智能化系统设计常用参数选配及计算方法

罗德俊（湖南省建筑设计院智能所，湖南 长沙 410011）

1 引言

智能化建筑越来越普及，但智能化工程系统设计还未发展成一个传统成熟的专业。国家在最近几年加大了智能工程设计、施工和验收等方面的管理力度，相继发布了大量规范和规程。本文对智能化系统设计的一些常用参数以及几个主要的计算进行了论述，供智能化系统设计时参考。

2 智能化系统中的强电计算

2.1 安防中心机房用电负荷计算

安防系统常用供电方式如下：

从图1可以看出，用电负荷计算主要分为两类：需要UPS供电的负荷与不需要UPS供电的负荷。

不需要UPS供电的负荷与常规强电计算相同，采用需要系数法，需要系数一般取值0.9。

需要UPS供电的负荷计算十分重要，因为它涉及到UPS容量以及电池的选择，一般采用统计法计算，常用取值参考如表1所示。

表1 统计法计算的常用取值参考

2.2 信息中心（计算机）机房用电负荷计算

机房用电负荷计算十分复杂，随着数据业务的增多，用电负荷也逐步增加，而机房建筑空间（总机柜数量）决定了最大用电容量。因此设计时有必要将机房最大用电负荷计算出来，再根据发展周期分期建设。机房常见供电系统框图如图2所示。

图2 机房常见供电系统框图

在计算机设备（服务器、存储等）不十分明确的情况下，UPS供电功率可参考如下配置：主机房350～400 W/m2，辅助机房250～350 W/m2。照明用电：主机房18～20 W/m2，辅助区7～10 W/m2。空调系统负荷：主机房400 W/m2，辅助机房300 W/m2。如果机房采用高密度机柜，上述规划中UPS供电、空调负荷指标将提升一倍。

以上计算是基于最大建筑空间容量所得出的最大用电容量，只能作为远期规划的参考数据，实际设计中常见做法根据分期布置的机柜数量来进行配套设计。一般机架式机柜按3～5 kW计算，刀片式高密度机柜按8～10 kW进行计算。

2.3 UPS容量及电池选配计算

（1）UPS系统的基本容量计算十分明确，根据GB50174-2008《电子信息系统机房规范》：

E≥1.2P

其中：E为UPS的容量（kW/kV·A）;

P为机房需UPS供电设备计算负荷（kW/kV·A）。

（2）电池选配计算比较复杂，一般分为恒功率法与容量计算法。

恒功率法计算过程相对简单，比较接近实际负载，工程设计中常被采用。现就1台30kVA UPS配置蓄电池为例，进行配置计算。

计算条件：UPS主机容量S=30 kVA，满载功率因数cosΦ=0.8，满载效率η=0.92。电池组电压Ue=360 V，电池组放电截止电压U=306 V，后备时间T=60 min，安全系数取1.1。

计算：

蓄电池单体串联数量 ：

360 V / 2 V = 180

电池（2V）输出功率：

(30kVA × 0.8) / (0.92 × 180) = 144.93 W

单格电池实际功率：

144.93 W × 1.1 = 159.42 W

单格电池放电中止电压：

306 V / 180 = 1.7 V

根据后备时间查电池恒功率放电参数表，可选电池12-135。其放电功率为164 W，满足要求。单只电池12V，数量为 360 V / 12 V = 30只。

表2 电池恒功率放电参数表

（3）多负载UPS电池容量的计算

对于多负荷供电情况，可以按照能量守恒（总kWh数不变）的原理，按照负荷总kWh数折算成最大输出功率下的对应放电时间，然后再根据电池生产厂家提供的恒功率放电时间参数表（或曲线图）来选择合适的电池型号。

