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1、BAS设计概述BAS设计概论1 弱电技术的定义1.1电气技术电气技术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，智弱电技术应用越来越广泛。弱电技术的应用程度决定了建

2、筑的智能化程度，我们也叫它智能建筑弱电技术。1.2 智能建筑弱电技术智能建筑弱电技术分为建筑设备自动化系统（BAS）、通信网络系统（CNS）、办公自动化系统（OAS）、综合布线系统GCS（Generic Cabling System）。本文主要介绍BAS。建筑设备自动化系统（BAS），将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、防水、保安、车库管理等设备或系统，以集中监视、控制和管理为目的，构成综合系统。其又包括消防自动化系统（FAS）、安全防范自动化系统（SAS）。建筑设备监控系统主要有环境设备监控系统和能源设备监控系统。消防自动化系统（FAS）主要有火灾自动报警系统、消防联动控制系统、消防设备监

3、控系统等。安全防范自动化系统（SAS）主要有入侵报警系统、电视监控系统、出入口控制系统、巡更系统、汽车库（场）管理系统、防爆安全检查系统等。2 BA系统中PC控制系统设计2.1 PC控制系统设计的基本原则在设计开发PC控制系统时，虽然在方法和手段上各有差异，但必须遵循一些共同的规则，从而使设计出的系统具有科学性、合理性和实用性。任何PC控制系统的设计应遵循以下基本原则：（1） 最大限度地满足被控对象的工艺要求。在设计前应认真分析、研究被控设备（或过程）的工艺流程及特点，从而明确控制的任务和范围。并与有关专业设计人员密切配合，共同拟定控制方案，协同处理设计中涉及到的有关问题。（2） 根据设备或生

4、产过程的操作要求，工艺指标、原材料及能源消耗、安全规范等多种因素综合考虑，合理地选择现场信号及控制参数。（3） 保证设计出的控制系统在特定的现场条件下能安全可靠地工作。（4） 在满足控制要求的前提下，应尽量使系统简单、经济，便于操作和维修。（5） 应保证主要控制功能由PC完成，外部元件及线路只起到辅助作用。2.2 PC控制系统的一般设计步骤PC控制系统一般设计步骤如下图所示。主要可归纳为以下几步：（1） 设计前应仔细了解被控对象的全部功能及其对控制的要求，例如动作规律、执行装置的类型、操作方式、与其它设备的联锁关系、信号指示及报警、电源情况等。（2） 根据被控设备情况及控制要求估计I/O点数及

5、他们的性质（开关两、模拟量、直流信号、交流信号等）。（3） 选择PC的型号及配置。（4） 分配PC的I/O点编号，列出I/O分配表，设计PC的外部接线图。（5） 设计PC的梯形图程序，同步可以进行控制台（柜）的设计制作及现场安装接线。（6） 根据梯形图编制用户指令语言程序清单，并用编程器将其写入PC。（7） 对输入PC的程序进行检查、编辑，改正语法错误。（8） 对用户程序进行模拟调试。由于小型PC的接线端子是可拆卸的，故可以将已接好线的端子排留在现场，而将PC置于其它地方，用按钮开关模拟现场输入信号，使PC运行其用户程序，通过观察PC面板上各LED的亮/灭情况，了解PC输入/输出关系的正确性，

6、从而分析用户程序是否执行正确。这个过程成为模拟调试。模拟调试中如发现问题，应修改梯形图及指令程序，并用编程器对以输入PC的程序进行修改。在调试中若某些定时器或计数器的设定值较大，为了缩短调试时间，可用编程器暂时将它们减小，当模拟调试结束后再写入它们正常的设定值。（9） 模拟调试和现场施工完成后，将PC安装到控制现场进行联机调试。如不满足控制要求，应重新修改用户程序或检修外部接线，直至达到控制要求。（10） 编制完整的技术文件如接线图、状态转移图、梯形图及其注释，及使用说明等，交付使用部门。图2-2 PC系统设计一般步骤3高层建筑消防电气设计消防电气设计的主要内容包括火灾自动报警系统，消防电源和

