1、第14章 智能建筑的電氣系統學習目標1.了解智能建筑的優勢、組成和功能；2.了解語音通信系統的作用、發展概況、組成和運行原理；3.了解CATV系統和有線廣播系統的作用、發展概況、組成和運行原理；4.掌握計算機網絡的拓撲結構和網絡屏蔽；5.了解建筑火災報警消防系統的作用、發展概況、組成和運行原理；6.了解防盜保安系統的作用、發展概況、組成和運行原理；7.了解樓宇自動控制系統的作用、發展概況、組成和運行原理。第14章 智能建筑的電氣系統本章導讀智能建筑是指利用系統集成方法，將計算機技術、通信技術、控制技術與建筑藝術有機結合，通過對設備的自動監控、對信息資源的管理和對使用者的信息服務及其與建筑的優化

2、組合獲得的投資合理、適合信息社會要求，并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活等特點的建筑物。通過本章的學習，使讀者了解并掌握只能建筑相關系統的的作用、發展概況、組成和運行原理。第14章 智能建筑的電氣系統目錄CONTENTS14.1智能建筑的優勢、組成和功能14.2語音通信系統14.3CATV系統和有線廣播系統14.4計算機網絡14.5建筑火災自動報警消防系統14.6防盜保安系統14.7樓宇自動控制系統14.1智能建筑的優勢、組成和功能14.1.1 | 智能建筑的優勢(1)為實現高效率辦公提供了大量的信息環境。在智能建筑中，用戶通過國際電腦網絡，共享最新信息。電子郵件、電視會議、直撥電話、信息檢

3、索與統計分析手段及國際智能型建筑能提供高效率工作所不可缺少的公用信息處理系統。(2)提供了安全而舒適的環境。因為智能建筑中有先進的防盜系統，遠紅外線驗證既體面又無懈可擊。環境舒適，任意選擇好聽的背景音樂，空氣新鮮，使人心曠神怡。(3)有利于節能。空調用電量比較大，約占大樓用電量的70%，智能建筑有先進的調節系統，明顯節能，降低運營成本。(4)智能建筑能滿足各種用戶的不同要求，例如改變電腦終端位置、房間大小開間的調整、能迅速重新規劃建筑平面、室內各種弱電插座只要改變跳線就能改變插座的功能，十分靈活。(5)隨著科學的發展，智能型建筑的比例增加，將成為國民經濟的支柱型產業。如此，建筑設計院只需完成總

4、體方案與系統設計，將建筑結構設計與自動化系統集成。而弱電設計面比較廣，要了解常用各種弱電系統模塊的性能，并解決好與其他各專業設備及其管線間的配合。14.1.2 | 智能建筑的組成和功能系統集成中心辦公自動化系統綜合布線通信自動化系統SIC應具有各個智能化系統信息匯集和各類信息綜合管理的功能，并要達到以下三個方面的具體要求。智能建筑中完整的辦公自動化系統必然要完成信息的準備及輸入、信息的保存、信息的處理、信息的分發和傳輸等基本環節的功能，能以最便捷的方式向各層次辦公人員提供所需要的信息。綜合布線是由線纜及相關連接硬件組成的信息傳輸通道，是智能建筑連接系統各類信息必備的基礎設施。通信自動化系統如人

5、體的神經系統，它能進行各種語言、圖像、文字及數據的通信，同時，還與外部公用數據網、公用電話網、因特網等網絡相連，實現信息廣泛、快捷的交流。建筑自動化系統建筑物自動化(BA)系統是以中央計算機為核心，對建筑物內的設備運行狀況進行實時控制和管理，從而使辦公室成為溫度、濕度、光度穩定和空氣清新的辦公室。14.2語音通信系統14.2.1 | 電話通訊電話通訊仍是常用的主要聯絡手段。電話按其使用場合可以分為市內電話、長途電話、企業電話、建筑物內部電話、調度電話及對講電話等電話系統構成。電話通訊是雙向通訊，每部電話都必須有送話器和受話器，現代長距離電訊是利用通信衛星、地面衛星站、地面微波站收發及配套的載波

