弱电初步入门讲解.docx
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弱电初步入门讲解
弱电介绍
基本概念
电力应用按照电力输送功率的强弱可以分为强电与弱电两类。
建筑及建筑群用电一般指交流220V50Hz及以上的强电。
主要向人们提供电力能源，将电能转换为其他能源，例如空调用电，照明用电，动力用电等等。
弱电系统
智能建筑中的弱电主要有两类，一类是国家规定的安全电压等级及控制电压等低电压电能，有交流与直流之分，交流36V以下，直流24V以下，如24V直流控制电源，或应急照明灯备用电源。
另一类是载有语音、图像、数据等信息的信息源，如电话、电视、计算机的信息。
人们习惯把弱电方面的技术称之为弱电技术。
可见智能建筑弱电技术基本涵义仍然是原来意义上的弱电技术。
只不过随着现代弱电高新技术的迅速发展，智能建筑中的弱电技术应用越来越广泛。
一般情况下，弱电系统工程指第二类应用。
主要包括：
１、电视信号工程，如电视监控系统，有线电视。
２、通信工程，如电话，网络。
３、智能控制工程。
４、扩声与音响工程，如小区的中背景音乐广播，建筑物中的背景音乐。
５、综合布线工程，主要用于计算机网络。
随着计算机技术的飞速发展，软硬件功能的迅速强大，各种弱电系统工程和计算机技术的完美结合，使以往的各种分类不再像以前那么清晰。
各类工程的相互融合，就是系统集成。
常见的弱电系统工作电压包括：
24VAC、16.5VAC、12VDC，有的时候220VAC也算弱电系统，比如有的由摄像机的工作电压是220VAC，我们就不能把它们归入强电系统。
弱电系统主要针对的是建筑物，包括大厦、小区、机场、码头、铁路、高速公路等。
常见的弱电系统包括：
闭路电视监控系统、防盗报警系统、门禁系统、电子巡更系统、停车场管理系统、可视对讲系统、家庭智能化系统及安防系统、背景音乐系统、LED显示系统、等离子拼接屏系统、DLP大屏系统、三表抄送系统、楼宇自控系统、防雷与接地系统、寻呼对讲及专业对讲系统、弱电管道系统、UPS不间断电源系统、机房系统、综合布线系统、计算机局域网系统、物业管理系统、多功能会议室系统、有线电视系统、卫星电视系统、卫星通讯系统、消防系统、电话通讯系统、酒店管理系统、视频点播系统、人力资源管理系统等等。
建筑弱电系统一般可分为通信自动化系统（CA——CommunicationAutomationSystem）、办公自动化系统（OA——OfficeAutomationSystem）、楼宇自动化系统（BA——BuildingAutomationSystem）等3大类，统称为3A系统。
但由于火灾自动化系统（FA——FireAutomationSystem）和保安自动化系统（SA——SecurityAutomationSystem）在行业管理上有许多特殊的规定，所以有时将FA和SA系统从BA系统中独立出来，把建筑弱电系统分为CA、OA、BA、FA、SA等5大类，统称为5A系统。
其实，不管整个系统如何划分，谈到工程设计和集成问题，还是要具体到每一个子系统。
系统功能
常用的建筑弱电系统主要有以下几种：
（1）电话通信系统
实现电话（包括三类传真机、可视电话等）通信功能；星型拓扑结构；使用三类（或以上）非屏蔽双绞线，传输信号的频率在音频范围内。
（2）计算机局域网系统
是实现办公自动化及各种数据传输的网络基础；星型拓扑结构；使用五类（或以上）非屏蔽双绞线，传输数字信号，传输速率可达100Mb/s以上。
（3）音乐/广播系统
通过安装在现场（如商场、餐厅、客房、走廊等处）的扬声器，播放音乐，并可通过传声器对现场进行广播；多路总线结构；传输由功率放大器输出的定压120V/120Ω的音频信号，以驱动现场扬声器发声，传输线使用铜芯绝缘导线。
（4）有线电视信号分配系统