7、疏散照明，以及安全疏散指示与消防专用通信等。3.1火灾自动报警系统3.1.1探测器探测器是消防自动报警的眼睛，它的功能是将火灾信号快速传到报警控制器，发出警报信号。其类型有：感烟(光电、离子)、感温(分点型和线型两种、每种又分为差温与定温两类)、感光(紫外、红外)、可燃气体等4类。探测器的选型和布设需根据各部位可能发生火灾的特性、房间高度、房顶型式、相对湿度等，按照火灾自动报警系统设计规范的规定设计，设计时须着重考虑以下方面。(1) 报警探测器与控制器必须选用同一个生产厂家的产品。(2) 不同生产厂家生产的探测器，虽经国家检测部门鉴定，但实际使用时质量相差甚大，安装后不久即失效的情况时有发生，

8、故在产品选型时，除考察生产厂家的产品质量外，更主要的是重视用户的质量反馈意见。(3) 对于标准层高的高层建筑，宜选用智能型探测器，除保证其常规功能外，还应具有以下特点： 当环境条件变化时，探测器能自动调整、保持恒定的灵敏度； 当探测器被污染需要保养时，能自动显示在主机上； 每个探测器的灵敏度，可根据不同时间、不同功能部位设定不同的灵敏度等。(4) 离子感烟探测器在电离室内设有“镅241”的放射源，一般情况下是能满足国家卫生标准要求的，但当制造质量较差或废弃时对人体有一定的影响，故目前大多选用光电感烟探测器。3.1.2 消防系统中探测器个数的确定方法：消防探测器个数的确定，根据火灾自动报警系统设

9、计规范第8.1条规定，探测器的设置下：感烟探测器感温探测器的保护面积和保护半径按表4-2确定：该房间高度均为3.5m，小于6m，屋顶坡度均为0。 其中：A探测器的保护面积（）；R探测器能有效探测的单向最大水平距离；a,b探测器的安装间距（m）；表4-2 探测器选型表火灾探测器的种类地面面积房间高度探测器的保护面积A和保护半径R房顶坡度15O15O30O30OA()R(m)A()R(m)A()R(m)感烟探测器S80H12806.7807.2808.0S806H12806.71008.01209.9H6605.8807.21009.0感温探测器S30H8304.4304.9305.5S30H82

10、03.6304.9406.3根据火灾自动报警系统设计规范第8.1.4条规定探测器的数量由下式确定NS/（KA） （只） （4-2）式中 N一个探测区域内所设置的探测器的数量，单位用“只”表示，N应取整数（即小数进位取整数）； S一个探测区域的地面面积（）； A探测器的保护面积（m2 ），指一只探测器能有效探测的地面面积。由于建筑物房间的地面通常为矩形，因此，所谓：“有效”探测的地面面积实际上是指探测器能探测到的矩形地面面积。探测器的保护半径R（m）是指一只探测器能有效探测的单向最大水平距离； K称为安全修正系数。重点保护建筑k取0.70.9，非重点保护建筑k取1。选取时根据设计者的实际经验，并

11、考虑一旦发生火灾，对人身和财产的损失程度、火灾危险性大小、疏散及补救火灾的难易程度及对社会的影响大小等多种因素。3.1.3报警控制器报警控制器是给探测器供电，接受、显示、传递信号，并能输出控制指令的一种装置。按其输入网络的系统线路划分有少线制(又名总线制)和多线制两类；按作用性质划分有区域报警器(中继器)、集中报警器、通用报警器(前二者通用)3种。以往的设计模式是：火灾探测器n个区域报警器集中报警器联动控制装置。随着消防科技的发展，目前多线制与以往的设计模式已较少采用，而是一般采用总线制、模拟量多功能的报警控制器，它除常规功能外，还具有以下特点：(1) 系统布线简洁。系统布线少，布线规律性强，

12、方式任意，减少了布线故障。因而使设计简单，便于施工和维修，提高了系统的可靠性。(2) 系统结构模块化。系统单机结构包括2502 000个可编地址的各种探测器、手动报警按钮、联动模块和报警显示装置，设计人员可灵活地进行系统配置，选择系统监控回路的数量；若单机结构地址容量不够，还可灵活地将系统配置成网络结构形式。(3) 智能报警及系统自我诊断。当火灾发生时，智能报警系统发出预报警、报警和联动报警3种报警声和光信号，同时将火灾的发生地点、性质和时间用中文显示并立即打印出来。若同时多处发生火灾，则显示翻页灯亮，提示运行人员翻页查看，便于运行人员对火灾情况做出完整、准确的判断。此外，还可根据楼内人员的活