6、通信設備所組成的。14.2.2 | 數字程控交換機目前大中城市的公用電信網包括城市間的長途電信網，都是以數字程控交換機作為局級交換設備，并且以光纖為通信介質的PCM數據傳輸系統作為局間中繼線路。原來的縱橫制交換機以及模擬中繼線路已被淘汰。所以從一個市話分局到另一個市話分局之間，已形成全數字化的通信信道。這樣避免了多次數模轉換而引起的信息丟失。市話分局到用戶之間的線路有可能是模擬用戶線、數字用戶線、ISDN數據線或PCM中繼線路等。這些線路用來連接用戶的模擬電話機、數字電話機或用戶交換機等。14.2.3 | 電信設施電信設施是指住宅區規劃用地紅線內的電信支線管道及外線引入的人(手)孔和住宅建筑內

7、的電話管線、組線箱及交接間。電信設施所選用的設備器材應該是定型產品，未經鑒定合格的產品不得在工程中使用。電信設施應該和住宅區建筑同時設計、同時施工、同時竣工驗收。室內的電訊管線應采用暗敷設，引出樓外應建地下支線管道，與主干線相連。建筑施工中，應在電纜的保護管內布放一根直徑為1.5 mm的鍍鋅鐵線。在建筑施工時，應在布放電話線的暗管內布好電話線，中間不得有接頭，住戶內出線口處應安裝室內電話機插座。電話機插座應設在每套住宅的起居室或主要臥室。電話線應采用雙股多芯塑料絕緣銅線，每股導線總截面積不得小于0.2 mm2，在出線口預留裕度不少于0.3 m，并連接于電話機插座。14.3CATV系統和有線廣播

8、系統14.3.1 | CATV系統CATV系統的特點CATV系統設計CATV系統的基本組成(1)同軸電纜屏蔽效果好，防止雜波進入，圖像清晰。(2)可以接收的節目多。(3)全自動開關機或半自動開關機，能夠實行無人管理。(4)能與外界的電化教學聯網，并留有補充接口。系統的設計應在節約投資的情況下使每個用戶看到高質量的電視節目CATV系統的組成與接收地區的場強、樓房密集程度和分布、配接電視機的多少、接收和傳送電視頻道的數目等因素有關。其基本組成有天線及前端設備、信號傳輸分配網絡和用戶終端三部分。此外還有附屬設備，如電源設備和避雷設備等14.3.2 | 有線廣播系統業務廣播系統背景音樂廣播防災事故廣播

9、客房音響系統主要是廣播與本單位有關的信息或對政策、時事、進行業務宣傳等。如公告、通知、國家重大政策及時事新聞、調度廣播或廣播通知注意事項等。在某些場合為使人們消除疲勞、緩解緊張、創造輕松舒暢的氣氛而播放音量較輕的音樂，稱為背景音樂。主要是安全方面的緊急通知，其作用是快速、安全地引導人員疏散。如火災、地震、防盜廣播等。音源廣播中心將若干套音頻節目通過擴聲系統傳送到各個房間，客人通過調節床頭柜電器集控器，選擇自己想聽的內容。音樂擴音系統主要用于播放音樂、歌曲和文藝節目等內容，以欣賞為目的，因此對聲法級、傳聲增益、頻率特性、聲場不均勻度、噪聲、失真度和音響效果等方面要求較高，主要采用雙聲道立體聲形式

10、。有線廣播系統的分類14.3.2 | 有線廣播系統有線廣播系統的組成廣播系統一般由播音室、線路和放音設備三部分組成。播音室中一般設置收音、拾音、錄音、話筒、擴音機和功率放大機等設備。供電線路引入播音室，向放大設備供電。廣播信號線路在建筑內可明敷或暗敷。放音設備可以是安裝在走道、餐廳等公共場所的揚聲器，也可以是分布在客房內由多功能床頭柜控制的收音機。網絡的優勢(1)資源共享。(2)通信與合作。(3)提高了資源的可靠性。網絡形式計算機網絡可按照網絡拓撲結構、網絡范圍和互連距離、數據傳輸、系統所有者、服務對象等不同標準進行劃分，由于所處角度不同，對網絡采取不同的分類方法。最流行的是按照網絡服務范圍將

