辦公樓建筑電氣與智能化系統研究

中國人民大學 柳熙宇 北京博誠睿智人力資源服務有限公司 韓 健 北京建工四建工程建設有限公司 鈕 申

1 引言

整個建筑工程的進度和質量直接受電氣工程施工水平影響，二者相互制約。建筑電氣智能化技術在施工過程中存在的問題不容忽視，對于我國電氣工程發展是一巨大影響。智能建筑以能及時和快速應對突發事故為其原則，以更低的費用換取更優質的服務。智能建筑必須依賴集成化的建筑智能化系統才能實現其諸多優勢。傳統的建筑電氣與信息技術相結合產生的智能建筑，在當下給居民的生活帶來了質的飛躍，但目前建筑電氣智能化技術的發展并沒有止步不前，科技革命給我們帶來的不僅于此，未來智能建筑的智能化也必將持續增強[1]。

人們日益感受到了現代科學信息技術的發達與進步和人類物質生活水平和素質的提升、改善與更新，因此對于一種真正能夠為每個人帶來舒適及安全的現代科學信息技術愈加迫切的渴望，間接地增強了對于安防、消防、通訊、有線電視等各個子系統的信息技術需求，造成房地產商內卷式投資行為，使得房地產也開始逐漸地走向更加具有高品質、更具有多功能性的領域，并進一步朝著更為多功能化的橫向傾斜性方向與縱向深度的發展，我們要以正確的方式去推動它們。本工程項目的建筑電氣與智能化系統在認真貫徹落實國家相關有關標準和法律規范基礎上，進行了科技型產業園辦公樓的建造與設計，并且能夠滿足對于人身、設施以及房屋的安全、供電可靠、電能節省、科學技術先進以及社會經濟合理等基本條件要求[2]。

2 工程概況

本文針對科技產業園辦公樓進行建筑電氣與智能化系統設計，是一項實際工程。本工程的基本概況，總建筑面積13687平方米，包括負1層的停車庫、柴油發電機房、弱電機房、排風機房、變配電所及消防水泵房，屬于非人防地下室；1層～10層的消防控制室、辦公室、接待室等。

實際分析該辦公樓，從弱電機房的網絡機柜引入通信光纖，將建筑每層分為一個至兩個配線區域，交換機配線架設置在樓層的弱電井內，利用大對數電纜或光纖將信號傳輸至各層。由于建筑內分布的辦公室較多，因此根據辦公室的面積大小及實際使用需求進行布置點位。

3 綜合布線系統設計

3.1 設計原則

綜合布線系統為開放式網絡拓撲結構，數據信息和語音信息在綜合布線系統這條信息傳輸通道上傳遞，并且朝著高速率、多媒體、寬帶化、大容量的方向發展[3]。

由于辦公樓的社會功能決定了它不僅是信息的接收者，還是信息的傳播者。其同時要考慮日常工作中的網絡使用，還要考慮樓宇智能化中智能化設備的數據傳輸，這會使數據傳輸量增大，因此其對于布線的要求理所應當也會更高。除了根據各辦公室的人員配置插口外，還考慮在比較大的公共區域連接無線網絡。且在線纜選擇上也需要有所考量[4]。

信息點定位的確定性將對進一步優化和改進系統造成巨大困難，同時布線系統在一般情況下的使用壽命是極高的。因此在信息點的設定上，能夠盡可能的一步到位是防止之后重復拆裝的必要條件。信息點主要是依據各房間所需信息點數的實際要求分配。另外，辦公通信網絡的蓬勃發展、對多媒體傳輸的需求及經濟性的因素是本工程考慮的重要因素。總而言之，系統的設計應該充分滿足它的實用性、開放性、先進性、靈活性及經濟性，還需要考慮后擴展的要求[5]。

現如今的綜合布線系統發展狀態處于完善的狀態，本工程作為單體建筑，不考慮建筑群子系統的設計，其主要由以下三個部分構成。

工作區：工作區處于整個系統的末端位置，通過設備連接線將終端設備連接到信息插座上，并由適配器串接而成；

水平子系統：該系統中各工作區中的插座與樓層配線架呈星形分布，它的范圍是從信息插座起始到樓層配線間的配線架上；

垂直子系統：該系統貫穿于建筑物的弱電井內。為了滿足現在以及將來用戶的需求，垂直子系統一般選用大對數電纜和多芯光纜作為干線線纜。

3.2 總體設計

根據各辦公室大小及使用要求確定信息及語音點位；每層作為一個弱電子系統，層弱電箱柜安裝在每一層的弱電間，對該區域的數據和語音點進行管理，并且內裝交換機和配線架；水平子系統需采用六類線，并通過走橋架鋪設；垂直子系統數據采用大對數電纜或者多芯光纖，并通過弱電井垂直橋架進行鋪設；線纜入戶在負1層弱電機房，安裝光纖配線架。

