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智能建筑技术与思考

法律快车官方整理 更新时间: 2019-12-03 00:05:37 人浏览

导读:

八十年代初,一个新的名词——智能建筑在建筑界诞生。九十年代初,中国也开始营造“智能建筑”。报刊上有文章这样描述:“即将到来的21世纪,建筑界所能提供的大厦将不再是冰冷无知的混凝土建筑物了,代之而起的是温暖人性化的智慧型建筑,随着信息技术的发

  八十年代初,一个新的名词——智能建筑在建筑界诞生。

  九十年代初,中国也开始营造“智能建筑”。报刊上有文章这样描述:“即将到来的21世纪,建筑界所能提供的大厦将不再是冰冷无知的混凝土建筑物了,代之而起的是温暖人性化的智慧型建筑,随着信息技术的发展,现代化的建筑已被赋予思想能力。”智能建筑作为信息高速公路的终点站,已充分表现了它在经济、文化、科技领域中的重要作用。银行、证券、期货、保险、商场、贸易商社、政府机构、科研机构、医院、学校、图书馆、体育场馆、机场等,只要是按现代管理方式运作的行业,它的建筑物都具有智能建筑的要素,全国约有数以千计,上海约有400幢。

  智能建筑以建筑为平台,兼备通信、办公、建筑设备自动化,集系统结构、服务、管理及它们之间的最优化组合,向人们提供一个高效、舒适、便利的建筑环境。当前影响智能建筑质量的主要原因之一是工程建设标准不完善,在设计、设备选型、设备安装、竣工验收等缺少标准与规范作为依据。

  上海市《智能建筑设计标准》(95)版是关于智能建筑建设的地方标准。这部标准全面、系统地对智能建筑的功能需求进行分析,比较合理地把智能建筑分为甲、乙、丙三个等级,是一个指导性的文件。随着科学技术的发展,已于98年作了修订,上海市《智能建筑设计标准》(98版)即将出版。同样由华东建筑设计研究院为主编单位,由作者本人任编制组组长的国家标准《智能建筑设计标准》,于2000年出版。国家标准《智能建筑设计标准》的出版将对智能建筑健康、有序的发展起到指导作用。

  1、智能建筑的构成智能建筑是在建筑这个平台上,由三大子系统所构成。

  建筑平台就是建筑物(包括环境)本身,如果没有这个平台,就无从谈起建筑的智能化。所谓三大系统,是指通信自动化系统(CA)、办公自动化系统(OA)、建筑设备自动化系统(BA),它们一起构成了整个智能建筑。

  2、智能建筑的技术基础智能建筑的发展,是建筑技术与信息技术相结合的产物,是随着科学技术的进步而逐步发展和充实的,现代建筑技术(Architecture)、现代计算机技术(Computer)、现代控制技术(Control)、现代通信技术(Communication)和现代图象显示技术(CRT),即A+4C技术是智能建筑发展的技术基础。

  以下主要介绍先进的4C技术:4C技术即现代计算机技术、现代控制技术、现代通信技术和现代图象显示技术。那什么是4C技术呢?

  2.1现代计算机技术(Computer)

  当代先进的计算机技术应该首推并行的分布式计算机网络技术。该技术是计算机多机系统联网的一种新形式,是计算机网络发展的高级阶段,它是计算机技术发展的方向之一。

  该技术的主要特点是采用统一的分布式操作系统,把多个数据处理系统的通用部件有机地组成为一个具有整体功能的系统,各软硬件资源管理没有明显的主人管理关第。分布式计算机系统强调的是分布式计算机和并行处理,不但要做到整个网络系统硬件和软件资源的共享,同时也要做到任务和负载的共享。这种系统对于多机合作系统重构、冗余和容错能力都有很大的改善和提高,因而系统具有更快的响应,更大的输入/输出能力和更高的可靠性,系统的造价较为经济。

  2.2现代控制技术(Control)