11、網絡劃分為：局域網LAN(Local Area Network)、城域網MAN(Metro-politan Area Network)、廣域網WAN(Wide Area Network)。14.4計算機網絡14.4.1 | 計算機網絡的拓撲結構星形總線形樹形環形星形結構由中心站點、分站點和它們之間的鏈路組成。目前較為流行的是在中心站點配置集線器，然后伸出多條分支電纜，每個入網設備提供分支電纜連接到集線器上。總線形結構以公共總線作為傳輸介質，各站點都通過相應的硬件接口連入總線，信號沿介質進行全方位傳播。樹形網絡結構是分層的，具有根節點，是星形結構的擴充，適用于分級管理和控制系統。環形網絡是一個環

12、形連接的總線，具有總線形的全部優點，而且故障定位準確。這是因為各站點是通過中繼器連接入網的，入網站具有一一對應的地址，信息單向沿環路逐點傳送。網狀網狀結構主要應用于廣域網，是投入和受益都較高的方式。14.4.2 | 網絡屏蔽(1)干擾是網絡的大敵。電纜和設備通常會干擾網絡中的其他部件，或者被其他干擾源所影響，從而破壞數據的傳輸+嚴重時會導致整個網絡的癱瘓。可能的干擾源有：電網潮流變化，熒光燈照明，無線電傳輸設備(手機、廣播電臺、電視臺)，非屏蔽電纜UTP之間，辦公設備(復印機、打印機、傳真機、電腦、碎紙機等)，航空雷達，工業電機(電動機、發電機等電子照明設備。(2)竊聽。潛在的竊聽者、騙子和黑

13、客在不斷增加之中，他們可能攔截非屏蔽電纜上傳輸的信息，引起嚴重的破壞和損失。使用屏蔽電纜可以顯著地降低周圍環境中的電磁能發射水平。如果沒有物理連接，僅僅將非屏蔽電纜UTP當作傳送天線，那么其中傳播的信息是很容易被攔截的，屏蔽雙絞線由于其較低的散射而不容易被攔截。 (3)屏蔽的實施。屏蔽必須是從傳送器到接收器的全程屏蔽口安裝電纜終端電源插座、接線板和連接電纜等，所有的線路元件都必須屏蔽。包括工作區和設備電纜在內的所有線路元件都應該仔細地挑選、正確安裝和連接單獨的絞合線對或四線組可有一個金屬屏蔽層。14.5建筑火災自動報警消防系統14.5.1 | 火災自動報警消防系統的組成火災報警系統用于探測火災

14、初起并發出警報以便及時疏散人員、發動滅火系統、操作防火卷簾、開關防火門和排煙系統，并向消防隊報警等。建筑火災報警消防系統主要由兩大部分組成：一部分為火災自動報警系統，另一部分為滅火及聯動控制系統。前者是系統的感應機構，用以啟動后者的工作；后者是系統的執行機構。火災自動報警系統由探測器、手動報警按鈕、報警器等組成，以完成檢測火情并及時報警之用。聯動系統有火災事故照明及疏散指示標志、消防專用通信系統及防排煙設施等，均是為火災發生時，人員較好地疏散，減少傷亡所設。消防系統的主要功能是：自動捕捉火災探測區域內火災發生時的煙霧或熱氣，發出聲光報警并控制自動滅火系統，同時聯動其他輸出設備的輸出接點，控制事

15、故照明及疏散標記、事故廣播及通信、消防給水和排煙設施，以實現檢測、報警和滅火的自動化。14.5.2 | 火災自動報警消防系統的分類控制中心報警系統區域報警系統集中報警系統集中火災報警控制器應設在消防控制室內，其他消防設備及聯動控制設備，可采用分散就地控制和集中遙控兩種方式。各消防設備工作狀態的反饋信號，必須集中顯示在消防控制室的監視屏或總控制臺上，以便對建筑物內的防火安全設施進行全面控制與管理。采用區域報警系統時，其區域報警控制器不應超過三臺，因為未設集中報警控制器，當火災報警區域過多而又分散時就不便于集中監控與管理。它應設置在有專人值班的房間或消防值班室內，若集中報警器不設在消防控制室內的，