将有线电视信号均匀地分配到楼内各用户点；采用分支、分配器进行信号分配，为了减小信号失真和衰减，使各用户点信号质量达到规范规定的要求，其布线为树型结构，且随建筑物的形式及用户点分布的不同而不同；使用75Ω射频同轴电缆，传输多路射频信号。
（5）保安监控系统
通过安装在现场的摄像机、防盗探测器等设备，对建筑物的各出入口和一些重要场所进行监视和异常情况报警等；视频信号的传输采用星型结构，使用视频同轴电缆；控制信号的传输采用总线结构，使用铜芯绝缘缆线。
（6）消防报警系统
该系统由火灾报警及消防联动系统、消防广播系统、火警对讲电话系统等3部分组成。
火灾报警及消防联动系统通过设置在楼内各处的火灾探测器、手动报警装置等对现场情况进行监测，当有报警信号时，根据接收到的信号，按照事先设定的程序，联动相应的设备，以控制火势蔓延，其信号传输采用多路总线结构，但对于重要消防设备（如消防泵、喷淋泵、正压风机、排烟风机等）的联动控制信号的传输，有时采用星型结构，信号的传输使用铜芯绝缘缆线（有的产品要求使用双绞线）。
消防广播系统用于在发生火灾时指挥现场人员安全疏散，采用多路总线结构，信号传输使用铜芯绝缘导线（该系统可与音乐/广播系统合用）。
火警对讲电话系统用于指挥现场消防人员进行灭火工作，采用星型和总线型两种结构，信号传输使用屏蔽线。
（7）出入口控制系统
使用计算机、智能卡门锁、读卡器等设备，对各出入口状态进行设置、监视、控制和记录等，实现对建筑物各出入口统一管理，保证大楼安全，其拓扑结构和传输介质因产品而异。
（8）停车场收费管理系统
通过安装在出入口地面下的感应线圈，感应车辆的出入，通过人工/半自动/全自动收费管理系统，实现收费和控制电动栏杆的启闭等。
该系统布线仅限于大楼车场的出入口处，每一个出入口由一台控制器控制，控制器可以独立工作，也可以与上位管理计算机联网，其布线结构和传输介质因产品而异。
（9）楼宇自控系统
通过与现场控制器相连的各种检测和执行器件，对大楼内外的各种环境参数以及楼内各种设备（如空调、给排水、照明、供配电、电梯等设备）的工作状态进行检测、监视和控制，并通过计算机网络连接各现场控制器，对楼内的资源和设备进行合理分配和管理，达到舒适、便捷、节省、可靠的目的。
到目前为止，楼宇自控系统还没有国际标准，不同厂家的产品所采用的通信协议各不相同，其现场总线和控制总线的拓扑结构和传输介质也就不同。
下面将对目前被国际社会普遍接受和采纳的LonWorks技术和BACnet技术作简单介绍。
此外，还有电视会议系统、扩声系统、巡更系统、楼宇对讲系统、三表（水、电、气表）自动抄表系统等。
不同功能的建筑物需要设置的弱电系统各不相同。
3 系统集成
在实际工作中，设计者应该从网络集成、功能集成和软件界面集成等3方面来考虑各弱电系统间的集成问题。
3.1 网络集成
网络集成主要是从各系统的布线上来考虑，使不同功能的弱电系统能够工作在一个统一的布线平台上，这样，一方面便于对布线系统的管理，另一方面也使各弱电系统在现场设备的布置上具有更大的灵活性。
在常用的建筑弱电系统中，电话通信系统和计算机局域网系统的功能及使用的硬件设备各不相同，但其网络拓扑结构、信息点的布置原则相同，并且可以使用相同的传输介质和接插件，所以可将两个系统的布线综合为一个布线系统。
这样，两个系统可以互为利用，信息点的功能可以互换，使两个系统都具有更大的灵活性，这也就是我们所说的综合布线系统（PDS）。
对其余几种系统，综合考虑技术上和经济上的可行性，目前的产品由于受系统拓扑结构、信号传输介质和双绞线对传输功率信号的限制等，其布线系统暂时还无法综合到PDS中来。
但是，随着数字信号处理理论和应用技术以及计算机技术、通信技术等的不断发展，未来的PDS一定会发展成为包含更多不同功能弱电系统的布线平台。
3.2 功能集成