13、动情况，分别设置每个房间里探测器的灵敏度，如会议室内有人吸烟时，其内探测器的灵敏度可降低，到夜间则可提高，从而减少因人为因素引起的误报，通过调整达到正常的监视状态。当系统中某些探测器或联动模块发生断线故障时，系统的控制器上可分别显示每个发生断线故障的探测器或联动控制模块的地址号，同时伴有声、光报警及打印故障信息。当系统中某些探测器或联动控制模块发生短路故障时，系统除具有类似断线故障报警功能外，每个发生短路故障的探测器或联动控制模块可通过自身携带的短路隔离器将本体单元与系统隔离开，以确保系统的安全和其它探测器或联动控制模块的正常工作，使故障限制在最小的范围。系统可对报警控制器使用的交流电源和备用

14、直流电源进行监视，当交流电源消失，则自动投入备用直流电源，以保证系统的连续运行，同时伴有声、光报警及打印电源切换信息。当系统中联动控制模块的供电电源出现故障时，系统也具有类似报警功能。(4) 调试手段方便。对于图形化系统的火灾报警显示及消防设备控制的逻辑控制程序，在调试过程中，调试人员可在控制器上的功能对话窗口中逐条读出所有程序，也可以在施工现场对系统的逻辑控制程序进行修改，极大地方便了调试工作，特别是在消防系统分期施工存在二次系统开通的情况时，这种优点就特别明显。系统中的所有探测器都具有火灾模拟试验功能。系统调试时，在设于消防控制室的控制器上，设定对某一地址的探测器进行火灾模拟试验时不需要对

15、该探测器真实加烟，而只须观测该探测器上的指示灯是否闪光，控制器上是否有该探测器的声光报警信号，即完成了该探测器的地址核对工作，极大地方便了系统逻辑程序的调试，对于布置在楼宇中几百个探测器的调试，其优势是显而易见的。3.1.4联动控制系统联动控制的对象有以下几类： 防、排烟设备，如电动防火门、防火卷帘、防火阀、正压送风阀、排烟阀等； 机电设备，如防、排烟风机、空调与送风机、电梯等； 灭火系统，如消火栓系统、自动喷水系统、固定式气体灭火系统等。联动控制方式是：火灾报警信号传至消防控制器发出指令，使设在现场的联动控制模块动作。在操作方式上，一般设有自控、远控、现地3种。现将设计中所涉及到的一些主要联

16、动控制设备加以简要介绍。(1) 消火栓控制系统。消火栓的水源一般来自消防水箱。系统处于常压状态，当压力不足时，由稳压泵自动开启补水达到规定的压力时，水泵自动停止。一般设置2台互为备用的消防水泵，并要求在泵房、消防控制室、各层消火栓处3地控制。设计中消火栓控制系统的控制电源电压等级为直流24 V，且多采用独立电源。消火栓按钮的作用是： 向消防控制室报警并申请启动消防水泵； 直接启动消防水泵； 发生火灾时，任一消火栓按钮动作启动消防水泵后,该防火分区内所有消火栓上的指示灯亮，告诉消防人员该区消防水泵已启动，不需要再操作消火栓按钮。目前国内生产的火灾自动报警产品，均配有带地址编码的消火栓按钮，它属于

17、手动按下方式，内装手动报警输入模块板，可将手动按钮触点的开关量信号转换成二总线脉冲码信号，返回给报警控制器，并有一组常开输出触点，用于直接启动水泵，还配有红色确认灯。但这种带地址编码的消火栓按钮存在着如下缺点： 消火栓控制系统电气接线只能采用并联形式，若消火栓有质量问题或控制线路中出现断线，则消火栓控制系统本身无自诊断能力； 由于楼内每层面积大，相应消火栓按钮数量需求多，若每个消火栓按钮均带地址编码，则造成消防设备成本较高； 各种型号带地址编码的消火栓按钮必须和相应的自动报警控制器配套才能使用。为了解决以上问题，可采用不带地址编码且具有防水功能的消火栓按钮安装在消火栓箱内，其内部有1组常开触点

