住宅建筑弱电系统设计分析

喻勇

（广州市弘基市政建筑设计院有限公司 广东广州 511450）

1 引言

弱电系统设计是建设单位、施工单位以及弱电系统集成商之间实现连接的纽带与桥梁，在建筑电气系统设计中处于十分重要的地位。智能住宅建筑中的弱电系统是一个庞大的系统工程，需利用数字网络和系统集成技术，将独立的若干个电子系统整合成相互关联、相互协调的综合网络系统，便于对弱电系统进行全局控制和管理，以减少营运成本，提高综合管理能力，实现对建筑的最优化控制。

2 住宅建筑智能化发展分析

纵观国内住宅建筑弱电系统的发展和现状，基本经历了从模拟时代→数字时代→系统集成、绿色节能的智能化时代的转变。欧洲的发展方向主要是绿色节能，将太阳能、风能、地热能合理有效地应用于住宅建筑中，结合现有技术尽可能减少碳排放，为住宅建筑未来的发展提供一条绿色环保之路；美国建筑行业发展更侧重于系统研发，比如将无线传感器网络技术应用在住宅建筑中，有力推动了弱电系统的技术革新；拉美及非洲地区的发展相对落后，主要倾向于模拟系统，从而达到投资少、维护工作量小、系统相对稳定的目的。

我国虽然在新技术研发和理论研究方面相对薄弱，但我国建在建项目规模较大，成为各种新技术的试验田。目前，对于我国住宅建筑来说，推动项目的智能化、集成化发展，以及如何更好地让这些新技术为现代建筑服务成为有待解决的问题。

3 智能住宅建筑弱电系统功能与设计要求

3.1 智能住宅建筑弱电系统功能

智能住宅建筑弱电系统框架如图1所示。

图1 智能住宅建筑弱电系统框架

3.1.1 能源计量功能

建筑能源计量系统主要用于采集建筑的电能、用水以及冷冻站的冷冻水消耗等。电能消耗计量一部分通过能耗通讯网关，可将安装在配电柜和配电箱里的智能电表数据同时传输给配电监控系统和能耗计量系统；楼层配电箱的电能采用脉冲计量表进行监测，能耗计量数据采集装置需要采集脉冲表计输出的脉冲数，并将其转换成耗电量，然后通过Modbus/IP网络协议传输给能耗计量系统。

3.1.2 数据分析功能

弱电系统可以显示整个电力监控系统的网络图，动态刷新显示各主/分支接线图上的实时运行参数和设备运行状态，并支持远程控制功能。

系统可以为用户提供多种电能和需量的统计报表，可以按不同时间段进行记录与统计，并可以按不同费率时段对不同的配线分别进行用电量统计，同时具备按照电力公司账单结构进行计量和统计的功能。

可持续监测整个系统范围内的电输出部分，实时监视系统闪变、电频率偏差、谐波含量、扰动、不平衡度、功率因数等电能质量问题。通过自动或手动触发波形捕捉功能，记录扰动波形开展故障分析和电能质量分析。

3.2 智能住宅建筑弱电系统设计要求

智能住宅建筑弱电系统的总体目标是：建立在总集成平台上的集成管理系统，是将各子系统的信息资源汇集到一个系统集成平台上，通过对全部信息资源进行收集、传递、分析和处理，为了使系统达到高效、节能、协调、经济的运行状态，对整个建筑进行最优化的决策和控制。弱电系统综合了智能住宅建筑的软硬件，并由智能住宅建筑的数据采集、监视控制系统进行数据采集，建立实时和历史数据库，并做进一步的信息处理、分析、提升和发布，实现综合自动化系统的“管控一体化”建设。

弱电系统的总体要求是：系统采用C/S和B/S结构，为基于任务的系统架构，可以获得可靠的人机接口冗余，具有全面开放的通讯连接协议接口；控制系统由多种类型控制器和现场网络组成，因此要求使用统一的接口标准和简化接口类型。