功能集成包括以下两方面内容：
（1）功能合并。
主要考虑将一些在功能上和硬件设备上重复的系统合并，使合并后的系统具备合并前各系统的所有功能，以减少设备冗余，避免重复投资。
在上述系统中，音乐/广播系统和消防报警及联动系统中的消防广播系统就可以作为一个系统来设计，但系统必须满足《消防自动报警系统设计规范》（GBJ50116—98）的规定。
（2）功能互补。
从功能上看，楼宇自动化系统中的各子系统都有其特定的功能和管辖范围，平时各自独立工作，但在发生某些特殊事件时，往往需要各系统之间能够协同工作，以提高整个系统对突发事件的处理能力，实现全局性的控制和管理，提高建筑的智能化程度。
具体的联动响应包括以下几种系统：
消防报警系统→音乐/广播系统：
发生消防报警时，相应楼层的公共广播系统将被强行切换至消防紧急广播；
消防报警系统→保安监控系统：
发生消防报警时，保安监控系统自动将火警相近区域的摄像机的摄像画面切向保安中心主监视屏，并重点监录这些摄像机的摄像内容，以供确认是否有火警发生和事后分析事故原因等；
消防报警系统→出入口控制系统：
确认发生消防报警时，出入口控制系统中与火警部位有关的各管制门（重要核心部位的管制门可单独设置）应自动处于开启状态，以便内部人员疏散撤出和消防人员进入；
消防报警系统→车库管理系统：
确认消防报警发生于底层或地下层时，车库管理系统应将车库控制闸门置于开放状态，以便车库内车辆迅速撤离火场（此时车库有关的摄像机应处于工作和录像状态）；
消防报警系统→语音通信系统：
当消防报警系统自动确认消防报警发生后，立即通过大楼内的语音通信系统向消防局报警并传送有关信息，同时向大楼主管部门报警；
楼宇自控系统→保安监控系统：
当楼宇自控系统有异报警或事故时，保安监控系统可自动将报警相近区域的摄像机的摄像画面切向保安中心主监视屏，并重点监录这些摄像机的摄像内容，以供事后分析事故原因等；
保安监控系统→楼宇自控系统：
当保安系统报警时，可以联动电梯控制系统，使电梯不停靠报警层，或停靠保安员指定层；
出入口控制系统→保安监控系统：
当管制门在非工作时有人持卡进入或发生非法侵入时，保安监控系统自动将进入的管制门或报警点相近区域的摄像机的摄像画面切向保安中心主监视屏，并重点监录这些摄像机的摄像内容，以供必要时核对；
车库管理系统→保安监控系统：
当车库有车辆出入时，保安监控系统自动将车库门的摄像机的摄像画面切向保安中心主监视屏，并重点监录这些摄像机的摄像内容，以供必要时核对。
其实，各系统间的功能集成和联动响应并没有一个统一或固定的模式，可以根据实际需要来设置。
功能集成只是目的，其实现有两种模式，一种是在各个子系统之上建立更高一级的管理和控制网络，另一种是以楼宇自控系统为中心的集成模式。
不管选择哪一种集成模式，关键技术都是要解决各系统间的通信问题，在确定解决方案时，一定要采用理论先进、技术成熟且为业界普遍接受和采纳的通信协议。
目前被国际社会普遍接受的楼宇自控领域的一个通信协议，是由美国供热、制冷与空气调节工程师协会制定，并成为美国国家标准的BACnet标准ANSI/ASHRAEStandard135—1995），它符合ISO（国际标准化组织）的OSI（开放系统互连）七层模型，包容5种已成熟的网络通信协议，包括以太网和LonTalk等通信协议。
其中，以太网通信协议是OA系统普遍使用的一种通信协议，大多数网络操作系统都支持这种通信协议；而LonWorks技术是美国Echelon公司开发的新一代现场总线技术，它的突出优点是支持任意拓扑结构，支持多种传输介质（包括双绞线、电力线、无线电波、红外线、同轴电缆和光纤），且多种介质可以在同一网络中混用，因而大大简化了工程施工以及系统建成后的改建、扩建和维护工作。