  目前,先进的自动控制系统是集散型的监控系统(DCS)。该系统采用具有实时多任务、多用户、分布式操作系统,组成集散型控制系统的硬件和软件则采用标准化、模块化和系列化的设计。系统的配置具有通用性强,系统组合灵活,控制功能完善,数据处理方便,显示操作集中,人机界面友好,以及系统安装、调试和维修简单化,系统运行具备高度容错等可靠性功能。

  2.3现代通信技术(Communication)

  现代通信技术主要体现在具备ISDN/B-ISDN等功能的通信网络。它能在一个通信网上同时实现语音、数据及图象的通信。[page]

  2.4现代图象显示技术(CRT)

  现代图象显示技术主要体现在计算机的操作和信息显示的图象化,可完成开关量或模拟量控制、信息状态和参数变化的形象显示。

  3、智能建筑的智能化系统智能建筑并不是特殊的建筑物,而是以最大限度激励人的创造力、提高工作效率为中心,配置了大量智能化设备的建筑。

  在这里广泛地应用了数字通信技术、控制技术、计算机网络技术、电视技术、光纤技术、传感器技术及数据库技术等高新技术,构成各类智能化系统。就目前的技术发展水平来说,智能建筑的核心可归纳为:CA通信自动化系统Communication Automation System OA办公自动化系统 Office Automation System BA建筑设备自动化系统Building Automation System SA安全自动化系统Security Automation System FA火灾自动报警系统Fire Aiarm System GCS综合布线系统Generic Cabling System BMS建筑设备管理系统Building Management System CA是通过数字程控交换机PABX来转接语音、数据和图象,借助公共通信网与建筑物内部GCS的接口来进行多媒体通信的系统。目前,公共通信网在我国有城市电话网、长途电话网、数据通信网CHINAPAC和CHINADDN.如果需要用卫星通信建立VSAT网,可租用卫星转发器以实现C波段到CU波段的卫星通讯。多媒体通信的业务则有语言信箱、电视会议系统、传真、移动通信等。近年来,作为先进的网络通信方式异步传输模式(简称ATM)和千兆以太网正在兴起,它们能够以大于630Mb/s的高速传输信息。

  OA按计算机技术来说是一个计算机网络与数据库技术结合的系统,利用计算机多媒体技术,提供集文字、语音、图象为一体的图文式办公手段,实现信息资源共享与高效的业务处理。OA系统已在政府、金融机构、科技单位、企业、新闻单位等的日常工作中起着极其重要的作用。在智能建筑中OA常由两部分构成:物业管理公司为租户提供的信息服务和物业管理内部事物处理的OA系统,大数使用机构与租用单位的业务专用OA系统的。虽然两部分的OA系统是各自独立构成的,而且要在工程后期才实施,但它们的计算机网络系统的结构应在工程前期作出规划,以便设计GCS. BA系统是通过中央计算机系统的网络将分布在各监控现场的区域智能分站连接起来,以分层分布式控制结构来完成集中管理和分散控制的综合监控系统。BA系统运行的目标是对建筑物内所有建筑设备进行全面有效地监控和管理,以保证建筑物内所有设备处于高效、节能和最佳运行状态。通常在BA系统管辖下的有空调、给排水、冷热源、供配电、照明、电梯、停车库等设备。大楼自动化技术进步过程. FA系统是消防系统具有火灾自动报警与消防联动控制功能,是一专用计算机系统。

  SA系统常设有闭路电视监控系统(CCTV)、通道控制(门禁)系统、防盗报警系统、巡更系统等。SA系统24小时连续工作,监视建筑物的重要区域与公共场所,一旦发现危险情况或事故灾害的预兆,立即报警并采取对策,以确保建筑物内人员与财物的安全。

  GCS是在智能建筑中构筑信息通道的设施。它采用光纤通信电缆、铜芯通信电缆及同轴电缆,布置在建筑物的垂直管井与水平线槽内,一直通到每一层面的每个用户终端。GCS可以各种速率(从960bit/s到630Mb/s)传送语音、数据、图象信息,称之为智能建筑的神经系统。

  4、智能建筑的实施步骤智能建筑的实施步骤,是使智能建筑健康发展的一个重要措施。一般是下列步骤:

  (1)需求的建立——用户需求可根据附件需求表的内容选择;

  (2)需求论证;

  (3)确立智能化方案;

  (4)可行性研究;

  (5)招标文件的编制;

  (6)系统设计和设备招标;

  (7)对招标书和设备配置进行评审;

  (8)详细设计;

  (9)整体性的确认;[page]

  (10)施工计划、管理;

  (11)试调;

  (12)方式运行;

  (13)总结评估;

  (14)运行维护。

  5、智能建筑在实施过程中应注意的问题

  5.1应明确三个“不等于”

  (1)在建筑物内采用了综合布线“不等于”实现了建筑智能化;(2)在建筑物内设置的信息插座越多“不等于”智能化水平越高;(3)系统集成“不等于”集中控制;

  5.2必须做到三个“统一”

  (1)需求与经济相“统一”;(2)需求与技术可能相“统一”;(3)理论与实际相“统一”。

  5.3必须做到三个“优化”

  (1)优化设计智能建筑系统采用了多家厂家的产品,多种智能化系统的优化设计是关键。建设部建设[1997]290号文件发布,建筑智能化系统工程设计管理暂行规定》的通知,明确有关设计单位与系统集成商深化设计的有关职责(详见文件)。

  (2)优化施工管理在施工阶段,出现多专业、多工种、多个施工单位的配合协调,优化施工管理是措施。

  (3)优化物业管理智能建筑的各智能化系统是各家厂商提供的,要运行正常,物业管理十分重要,物业管理必须在满足业主商业利益的同时还能为用户提供安全、高效、舒适和便捷的环境。越来越高的要求,促使建筑设备的维护由策略性维护转向战略性维护,从而达到建筑智能化的目的。

  5.4UTP(非屏蔽双绞线)与STP(屏蔽双绞线)的选用近年来,对UTP与STP的是非争论不断升温,其实它们均为连接通信网络的导体。

  STP依赖于良好的接地,对施工要求高,如在某处屏蔽层损坏,将前功尽弃,不能做到全程屏蔽,导致嗓声。

  UTP不依赖屏蔽层抗干线,而是通过介质滤波器和平衡-非平衡转换器对干拢进行平衡与过滤。

  5.5综合布线系统的正确利用综合布线系统能传输语音、数据、图像、信号,而这些信号必须是数字信号才能在综合布线系统内传输,否则必须增加相关的适配器,把信号转换为数字信号,方能在综合布线系统内传送。

  综合布线系统是一套标准、灵活、开放的系统,适用于设备多变的场所,有它的优越性,然而当前有的工程把那些固定不变的、传输速率不到1Mbit/s的系统,如安保摄像机、BA(建筑自动化)监测文件、火灾探测器等也纳入综合布线系统,则造成很大的浪费,如安保系统的CCD型摄像机纳入综合布线后,清晰度严重衰减,得不偿失,如要求400线,最后只有300线左右。

  5.6系统集成系统集成的本质是资源共享、信息集成、管理的需要。而当前有一种误导,一讲系统集成就要把CA(通信自动化)、OA(办公自动化)、BA组成一个所谓一体化集成,否则就不认为是智能。

  笔者认为,系统集成应根据不同的需求分层次集成,即各子系统也有一个集成问题。BA、FA、SA系统可按BMS(建筑设备管理系统)方式进行集成,在国家标准第9章,对甲、乙级智能建筑只强调BMS方式集成,丙级只强调各子系统进行各自的联网集成管理。建筑设备综合管理,即按BMS方式集成,系统集成各设备的通信协议和接口应符合国家标准,应具有可靠性、容错性和可维护性。

  集成的目的首先是管理的需要,而不是集中控制。控制的功能仍在BA、SA、FA系统上实现。同时系统集成应遵循统一规划,分期实施的原则。统一规划就是各子系统的信息接口、协议等必须在订货时统一预留,为集成创造条件。分期实施就是待各子系统运行正常以后,待条件成熟了,再搞系统集成。

