学习情境一 智能楼宇弱电系统工程规划
任务一 智能楼宇弱电系统分析
［任务目标］
了解智能楼宇弱电系统的组成、功能原理、结构，基本要求、目标、服务功能。
［任务内容］
①参观智能楼宇弱电系统；
②参观智能楼宇弱电系统的各个子系统；
③智能楼宇弱电系统的组成、功能原理、结构，基本要求、目标、服务功能。
［知识点］
一、智能楼宇的基本含义
智能楼宇系统起源于20世纪80年代，90年代初才逐渐被人们所认识，它是建筑技术、计算机技术、自动化技术、电子技术等诸多方面的综合体。
第一个智能楼宇1984年建设于美国的哈特福德市，名为“都市大厦”，如图1-1所示。当时人们将一座旧的金融大楼进行翻修改造，在楼内铺设大量通信电缆，增加了程控交换机和计算机等办公自动化设备，在楼宇内的配电、供水、空调和防火等系统均由计算机控制和管理，用户享有电子邮件、文字处理、语音传输、科学计算、信息检索和市场行情资料查询等全方位的服务。
图1-1 都市大厦
何谓智能楼宇？国际上尚无统一的定义。美国“智能建筑学会”认为“智能楼宇是将建筑、设备、服务和经营四要素各自优化、互相联系、全面综合并达到最佳组合，以获得高效率、高功能、高舒适与高安全的建筑物。”日本智能大厦研究会认为“智能楼宇就是高功能大楼，是方便有效地利用现代信息与通信设备，并采用楼宇自动化技术，具有高度综合管理功能的大楼。”中国国家标准《智能建筑设计标准》（GB/T 50314—2000）认为“它是以建筑为平台，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，向人们提供一个安全、高效、便利的建筑环境”。
上述定义互有差异，但也有共性的地方：一方面，智能楼宇一定是一个集建筑、结构、水、采暖与通风、电气、自动化、通信等专业的系统化工程，其实现技术一定是多技术领域的高度综合；另一方面，无论采用什么方式去实现，智能楼宇的实现目标一定是提供安全、高效、舒适、便利的建筑环境。当然，从可持续发展的角度，还应考虑“节能环保”。此外，楼宇的“智能”一定体现在“人性化”上。
二、智能楼宇的组成和结构
智能楼宇的组成要素通常有三大基本要素，即楼宇自动化系统（BAS，Building Automation System）、通信自动化系统（CAS，Communication Automation System）和办公自动化系统（OAS，Office Automation System）。通常人们把它们称为3A。这三者是有机结合的，建筑环境是智能楼宇基本组成要素的支持平台。为实施3A系统，需借助结构化综合布线系统，即PDS（Premsies Distribution System），如图1-2所示。
图1-2 智能楼宇系统结构图
智能楼宇弱电系统通常又被分解为若干个子系统（图1-2），这些子系统分别如下。
（1）智能楼宇系统集成中心SIC
系统集成中心（SIC）具有对各个智能化系统信息汇集和各类信息综合管理的功能，并实现以下几方面的具体功能。
①汇集建筑物内外各类信息，并进行实时处理及通信能力，接口界面要标准、规范，可实现各子系统之间的信息交换及通信能力。
②对建筑物各个子系统进行综合管理能力。
（2）楼宇设备自控系统
楼宇自动化BA系统体系以系统数据中心为核心，对建筑物内的设备运行状况进行实时控制和管理，能够随时按需调整建筑物内部的温度、湿度、照明强度和空气清新度。
BA系统包括空调暖通监控子系统、通风监控子系统、给排水监控子系统、电梯监控子系统、供电监控子系统、照明监控子系统、消防监控子系统，如图1-3所示。
图1-3 楼宇设备自动控制系统
（3）消防报警与联动系统
防火自动化FA系统通过设在建筑物内不同位置的烟火测控装置提供的信息自动进行火灾报警。同时，启动火灾联动系统，包括关闭空调，开启排烟装置，启动消防专用梯，并且消防系统启动运行，发出火灾报警和实施人员疏散措施。FA系统主要包括火灾报警系统、自动喷淋灭火系统、气体灭火系统、防排烟系统、消防通信系统、报警联动系统等子系统。
（4）安全防范系统
主要是提供不受外界干扰和避免人员受到伤害和财物损失的环境，防止工商业间谍和国际恐怖活动，保障人的生命安危。SA系统主要包括视频监控系统、入侵报警系统、门禁系统、楼宇对讲系统、电子巡更系统等子系统，如图1-4所示。