18、、1组常闭触点及1只指示灯。常开触点按防火分区，分楼层通过联动模块将其动作信号返回给报警控制器。当在每层采用并联接线方式后，只用一个地址编码，从而使设备成本大为降低。常闭触点按防火分区，采用串联接线方式，将其动作信号直接送至消防控制室，经确认后启动水泵。这种接线方式在正常工作状态时，每一防火分区均有一继电器带电监控，回路中只要有一处断线或因消火栓按钮质量问题出现接触不良，则该继电器动作。值班人员利用消火栓按钮的常开触点，判断该区消火栓按钮控制系统是报警还是故障，从而达到了监视的目的，提高了控制线路的可靠性。特别是在发生严重火灾时，即使消火栓按钮连线被烧断，也能保证消防泵启动。(2) 自动水喷淋

19、系统。根据高层民用建筑设计防火规范规定，对一、二类高层建筑分别要求设置自动喷水系统，其工作原理是：失火时喷淋头表面温度达到它的破碎温度时，喷淋管网中的压力水自动喷出，此时系统中压力开关、水流指示器动作，通过火灾自动报警系统的联动模块，向消防控制室报警并申请启动喷淋水泵，火灾自动报警系统则对压力开关、水流指示器的报警时间及位置进行记录，启动喷淋水泵，灭火后由远控或现地控制水泵停止运行。联动程序在各消防区位上基本相似，但需注意的是仅水流指示器的动作信号不能作为启动喷淋水泵的命令，因为水流指示器动作较灵敏，有时喷淋管网中的压力波动，也会引起水流指示器的动作。因此在设计中采用的是报警阀压力开关与水流指

20、示器同时动作才能启动喷淋水泵。另外，水泵的控制回路具有自保持功能，启泵命令只需一个脉冲信号即可启动喷淋泵。(3) 防排烟控制系统。建筑物防烟设备的作用是防止烟气侵入安全疏散通道，而排烟设备的作用是消除烟气大量积聚并防止烟气扩散到安全疏散通道。因此防、排烟设计是综合防灾的必要组成部分。防、排烟设备主要包括正压送风机、排烟风机、正压送风阀及设于空调通风管道上的防排烟阀等。若发生火灾，由其排烟分担区内设置的感烟探测器发出报警信号，通过火灾自动报警系统预先编制的程序控制指令，开启正压送风阀、排烟阀，关闭防烟阀，使通风、空调机自动停止。同时也可以在现场进行手动控制。送风阀、防排烟阀动作后，通过联动模块将

21、动作信号反馈到消防控制室。设计中应注意的问题： 各类阀门的操作机构一般为电磁铁，工作电压为直流24 V，动作电流须限制在700 mA以内，可直接由火灾自动报警系统的有源联动模块驱动，否则不仅易损坏联动模块，还会影响该系统的正常供电，因此事先须向设备厂提出要求，到货时需进行检验。 其控制方式采用一个联动模块控制一个阀或一个联动模块顺序控制多个阀门两种方式，但后者若某一只阀门的微动开关接触不良则影响到后面的阀门均无法打开，从而降低了控制回路的可靠性。虽然一对一方式所需的联动模块多、造价高，但安全可靠，从确保楼内人员安全疏散的角度考虑还是值得的。对于一对一控制方式中出现的同时动作问题，可在联动控制程

22、序软件中加以解决。(4) 防火卷帘、防火门控制系统。两个防火分区之间设置防火卷帘和防火门，是阻止烟、火势蔓延的防火隔断设备。它要求现地(现场手动)控制、与探测器联动控制、消防控制室控制，即三地控制。一般在防火卷帘(门)两侧设置感烟及感温两种探测器、声光报警信号及手动控制按钮(具有防误操作措施)，当发生火灾时，防火卷帘(门)采用二次控制下落方式，门两侧任一个防火分区的2个感烟探测器报警时，由联动模块控制防火卷帘(门)下落、距地1.8 m处停止，动作信号返回至消防控制室；第二次由门两侧的感温探测器，通过联动模块将防火卷帘(门)自动下落到地面，同时将动作信号返回至消防控制室。采用两次控制降落的作用是