电池容量大小与后备时间关系密切，常用后备时间见表3。

表3 常用后备时间

具体计算不再赘述。

3 视频监控系统几个常用数据计算

3.1 视频硬盘存储容量计算

每通道每小时录像文件大小（MB/h）= 码流大小 × 3600 ÷ 8 ÷ 1024

硬盘容量（G）= 每小时录像文件大小×每天录像时间×硬盘录像机路数×需要保存的天数÷1024

音频所占容量很小，可以忽略不计。

从上可以看出，视频硬盘容量的计算关键是看参数码流的选取，常用码流按下表选取：

表4 常用参数码流

3.2 镜头与焦距的计算

（1）摄像机镜头的计算

镜头是摄像机的关键部件，镜头的主要参数是焦距、最大光圈数、视场的计算。视场的大小应根据镜头至被摄物体距离、镜头焦距及所要求的成像大小来确定。

图2 镜头摄像机靶面像场

f = A × L / H

式中： f－焦距（mm）

H－视场高度（mm）

W－视场宽带（mm）

L－视距

A－像场高度（mm）

B－像场宽度（mm）

不同镜头摄像机靶面像场A、B值见表5。

表5 不同镜头摄像机靶面像场A、B值

（2）最大光圈的计算

镜头的光通量是由光圈控制的，其相对孔径O是有效孔径D与镜头焦距f之比：

O = D / f

在实际的镜头中给出的D/f值是最大相对孔径，一般以光圈指数F表示：

F = 1 / O = f / D

F值的分档是以2的指数排列的，即：20、21/2、21、23/2…… 对 应 的F 值 为 ：1、1.4、2、2.8、4……F值越大，相对孔径D越小，选择时应与实际背景光环境相结合，不宜选用过大的镜头，镜头尺寸一般与摄像机靶面尺寸一致。监视目标环境照度相差100倍以上，应选用自动光圈或遥控电动光圈镜头。

（3）显示设备选择原则

显示是视频安防图像信号最直接的客观反应，其配置的数量应根据系统规模、视频输入的数量、控制室大小以及需要显示的图像管理需求来确定。一般小系统显示设备选用17″～21″；大系统显示设备选用21″～25″，主显示选用32″～46″。

4 综合布线系统中几个快速计算

4.1 建筑物信息插座数量计算

对工作区面积的划分应根据应用的场合做具体分析后确定，工作区面积需求可参照以下标准选取：

表6 工作区面积参照标准

每层信息点Tn计算：

Tn= (Sn× 70% ÷ Sb) × ΔT

其中Sn为第n层建筑面积，Sb为一个工作区服务面积，ΔT按下述原则选取：

一般办公区一个工作区信息点不少于2个（语音、数据），重要的不少于3个（1语音、2数据），涉及政务工程的可按3～5个（语音和数据各半）考虑。

4.2 水平线缆用量计算

（1）水平电缆用量计算：

Xn= [(Ln1+ Ln2) × 0.55 + 6]× Tn÷ 305

LN1－弱电间至最近信息插座水平电缆长度

Ln2－弱电间至最远信息插座水平电缆长度

Tn－信息点数

Xn－一个弱电间所需线缆箱数

（2）工作区信息模块需求量计算：

m = n + n × 3%

m－信息模块的总需求量

n－信息点总量

鉴于面板常见规格为1、2、4模块，具体面板数在实际工程设计中计算。

（3）FD配线设备数量计算

FD配线设备由支持语音的IDC配线模块、以及支持数据的RJ45（或ST、SC）配线模块组成。尽管工程中FD配线设备的配置方案不同，但其基本计算方式相同，现举典型示例：

支持语音的IDC型FD配线模块计算：

图3 支持语音的IDC型FD配线模块原理图

水平电缆测支持语音的基本单元数：

Mhipn= Tpn÷ 20 (24)

干线测支持语音的基本单元数：

Mbipn= Tpn÷ 100

支持数据的RJ45型FD配线模块计算：

图4 支持数据的RJ45型FD配线模块原理图

Mbrdn=MhrdnMhrdn=Tdn÷24

Mbrdn、Mhrdn为第n层FD支持数据与语音RJ45的基本单元数量（取整）。

5 结束语

就目前而言，智能化设计市场还不规范，并且缺少如强制性评审等针对智能化设计的监管措施，大部分设计满足于预留预埋设计，一些主要设备选型没有计算依据，更谈不上业主对智能化系统更深层次的需要，建筑智能化设计专业水平有待更进一步提高。