图1-4 视频监控系统
（5）停车场管理系统
是以计算机软件技术为核心，将感应式IC/ID卡技术、单片机自动控制技术、计算机图像处理技术完美结合，使停车场进出车辆完全置于计算机的监控之下，出入、收费、管理轻松快捷。系统功能完善、性能可靠，适用于智能型停车场、不停车收费系统。
（6）计算机网络系统
利用通信设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。如图1-5所示。
图1-5 视频会议系统
计算机网络系统是由网络硬件和网络软件组成的。在网络系统中，硬件的选择对网络起着决定的作用，而网络软件则是挖掘网络潜力的工具。
计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享。计算机资源主要是指计算机硬件、软件与数据。
互联的计算机是分布在不同的地理位置的多台独立的“自治计算机”。联网的计算机既可以为本地用户提供服务，也可以为远程用户提供网络服务。
联网计算机之间遵循共同的网络协议。
（7）视频会议系统
又称会议电视系统，是指两个或两个以上不同地方的个人或群体，通过传输线路及多媒体设备，将声音、影像及文件资料互传，实现即时且互动的沟通，以实现会议目的的系统设备。视频会议的使用有点像电话，除了能看到与你通话的人并进行语言交流外，还能看到他们的表情和动作，使处于不同地方的人就像在同一房间内沟通。
（8）有线电视及卫星电视接收系统
有线电视系统采用一套专用接收设备，用来接收当地的电视广播节目，以有线方式（目前一般采用光缆）将电视信号传送到建筑或建筑群的各用户。这种系统克服了楼顶天线林立的状况，解决了接收电视信号时由于反射而产生重影的影响，改善了由于高层建筑阻挡而形成电波阴影区处的接收效果。但是，在智能建筑中，人们并不满足于有线电视系统仅接收传送广播电视信号这种单一的功能，还需要它能传送其他信号，例如用录像机和影碟机自行播放教育节目、文娱节目以及调频广播等。
所谓卫星广播电视系统，就是利用卫星来直接转发电视信号的系统。其作用相当于一个空间转发站。主发射站把需要广播的电视信号以f1的上行频率发射给卫星，卫星收到该信号，经过放大和变换，以f2的下行频率向地球上的预定服务区发射。主发射站也接收该信号作监视用。
（9）电话通信系统
电话通信系统（TCS）的功能主要有语音通信、数据通信、图形图像通信。电话通信系统主要指以程控交换机及模块局为核心的电话、集团电话、远端虚拟交换机。最重要的有线话音通信系统就是程控用户交换机，它可组成内部和外部通信系统。目前用户交换机已经发展为数字式交换机，它的内部和外部线路的数目是很重要的指标。
（10）广播音响系统
对于各种大楼、宾馆及其他民用建筑物的广播音响系统，基本上可以归纳为三种类型。一是公共广播系统，这种是有线广播系统，它包括背景音乐和紧急广播功能，通常结合在一起，平时播放背景音乐或其他节目，出现火灾等紧急事故时，转换为报警广播。这种系统中广播用的话筒与向公众广播的扬声器一般不处于同一房间内，故无声反馈的问题，并以定压式传输方式为其典型系统。二是厅堂扩声系统，这种系统使用专业音响设备，并要求有大功率的扬声器系统和功放，由于传声器与扩声用的扬声器同处于一个厅堂内，故存在声反馈乃至啸叫的问题，且因其距离较短，所以系统一般采用低阻直接传输方式。三是专用的会议系统，它虽也属扩声系统，但有其特殊要求，如同声传译系统等。
（11）无线通信系统
也称为无线电通信系统，是由发送设备、接收设备、无线信道三大部分组成的，利用无线电磁波，以实现信息和数据传输的系统。
它根据工作频段或传输手段分类，可以分为中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信等。
（12）办公自动化
OA系统主要利用先进的信息处理设备，以微机为中心，采用传真机、复印机、打印机、电子邮件（E-mail）国际互联网络与局域网络等一系列现代化办公及通信设施，全面而又广泛地收集、整理、加工、使用信息，提高人的工作质量和效率，为科学科理决策提供服务。OA系统主要包括事务型办公系统、管理型办公系统、决策型办公系统、计算机机房建设等系统类别。
