠通信的聯網能力，且具備網路防破壞功能。④應具備先進的管理功能，主管可以根據實際情況隨時更改巡更路線及巡更次數，在巡更間隔時間可調用巡更系統的巡更資料，並進行統計、分析和列印等。除了上述即時巡更系統外，還有一種系統是在每一巡更站安置一個類似磁卡一樣的記憶裝置，各個巡更站問均無聯接。巡更員只需拿著巡更器(類似讀卡機)在每個巡更站感應一下，巡更站的資料就可輸入巡更器，巡更員完成整個巡更路線後把巡更器交回安保中心，輸入電腦，即可瞭解整個巡更情況。這種系統較簡單，具有安裝簡便，也可達到數百個巡更點和多條指定的、不規劃的或受時限的巡更路線等優點。例如BOSS智慧型2000系列，其巡更站可達500個，具有6條指定的巡更路線，備有99個數碼作為巡查設備狀況記錄，可與PC機接駁。但由於這類巡更系統無法即時顯示，巡更員拿著貴重設備也容易損壞，因而只適用於巡更點很多而要求又不很高的情況。復習與思考1、智能樓宇對安全防範系統有哪些具體要求？通常安全防範系統包含哪些內容？2、試述通道管制系統有哪些常用的識別裝置，是如何工作的？3、試述停車場自動識別管理及樓宇可視對講系統的工作原理。4、通道管制系統是如何通過電腦進行管理的？5、試述防盜報警裝置的種類和工作原理以及選用原則。6、試述樓宇巡更系統的構成類型和選用原則。7、試述電視監控系統的組成原理及各部分的作用。8、電視監控系統有哪些常用攝像機？各有哪些特點？如何選用？9、在電視監視系統中，如何根據用途選配攝像機的鏡頭？10、在電視監視系統中，有哪些常用的記錄和顯示裝置？11、試通過一個典型的電視監視系統理解電視監視系統的功能以及它是如何實現這些功能的？

安防系統 現代建築的高層化、大型化以及功能的多樣化，對安防系統提出了更新、更高的要求——安全可靠，具有較高的自動化水準及完善的功能。 樓宇安防系統必須對大廈的主要環境，包括內部環境和周邊環境進行全面有效地全天候的監視，如對大廈內部的財產、人身、檔資料、設備等的安全起著重要的保障作用。所以，安防系統是現代化的智能大廈樓宇自動化系統中不可缺少的一個子系統，也是大廈現代化的科學管理的一種主要手段，它可為大廈創造出一個安全舒適的工作與生活環境。 智能大廈安防系統從其基本功能的要求來劃分通常可以分成三大部分，它們是：防盜報警系統巡更管理系統閉路電視(CCTV)監視系統防盜報警系統防盜報警系統的應用場合 通常，包括智能大廈在內的現代化的大型建築物，在其內部的主要設施和要害部門都要求設置防盜報警的裝置，這些場所包括：停車場、大堂、商場、銀行、餐廳、灑吧、娛樂場所、設備間、倉庫、寫字樓層及其公共部分、大廈周圍及主要場所的出入口等。防盜報警系統的設計原則

防盜報警系統的設計應當從實際需要出發，盡可能使系統結構簡單、可靠，設計時應遵循的基本原則如下：(1)系統必須可靠。具有自動防止故障的特性，這意味著即使工作電源發生故障，系統也必須處於隨時能夠工作的狀態。(2)系統應具備一定的擴充能力，以適應後續使用功能的可能的變化。(3)報警器應安裝在非法闖人者不易達到的位置，通往報警器的線路最好採用暗埋方式。防盜報警系統的設計原則 (4)感測器或探測器儘量安裝在不注意的地方，且當受損時易於發現，並得到相應的處理。(5)系統應當採用符合我國有關的國家標準，即集散型結構通過匯流排方式將報警控制中心與現場控制器連接起來，探測器則連接到現場控制器上。在難於佈線的局部區域宜採用無線通信設備。(6)系統所使用的部件應儘量採用標準部件，便於系統的維護和檢修。(7)系統必須採用多層次、立體化的防衛方式。如周邊設防、區域佈防和目標保護。在目標保護中不能有監控盲區的出現。系統的結構組成防盜報警系統由下列三部分組成現場探測器現場控制器監控中心入侵報警系統 中間層區域控制器帶有微處理器，帶有多路數字開關輸入，接受來自探測器的信號，同時它還帶有多路數字開關輸出，不僅可以向下層設備發送報警資訊，還可以報告上層電腦控制中心。防盜報警裝置用於樓宇保安系統的防盜報警裝置較多，常用的有開關式報警器（磁控開關報警，微動開關報警）幹簧管防盜報警器微波防盜報警裝置紅外防盜報警裝置（熱感式和光束遮斷式）紅外/微波雙監防盜報警裝置（微波多普勒移動探測）超聲波物體移動探測器基於數字圖像處理的移動探測器紅外與微波報警器

