智能建筑弱電工程設計的若干技術問題

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摘要：本文通過對智能建筑弱電工程實例列舉、分析，對設計上出現的一些問題進行歸納、總結，強調智能建筑弱電設計應以穩(wěn)定、可靠、合理、實用為原則；同時應注意加強各相關專業(yè)間的相互協(xié)調和配合。

　　關鍵詞：智能 建筑 弱電 工程 穩(wěn)定 可靠 合理 實用

　　近年來，智能建筑以適應時代發(fā)展潮流，符合人們追求安全、舒適、便捷需求的鮮明特點，在社會上廣受關注和歡迎。在其推廣應用過程中，由于人們認識上的誤差，工程實踐經驗的不足，也出現過一些曲折和發(fā)展不平衡的問題，影響了智能功能和效益的正常發(fā)揮。本文將通過作者幾年來從事智能建筑行業(yè)實際工作經驗的總結，提供一些處理問題的做法和觀點，供各位同行在今后的工作中參考借鑒。

　　一、切莫貪大求全，但求專、精、經濟實用

　　作為現代建筑不可缺少的配套專業(yè)，智能化系統(tǒng)工程同樣受到技術、經濟和時間等因素的制約，必須根據建筑物的專業(yè)特點與使用需求有機地緊密結合起來，綜合考慮其使用功能、管理和經營要求、工程投資能力等因素，分清主次，突出重點，保證主要功能，選擇適用的各個專業(yè)子系統(tǒng)、系統(tǒng)集成程度、標準等級和經濟規(guī)模。

　　例如，智能型辦公大廈就要突顯其辦公自動化、通信網絡化等方面功能定位；大型公共建筑（例如會展中心、圖書館）就要突出專業(yè)服務功能和業(yè)務管理設施等，技術環(huán)境和水平的提升。又如：視頻點播（VOD）系統(tǒng)在旅館、酒店行業(yè)較為常見和實用，而在其他服務行業(yè)卻并不盡然。在星級酒店旅館中，電子門鎖已得到普遍應用，而其他場合只會設在某些特別重要機房和安全等級高的關鍵部位。工程設計上要因地而宜。

　　前幾年，某些工程從商業(yè)利益出發(fā)，追求廣告效應，片面地強調所謂“nA”功能，含大求全，什么功能都想要，而實際上缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，設計考慮不周、出現偏差，必備的相關設施和配套環(huán)境不能及時跟進和提供，結果智能化系統(tǒng)成了擺設品，頭腦發(fā)達、四肢不靈，發(fā)揮不出應有功能和作用，投資也得不到回報，這類例子并不少見。因此，應從此類案例上吸取深刻教訓，從實際需要出發(fā)，在工程設計一開始時，就全面地做好智能建筑的規(guī)劃、設計和配套工作。

　　二、跟蹤主流技術，走成熟、可靠、穩(wěn)健發(fā)展的技術路線

　　智能技術發(fā)展日新月異，工程設計上應注意當前IT產業(yè)發(fā)展動態(tài)和趨勢，緊跟智能建筑技術發(fā)展主流，同時要注意智能建筑工程與科研和開發(fā)工作極不相同。它通常只能一次性成功，工程現場不具備反復變動、多次試驗的條件和可能，而且受工程周期和進度的限制、工程投資的約束則更為明顯。因此，在實際工作上，要慎重選用某些新技術，除非有穩(wěn)妥、可靠的保障措施。通常，要以采用可靠、成熟、穩(wěn)定的先進技術為原則，選用經過市場考驗、實踐證明可靠和成功的產品及設備。一般情況下，已批量生產和投入使用的系列化品牌產品是設計上首選對象。同時，要考察產品兼容性、升級換代的可能性、技術上開放性、市場上技術支持度，以及廠商在當地技術服務和支持的能力。

　　十兆——百兆——千兆以太網組網技術的發(fā)展過程，給了智能化工程一個有益啟示：穩(wěn)健地追求技術先進性，對工程成功、系統(tǒng)具備生命力至關重要。

　　三、遵循因地而宜、實事求是、科學合理的原則

　　每一系統(tǒng)和設備都有其適用范圍，功能和性能上的局限性，設備不是“萬能”的，貪圖所謂“最好”“最新”“最全”的觀念，是不切實際的看法。

　　例如，某會展中心大型展廳配置公共業(yè)務廣播系統(tǒng)，是按照普通語言擴音標準設計的，曾有某承包商為了提高造價，竟宣稱其能在大型展廳做到音樂廳、影劇院的音響效果，多次要求變更原設計，增加設備、更換檔次。這在建筑聲學等條件滿足不了，設備上也做不到，實際上也沒必要的要求，其結果當然是被駁回。否則，不但產生不合理投資，還可能因原因、責任不明引起糾紛。

　　又如，某一工程為了滿足局部現場教學轉播的業(yè)務需求，設計上不恰當地與安保閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)合在一起，整個系統(tǒng)復雜化了、技術等級和標準隨之提高了，圖象質量還達不到規(guī)定要求，使用上既不靈活、也不方便。經糾正，改為二者分開，另設一套專業(yè)電視錄播小型系統(tǒng)專用于電視教學轉播，既滿足使用要求，又簡化系統(tǒng)、不增加造價，使投資更為合理。