16、則應將它的輸出信號引至消防控制室，這有助于建筑內整體的火災自動報警系統集中監控和統一管理。14.5.3 | 火災探測器(1)可靠性。可靠性是對火災探測器的最重要的性能要求，是各項性能指標的綜合體現。要求探測器報警準確、誤報少、故障少。(2)工作電壓和允許誤差。探測器的工作電壓為直流24 V，般應使允許誤差不超過1 V。(3)響應閾值。火災探測器的動作(響應)閾值是指發生火災時動作響應的最小參數值。(4)靈敏度。火災探測器的靈敏度是指探測器響應火災參數的靈敏程度。火災探測器的主要技術性能要求14.5.3 | 火災探測器感煙式火災探測器感溫式火災探測器感光式火災探測器氣體式火災探測器絕大多數物質在

17、燃燒的開始階段首先產生煙霧，并且煙霧具有很大的流動性，因此，可以利用感煙式火災探測器來早期發現火災，以減少火災損失。物質在燃燒時，釋放出大量熱，使環境溫度升高，探測器中熱敏元件將發生物理變化，并將該變化轉變成電信號傳輸給火災報警控制器，經判別后發出火災報警信號。它是一種響應火災發出的電磁輻射(紅外、可見和紫外譜帶)的火災探測器。氣體式火災探測器可以用來探測燃燒過程中的化學生成物，能可靠地早期發現火災。火災探測器的種類及其適用場合14.5.4 | 消防控制中心消防控制中心的功能消防控制中心應具有接受火災報警、發出火災信號和安全疏散指令、控制各種消防聯動控制設備及顯示電源運行情況等功能。消防控制設

18、備根據需要可由下列部分或全部控制裝置組成：集中報警控制器，室內消火栓系統的控制裝置，自動噴水滅火系統的控制裝置，泡沫、干粉滅火系統的控制裝置，鹵代烷、二氧化碳等管網滅火系統的控制裝置，電動防火門、防火卷簾的控制裝置，通風空調、防煙、排煙設備及電動防火閥的控制裝置，電梯的控制裝置，火災事故廣播設備的控制裝置，消防通信設備的控制裝置等。消防控制中心的位置消防控制中心應設置在建筑物的首層，距通往室外出入口不應大于2 cm，內部和外部的消防人員應能容易找到、可以接近，并應設在交通方便和發生火災時不易延燃的部位。不應將消防控制室設于廁所、鍋爐房、浴室、汽車房、變壓器室等的隔壁和上、下層相對應的房間。有條

19、件時，宜與防盜監控、廣播通信設施等用房相鄰近。應適當考慮長期值班人員房間的朝向。14.6防盜保安系統14.6.1 | 防盜保安系統的功能在智能大廈保安監控系統中，管理人員在控制室內能觀測到樓內所有重要通道的情況，通過360旋轉球型監視器，能為管理人員提供全方面的視覺效果。保安監控系統要實現報警系統和視頻監控系統二大類功能。報警部分是由各種報警器所構成的安防網絡，視頻監控部分包括攝像、傳輸、控制、顯示與記錄五個部分。防盜報警系統首先在于防范。防盜保安系統使罪犯不能進入或在企圖犯罪時就能被發現，及時發出報警信號，并將報警信號通過網絡送到有關保安部門。為了實現防范的目的，報警系統要具有布防和撤防的功

20、能，例如設定室內報警器工作時段、夜晚、節假日應能布防，工作時間撤防，并有手動控制布防和撤防的功能。14.6.2 | 智能門禁系統磁卡發行管理系統該系統的主要功能是在空白磁卡上寫入所需的信息，如工作人員的密碼標記、身份數據、工作區域、使用起止日期等，使磁卡變成一把開門的鑰匙。磁卡門鎖系統這一部分的主要功能是讀取磁卡上的信息，并與自身所存有的信息進行比較，判斷磁卡是否有效。若有效，則開門，并記錄開門的時間和次數；若無效，則聲光報警。同時將上述信息送給主控計算機。磁卡門禁系統14.6.2 | 智能門禁系統接觸式智能卡雙界面智能卡非接觸式智能卡必須放入“讀出器”裝置，才能使數據顯示到PC監視器上，在這