紅外型防盜報警器受氣候條件，如外界溫度、濕度的變化影響較大；微波型防盜報警感測器的工作原理是利用目標的多普勒效應。多普勒效應是指當發射源和接收者之間相對運動時，接收到的信號頻率將發生變化。所以，這一種感測器立體範圍防範區域較大，受氣候條件、環境變化的影響較小。而且，具有穿透非金屬物質的本領，可以安裝在隱蔽之處，或外加修飾物就不易被察覺，能起到良好的防範作用。但是，這種防盜報警感測器時有虛報現象的發生。 紅外／微波雙監控防盜報警感測器是將紅外與微波二種類型的感測器組合起來使用，覆益同一防範區域，監測同一目標，只有當二種感測器都能檢測出報警目標時，才能發出報警信號。它們中的每一種感測器不會對另一種感測器的虛報源敏感，這樣就大大地降低了虛報率，提高了對場所的適應性。雖然，這種紅外／微波雙監控防盜報警感測器較複雜，價格也較貴一些，但由於它所具有的許多優點而被廣泛應用於大樓要害部門和智能化大廈的防盜報警系統中。現場探測器 現場探測器(感測器)主要有紅外／微波雙監探測器、門磁開關、玻璃破碎探測器等。此外，為了防止發生搶劫事件以及在發生緊急情況時報警，在需要的地方安裝緊急按鈕和腳踏開關等。現場控制器 現場控制器或防盜控制主機是帶微處理器的控制器，當它接收到現場的報警信號時，一方面對現場報警點進行操作和控制，另一方面向監控中心傳送有關的報警資訊，在監控中心的顯示幕上顯示出來或在監控中心的印表機上把有關的報警資訊列印記錄下來。現場控制器的規格與數量完全取決於現場報警信號的數量和性質而定。現場控制器的主要功能有：接收帶地址的報警信號對不同性質的防區，通過編程確定防區的性質可帶控制鍵盤和液晶顯示器，控制佈防和撤防，有密碼操作功能輸出信號帶動報警器和輸出標準信號推動聯動的設備與監控中心的通信功能監控中心 監控中心由高檔微機、高解析度的大型彩色顯示幕、中英文印表機、不間斷電源(UPS)以及與現場控制器的通信聯接器組成。此外，應有密碼操作功能、圖形功能、報警處理、報警、報表、列印、資料處理以及與CCTV系統有聯動功能的軟體支持。 監控中心的主要功能是接受現場報警、顯示及列印報警資訊，顯示報警現場平面圖形，報警點有明顯的閃爍。對於與CCTV系統有聯動功能的報警點輸出資訊到CCTV系統。監控中心的另外一個主要功能是控制現場報警點的佈防和撤防，或每天按時間程式進行佈防和撤防。產品選擇美國C&K公司瑞士CERBERUS公司（大型系統的組態）美國ADEMCO公司（品質可靠，適合中小系統）英國CHUBBB公司（品種齊全，具有較好的性價比）日本OPTEX公司巡更管理系統保證巡更值班人員按巡更程式路線與時間到達指定巡更點進行巡視，不能遲到，不能繞道充分保護巡更人員的自身安全巡更程式應該經常更換系統結構巡更管理系統的系統結構可分為如下部分：現場控制器監控中心巡更點匙控開關 通常，現場控制器與監控中心可以與防盜報警子系統共用。巡更點匙控開關可以接在就近的現場控制器或防盜報警控制主機。監控中心的功能監控中心的功能應該具有：用彩色圖形顯示巡更路線、巡更到位情況、巡更不到位報警。在不到位的巡更點處要求提示資訊，例如具有明顯的閃爍，併發出報警聲為保安人員制定多種巡更時制，操作人員只需簡單操作即能選定可以維持二個同時進行的巡更時制結構圖視頻監控系統 閉路電視監控系統(CCTV，CloseCircuitTelevision)是智能化大廈等現代建築物保安系統中不可缺少的一個子系統，通常在保安系統的監控中心設有數臺甚至數十臺閉路電視監視器，通過CCTV在監控中心可以隨時觀察到大廈人口、主要通道、客梯轎廂以及重要保安部位的動態情況，從而保證了這些主要場所的絕對安全。分類 根據監視對象性質的不同，閉路電視保安系統有四種類型：單頭單尾型單頭多用型多頭單尾型多頭多尾型單頭單尾閉路電視單頭單尾閉路電視視頻放大單頭多尾（一）單頭多尾（二）多頭單尾多頭多尾視頻監控系統組成攝像傳輸控制顯示攝像部分 攝像部分包括：攝像機、鏡頭、防護罩、安裝支架和雲臺等。它負責攝取現場景物並將其轉換為電信號，經視頻電纜將電信號傳送到控制中心，通過解調、放大及將電信號轉換成圖像信號，送到監視器上顯示出來。攝像機鏡頭手動/自動光圈定焦鏡頭自動光圈變焦鏡頭雲臺解碼器