4 火災自動報警及聯動系統設計

4.1 系統概述

本工程作為人群相對較多且集中的辦公樓建筑，一旦發生火災，缺乏專門的消防設施將加劇火災的蔓延程度，造成巨大的財產損失和生命傷亡是難以避免的結局。消防系統的第一任務就是保障人身安全，這是消防系統最基本的理念。第一時間迅速發現火情，立即撲救控制，最根本的目的就是把危機扼殺在搖籃中或最大限度的降低損害[6]。

本工程消防系統主要由火災自動報警系統和消防聯動控制系統兩大部分組成，分別負責感應和執行模塊，在火災自動報警信號傳遞至監控主機時驅動相應聯動設備，及時撲滅火災。本工程將辦公樓負1層劃為2個防火分區，1層和2層為1個防火分區，3層至7層每層1個防火分區，8層至10層每層為1個防火分區。各自防火分區設立系統，互不干擾。

4.2 火災自動報警系統

火災探測器作為接收現場火災信號的感應部分，擔當這整個系統的重任。本系統選擇點型感煙火災探測器，以滿足火災及時報警，而且性能穩定、價格低廉、維護方便。建筑每層高度均小于6m，本工程選用點型感煙探測器和點型感溫探測器，感溫探測器型號選用A1、A2及B 型型號。考慮到負一層設置的柴油發電機房，本工程也選擇了感溫探測器。

在本工程中，在每個防火區設置了兩只到三只手動報警按鈕，并且參照規范要求滿足防火區的任意位置距離最近的手動報警按鈕不超過30米。手動火災報警按鈕的位置正好處在兩個防火分區交界的地方。在疏散通道和出入口處這些明顯而便于操作的部位，手動報警按鈕采用壁掛方式安裝于墻上，為在緊急情況下便于報警，手動火災報警按鈕要設置明顯的標志。

圖1 火災自動報警及聯動統原理

4.3 系統設計方案

消防系統由多種設備組成，在消防系統中加入模塊后，對設備進行控制及保護，把它們從零散的部件組成一個整體。隔離模塊即總線隔離器，接在系統總線前端以保護回路，每只總線隔離器所連接的末端設備總數不超過32點。當短路等故障發生時從系統中將后端連接的部分如火災探測器，阻止大規模的系統無法正常工作現象。最值得關注的是，總線隔離器既要設置信號總線也要設置電源總線。

如圖2所示，火災自動報警及消防聯動系統圖第十層感煙探測器、感溫探測器、火災顯示盤等設備超過32個，因此需要使用2個總線隔離器。輸入/輸出模塊將即控制模塊，可以輸出信號使被控設備動作，并接收所連接設備的反饋信號從而向報警控制器報告。本工程消防應急廣播系統獨立運行，不需要考慮其與正常廣播之間的切換。

圖2 火災自動報警及消防聯動系統圖

本工程火災自動報警與聯動控制系統所涉及的設備均使用北大青鳥器件，便于整個系統的安裝與維護，同時可以提高系統設備連接的統一性。經過對方案的仔細研究后，火災自動報警系統和消防聯動控制系統在上述討論過程中均選用北大青鳥的消防產品，使得火災自動報警及聯動系統的一體化更加完善。

4.4 系統布線

報警總線、消防應急廣播和消防專用電話等傳輸線路采用阻燃或阻燃耐火電線電纜（火災自動報警系統設計規范GB50116-2013，因此本工程的回路總線、24V 電源線、消防電話線和消防廣播線選用低煙無鹵阻燃耐火型軟銅導體聚氯乙烯絕緣雙絞線（WDZN-RVS）。

5 安全防范系統設計

5.1 概述

安防系統是使用人員及信息安全的重要保障措施，本項目安防系統設計包括：視頻監控系統、無線巡更系統及入侵報警系統。其中視頻監控系統在安防領域中發揮著重要作用，它和電子巡更系統以及入侵報警系統實現聯動，是具備先進性與強防范性的綜合系統。本工程建筑樓是一幢地上10層、地下1層的現代化辦公大樓，對安全防范的要求較高[7]。

5.2 視頻監控系統設計方案

視頻監控系統也稱閉路電視監控系統，利用視頻探測技術輔助安保人員對于整個建筑物內外周邊環境實時監控，相對傳統監視手段更為高效而便捷。視頻監控系統由前端（攝像機）、傳輸、控制、顯示與記錄四個部分組成，在重要區域或人流密集區布置探測點，在攝像頭覆蓋區域范圍內的情況以圖像形式傳送至監控中心，監控中心內工作人員實時觀察這些區域的情況，并備份以供取證。

根據本工程的規模及特點，選擇在建筑的負1層行車道，1至10層的樓道、走廊、電梯前室及1層直接對外的辦公室布置攝像機，使得整幢樓的公共區域都被覆蓋，同時考慮到電梯正常運行對于辦公樓內人員的必要性和便利性，在屋頂電梯機房也設置攝像頭。在本工程中，考慮到建筑物內的格局，決定選擇網絡槍型攝像機，共計106個點位。

根據本項目的規模及特點，使用數字硬盤錄像機作為信息的存儲設備，配置視頻矩陣將圖像切換到電視墻上，實現多路視頻信號的自由顯示、程序顯示、同步顯示、群組顯示和報警聯動顯示。整個系統擁有119路視頻信號，采用數字硬盤錄像機作為存儲設備，配置視頻矩陣將圖像切換到電視墻上。

