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智能建筑的设计
发布时间: 2016-05-20  作者:  浏览次数: 293

    作为智能建筑系统设计,是设计院建筑设计的主要工作之一,做好系统设计是实施智能建筑工程成功的重要保证,也是设计院实力的体现。

    智能建筑是为建筑赋予一定信息功能的建筑.为建筑赋予一定信息功能的系统称为智能建筑系统,也称建筑弱电系统,简称弱电系统。

    建筑弱电技术是电子技术、通讯技术、网络技术、计算机技术、自动控制技术等一系列最先进技术飞速发展的结果。智能建筑系统作为弱电工程的延伸和发展,综合性强.涉及的专业领域广.并且有新的弱电系统不断加盟这一技术领域。现代化的需求和相关技术的进步共同促进了建筑弱电技术的高速发展。

    弱电工程是建筑电气的重要组成部分。弱电系统完成建筑物内部和内部与外部间的信息传递与交换.信息的特点是电压低、电流小、功率小。弱电系统的信息处理技术主要是信息传送的保真度、高速度、可靠性等。

    建筑弱电工程特点是系统多且复杂,技术先进,施工周期较长,作业空间大,使用设备和材料品种多。建筑弱电安装施工.实质就是建筑弱电设计的实施和实现过程,也具有一定的再创造和再完善的性质。

    建筑弱电工程是一个复杂的集成系统工程,常见的建筑弱电系统有办公自动化系统、通信自动化系统、有线电视和卫星电视接收系统、扩声与音响系统、安全防范系统、建筑物自动化系统、综合布线系统、计算机网络系统等。

    建筑弱电工程,同时也是与设计、采购、安装调试、维护保养、技术服务一体化的交钥匙工程。

    1 智能建筑的设计综述

    目前,智能建筑的设计通常是由建筑设计院与集成商联合设计,建筑设计院负责常规(最初)设计,系统集成商做深化设计。工程竣工后.由系统集成商直接出竣工图纸,或者由系统集成商交设计院统一出竣工图纸。

    建筑设计院的常规设计有的称一次设计,它是根据用户的投资额和使用要求来确定弱电子系统的控制范围、规模和系统组成。这种常规设计的设计图纸和设计资料,是供弱电系统招标使用的,是深化设计的基础。系统集成商的深化设计称二次设计,它是在一次设计的基础上完善设计,核对信息点数表,确定各种器材设备的规格、型号,绘制二次设计施工图纸。系统集成商的设计贯穿于工程项目实施的始终,整个设计分为初步设计、深(细)化设计和变更设计。初步设计是在投标过程中配合做标书而进行的设计。设计依据是建筑设计院的常规设计图纸、招标文件要求和设计规范。设计时由于时间紧,设计者凭借手头的图纸文件要求进行设计,设计的内容步骤一般是:

    (1)配线间、设备间、机房、控制中心等的确定;

    (2)各类信息点的确定和制表统计;

    (3)线缆路由走向的确定和线缆长度的统计*

    (4)配管、线槽、桥架的确定和统计;

    (5)管线、配件、设备的选型、配置和造价;

    (6)绘制施工图纸,设计系统原理框图、列出系统配置报价表格。

    深化设计是在工程项目中标后在合同签定前后进行的设计。它是根据在评标过程中提出的问题和用户最新的补充要求或者现场实地勘察情况,在初步设计的基础上进行的。深化设计出的施工图纸、文字描述以及所配置的器材设备清单为工程项目实施做好了前期推备

    变更设计是在合同签定后,项目实施到竣工前进行的局部设计,它是根据工程实施过程中的实际变化和用户不断提出的新要求而进行的设计。变更设计是局部的、个别的,如信息点的增减、位置变化、管线走向变化带来的设计,通常称为设计变更,而且是在施工期间多次进行。

    建筑设计院的常规设计也好,系统集成商的初步设计、深化设计、变更设计也好,每一步设计都是用户和设计者经过反复磋商确定的,后一步的设计是前一步设计的补充和完善,这样不断补充、不断完善、不断调整、不断提高。最后,归纳上述所有设计内容,由系统集成商整理后,交由建筑设计院出竣工图纸,或由系统集成商出竣工图纸,作为竣工文档资料交给用户和有关方。这样,两家互相配合,共同负责,最后才能做出智能建筑优质设计精品。