因此，符合BACnet标准的楼宇自控系统，在其控制总线级可以较容易实现与OA系统的集成，又因为其包容的通信协议支持双绞线和星型拓扑结构，因而可利用PDS作为其信号传输途径。
实际应用范围
在实现各系统的功能集成时，选择了集成模式，确定了网络通信协议，有了相应的硬件设备把各系统物理地连接在一起，并安装了可以互操作的网络操作系统，最后的工作就是要开发出相应的应用软件，把各系统逻辑地连接在一起，为整个集成系统提供统一的人机操作界面，这就是软件界面集成。
总之，系统集成是一项技术性较强的系统工程，要真正做好一个建筑弱电系统的集成，不仅要求弱电工程师对各弱电系统产品的功能、技术参数以及施工、安装、调试等有比较深的掌握，还要对建筑的给排水系统、供配电系统、通风空调系统、照明系统、电梯系统等有比较全面的了解，同时，由于建筑弱电系统涉及到通信、计算机、控制以及显示等多项技术含量高、更新发展非常快的现代高新技术，所以在系统集成的具体实施过程中，在很多技术性比较强的细节问题的解决上，还需要各方面的专业技术人员的支持与合作。
弱电工程智能建筑电气技术仍然包括强电与弱电两类。
建筑及建筑群用电一般指220V50Hz及以上的强电。
主要向人们提供电力能源，例如电力拖动电机用电，照明用电等等。
智能建筑中的弱电主要有两类，一类是国家规定的安全电压等级及控制电压等低电压电能，有交流与直流之分，如24V直流控制电源，或应急照明灯备用电源。
另一类是载有语音、图像、数据等信息的信息源，如电话、电视、计算机的信息。
人们习惯把弱电方面的技术称之为弱电技术。
可见智能建筑弱电技术基本涵义仍然是原来意义上的弱电技术。
只不过随着现代弱电高新技术的迅速发展，智能建筑中的弱电技术应用越来越广泛。
弱电技术的应用程度决定了智能建筑的智能化程度。
36v以下的称安全电压，即为弱电。
建筑中的弱电主要有两类
智能化系统为建筑设备监控系统、安全防范系统、通讯网络系统、信息网络系统、火灾自动报警及消防联动等系统，以集中监视、控制和管理为目的构成的综合系统；
家庭内各种数据采集、控制、管理及通讯的控制或网络系统等线路，则称为智能化线路（也就是家庭装修中所说的弱电）。
弱电工程中，有几个块大项目
智能化住宅小区的主要功能：
1、家庭安全系统：
（1）、防盗窃；
（2）、防火灾、煤气泄漏；
（3）、紧急求救；
（4）、防破坏自动报警；
（5）、家庭安全状态远程监视、查询；
（6）、可视对讲系统。
2、家庭（设备）自动化：
（1）、能源消耗（水、电、煤气和供热）数据自动采集处理；
（2）、家用设备程控、遥控和自动控制；
（3）、家庭办公自动化。
3、家庭通讯系统：
（1）、电话、传真、可视电话；
（2）、园区局域网（Intranet）和国际互联网（Internet）;
（3）、电子邮件（E-mail）;
（4）、综合业务数字网（ISDN）;
（5）、有线电视、宽带数字综合CATV网（HFC）。
4、园区安防系统：
（1）、园区紧急求助系统；
（2）、周界监控报警系统；
（3）、周界、园区监视系统；
（4）、出入园管理系统；
（5）、停车场管理系统；
（6）、巡更系统；
（7）、应急广播系统。
5、物化自动化管理：
（1）、房屋管理；
（2）、住
6、园区服务管理：
7、综合信息服务：
弱电系统
简介
电力应用按照电力输送功率的强弱可以分为强电与弱电两类。
建筑及建筑群用电一般指交流220V50Hz及以上的强电。
主要向人们提供电力能源，将电能转换为其他能源，例如空调用电，照明用电，动力用电等等。
智能建筑中的弱电主要有两类，一类是国家规定的安全电压等级及控制电压等低电压电能，有交流与直流之分，交流36V以下，直流24V以下，如24V直流控制电源，或应急照明灯备用电源。
另一类是载有语音、图像、数据等信息的信息源，如电话、电视、计算机的信息。
人们习惯把弱电方面的技术称之为弱电技术。
可见智能建筑弱电技术基本涵义仍然是原来意义上的弱电技术。