在本工程中設計選用14臺46寸液晶拼接屏，并選用兩臺64路進8路出的視頻矩陣，實現多路視頻信號的自由顯示、程序顯示、同步顯示、群組顯示和報警聯動顯示。

5.3 電子巡更系統的設計方案

電子巡更系統為安防系統提供有力的技術補充，通過警衛人員不同的巡查路線、巡查站點、巡查時間完成有針對性的安全檢查。除此之外，也作為監督巡查人員的重要武器。本工程采用離線式電子巡查系統，該系統由巡查站點、信息采集器、信息傳輸器、計算機及專用軟件組成。利用無線數據傳輸方式使得保安人員須按照公司規定在指定時間和指定路線上進行巡查，線巡更點位置根據物業保安需要設置，通常設置在主要出入口、樓梯間、電梯廳等位置。

5.4 入侵報警系統的設計方案

入侵報警系統的主要依據是傳感器技術和電子信息技術，當存在不軌意圖或行進時，系統就將通過電子信息網絡處理并發出報警信息。本工程在所有建筑主出入門處設置被動紅外雙鑒探測器，紅外探測器配線為超五類雙絞線。根據辦公樓的整體辦公時間，由消防控制室統一進行布、撤防操作。

6 能量監控系統設計

6.1 概述

能量監控系統在本設計中主要是指電力監控系統，電力監控系統能實現供配電的集中管理和數據采集，對于供電系統有著重要作用。同時本工程是電力監控系統設計，至少有一家企業或者個體商戶會租賃或擁有該建筑樓的辦公室，對于他們來說，電力監控系統的完善也會間接影響他們的經營成本。

6.2 能量監控系統設計方案

電力監控系統主要是依靠系統管理層、通信接口層和現場監控層這3部分相互作用，其主要功能是實現變配電系統的集中監控管理和分散數據采集，它能夠使用戶的電力系統透明化，提高電子系統的安全性、可靠性和經濟性。系統監視各個進線、聯絡及饋線回路的電力參數，對于發出異常參數的監控點，系統及時報警敦促工作人員采取必要的措施，避免安全事故的發生。

電力監測設備采取內嵌式，以電力監測模塊的形式安裝在柜（箱）內。除了電梯、風機、水泵和暖通的動力控制柜以及低壓饋線柜、車庫配電箱是根據實際放置的之外，3-10層每一層設置一個層配電箱是考慮到商務租賃的實際，1層和2層每層設置兩個層配電箱是因為建筑本身的隔斷。

變配電所中的配電箱、出線柜等設備相對較多，因此變配電所其實是系統監控的主要場所。①電力儀表信號傳輸：考慮到3種電氣監測模塊都采用RS485通訊接口，所以在信號傳輸上采用485通訊總線RVVP-4＊1.5型電纜，穿SC20焊接鋼管敷設，四線制實現點對點的高效通信，并且該線纜適用于變壓器及類似設備使用。②電源供應：本工程中電力監控主機的電源供應由監控中心UPS 提供。

7 建筑設備監控管理系統設計

7.1 概述

建筑設備監控管理系統（BAS）將建筑物或建筑群內的空調與通風、變配電、照明、給排水、熱源與熱交換、冷凍和冷卻及電梯等系統，以集中管理、分散控制為目的構成綜合系統，有助于節約能源、節省大量人力支出、延長設備的使用壽命和為使用者提供舒適的環境，具有開放性和擴展性。

7.2 建筑設備監控系統的設計

據建筑機電設備的樓層平面布置，在負1層的排風機房（車庫）、排風機房、進風機房、消防水泵房和柴油發電機房分別設置DDC 控制器。本工程采用變冷媒流量多聯式冷暖型空調系統，DDC 控制器也分散布置在屋頂的多聯機室外機（主機）附近，1層至10層的風管機和多聯式全新風處理機屬于末端裝置（室內機）部分。

DDC 控制器之間通信采取對等式直接數據通信，因此控制網絡層使用自行布線的控制總線拓撲結構，包括并行工作的兩條控制總線，一條控制總線連接負1層DDC 控制器，另一條連接屋頂平面控制器，通過總線和管理網絡層進行信息傳遞?；谝陨线B接方式和強電磁干擾情況，控制總線應采用屏蔽對絞電纜RVSP-4＊1.5，穿SC20焊接鋼管單獨敷設。

8 結語

本文完成了綜合布線系統、火災自動報警及聯動系統、安全防范系統、能量監控系統、建筑設備監控管理系統的設計。針對本項目的實際需要，對建筑工程相關的內容進行了整理收集與總結，根據建筑物電氣與智能化設計的要求和規范，以及建筑物信息基礎設施系統、建筑公共安全的理論和技術，確定了本項目設計依據，進行電氣設計，用AutoCAD 軟件對所有系統的總體平面圖和系統示意圖進行了繪制，實現了辦公樓智能化的使用需求。