    2 智能建筑的设计特点

    作为智能建筑的设计者.不但要有多学科的专业知识,还要有丰富的实践经验,另外,还要掌握一些与此相关的规律和智能建筑的特点。

    2.1 智能建筑是信息技术在建筑领域中的应用,建筑物是电子信息系统的依附体, 智能建筑是以建筑为平台,兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统,集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合。由此可见,建筑弱电系统与建筑物是密不可分的,有人把二者的依存关系形象的比喻为皮和毛的关系,没有建筑物也就谈不上智能建筑。实践告诉我们,弱电系统与建筑物的面积、高矮、结构、布局、装饰构架、材质等有很大的关系,尤其是建筑物的内部装饰,弱电系统对它的依附性更强,装饰格局的任何变动都会给弱电系统带来影响,作为弱电系统设计者,除了掌握弱电系统的专业知识外,对建筑专业技术知识也要有所了解。

    2.2 深入细致地研究用户要求,设身处地为用户着想

    从事智能建筑几年的工作实践告诉我们,用户要求建筑智能化的积极性很高,但对智能建筑的期望过高,把智能化的程度作为建筑上档次、上台阶的重要标淮,似乎智能化的程度越高越好,以至一段时期内,工地上到处出现了所谓的“3A”、“5A”大幅标语。智能建筑是最近几年在我国发展起来的,而且发展很快,很多人对智能建筑只是一知半解,在全面的理解深度上很不够,很多用户在认识上存在误区,有一定的片面性。另外,在媒体宣传上也有些不适当的夸张。作为弱电系统的设计者,要想设计出智能建筑精品,必须深入细致地分析、研究用户的需求,设身处地的为用户着想。首先以招标文件所提要求为基础,面对面地和用户沟通,介绍智能建筑知识,深刻理解用户的真实意图、想法,才能透彻地分析用户要求的必要性、应用上的合理性、技术的先进性、实现的可行性、经济方面的效益性。用户向我们直接提出对使用功能的要求,我们设身处地为用户出主意,这样多次沟通才能做出优化设计方案。如果设计者不熟悉智能化设备的技术与智能建筑设计方法,不能全面地完善地完成智能建筑的设计,竣工后智能化系统就会出现集成性差、配置不合理、控制精度低等一系列问题。

    2.3 熟悉有关弱电系统的法律法规、设计规范和技术标准以及行规行标准

    如前所述,因为弱电系统涉及的系统多、学科多、专业多,所以与其有关的法律法规,设计规范和技术标憋的种类也多。最近几年中,为适应加入WTO的需要,做到与国际接轨,我国陆续制订了各种规定和标准,我们常用的就有几十种。目前.行业内普通开展IS09000质量体系认证,大大提高大家执行设计规定标准的自觉性。熟悉掌握弱电系统的设计规范、技术标准,是对设计者的起码要求.它规范了设计者的设计准则,只有按照规范去设计,才能保证设计工作实施的有效控制,使设计更符合规定要求,保证设计质量。

    2.4 跟踪弱电系统高新技术系列产品,掌握市场行情

    弱电系统设计一般是选用社会上现有的弱电系统产品进行的,系统的构成也是由各种这类的成品实现的。弱电系统使用的这些产品直接决定着该系统的质量好坏和档次的高低。作为弱电系统设计者必须掌握各类产品的品牌性能指标及其市场变化情况,才能设计出物有所值的好作品,我们经常采用的产品有上百种,每种产品的性能又有高、中、低之分,不同的厂家生产的同一种产品的外观和性能也各不相同,而且有很多产品的更新换代相当快,几乎每个月都会听到有新产品问世,行情更是变化莫测。因此,要全面地掌握弱电系统各类产品情况并非一件容易的事,再加上弱电系统采用的产品大多是进口产品,全面地了解这些产品就更加困难。为了克服这些困难,及时、全面地掌握产品变化情况和市场行情,系统集成商的设备器材采购人员一定要给予大力支持,建立合格的产品供货商名录,实践告诉我们,一个好的合作供货商可以帮你成功地实现系统设计,提供良好的系统性能和质量保证,取得最佳的性能价格比。一些知名的国际设备生产厂商的系列产品,形成了各自特点,可适用于各种不同的要求,在设备结构、通信性能、安装方式等方面为设计者或用户提供了多种选择。因此,建立合格供货商名录档案的举措是弱电系统设计者迅速完成设计任务的重要保证。

