建筑电气工程深化设计及其设备选型实践

2018-11-05王敬

江苏建材 2018年5期

王敬

（中国江苏国际经济技术合作集团有限公司海外工程分公司，江苏南京 210000）

0 引言

在建筑电气工程项目实施中，我们经常遇到初始设计不完善、不完整的现象。为保证工作顺利进行，需要电气工程师完善，深化各分、子系统的设计方案，优化材料设备选型。每一个合理完善的电气子系统深化方案都需要反复充分论证和对比、优选。针对网络、安防、电视系统、智能控制等内容进行了深化设计与选型。

1 网络交换机的选型

以埃塞NYALA社保大楼项目为例，说明以交换机为中心的弱电系统架构的设备选型。全系统数据化网络化是当下楼宇智能化技术的显著特点。本项目中信息网络、IP电话，CCTV系统以网络交换机为主要数据信息交换设备。根据网络构成方式分为接入层交换机，汇聚层交换机，核心层交换机三个层次（图1）。

图1 计算机网络架构示意

计算机信息/电话系统主要设备包括路由器、IP PBX、交换机、存储器、服务器、配线架等。CCTV系统采用“霍尼韦尔”品牌,主要设备包括网络型半球机（Network Dome.）、NVR、显示器、交换机等。

如何选用合适的交换机，保证网络、IP电话，CCTV系统正常稳定地工作，在以交换机为核心设备的网络中，设备选型是关键。电话、网络、CCTV系统占用带宽（码流）差异较大，其中IP电话最小，网络次之，CCTV系统最大。本项目有23个网络高清摄像机，如果同时产生数据流，会占用较大带宽。为了避免选型不当，造成网络阻塞，配置监控系统的专用交换机势在必行。在此，我们对CCTV系统在接入层交换机的选型，做一个简单计算。

1.1 接入层交换机的选择

1.1.1 上传端口

估算整个系统网络摄像机产生的码流。720 p监控摄像机的码流一般在2～4 Mbps左右，1 080 p监控摄像机的码流一般在4～8 Mbps左右。接入层交换机上传速率应大于摄像机路数与单支摄像机码流的乘积。前端有23路720 p监控摄像机，码流按照4 Mbps计算，23×4 Mbps=92 Mbps,那么交换机上传端口要满足100 Mbps的速率。因为通常实际速率为标值的30%左右，而我们保守计算的实际码流率已经达100 Mbps，所以我们需要选择上传口为1 000 Mbps速率的交换机。同理，计算23个1 080 p网络摄像码流量为184 Mbps，我们选用的交换机也可以满足现场需要。

1.1.2 交换带宽

交换带宽单位为Gbps，是交换机接口处理器或者接口卡和数据总线间能吞入的最大数据量。计算公式如下：

交换带宽=端口数×相应端口速率×2

（注：按全双工模式）

以23路720 p计算，需要选择一个24口交换机，并且自带两个1 000 M的上传口，总共26个接口。计算：

总交换带宽=23×100 M×2+1 000 M×2×2=8.6 Gbps

所以，需求的交换带宽要大于8.6 Gbps。1.1.3包转发率

1 000 M以太网交换机包转发率一般为1.488 Mbps。

经过前面三个条件的分析，接入层交换机的选择就很简单了。我们需要配置2个24口100 M，至少1个1 000 M上传口的交换机。

1.2 汇聚层交换机的选择

最前端的接入层交换机选择好之后，接下来就需要选择汇聚层交换机。上述23路720 p的CCTV系统需要配置2个接入层交换机，每个都有2个1 000 M的上传口，此外，还有500个信息点和400多个电话点，那么汇聚层上传端口必须是千兆以上的。设备的选择很大程度上决定了方案是否合格。

同样，用于网络交换机，我们可以依次做出估算，根据使用要求配置适当的规格。既满足当前的需要，也适当留有冗余，以备后续扩容、维修使用。

2 动力控制方案的制定

苏丹卡塔尔公寓楼项目EMCCB控制方案。

EMCCB-Emergency motor control center board.在苏丹卡塔尔公寓楼项目指通风与消防排烟系统动力控制柜。风机有15 kW，35 kW，55 kW，3种规格，每个规格要求2台。通风和排烟系统合一，平时一用一备，互为备用；应急时，同时启用。设计图没有具体的控制部分图纸。根据业主监理的要求，我们提供3种不同的控制方案。

2.1 采用直接起动方式。普通动力柜接入动力电源，接双速风机（图2）。2.2 Y-Δ起动方。订做MCCB控制箱，采用普通风机（图 3）。

图2 直接起动主回路接线

图3 Y-Δ起动主回路接线

2.3 变频起动方式。订做MCCB控制箱，采用普通风机（图 4）。

图4 一用一备变频起动主回路接线

通过以上3种方案的主回路接线图简单分析对比，很容易发现3种方案各有优劣：方案1对于整个通风系统施工十分有利。安装调试，后期维护简单；缺点是双速风机价格昂贵。方案2设备成本大幅降低，但是因为当地电网不稳定，经常导致设备元器件损坏，故维护成本要求高。方案3跟所在地区业主实际需求更符合，设备成本较高，维护相对简单。