  5.7分布式系统的开放性开放性慢对集散型系统而言的。

  集散型存在着系统封闭、互操作性差、设备利用率低、更新扩容困难等缺点,分布式开放性系统能克服上述主要缺点,是当前重要的技术动向。

  5.8ATM技术在局域网上应用今天,以客户机服务器为模式的分布式计算机结构体网络成为信息处理的中枢神经,同时CPU和总线的处理速度也在不断提高,所有这些都对网络带宽提出了更高的要求,这种需求促进了网络技术的飞速发展。[page]

  现存的主要局域网技术有多种,局域网常见类型有:

  (1)以太网(Ethernet)

  其中ATM技术由于能在一个单一的主体网络上携带多种信息媒体进行多种通信业务,所以一开始就受到重视,ATM交换技术是以信息元交换为基础,具有低时延、高速传输、可调带宽的特点。为此,ATM技术得到了广泛的应用。

  5.9电磁兼容问题电磁兼容(EMC)是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。我们必须在滤波、接地、屏蔽等方面下功夫,有效地解决电磁兼容问题。

  5.10过电压保护提高产品的抗干扰能力,特别是关于电源线上的干扰抑制方法。因为电子设备(计算机通信网络接口和数字逻辑控制的设备)对电源线的干扰与电压波动十分敏感,如计算机内部电路的阀值电压一般不大于5V,如有大于5V的电磁干扰脉冲进入计算机,则会导致误动作或设备损坏。国内外对电源线上的干扰特别重视。

  (1)干扰的方式电源干扰复杂性中众多原因之一就是包含着众多的可变因素,电源干扰可以以“共模”或“差模”方式存在。

  “共模”干扰是指电源线与大地,或中性线与大地之间的电位差。

  “差模”干扰存在于电源相线与中性线之间。对三相电源来讲,还存在于相线与相线之间。

  电源干扰复杂性中的第二个原因是干扰情况可以从持续周期很短暂的尖峰干扰到全失电之间的变化。

  (2)电源干扰的类型电源干扰的类型:

  (3)电源干扰进入设备的途径干扰进入设备的途径:一是电磁耦合;二是电容耦合;三是直接进入三种。

  (4)电源干扰的抑制措施电源干扰的抑制措施专用线路瞬变干扰吸收器灭弧方式——电弧气隙器件箝位方式——齐纳器件滤波器隔离变压器不屏蔽的法拉弟屏蔽层电压调整器电子的机械的铁磁共振的电源净化器多用途的UPS/SPS系统在线与离线的带有电池的电子装置电动机发电机组5.11环境这里讲的环境是指:室内环境。

  环境设计的目的是营造一个高效、舒适、便利的工作环境。

  其环境的要素是:

  (1)建筑物的空间应有高度的适应性、灵活性及空间的开敝性;

  (2)可视环境中的建筑造型、色彩、室内装饰及家具等应协调,不可视环境中的音、温湿度及心理环境应舒适;

  (3)室内空调应能符合环境舒适性要求。

  (4)视觉照明应能满足人们的美感,确保人们生理和心理舒适和保护视力的要求。

  环境的标准是:

  (1)建筑物的空间环境①天花板高度不应小于2.7m、2.6m、2.5m(甲、乙、丙级);②应铺设架空地板、地面线槽、网络地板,为地下配线提供方便;③应为智能化系统的网络布线留有足够的配线间;④室内宜铺设防静电防尘地毯,静电泄漏电阻应在1.0*105-1.0*108欧母⑤室内装饰应对色彩进行合理组合;⑥应采用必要措施降低噪声,防止噪声防散。

  (2)室内空调环境空调设计应达到的主要指标

  (3)视觉照明环境水平照度不应小于500lx、400lx、300lx(甲、乙、丙级)。

  智能建筑在政府的有效管理下,逐步走上了健康、有序规范化的发展道路,我国广大工程技术人员,经过实践,总结、提高,为实现现代化而发挥着积极的作用。

  6、结束语

  我们要冷静、有序、健康地发展智能建筑!只要把需求、实施、管理贯穿其中,才能收到应有的效果。

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