    3 综合布线系统的设计举例

    综合布线系统是智能建筑各智能化系统的通用平台,是向具有通信要求的设备提供通信线路的最底层的系统,布线系统的先进性、灵活性和可扩充能力等性能在很大程度上受到设计质量的影响。在正常情况下,设计者对综合布线系统进行设计时,应该是已得到用户的应用需求文本,以及其他的相关内容和图纸,才能进行包括对系统结构、选用设备等的细致的设计,并且绘制设计和施工图纸。

    综合布线系统的设计要求设计者有丰富的设计经验。设计者经过充分的调查,完全了解用户的意图,才能做出优良的设计。在设计过程中,尽管有许多需要和用户反复磋商明确的地方,但是许多有经验的设计者都会找到各自不同的精彩的设计方法和诀窍。

    3.1 确定信息点

    在综合布线系统中工作区子系统包括信息插座及其附属设备。一个信息点就是指包括信息插座、安装板、安装盒以及必须的适配器在内的一套设备。从智能建筑的总体结构知道,智能化系统包括通信(CA)、楼控(BA)和办公(0A)三个方面,因此信息点的用途也可以分为三大类。

    在为综合通信系统服务(CA)的信息点中,最常见的是语音和数据信息点。这些信息点分布在大楼的各个楼层的每个房间,而且均标注在图纸上。我们以这些信息点为例介绍确定信息点的设计过程。

    首先,应该统计出信息点数量,并依照各信息点的用途和分布位置列成一张表格。清点出的信息点数量制成表格。表格的列是信息点的用途,用途的划分应该尽可能细致和精确,每一列表示一种用途;行是大楼的楼层号码,有的楼层还有分区号码。

    其次,就是根据信息点的用途初步确定选用设备的型号。目前一般要求语音信息点至少达到5类的标准,很少采用3类标准;在信息点布置时,经常可能要求几个信息点合并在同一个安装位置,这就要求设计者选择单孔或双孔的信息插座。

    最后,根据上述选择,设计者写出简要的设计文本,叙述设计的考虑和用户的意见,并明确上述初步选择的结果。

    除语音和数据系统之外,CA系统还有许多内容。在BA系统中包括各子系统的传感器和控制器、监控设备、电视监视设备、DDC控制器、中央控制设备等;在0A系统中包括计算机网络、传真等其他常用办公设备等,这些都要求有各自用途的信息点。

    将这些不同用途的信息点分别统计出来,制成表格。同样作初步的选型,制订设计文本。这样,设计者就有了一套完整的信息点设计文档,其中包括用户的各种要求和其他系统的设计内容,同时也可以预计整个布线系统的规模和费用。

    接着,就是对按系统用途分类的信息点表格和设计进行合并,将位置、功能完全重复的信息点合并,选择多插座或者多介质的设备。对于初步选型的内容,有时也需要作一定的调整,调整的结果会使系统更加适合用户的需求。

    在完成上述合并和调整之后,再制作一张信息点设备表格。表格的行依然是楼层或分区号码;表格的列是不同性能、不同型号的信息点设备,例如光纤插座、5类双绞线插座、同轴电缆插座等;表格内是各种信息点设备的数量。

    至此,确定信息点的设计过程基本完成,以后可以看到,信息点设计的各表格对以后的设计起着决定性的作用。

    3.2 确定水平子系统布置

    水平子系统是建筑物各楼层交接间至各工作区之间所配置的线缆构成。在水平子系统设计之前,还需确定各楼层的交接间,电缆长度在90m范围以内宜设置一个交接间,当超出这一范围时,可设两个或多个交接间:在楼层交接间的位置还应与上、下层相对应,以便垂直干线电缆的敷设。交接间确定之后,才好统计出水平线缆的长度。在完成信息点确定工作,并制订了准确的设计表格和文本之后,水平子系统的设计就会变得十分简单。