　　四、重視系統(tǒng)可用性、穩(wěn)定性和可靠性問題

　　建筑智能化系統(tǒng)使用壽命可能少則幾年、十幾年，多則幾十年，通常投入使用后要24小時不停機運行，肩負著保障建筑物內各類活動、人身安全的任務。除要注意設備和系統(tǒng)選型外，對要求較高的場合，應有其他的技術保障措施，例如：雙機熱備份、軟件備份、熱插拔硬盤或使用RAID、增加系統(tǒng)冗余量，增設UPS電源，采用強制散熱、快速恢復措施等。要求7×24小時運行的特殊系統(tǒng)，更應強化可用性、應急管理、安全保護等方面的保障措施。

　　根據以往工程經驗，諸如消防報警系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)等輸入、輸出控制點數，不宜超過其系統(tǒng)最大可用容量的80％；擴音系統(tǒng)負載的實際消耗功率宜控制在額定輸出功率70％以下。應注意采用設備廠商的設計推薦值。

　　五、妥善處理需求和成本關系，提升系統(tǒng)性價比

　　工程上要考慮在滿足使用要求前提下，盡量簡化系統(tǒng)、降低投資和運營成本，不同的控制組合組合方式不但關系到智能系統(tǒng)本身的投資，而且還會直接影響到被控機電設備的技術要求和設備費用。

　　以智能照明控制系統(tǒng)為例，宜多采用開關控制方式，少用無級調光控制做法。照明亮度和場景的變化與控制，可通過燈具布置上的變化、照明配電回路細分和增設來調配實現，同樣達到多級控制、多種變化的效果。這樣做不僅簡化了系統(tǒng)復雜程度，也降低了照明燈具、光源的技術要求，又可大幅度降低投資多達3－5倍以上。因此，除必須進行無級調光的特殊場合外，建議照明調節(jié)采用多級開關控制方式。

　　六、弱電線路設計也應注意工作穩(wěn)定、可靠的問題

　　在弱電系統(tǒng)線路設計上提倡采用較可靠聯(lián)接方式，例如采用環(huán)形總線接法、適當增加回路或備用回路、限制單一回路設備接入數量等。某一大型工程消火栓系統(tǒng)，啟泵回路采用極少用的常閉觸點串接做法，分十多個回路，每個回路串接著數十個觸點。施工中發(fā)現任一常閉觸點的開路常會引起水泵誤動作，每次要到現場去逐個查找、排除故障，時間長達1－2小時，多次整改效果不好，后來只好全部返工改回較為可靠的常開觸點并接啟泵接線方式。該問題曾在圖紙會審時提出，未引起設計者重視，事后再返工非常麻煩。

　　工程設計上應注意，受產品質量和現場條件的限制，同一回路串聯(lián)/并接多個觸點連鎖或聯(lián)動控制設備的數量不宜過多。

　　此外，主干回路上線管、線槽中電纜和導線的密度、分隔鋪設的要求也常會被忽略，結果造成施工困難，產生使用過熱，易相互干擾等隱患。對于長距離（例如百米以上）多負載傳輸回路，像DC工作電源回路，設計時要核算線損引起的電壓降，提醒調試時檢查回路末端的工作電壓，這是設備工作不正常的常見原因之一。

　　七、某些系統(tǒng)應適度超前，留有今后發(fā)展空間

　　通信自動化是智能建筑三大內容之一，目前這方面的發(fā)展迅速、需求尤為急切，要有一定的超前考慮，提高設計標準與要求，加重其投資比例。

　　綜合布線是智能建筑的神經元，遍及建筑物各處，是各個行業(yè)通信網絡化的基礎，近來市場價格也降低不少、所占費用比例不高。因此，建議建筑內外各使用空間、墻體、地面都要充分考慮今后發(fā)展需要，多增設一些信息點，按照智能建筑標準要求適當增加些系統(tǒng)余量，避免今后使用空間的用途一有變化，飛線、明線到處是，極不便利和雅觀。千兆網是今后發(fā)展必經之路，適當的部位要考慮留有光纖信息點或增容管道，也可采用吹光纖技術進行預留。此外，要求設有信息點位置的附近，一定要配套電源插座或配電設施。

　　對某些分期實施的系統(tǒng)，預埋件、預留孔洞、預埋管線要提前設計留設，便于以后安裝施工。例如，在弱電出戶管道進建筑的位置，應適當多留2－3根直徑100mm左右地下穿墻鋼管，以備以后增擴，大型建筑物還適當多留幾處。

　　八、要特別注意專業(yè)系統(tǒng)、設備之間接口的配套與落實

　　這是某些工程智能化系統(tǒng)無法聯(lián)動和正常運轉的常見原因之一。設計上要明確提出與機電專業(yè)設備接口、控制/通信協(xié)議的詳細標準和技術要求。