总集成平台有五个基本的任务模块，分别用来处理：I/O设备的通讯；报警状态的监测；报表的输出；趋势的记录以及用户监视画面。

4 实例分析住宅建筑弱电系统设计

4.1 工程概况

某住宅建筑局部地下1层、地上4层，局部5层，建筑主体高度13m，总建筑面积1.16万m2；该建筑项目为了实现“零能耗”的目标，多采用被动式设计理念，在使建筑能耗达到合理极限的基础上，采用智能化系统，通过对楼内所有用能、产能设备的总集成，以达到建筑产能耗能相平衡的目的。

4.2 弱电系统框架

该项目的智能化弱电系统包括：

①综合布线及网络系统；②安全防范系统（含视频监控系统，报警及紧急求助系统，电子巡更系统，一卡通系统）；③有线电视系统；④会议系统；⑤建筑设备监控系统；⑥智能照明系统；⑦总集成平台；⑧“零能耗”展示系统；⑨机房工程。

4.3 各个子系统设计与功能

4.3.1 综合布线网络系统

本项目利用建筑的综合布线系统为依托，建立了完善可靠的计算机网络，在高性能的计算机网络上通过在服务器上运行各种节能软件管理整栋建筑的各项产、耗能系统，并通过产耗能预测，以达到建筑零能耗的目标。各产、耗能系统通过现场总线经由DDC等采集控制模块对制冷机、光伏发电、空调器等各具体设备进行监控。

本项目综合布线系统共设置8个弱电设备间，其中1～4层每层2个。水平子系统采用铜缆，管理水平数据和语音信息点；语音方面要求采用110式配线架；机柜内应为其他智能化系统设备的安装预留足够空间；所有设备机柜采用19英寸标准机柜，机柜应配备有风扇、电源、接地端子及门锁。

4.3.2 建筑楼宇自动控制系统（图2）

图2 建筑楼宇自动控制系统图示

本项目的楼宇自控系统采用了先进的“集散型系统”，通过计算机网络将各层的现场传感器、控制器、执行器以及远程通信设备进行联网，共同实现集中管理、分散控制的综合监控及管理功能。系统中的各个子系统通过中央操作站集中管理、分散控制，该系统可汇集各子系统的信息以及建筑物内外的各种信息，并对各类信息进行综合处理，同时对建筑物内的各个子系统进行综合处理。

楼宇自控系统设有实时时钟同步功能，能对中央管理工作站、子系统中央管理工作站、现场运行维护工作站、网络协议转换控制器和现场控制器进行自动校正时间。4.3.3 智能照明系统（图3）

图3 智能照明系统局部放大图

智能照明系统采用KNX/DALI总线控制方式，灯控干线沿着弱电线槽敷设；系统中每个光源作为一个独立的通讯对象，可以及时将运行状态实时反馈到系统中，并发到弱电机房专用工作站；每个灯具的开断或调光控制则由相应区域内的智能模块直接控制，可实现1～100%的亮度调节；系统定时功能可以按每天或每周为周期进行设定，从而实现自动化管理各受控区域，对于特定区域可实现感应控制；有事件发生时，智能照明系统可与相应其他系统（如安防系统）联动配合，开启相应区域的照明；当火灾发生时，通过输入消防信号干接点，可联动开启相应区域的照明。

智能照明系统的部分设备选型配置如表1所示。

4.3.4 机房工程

在机房中放置主要的服务器、核心交换设备、各系统工作站、液晶展示屏、互动触摸屏、消防设备等，为了保证计算机设备运行的安全可靠，延长计算机系统的使用寿命，本工程对机房系统进行了充分设计。首层安防监控室机房布置详见图4。

表1 智能照明系统部分设备选型配置

图4 安防监控室机房布置图

5 结语

总而言之，住宅建筑弱电系统的设计需要根据项目的规模、等级以及运营要求，合理地在众多弱电系统中挑选出适合该项目的子系统，同时还要考虑每个弱电子系统的架构形式，兼顾性能和经济的要求。本文的分析进一步强化了相关从业人员对弱电行业和弱电设计的认识，要想确保整个行业有质的进步，需要社会加大投入力度，改善当前弱电设计相对被动的局面。

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