21、一情況下，微芯片必須與能夠為數據解碼的裝置接觸。將接觸式智能卡的優點與非接觸式智能卡的優點結合到一個芯片上。芯片裝有一根天線，在通過一個卡站時天線與基本裝置通信，基本裝置“讀取”卡上的數據。智能卡門禁系統14.6.3 | 防盜報警系統開關熱感紅外探測器玻璃破碎感知器微波移動探測器開關是防盜系統中最基本、簡單而經濟有效的感知器，最常用的開關包括微動開關與磁簧開關兩種。開關一般裝于門窗上，有埋入型和露出型等。線路的連接可分常開式與常閉式兩種。紅外探測器是一些具有均勻間隔的多元熱電傳感器線列，它對在視場中移動著的人和其他物體的熱輻射敏感。它是利用壓電探測單元，安裝于面對玻璃的位置。由于只對10 kH

22、z至15 kHz的高頻聲音進行有效的檢測，因此不會因玻璃本身的振動而引起反應。微波移動探測器發出尤線電波，同時接收反射波，當有物體在布防區域內移動時，反射波的頻率會和發射波的頻率有差異，兩者的頻率差稱為多普勒頻率。14.6.3 | 防盜報警系統激光防盜報警器振動探測器超聲波移動探測器視頻探測器激光報警器由激光發射機和激光接收機組成。振動探測器應用探頭的壓電效應，當發生振動時，壓電材料因振動而發生變形產生電荷，由此電荷的多少來判斷振動的幅度，當達到一定的閾值，可發出報警信號。超聲波物體移動感知器需要一個能夠發送超聲波及一個能夠接收超聲波的換能器，也有將發射和接收做在一個主體上的。視頻探測器是一種

23、比較新型的探測器。它利用CMOS攝像頭來獲取視頻圖像，利用DSP(數字信號處理)對所采集的圖像進行實時識別。14.6.4 | 電視監控系統系統設備配置控電視系統設備由前端設備、傳輸設備、顯示和記錄設備、控制設備等組成。前端設備是指安裝在監視現場的設備，主要有攝像機、鏡頭、云臺、防護罩、解碼中繼盒等。傳輸設備有傳輸電纜、電纜補償器、阻抗匹配器、光纖等。顯示和記錄設備有監視器、錄像機、硬盤、打印機等。控制設備主要有遙控控制器、視頻分配器、圖像切換器、字符疊加器、日期和時鐘發生器、分控器等。電視監控系統的功能(1)圖像信號的分配功能。 (2)圖像信號的切換功能。 (3)字符疊加功能。 (4)控制功能

24、。 (5)錄像功能。14.6.4 | 電視監控系統攝像機的選用鏡頭的選用監視器的選用云臺的選用攝像機是攝取圖像的關鍵設備，分為黑白和彩色兩種攝像機。一般來說，對沒有色彩要求的監視系統，采用黑白攝像機，構成黑白監控電視系統。電視監控系統設計時，應根據使用目的，并考慮各種因素來選擇所要求的鏡頭。一般攝像鏡頭分為短焦距、中焦距、長焦距和變焦鏡頭幾種。選用黑白攝像機應選配黑白監視器，選用彩色攝像機應選配彩色監視器。云臺根據功能分為水平云臺和全方位云臺，根據使用環境又分為室內云臺和全天候云臺。其最主要的參數是負載轉矩，根據負載重量選擇攝像機配用云臺，可使取景范圍增加到最大限度。防護罩的選用防護罩主要有室內防塵罩和室外全天候防護罩。后者具有自加溫，自動風扇，自動除霜，電動雨刷的功能。設備選用14.7樓宇自動控制系統14.7