　　以硬線直接聯(lián)接方式控制的設備主要規(guī)定與要求有：輸入、輸出觸點的工作電壓、驅動電流、匹配阻抗；而與之相應的，智能系統(tǒng)控制模塊在連接時，要注意輸出/輸入端口工作電壓應相同，要核實其帶負載能力和容量大小是否足夠？同時應注意與被控設備的電氣隔離或電氣共同問題。工程上常見到不相匹配時，輕者無法正常驅動設備，重者引起設備毀壞，損失不可預測。

　　利用標準通信和控制接口的系統(tǒng)、設備（如采用RS232C、RS485、LonWorks，BACnet等等的）也應注意設備端口的實際接法會隨具體產品有所不同，設備和系統(tǒng)間的通信和控制協(xié)議要求應相互開放。這些問題設計上要先查證、核實清楚，并在各類盤、箱、柜、冷水機組、空調機組、水泵、電梯等設備訂貨要求中明確說明。可能的話應將樣品交給系統(tǒng)集成商先行試驗，以提前發(fā)現、處理問題。

　　九、大中型建筑物各樓層應考慮設置專用弱電間和井道

　　現代建筑中其弱電系統(tǒng)大量增多，而電子設備對環(huán)境條件要求較高，特別對溫度尤為敏感。現場設備需要有足夠空間與位置，以滿足安裝、測試、使用、檢修上的要求，而且弱電設備和線路與其他專業(yè)設施緊鄰，也存在著安全、干擾、穩(wěn)定性方面的隱患。即使是普通建筑物也應考慮，若干年后也有翻修、改建、更新?lián)Q代上的需求，因此建議新建工程各樓層部位應盡可能設立獨立的弱電設備間和井道。

　　專用弱電間應考慮有良好的通風散熱措施和工作照明，配置充足的工作電源，最好由專用回路或應急供電回路配送，有時還得由控制室集中管理和控制，弱電間還應有進出孔洞封堵和防止小動物進入的措施。

　　樓層弱電間涵蓋的服務范圍要受到系統(tǒng)、設備信號總線傳輸距離的限制。例如：綜合布系統(tǒng)水平工作區(qū)長度不得超過90米，考慮到線路上下彎曲繞行，服務半徑通常不超過50米，否則應調整弱電間位置和數量，改變網絡架構。

　　十、從設計上做好與其他設備專業(yè)管槽、管道的綜合工作，設備空間等的預留工作

　　智能化弱電系統(tǒng)管道、線槽在建筑工程中是屬于輔助設施，通常應避讓于風管、水管、強電管槽，故設計上要主動先與其他專業(yè)溝通，安排好合適的布線途徑、高度和位置。在設計圖紙綜合及會審時，更要注意這個問題，避免設計上趕出圖時間而疏忽，造成施工上沖突、返工與浪費。

　　大體量設備（如大型顯示屏、大音箱等），在土建結構、裝修設計時，就應商量好留有足夠大的空間和最佳位置，預留尺寸適宜的孔洞和安裝固定的預埋件。安裝吊支架應牢固可靠，設備部位最好由裝修統(tǒng)一歸口，達到較好裝飾效果。

　　十一、對中央控制室/操作控制室統(tǒng)一規(guī)劃布置和設計

　　智能化子系統(tǒng)較多，要求各異，又常共用主機房。在各子系統(tǒng)基本確定后，應把它們對機房布置的具體要求歸納起來，統(tǒng)一由設計總包協(xié)調、規(guī)劃、設計，制定裝修標準，避免施工上各自為政、管理上混亂無章。為了方便使用和管理，建議中控室應按有關規(guī)定標準設置獨立的通風空調系統(tǒng)或恒溫恒濕設施，鋪設防靜電架空地板，進出洞口要有防堵措施，不能有無關的管道穿過。要統(tǒng)計各系統(tǒng)用電消耗功率，留足容量，設置專用的電源配電箱，建議采用雙回路供電末端切換的方式，并且各個子系統(tǒng)可共用一套UPS電源。重要的機房消防設施?如各種氣體滅火裝置　應同時規(guī)劃設計。中控室還應提供連接各個弱電子系統(tǒng)的專用接地端子排。要統(tǒng)一布置安排布置各種設備盤、柜、顯示屏幕墻、臺座支架的排列方式和位置，走線應規(guī)整劃一。保證各個系統(tǒng)總體安裝效果既美觀、實用，又便于以后使用和管理。

　　十二、選用設備及安裝方式應便于今后檢測、維修

　　在高大空間建筑物中，常有一些受控聯(lián)動/反饋的閥門、執(zhí)行機構等，設置于高空地帶/不能上人的吊頂內，造成調試、維修、檢查、復位極其困難與不便，常要大動干戈重搭腳手架和工作平臺，遇到每年年檢也很麻煩費事。因此，這些場所應選用能自動/電動復位的設備和產品，也可改用其他的安裝方式便于人員查看和操作，有特別要求的還要考慮設置專用維修通道。

　　上述種種問題在工程上經常會碰到，設計規(guī)范大多也有要求，但在工作中也常被忽略和遺漏。作者希望通過實踐和探索，不斷地總結經驗教訓，注意設計工作上的協(xié)調和配合，使智能化工程技術與現代建筑更完美地結合，更好地服務于社會。