采用方案2，有利于收益最大化。采用变频起动方式，订做MCCB控制箱，工程维护成本较低，综合效益较好。经过协商，最终采用方案3。

3 停车场系统深化设计

尼日利亚莱基港项目停车场系统方案制定与设备选型。原设计图结构简单，设计说明简略。从进出口立面图看：只有9进9出的出入口系统设备清单和9台摄像机（根据使用场合判断可以确认为用于车辆识别）（图 5）。

图5 莱基港出入口立面

停车场管理系统是通过计算机、网络设备、车道管理设备搭建的一套对停车场车辆出入、场内车流引导、收取停车费进行管理的网络系统（图6）。

图6 莱基港停车场出入口示意

要根据场地面积，使用性质，完善停车场的配置方案。根据精心选择，采用了深圳西沃-X9一体机系列网络高清车牌自动识别系统，包括出入口系统、计时收费系统、车辆识别系统、车辆引导/定位系统、车位显示系统。尤其是采用互联网+西沃智慧停车场系统方案——具备车牌识别、免取卡入场、移动支付功能。大幅提高了停车场效率。

出入口设备包括快速自动道闸、感应线圈、车辆检测器。

车辆识别系统包括200万高清识别摄像机、内置控制系统、丰富的接口类型，可直接控制道闸开/关、外接报警设备、LED显示屏、音频输入输出等；内置8G SD卡，支持黑白名单的导入及对比，可直接联动道闸开闸，支持脱机运行；内置车牌识别算法，准确率高，支持线圈触发结合视频触发等多种模式。内置语音播报系统(比如:车牌号码停车时间及收费金额使用日期等用语)。

岗亭处设备：计算机、交换机、无线WIFI、车牌识别管理软件、计时收费软件。可以自由决定是否增加手机APP/微信支付等移动设备。西沃公司的以云支付服务端、商户端、智慧停车管理云平台为核心的设备，满足了用户的使用需求。

而户外地磁车位引导系统则是根据现场使用环境增加的一个子系统，其包括室外停车引导、控制器、户外引导分屏等设备，主要是提高大型停车场的车辆通行效率。简洁、高效的设备配置既满足了业主的使用需要，也避免了因考虑不足导致的低估造价风险。

4 电视接收系统方案制定与选择

NIB银行支行项目电视系统。该系统预留14个电视信号插座点。清单提供的前端设备只有VHF天线1副，卫星天线1副，管线若干，没有详细的设备清单。如此，必然不足以满足现场施工需要，需做深化设计。①卫星电视接收系统是否包括前端接收设备。②需提供Arabsat卫星频道、当地电视制式等基本参数。如果与国内设备不一致，需要订做或是当地采购。我们的方案设计包括VHF和UHF天线接收系统、卫星天线接收系统。最终形成了2个方案。

方案1：采用DTMB高清数字电视方案（图7），作为本次深化设计主要方向。

方案2：以卫星信号多路切换开关作为核心部件（图 8）。

相比之下，方案1稳定性好，便于实施。方案2造价低，但是信号稳定度略差。最终我们选用方案1。

5 智能照明系统方案优化和设备选型

以埃及苏赫纳集装箱码头二期堆场智能照明系统的优化和选型为例。原设计方案：照明控制采用PLC设备控制，由PLC主站与远程I/O站组成。对堆场高杆灯及路灯实现集中远程控制。PLC主站安装在AA3变电所内。照明控制远程I/O站设备（39座高杆灯+4路灯回路）包括宽温型PLC及16点I/O模块,以太网适配器、工业以太网交换机、光电转换器、UPS（3kVA）、PLC 柜，PLC 编程、组态及应用软件等。如果按照清单配置可能无法实施。我们先对比分析施耐德公司和海格公司智能照明系统各自特点。

图7 V/U天线、卫星天线接收系统

图8 卫星信号多路切换开关5进16出

5.1海格Tebis KNX系统

主要设备是工作站（含软件），光感应模块TXA025，控制面板 WYT320，电源模块TXA112，驱动开关模块TXA204D，线路耦合器TA008，断路器。整个系统高度集成。本系统的核心设备是工作站及其中央监控软件。主要功能包括：①可以设定周定时、特定节假日定时、日定时等多种定时方式的控制；②可对设备进行延时开关；③可实时显示设备的开关状态；④调光控制。完全符合现场控制的需要（图 9）。

5.2 施耐德C-Bus智能照明系统

其主要设备包括：KNX/IP网关、线路耦合器、电源模块、开关量输入模块、智能逻辑控制器、CBUS系统电源、8键智能面板带耦合器、消防模块、通用调光模块、多路开关控制模块等。各子网间通过专用控制总线J-Y(st)YH相互连接（图10）。主要功能包括：①通过施耐德KNX网络对区内照明进行控制与监视；②2可对受控灯光进行集中控制和监视；③可对所在区域的灯光进行本地手动控制；④当有消防信号接入时，应急照明强制打开。