（13）物业管理
主要为物业管理部门管理项目运作提供高效的、科学的和方便的流程管理。对写字楼、酒店公寓、居民小区、商业广场、百货商场及综合性物业管理项目进行有效管理，也可根据客户的需求做二次开发及与大厦的中控平台或车库管理、远程抄表管理等各管理子系统连接。
（14）信息资源管理
有狭义和广义之分。狭义的信息资源管理是指对信息本身，即信息内容实施管理的过程。广义的信息资源管理是指对信息内容及与之相关的资源，如设备、设施、技术、投资、信息人员等进行管理的过程。
信息资源管理过程始于信息人员对用户（在此充当信源）的信息需求的分析，以此为起点，经过信源分析、信息采集与转换、信息组织、信息存储、信息检索、信息开发（即信息再生）和信息传递等环节，最终满足用户（在此充当信宿）的信息需求。
（15）LED大屏幕显示系统
是一个集计算机网络技术、多媒体视频控制技术和超大规模集成电路综合应用技术于一体的大型的电子信息显示系统，具有多媒体、多途径、可实时传送的高速通信数据接口和视频接口。
（16）综合布线系统
GC综合布线采用高质量标准化线缆及相关连接硬件，在建筑物内组成标准、灵活、开放的信息传输通道。它是智能建筑必备的基础设施。它采用积木式结构、模块化设计、统一的技术标准，能够满足智能建筑的信息传输要求。
三、智能楼宇的技术基础
智能楼宇是多种高技术的结晶，是建筑技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术相结合的产物，即所谓3C+A技术（Computer、Control、Communication、Architecure）。其中，建筑技术提供建筑物环境，是支持平台；计算机技术与通信技术的充分融合提供了信息基础设施；计算机技术与自动控制技术的结合为人们创造了感觉舒适、节省能源并且高度安全的工作环境；多元信息的传输、控制、处理与利用，使人们摆脱了置身“孤岛”的感觉；丰富的信息资源，完善、便捷的信息交换，为人们的工作带来了前所未有的高效率。见图1-6。
图1-6 智能楼宇的技术基础
四、智能楼宇的基本要求、目标、服务功能
智能楼宇是指对建筑物的结构、系统、服务和管理四个基本要素以及通过它们之间的内在联系，运用系统工程的观点进行优化组合（系统集成），提供一个投资合理的，具有高效、舒适、安全、方便环境的建筑物。
智能楼宇应满足两个基本要求，达到四个主要目标，实现三项服务功能。
（1）两个基本要求
①对楼宇管理者来说，智能楼宇应当有一套管理、控制、运行、维护和通信设施，花较少的经费便能够及时地与外界取得联系（如消防队、医院、安全保卫机关、新闻单位等）。
②对楼宇的使用者来说，应有一个有利于提高工作效率、有利于激发人的创造性的环境。
（2）四个主要目标
①能够提供高度共享的信息资源。
②确保提高工作效率和舒适的工作环境。
③节约管理、运行费用，达到短期投资长期受益的目标。
④适应管理工作的发展需要，做到具有可扩展性、可变性，适应环境的变化和工作性质的多样化。
（3）三项服务功能
①安全服务功能，包括：防盗报警；出入口控制；闭路电视监视；保安巡更管理；电梯安全与运控；周界防卫；火灾报警；消防；应急照明；应急呼叫。
②舒适服务功能，包括：空调通风；供热；给排水；电力供应；闭路电视；多媒体音响；智能卡；停车场管理；体育、娱乐管理。
③便捷服务功能，包括：办公自动化系统；通信自动化系统；计算机网络；结构化综合布线；商业服务；饮食业服务；酒店管理。
（4）四个基本组成
结构——建筑环境结构。
系统——智能化系统。
服务——住、用户需求服务。
管理——物业运行管理。
这四个基本组成部分缺一不可，它们既相互关联，又互相依存，组成一个完整一致的智能楼宇体系。
在进行智能楼宇的功能设计时，必须对整个楼宇的结构、系统、服务和管理四个方面综合考虑，将语音、数据、图像及监控信号等经过统一的规划，综合在结构化的布线系统里。它牵涉多系统之间的协调配合，防止系统整体结构混乱，系统分离脱节，服务缺乏保证，管理功能不全，给楼宇的拥有者在经济上造成浪费和损失。
［课后习题］
①与传统建筑相比，智能楼宇有哪些优点？
②为什么说智能楼宇能满足多种用户对不同环境功能的要求？
③较完善的智能楼宇主要包括哪些系统？