    水平子系统的设计原则上严格根据信息点设计内容,选定何种型号的信息插座,就选用相应的水平线缆。例如一个5类双绞线插座就确定一根从工作区到管理区的5类双绞线。水平布置也可以制成一张简单的表格,列举各种不同信息点的数量,确定水平线缆的型号和长度。在确定水平布置的设计时,提醒设计者注意以下几点:

    (1)在设计时必须仔细研究其他系统的设计图纸,如结构图纸和水、电、空调的施工图纸,这是因为它们对水平走线的路由影响很大。在图纸上仔细分析和测量,可以为水平子系统找到最合理的路由,既节省水平线缆长度,又避免与其他系统冲突。这个成果不仅可以减少开支,而且可以提高系统的施工质量和通信性能;

    (2)在设计中必须注意适当的设计裕量。裕量的计算方法是将一张平面图纸上离配线架最远的信息点线缆图纸长度和最近的信息点的图纸长度相加再除以2,得到信息点的平均图纸长度,取平均长度的20%作为裕量。

    (3)在设计中应该注意管道和过线槽的走向造成水平线缆长度的增加。例如当线缆通过吊顶的走线槽时,会增加两倍于层高的长度(从配线架上线槽的一段和从线槽到信息插座的一段);

    (4)大多数设计中,水平子系统是被封闭在吊顶、墙面或地面中的,并且可以认为是不可更改的永久系统,因此,在设计水平系统时应该尽量使用性能优异、质量可靠的线缆,保证用户不必破坏建筑结构,去维修或更换水平系统。

    3.3 确定管理区子系统中水平部分配线架的布置

    当水平子系统确定之后,就可以确定管理区子系统中连接水平线缆的配线架的设计。水平线缆进入管理区后,需要有配线设备加以固定,一般的设备就是配线架。对配线架的设计主要包括配线架的种类和容量。

    确定配线架的种类需要根据水平线缆的种类和用户的使用要求。水平线缆的种类决定是要选择双绞线配线架、同轴电缆配线架还是光缆配线架。最常用的是采用110配线架和RJ45配线架还有其他的卡接式配线架、快接式配线架等。

    需要特别指出的是,在选择配线架时要注意选择与线缆相匹配的配线架。例如:在纯5类系统中不要选用3类标准的配线架,否则整个系统的通信性能将会达不到5类标准的要求。

    配线架的容量是由水平线统计的数量决定的,可以利用信息点表格进行计算。在信息点表格中,每个信息点代表一根双绞线,每根4对的双绞线就要求配线架上增加4对的连接容量。其他的线缆、光缆也可以以此类推,即每个信息点就要求配线架提供一个安装位置。

    管理区中连接水平线缆的配线架可以安装在各种交接间中,如楼层交接间,每个交接间中各种配线架的容量由各自管理区域内的各种信息点数量确定。大量使用的模块化配线架是由一个完全通用的架子和一个个模块组成,这些模块可以是双绞线连接模块,也可以是光纤连接模块,甚至是同轴电缆连接模块。这种设备向设计者提供了任意设计配线架容量的可能,只要设计了足够的架子,就可以在上面安装各种类型、各种数量的模块,从而可以获得任意容量的配线架。

    3.4 确定主干子系统布置

    主干子系统是将各楼层交接间连接到主交接间的主干线缆系统,它的数量是由该管理范围内需要使用的信息点的数量所决定的。

    主干子系统一般安装在开放的竖井的过线槽中,在必要时可以打开更换和补充。主干的设计过程分为三步:

    第一步是确定各种用途的主干的类型。这可以根据信息点的用途确定,即信息类型、传输速率、信息的带宽和容量。例如:普通的电话信息点使用3类大对数电缆,计算机信息点使用5类大对数双绞线或者光缆,双纹电缆的长度不应超过90m,电视信息点使用视频电缆等。选用主干类型时以实用为主。

    第二步是确定各种主干的总容量。这可以根据信息点的数量确定,例如:每个电话信息点要求在大对数电缆中占用一对线缆;每个数字电话信息点要求两对线缆;对于计算机网络采用光缆,按信息点的通信量计算光缆芯数,50个信息点配置两芯光缆等。依据各种信息点的数量可以估算出主干系统总的容量,并考虑适当的备用量。