解碼器的作用是專用數據電纜接收來自控制主機發送的控制碼，經其解碼，放大輸出，驅動雲臺的旋轉，以及變焦鏡頭的變焦與聚焦。通常，解碼器的電壓放大輸出，對雲臺的驅動電壓為24VAC，對通鏡的驅動電壓為7VDC～12VDC。

在選擇解碼器時，應考慮到解碼器與所配套的雲臺、鏡頭的技術參數量是否配匹，其次還要注意到解碼器適合的工作環境。控制系統輸入輸出信號切換錄影報警處理系統主要控制功能通過各種遙控電路控制攝像部分，控制電動變焦鏡頭的變焦、聚焦和光圈控制電動雲臺的左右上下轉動，實現寬範圍監視，並可對該範圍內任意部分進行特寫控制切換設備，使切換控制與雲臺、鏡頭的控制同步，實現任意切換圖像和控制設備控制設備視頻矩陣切換主機視頻分配器視頻放大器多畫面分割器監視器時滯錄影機控制鍵盤參數穩壓器機櫃模擬牆屏控制臺系統切換方式單步切換方式順續切換方式分組切換方式控制系統管理CCTV監控系統主要提供的功能有輪流監視重點監視報警錄影 系統的管理人員主要有三種，相應的把這些使用者分為三個等級，其中優先順序最高的是工程管理人員，他們負責編制系統控制方式程式，預置系統的參數，確定系統回應方式與回應時間，可以監視整個系統的運行情況；其次是大廈的高層行政管理人員，他們可選擇監視現場的全部或局部的畫面；第三是操作人員，可選擇監視現場的局部或全部的畫面，對系統控制的優先是級最低。 系統可以根據需要在畫面上疊加諸如日期、時間、攝像機編號、監視器編號、程式號、文字說明等資訊。 此外，系統應配有報警介面模組。傳輸與供電系統介面樓宇安防系統的介面可分為二大類型：一類是安防系統內部各子系統，如防盜報警系統與視頻監視系統之間的介面另一類是與其它系統之間的介面防盜報警與視頻監控介面 防盜報警系統與CCTV系統從總體來說都屬於安防系統，是樓宇安防系統的組成部分，但這二個子系統不論在結構還是在功能上是相對獨立的二個系統，但當發生報警時，防盜報警系統應該立即將包含報警點的資訊送到CCTV監視系統，由該系統控制報警點附近的攝像機轉向報警點並開始自動錄影，系統的主監視器也自動切換到該攝像機的畫面。所以，這二個系統之間有著介面與協調關係。電視系統監控與報警聯動防盜報警系統與機電設備監控系統的介面 一旦發出報警，防盜報警系統應該立即把含有報警防區的信號發送到機電設備監控系統，由機電設備監控系統控制報警防區的照明系統，打開相應區域的照明設備。該信號應為無源觸點信號。視頻系統與消防報警系統介面啟動相應的錄影機監控火災地點出入口控制系統不僅實現監視、控制，還可以實現管理。安防系統監控點設計(1)防盜報警系統紅外微波雙監移動感應探頭玻璃破裂感應探頭手動緊急報警按鈕物品移動報警按鈕門磁開關卷閘磁開關其數量根據大廈的具體結構以及需求而定。安防系統監控點設計(2)CCTV監視系統變焦鏡頭彩色攝像機變焦鏡頭黑白攝像機定焦鏡頭彩色攝像機定焦鏡頭白攝像機雲臺其數量根據大廈的具體結構與需求而決定。