只不过随着现代弱电高新技术的迅速发展，智能建筑中的弱电技术应用越来越广泛。
如智能消防系统，监控系统，计算机网络，楼宇自控，智能广播等等。
弱电技术的应用程度决定了智能建筑的智能化程度。
种类
一般情况下，弱电系统工程指第二类应用。
主要包括：
１、电视信号工程，如电视监控系统，有线电视。
２、通信工程，如电话。
３、智能消防工程。
４、扩声与音响工程，如小区
计算机网络
的中背景音乐广播，建筑物中的背景音乐。
５、综合布线工程，主要用于计算机网络。
随着计算机技术的飞速发展，软硬件功能的迅速强大，各种弱电系统工程和计算机技术的完美结合，使以往的各种分类不再像以前那么清晰。
各类工程的相互融合，就是系统集成。
智能型住宅小区的集成
当前智能型住宅发展大致有以下几个趋势:
①提供高度的安全性,如防火、防爆、防电击等安全防范设施等。
设置火灾自动报警、燃气泄漏报警、保安对讲、防盗报警等系统。
②提供舒适宜人的高品位的生活空间和环境,如舒适的室内温度和湿度,良好的照明环境,适当的冷热水供应。
对空调、照明等实行自动控制。
③具有足够的通信设施,满足家庭办公要求,如电话、图文传真、机顶盒（STB）、计算机等。
机顶盒
④提供丰富多彩的业余文化及教育生活。
具有良好的视昕设备,如电缆电视、卫星电视、图文电视、双向电视、音响或家庭影院。
⑤要求电气设备与家用电器实现自动化、遥控化。
能集中管理水、电、煤气等能量消耗,以便达到节能的目的。
这些社会的要求刺激了工业技术发展,使得许多适应上述要求的产品纷纷面世。
如美国的“智能塑料屋”,这种房屋通过电脑系统对室内照明、室温、水温自动调节,可使卧室的塑料玻璃改变颜色。
有的智能住宅,可由电脑系统根据天气、温度、湿度、风力等情况自动调节窗户的开关,以保持房间的最佳状态。
如天气不好,窗户会马上关上,空调开始工作;看电视时电话响,则电视机音量自动关小。
如晚间音响音量过大,房间的窗子也会自动关闭,以免影响他人等等。
智能住宅的功能自然远不止这些,一般认为具备下列四种功能的住宅为智能住宅:
①安全防卫自动化系统。
②身体保健及文化、娱乐自动化系统。
③信息管理自动化系统。
④食物烹调自动化系统。
家庭活动自动化指家务、管理、文化生活和通用信。
所谓家务指家电设施、保安设施自动化,能源管理等。
管理是指家庭购买、经济管理、家务工作及医疗健康管理。
文化生活指利用计算机进行学习、娱乐、文艺创作等。
信息管理及通信是指利用通信网络和外界通信以及咨询服务等。
2 智能型住宅 智能型住宅具有上述功能特点。
通过家庭技术中心和国家网络等来实现。
2.1 家庭技术中心家庭控制器或家庭技术中心具有保安、自动化和通信等功能。
具体如下:
（1）环境控制保护监测包括空调控制、照明控制、热水控制。
（2）家庭防盗和防火保安管理具有火灾报警、煤气泄漏报警、漏电报警、入侵报警等功能。
如可视对讲防护门、防盗探测器、手动报警器等,烟感探头、煤气探头等均可接入,还可以通过电话或其他网络传递到管理中心进行报警。
管理中心收到信号可以直接进行处理。
（3）家电设备的集控和遥控。
（4）能源信息管理具有电、水、煤气、热量数据采集及传输功能。
还提供计算机通信接口,可以与小区计算机网络联网或与光纤同轴电缆混合网（fFC）联网。
家庭控制器可以提供X一10、Ionworks、Cebus等通信接口,连接不同的家庭总线。
2.2 家庭网络
家庭网络就是将各种消费电子产品、计算机及其外围设备联网。
一般家庭中的网络分为三大类,连接计算机及其外围设备的信息网,连接电视机、视频录放机和音响等设备的音视网,连接空调、照明设备的控制网。
目前的趋势是将这三个网联合起来,这就是家庭网络。
目前在智能型住宅中主要是发展家庭总线,将所有信息系统设备连接在一起。
这种智能型住宅的特点是:
①具备家庭网络系统。
家庭网络系统
②通过家庭网络系统提供各种服务（家庭活动自动化）。
③能够连接其他住宅和外部世界。
用电话线建立家庭网络是一个很好的选择。
在家庭中一般有多个电话插座,在传输速率方面也很快,电话线为1Mbps,而电源线为35kbps。
另一种方式是采用无线家庭网络,但是它的价格较高,数据传输可靠性差,传输率低。
采用现场总线的hnworks协议（Echelon公司）作为家庭总线的一种也有很大影响。
采用X一10公司的X一10协议的家庭总线也有很大应用,这是一种利用电力线作为控制线缆的家庭控制系统,简化了设备安装和接线。
2.3 家居布线系统
家居布线系统支持语音、数据、影像、多媒体、家居自动化、环保、保安、电视、报警器、传感器等。
家居布线系统认可的传输介质有非屏蔽对绞线（UTP）、同轴电缆、光纤。
在每个家庭中安装一个分布装置（Distributor战vice,DD）或配线架,楼房各层建立楼层配线间,大楼设主配线间。
该布线系统还支持住宅小区各建筑物的布线。
在美国已经制定了家居电信布线标准ANSI/EIA/rIA570A,目前有多个厂商提供这种产品。
3 智能型住宅小区
智能型住宅小区是在住宅智能化基础上提供下列功能:
①提供住宅小区的安全防范功能。
如设有闭路电视监控、电子巡更系统、周界防护功能、火灾报警及其消防联动功能、停车库管理设施、紧急求助报警设施。
②提供住宅小区公共建筑的机电设施自动控制和集中监视功能。
在小区物业管理中心可以对如变配电设备、给排水设备、电梯、供暖设备、小区照明等设备进行监控,提供住户能耗计量和自动收款。
③提供住宅小区电子广告牌及电子查询系统,提供背景音响。
④提供住宅小区信息通信服务与管理,设立综合通讯网络,设立信息服务气台,进行小区信息综合管理。
我国正对智能住宅进行研究,到21世纪可望进人家庭使用。
目前正在建设多个智能住宅小区官以计算机网络为桥梁,结合通信系统和办公自琐化系统,实现住宅管理自动化。
它的重点在提高家庭教育和住宅安全水平。
4 住宅小区智能系统设计
下面是一个住宅小区的智能化系统设计方案。
4.1 工程概况
本工程包括30栋高层、低层建筑和一个社区服务中心、一个幼儿园,总建筑面积约30万m2。
4.2火灾自动报警装置
（1）火灾自动报警装置（FAS）按照规范在消防中心安装有火灾自动报警控制装置主机,进行自动监控。
在大型公建内的设备用房、走道、前室、楼梯间等安装感烟探测器,在车库安装感热探测器,探测器为模拟量式。
在住宅楼安装火灾自动报警控制装置分站,每户住宅安装煤气探测器。
在建筑物各部位设综合报警控制板,上面由显示器、电铃、应急电话、应急插座等组成。
（2）消防联动控制在发生火灾时火灾自动报警装置自动控制灭火设备、防排烟设备、防火卷帘门、电梯、电源等有相应动作。
（3）火灾事故广播在各种建筑物地下室、车库、设备用房、电梯前室、走廊设扬声器。
（4）消防专用通讯设备设置独立的消防电话系统。
在各种建筑物地下室、车库、设备用房、电梯前室、走廊、物业管理间、保安室等设置消防电话终端或插座。
4.3 安全防范系统
设立闭路电视监视系统、出入口管理及周界报警、人员出入控制设备、保安巡逻设备及可视电话门铃等多种安全防范系统。
（1）闭路电视监视系统（CCTV）在小区主要出入口、小区周界和重要大楼的主要出入口、停车场、大厅走廊、电梯中及其他主要区域均有摄像机,在监控中心有多媒体监视器,实行24h监视。
报警信号与摄像机联动。
图像自动或手动切换,云台及摄像机镜头遥控。
（2）出入口管理及周界报警系统描述监视、测量电压电流等重要电气回路参数、配变电系统开关状态、故障报警,遥控操作控制小区的公共走道、大
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