    第三步是选定主干系统的型号。在上述两步设计中,已经可以确定需要几种类型的主干线缆,并可以确定各种类型主干需要的总容量,但是在实际应用中,还必须进行选型设计。例如:根据电话信息点的数量,可以确定需要的3类大对数电缆的总对数,再增加一定的裕量,将电缆对数凑整(25对、50对、75对、100对、200对等),最后合理地划分成几根大对数电缆(如100对可以划成2根50对)。

    在第三步设计中,应该注意为主干系统提供足够的裕量。主干系统的可靠性对整个系统的影响很大,一根主干线缆失去工作能力就会造成几十个信息点失去作用。尤其在光缆系统中,光纤本身就容易折断,而一对光纤可能会连接着上百个信息点。因此,往往在实际中需要多根光缆相互备份:

    另外,在进行主干设计时也同样要注意与其他系统设计的协调、主干长度上的裕量、以及走线路由给线缆长度带来的影响,方法与水平子系统基本相同。

    主干布置也可以制成一张简单的表格,列举各种不同主干的数量、型号和长度等。除此之外,往往还有相应的设计结构图及其说明,

    3.5 确定管理区子系统中主干部分配线架的布置

    当主干子系统确定之后,就可以确定管理区子系统中连接主干线缆的配线架的设计。主干部分的设计与水平部分的设计方法十分接近,主要的区别是主干线缆的容量比较大,数量比较少,这样反而更易于设计者确定固定线缆的配线设备。这部分的设计除了各楼层交接间的主干部分配线架外,还应该包括总配线架主干部分的设计,而设计同样主要包括配线架的种类和容量。

    在此部分设计中,需要注意主干两端的配线设备最好能一一对应,同时在总配线架留有适当的裕量,便于对主干子系统的管理和扩充。在完成了所有主干部分配线架的设计后,就应该制作一张楼层交接间主干部分配线架的分布表格,以及总配线架的分布表格。

    3.6 确定设备间和建筑群接入子系统的布置

    设备间子系统和建筑群接入子系统的设计有很多相同之处。设备间对综合布线而言,主要是安装配线设备,宜设于干线子系统的中间位置,另外宜尽可能靠近建筑物电缆引入区和网络接口。这种优化设计可以减少主干缆线长度,减少衰减,提高通信传输的可靠性。建筑群子系统是由连接各建筑物之间的缆线组成的,其设备间的设计也同上所述。设备间确定之后,才好统计出主干电缆的长度。

    首先是需要列举出究竟有多少设备间以及有多少建筑群通信系统需要接人。例如:智能建筑中常见的电话总机房、计算机中心、楼字自控中心、安保监控中心、消防控制中心、卫星电视设备间、闭路电视设备间等都属于设备间,有线电视设备间、建筑群的光缆接入设备间等都属于建筑群接人间。

    其次是列举各设备间和建筑群接入间对布线系统有些什么要求,例如:电话总机房要求有多少电话通信线路通过主交接间,安保监视中心要求有几路电视监视线路通过主交接间等。

    最后根据每个设备间和建筑群接入间对通信线路的要求设计连接主交接间的线缆和光缆,并在其两端设计相应的配线管理设备。

    在这部分设计中还完成了主交接间的设计,因此,也应该在这时将主交接间、设备问部分的设计内容与主干部分的设计合并,制作出主交接间中各主配线架的设计表格。

    在完成了所有配线架的设计之后,千万不要忘记根据各种用途的配线架的容量,以及配线架的种类,设计足够的管理跳线,跳线的种类应该与配线架的容量相对应。

    3.7 设计图纸和施工图纸

    布线系统的设计基本完成后,接着就是绘制设计和施工图纸。

    绘制设计图纸,信息点分布平面图表等。包括系统总体图、各独立系统图、配线图和编号图以及其他各种图。

    绘制施工图纸,包括水平走线图(表示水平过线糟、线管安装位置和方法的图纸)、交接间设备图(各交接间和主交接间内配线设备安装图纸)、主干走线图(垂直竖井以及主干桥架、线槽的安装图纸)和其他相关设备间的设备图(各设备间、建筑群接入间内布线设备安装的图纸)等。

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