電腦網絡網路基礎：概念、分類；硬體：傳輸介質；軟體：協議。電腦網絡的定義電腦網絡是指將地理位置不同且具有獨立功能的多個電腦，通過通信設備和線路連接起來，並以功能完善的網路軟體（網路協議、網路操作系統等）實現網路資源的共用。電腦網絡是電腦技術與通信技術相結合的產物。網路資訊傳輸示意電腦網絡的功能資訊通信（基本功能）電子郵件、網上聊天、網上電話、視頻會議等。資源共用讓網路上的用戶都能使用網路中的程式、數據、設備等。分佈式處理大型問題-合適演算法-共同協作-降低費用電腦網絡的分類按拓撲結構星型、環型、匯流排網、樹型、網狀等。按通信介質雙絞線、同軸電纜、光纖、衛星網等。按傳輸帶寬窄頻網、寬頻網按通信距離局域網、廣域網……局域網LAN—LocalAreaNetwork一般為一個單位所有範圍小（10m~2km）數據傳輸速率高（10-1000Mbps）傳輸延遲低（幾十微秒）誤碼率小（出錯率低）廣域網WAN—WideAreaNetwork也叫遠程網，跨越的地理區域較廣通常構架在公共通信網上傳輸速度低（典型56Kbps-155Mbps）傳輸延遲長網路拓樸結構複雜局域網可以是廣域網的一個終端網路傳輸路徑信號源接收方發送裝置接收裝置傳輸介質網路傳輸介質網路中發送方與接收方之間的物理通路。有線傳輸介質同軸電纜雙絞線光纖無線傳輸介質地面微波衛星微波紅外線同軸電纜帶寬約500MHz數據速率可達500Mbps有兩種傳輸資訊模式基頻廣泛用於局域網中寬頻每個頻率範圍都攜帶各自的編碼資訊，可以在一根電纜上傳輸多個數據流，如有線電視絕緣體銅質或鋁質導線網狀導線外皮雙絞線通信距離一般不超過100m帶寬可達250KHz100m距離內速率可達100Mbps目前常用的是五類雙絞線，有四根雙絞線放在同一根電纜內三類：10Mbps五類：100Mbps（目前使用得最多）六類：200Mbps光纖傳輸速率高（幾十至數百Gbps）抗干擾能力強保密性好無接地麻煩光纖與電纜頻率衰減多模光纖和5類雙絞線的衰減與頻率關係如圖2-13所示，當傳輸頻率超過100MHz時，5類雙絞線隨著頻率的增加衰減愈來愈大；而光纖在300MHz以內，衰減基本不變。

圖2-13光纖與電纜頻率與衰減關係圖光纖光纜的結構大致可分為纜芯（CableCore）和保護層（Sheath）兩大部分，圖2-14為四芯光纜剖面的示意圖。圖2-14四芯光纜剖面示意圖電腦網絡協議定義：通信雙方事先約定好的和必須遵守的規則。電腦網絡不可缺少的部分（核心）。常用協議：OSI/RM開發系統互聯參考模型TCP/IP

TCP：傳輸控制協議

IP：互聯網協議OSI/RM參考模型OpenSystemInterconnection，ReferenceModel，七層結構1物理層2資料鏈路層3網路層4傳輸層5會話層6表示層7應用層與用戶應用進程的介面進行數據格式轉換會話管理和數據同步從端到端透明地傳輸報文分組傳輸和路由選擇在鏈路上差錯地傳輸一幀一幀資訊將比特流放到物理介質上傳送TCP/IP協議TCP協議（傳輸控制協議，TransmissionControlProtocol）：規定傳輸資訊怎樣分層、分組和線上路上傳輸；IP協議（互聯網協議，InternetProtocol）：定義Internet上電腦之間的路由選擇，把不同網路的物理地址轉換為Internet地址；四層結構應用層、傳輸層、互連層、網路介面層。TCP/IP協議及其層次網路層定義了各種物理網路和TCP/IP之間的網路介面；不提供任何協議；直接使用其他物理網路協議。互連層定義了正式的分組格式和協議，即IP協議（InternetProtocol）。目的是把IP分組發送到應該去的地方。傳輸層功能是使源端和目的端主機上的對等實體可以進行會話。提供兩個協議：

TCP－面向連接，高可靠性；

UDP－面向數據報，高效率。應用層對應於OSI/RM中的高三層（會話層、表示層、應用層）。常用的應用協議：SMTP：簡單郵件傳輸協議HTTP：超文本傳輸協議FTP：檔傳輸協議TELNET：遠程登錄協議NNTP：網路新聞傳輸協議DNS：功能變數名稱系統TCP/IP協議及其層次OSI參考模型與TCP/IP的比較共同之處：採用層次結構的概念，在傳輸層中定義了相似的功能。無論是OSI參考模型與協議，還是TCP/IP協議都不是完美的，對二者的評論與批評都很多。在80年代幾乎所有專家都認為OSI參考模型與協議將風靡世界，但事實卻與人們預想的相反；OSI參考模型與TCP/IP的比較TCP/IP協議在70年代誕生以來已經成功地贏得了大量的用戶和投資；TCP/IP協議的成功促進了Internet的發展，同時Internet的發展又進一步擴大了TCP/IP協議的影響；OSI參考模型與協議遲遲沒有成熟的產品推出，妨礙了第三方廠家開發相應的硬體和軟體，從而影響了OSI產品的市場佔有率與今後的發展。局域網技術組成軟體OS：WindowsNT/2000Server、UNIX、Linux、Netware應用軟體硬體伺服器工作站網路適配器—網卡網路傳輸介質網路連接部件（HUB、中繼器、交換機等）局域網技術結構化佈線系統（SCS）一種在建築物和建築群中實現綜合數據傳輸的網路系統。六個子系統 管理子系統 垂直子系統 水準子系統 工作子系統 設備子系統 戶外子系統局域網常見拓撲結構星型環型匯流排型星型和匯流排型結合的複合型結構局域網常見的拓撲結構(星型)易實現，節點擴展、移動方便，維護容易網路傳輸數據快局域網常見的拓撲結構(環形)實現簡單，投資小，傳輸速度快維護困難，不易擴展局域網常見的拓撲結構(匯流排型)組網費用低，用戶擴展容易，維護方便匯流排帶寬共用，傳輸速度隨用戶增多而下降局域網常見的拓撲結構(複合型)應用廣泛，擴展靈活，速度快維護困難，網路速度隨用戶增多而下降10BASE-T以太網拓樸結構為星型工作方式為交換式設備使用交換機，每個用戶各占10Mbps帶寬，互不影響。快速網路技術能實現100Mbps以上的傳輸速率常見網路快速以太網FDDI網路交換以太網千兆位以太網非同步傳輸模式（ATM）網廣域網技術構成主機和通信子網廣域網技術網路互聯網路互聯的核心是網路之間的硬體連接和網間互聯協議。常用的網路互聯設備中繼器（Repeater）集線器（Hub）網橋（Bridge）路由器（Router）網關（Gateway）局域網互聯將多個局域互聯起來，實現更大範圍的電腦聯網。中繼器將網路上的一個電纜段上傳輸的數據信號進行放大和整形，工作在OSI中的物理層上網橋（橋接器）在資料鏈路層實現LAN互聯的存儲轉發設備，工作在資料鏈路層。局域網與廣域網互聯路由器（選徑器）負責將數據分組由源端經最佳路徑傳到目的端。兩個功能：路由選擇和數據轉發。工作在網路層。網關（協議轉換器）完成傳輸層以上的協議轉換。分為傳輸網關和應用程式網關工作在傳輸層以上路由選擇

建築設備工程第一節供配電系統一、電力網、電壓等級和負荷分類

(一)電力系統及電力網電力系統(PowerSystem)：由各種電壓的電力線路將一些發電廠、變電所和電力用戶聯繫起來的一個發電、輸電、變電、配電和用電的整體。電力網(PowerNetwork)：電力系統中各級電壓的電力線路及其聯繫的變電所。220/380V6~10kV35~500kV3.15~20kV低壓配電線高壓配電線高壓輸電線用戶區域變電所發電廠升壓變壓器發電機G降壓變壓器降壓變壓器低壓，是指1kV以下的電壓。1kV及以上的電壓稱為高壓。一般還把3、6、10kV等級的電壓稱為配電電壓，把高壓降為這些等級電壓的降壓變壓器稱為配電變壓器；接在35kV及以上電壓等級的變壓器稱為主變壓器。因此，配電網是由10kV及以下的配電線路和配電變壓器所組成的，它的作用是將電力分配到各類用戶。安全：在電能的供應、分配和使用中，不應當發生人身及設備事故。可靠：應滿足電能用戶對供電可靠性的地要求。優質：應滿足電能用戶對電壓品質和頻率等方面的要求。經濟：供電系統的投資要少，運行費用要低，並盡可能地節約電能和減少有色金屬的消耗量。(二)電力網的電壓等級電力網的電壓等級是比較多的，不同的電壓等級有不同的作用。從輸電的角度看，電壓越高則輸送的距離就越遠，傳輸的容量越大，電能的損耗就越小；但電壓越高，要求絕緣水準也越高，因而造價也越高。目前，我國電力網的電壓等級主要有0.22、0.38、3、6、10、35、110、220kV共8級。GMMM用電設備和發電機的額定電壓UN＋5％—5％2、用電設備的額定電壓：規定與同級電網的額定電壓相同。3、發電機的額定電壓：規定高於同級電網額定電壓的5％。1、電網(電力線路)的額定電壓：是確定各類電力設備額定電壓的基本依據。4、電力變壓器的額定電壓：GM電力變壓器的額定電壓T2T1UN+10%+5%+0%+5%當變壓器直接與發電機相連時(如T1)，其一次繞組的額定電壓應與發電機的額定電壓相同，即高於同級電網額定電壓的5％。當變壓器不與發電機相連，而是連接線上上(如T2)，則可看作是線路的用電設備，因此其一次繞組的額定電壓應與電網額定電壓相同。(1)一次繞組的額定電壓：(2)二次繞組的額定電壓若變壓器二次側供電線路較長(如為較大的高壓電網)時，則變壓器二次側的額定電壓，一方面要考慮補償變壓器滿載時內部5％的電壓降，另一方面要考慮變壓器滿載時輸出的二次電壓還要高於電網額定電壓5％，以補償線路上的電壓降，故它要比電網額定電壓高10％(如T1)。如果變壓器二次側線路不太長(如為低壓電網或直接供電給高/低壓用電設備時額定電壓)時，則變壓器二次側的額定電壓，只需高於電網額定電壓的5％，僅考慮補償變壓器內部的5％的電壓降(如T2)。(三)用電負荷的分類三級負荷：凡不屬一級和二級負荷者二級負荷：中斷供電將造成較大政治影響、較大經濟損失、公共場所秩序混亂。一級負荷：中斷供電將造成人員傷亡、重大政治影響者、重大經濟損失、公共場所秩序嚴重混亂。在智能樓宇用電設備中，屬於一級負荷的設備有：消防控制室、消防水泵、消防電梯、防排煙設施、火災自動報警、自動滅火裝置、火災事故照明、疏散指示標誌和電動的防火門窗、卷簾、閥門等消防用電設備；保安設備；主要業務用的電腦及外設、管理用的電腦及外設；通信設備；重要場所的應急照明。屬於二級負荷的設備有：客梯、生活供水泵房等。空調、照明等屬於三級負荷。

二、典型樓宇供配電系統

中大型樓宇的供電電壓一般採用10kV，有時也可採用35kV，變壓器裝機容量大於5000kVA。為了保證供電可靠性，應至少有兩個獨立電源，具體數量應視負荷大小及當地電網條件而定。兩路獨立電源運行方式，原則上是兩路同時供電，互為備用。此外，必要時還需裝設應急備用發電機組。(一)負荷分佈及變壓器的配置高層建築的用電負荷一般可分為空調、動力、電熱、照明等類。對於全空調的各種商業性樓宇，空調負荷屬於大宗用電，約占40％-50％。冷熱源設備一般放在大樓的地下室、首層或下部。動力負荷主要指電梯、水泵、排煙風機、洗衣機等設備。普通建築的動力負荷都比較小，隨著建築高度的增加，在超高層建築中，由於電梯負荷和水泵容量的增大，動力負荷的比重將會明顯的增加。動力負荷中的水泵、洗衣機等亦大部分放在下部，因此，就負荷的豎向分佈來說，負荷大部分集中在下部，因此將變壓器設置在建築物的底部是有利的。但在40層以上的高層建築中，電梯設備較多，此類負荷大部分集中於大樓頂部。豎向中段層數較多，通常設有分區電梯和中間泵站。在這種情況下，宜將變壓器按上、下層配置或者按上、中、下層分別配置。供電變壓器的供電範圍大約為15—20層。為了減少變壓器台數，單臺變壓器的容量一般都大於1000kVA。由於變壓器深入負荷中心而進入樓內，從防火要求考慮，不應採用一般的油浸式變壓器和油斷路器等在事故情況下能引起火災的電氣設備，而應採用幹式變壓器和真空斷路器。

負荷中心是供配電設計一個重要的概念。變電所應儘量設在負荷中心，便於配電，節省導線，也有利於施工。負荷中心實際上是一種最佳配電點，它需要按所要達到的優化目標不同的計算條件而列出的目標函數來確定。事實上，負荷的大小不是恒定不變的，因此負荷中心常會變動。在設計時也往往由於各種實際因素而不能將配電點佈置在計算而得的負荷中心上。只有在負荷比較平穩的部門，才可將變電所設在負荷中心或大負荷的近旁。(二)供電系統的主結線電力的輸送與分配，必須由母線、開關、配電線路、變壓器等組成一定的供電電路，這個電路就是供電系統的一次結線，即主結線。智能樓宇由於功能上的需要，一般都採用雙電源進線，即要求有兩個獨立電源，常用的供電方案如圖所示。圖a為兩路高壓電源，正常時一用一備，即當正常工作電源事故停電時，另一路備用電源自動投入。此方案可以減少中間母線聯絡櫃和一個電壓互感器櫃，對節省投資和減小高壓配電室建築面積均有利。這種結線要求兩路都能保證100％的負荷用電。當清掃母線或母線故障時，將會造成全部停電。因此，這種接線方式常用在大樓負荷較小，供電可靠性要求相對較低的建築中。圖b為兩路電源同時工作，當其中一路故障時，由母線聯絡開關對故障回路供電。該方案由於增加了母線聯絡櫃和電壓互感器櫃，變電所的面積也就要增大。這種接線方式是商用性樓宇、高級賓館、大型辦公樓宇常用的供電方案。當大樓的安裝容量大，變壓器台數多時，尤其適宜採用這種方案，因為它能保證較高的供電可靠性。S1S2市電2備用10KV母線市電1主供常用的高壓供電方案一用一備同時供電S1S2市電2備用10KV母線市電1主供母線聯絡開關當變壓器台數較少時，尚可從鄰近樓宇高壓配電室以放射式向該樓宇變壓器供電。我國目前最常用的主結線方案如圖所示，採用兩路l0kV獨立電源，變壓器低壓側採取單母線分段的方案。對於規模較小的建築，由於用電量不大，當地獲得兩個電源又較困難，附近又有400V的備用電源時，可採用一路10kV電源作為主電源，400V電源作為備用電源的高供低備主結線方案，如圖所示。智能樓宇高壓供電只是將高壓電源移至大樓附近而已，大樓內的用電設備仍是以低壓為主。S2S1雙電源主接線方案10kV/400V變壓器10kV母線市電1市電2400V母線高供低備主接線方案10kV/400V母線10kV/400V變壓器380V/220V備用10kV(三)低壓配電方式低壓配電方式是指低壓幹線的配線方式。低壓配出幹線一般是指從變電所低壓配電屏分路開關至各大型用電設備或樓層配電盤的線路。用電負荷分組配電系統是指負荷的分組組合系統。智能樓宇由於負荷的種類較多，低壓配電系統的組織是否得當，將直接影響大樓用電的安全運行和經濟管理。低壓配電的結線方式可分為放射式和樹幹式兩大類。放射式配電是一獨立負荷或一集中負荷均由一單獨的配電線路供電，它一般用在下列低壓配電場所：①供電可靠性高的場所。②單臺設備容量較大的場所。③容量比較集中的地方。對於大型消防泵、生活水泵和中央空調的冷凍機組，一是供電可靠性要求高，二是單臺機組容量較大，因此考慮以放射式專線供電。對於樓層用電量較大的大廈，有的也採用一回路供一層樓的放射式供電方案。樹幹式配電是一獨立負荷或一集中負荷按它所處的位置依次連接到某一條配電幹線上。樹幹式配電所需配電設備及有色金屬消耗量較少，系統靈活性好，但幹線故障時影響範圍大，一般適用於用電設備比較均勻，容量不大，又無特殊要求的場合。圖示分別是放射式和樹幹式接線圖。國內外智能樓宇低壓配電方案基本上都採用放射式，樓層配電則為混合式。混合式即放射一樹幹的組合方式，如圖所示。有時也稱混合式為分區樹幹式。低壓配電屏······低壓配電屏······低壓配電屏······放射式配電系統樹幹式配電系統混合式配電系統低壓配電方案在高層住宅中，住戶配電箱多採用單極塑膠小型開關：一種自動開關組裝的組合配電箱。對一般照明及小容量插座採用樹幹式接線，即住戶配電箱中每一分路開關帶幾盞燈或幾個小容量插座；而對電熱水器、窗式空調器等大宗用電量的家電設備，則採用放射式供電。三、供配電系統監測

供配電系統是智能大樓的命脈，因此電力設備的監控和管理是至關重要的。由監控系統對供配電設備的運行狀況進行監視，並對各參量進行測量，如電流、電壓、頻率、有功功率、功率因數、用電量、開關動作狀態、變壓器的油溫等等。管理中心根據測量所得的數據進行統計、分析，以查找供電異常情況、預告維護保養，並進行用電負荷控制及自動計費管理。電網的供電狀況隨時受到監視，一旦發生電網全部斷電的情況，控制系統作出相應的停電控制措施，應急發電機將自動投入，確保消防、保安、電梯及各通道應急照明的用電，而類似空調、洗衣房等非必要用電負荷可暫時不予供電。同樣，複電時控制系統也將有相應的複電控制措施。①各自動開關、斷路器狀態監測②三相電壓、電流檢測③有功、無功功率及功率因數檢測④電網頻率、諧波檢測⑤變壓器溫度檢測及故障狀態報警⑥用電量(kWh)檢測供配電系統監測內容(一)高、低壓端電壓及電流自動檢測對6—10kV高壓線路的電壓及電流測量方法如圖所示。低壓端(380／220V)的電壓及電流測量方法與高壓側基本相同，只不過是電壓和電流互感器的電壓等級不同。電流變送器A電流檢測電流互感器電壓互感器6～10kV至DDC0－5VDC電壓變送器VVV至DDC電壓互感器電壓檢測0－5VDC交－直變換CBA高壓線路的電壓及電流測量方法(二)功率、功率因數的檢測通過測量電壓與電流的相差可測得功率因數，有了功率因數、電壓、電流數值即可求得有功功率和無功功率。因此，可以先測量功率因數，然後間接得出功率數據，這是一種間接的測量功率的方法。比較精確的測量功率方法是採用模擬乘法器構成的功率變送器，或者用數位化測量的方法(高速採樣電壓、電流數據，再對數字信號進行處理)，直接測量功率數據。(三)供電品質的監測供電品質的指標通常是電壓、頻率和波形，其中尤以電壓和頻率最為重要。電壓品質包括電壓的偏移、電壓的波動和電壓的三相不平衡度等。1．頻率:在電氣設備的銘牌上都標有額定頻率。我國電力工業的標準頻率為50Hz。由於頻率直接影響電子設備的正常工作，因此對於頻率的偏差要求很嚴格，國家規定電力系統對用戶的供電頻率偏差範圍為土0.5％。對電網頻率的檢測可在低壓側進行，在電網的頻率偏差超過允許值時，監測系統應予報警，必要時應切斷市電供電，改用備用電源或應急發電機供電。2．電壓偏移:各種電氣設備的銘牌都標有它的額定工作電壓。但在實際運行中由於電力系統負荷的變化或用戶本身負荷的變化等原因，往往使用電設備的端電壓偏離額定值。電壓低於額定值往往是發生在高峰負荷時長線路的末端，電壓高於額定值往往是發生在低負荷時線路的始端。當電壓過高或過低時，監測系統應予報警，同時需採取系統或局部的調壓及保護措施。對電壓偏移的改善一般要求在電網的高壓側採取措施，使電網的電壓隨負荷的增大而升高，反之負荷減少電壓降低。對於重要的負荷，宜在受電或負荷端設置調壓及穩壓器。3．電壓波動及諧波:電動機啟動，電梯、電焊類衝擊負荷的工作，將引起供配電系統中的電壓時高時低，這種短時間的電壓變化稱為電壓波動。電力系統中交流電的波形從理論上講應該是正弦波，但實際上由於三相電氣設備的三相繞組不完全對稱，帶有鐵心線圈的勵磁裝置，特別是大型晶閘管裝置、電力電子設備的應用，在電力系統中產生了與50Hz基波成整數倍的高次諧波，於是電壓的波形發生畸變成為非正弦波。電壓波動及諧波對電氣設備的運行是有害的。照明和電子設備對電壓波動比較敏感。諧波不僅嚴重影響電氣設備的安全正常運行，而且對通信系統和電腦系統等也有較大影響，因此消除／抑制諧波是十分重要的。4．電壓的不平衡度:在低壓系統中一般採用Yy0三相四線制，單相負荷接於相電壓上。由於單相負荷在三相系統中不可能完全平衡，因而三個相電壓不可能完全平衡。電壓的不平衡度可以通過測量三個相電壓及三個相電流的數據，再經相互比較其