23、便于火灾初起时疏散人员。(5) 火灾事故广播系统。在消防控制室设置1台消防广播通讯柜，大多采用独立的火灾事故广播系统。该系统配置有专用的广播扩音机、广播控制盘、分路切换盒、音频传输网络及扬声器等。控制方式有自动播音和手动播音两种方式。自动播音控制方式为：当发生火灾时，由火灾自动报警系统的联动模块，按预先编制的控制程序对火灾事故广播系统的广播控制盘发出控制指令，自动启动相应楼层的火灾事故广播。手动播音控制方式为：不论发生火灾与否，均可由消防值班人员在广播控制盘上发出控制指令，启动相应楼层的火灾事故广播。这种手动播音控制方式在系统调试和运行维护中给用户提供了较大的方便。当火灾事故广播与建筑物内广播

24、音响系统合用时，可通过联动模块将火灾疏散层的扬声器和广播音响扩音机等强制转入火灾事故广播状态，即停止背景音乐广播，播放火灾事故广播。火灾事故的广播按火灾疏散程序进行，并采用N1层方式，如2层失火时，13层广播；1层失火时，首层与地下室层一起广播，对于超高层建筑，在避难层内需另配置一套独立的火灾事故广播系统，并与消防控制室相连。在各层走道及公共场所均应设有广播扬声器，同时扬声器的功率不小于3 W。对火灾事故广播系统的专用广播扩音机的容量也要求不小于火灾事故广播扬声器容量总和的1.3倍。(6) 电梯控制系统。大楼内设有多部客梯和消防电梯，当发生火灾时，由火灾自动报警系统的联动模块发出指令，不管客梯

25、处于任何状态，电梯上按钮将失去控制作用，客梯全部降到首层，客梯门自动打开，待梯内人员疏散后，自动切断客梯电源，同时将动作信号反馈至消防控制室。消防电梯降到首层后，供消防人员使用。3.2其他消防电气系统3.2.1消防电源和疏散照明系统在高层建筑消防电源供电设计时，消防电源应处于该建筑物(群)供电系统中最高供电负荷等级的位置上；当建筑物为高压受电时，从变压器低压出口处分开，自成独立的消防供电系统；对消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等消防用电设备的供电，均应采用双路电源或双回路供电线路，并在最末一级配电箱处实现自动切换。火灾自动报警系统的主电源取自末端自动切换的双电源配电箱，直流备用电源

26、取自与该系统配套的专用蓄电池。主、备电源的切换，由火灾自动报警系统中的控制器自动控制。设计时，对重要的消防用电设备如消防水泵未加过负荷保护，这样考虑的原因有二，一是规范允许，二是消防用电设备总运行时间不长，短时间的过负荷对设备危害不大，其目的是争取时间保证顺利灭火。对于楼内的非消防电源，在发生火灾时，空调机电源按供电支路切断，停止各层空调机运行；照明电源采用分区分层断电的方式，均由火灾自动报警系统的联动模块，根据预先编制的程序发出控制命令，同时将动作信号反馈至消防控制室。正常照明电源切断后，事故照明灯自动点亮，疏散指示灯引导人员按疏散路线撤出。3.2.2消防专用电话系统该系统为大楼内部发生火灾

27、时而设立的独立通信系统，不与其它系统合用。系统中主叫与被叫用户间为直接呼叫应答，没有中间转接通话。在消防泵房、送风排烟机房、气体灭火控制室、高低压配电室、电梯机房、各层消防电梯前室及消防保卫值班室均设有固定式消防专用电话；在主要疏散通道上设有便携式消防专用电话，随时可与消防控制室直接通话。在消防控制室设有对外直拨的119电话。4 安防系统的设计要求本文简述了安防系统的基本结构，并结合某安防系统工程的实例介绍了一些重点的设计要求。 4.1 闭路监控系统4.1.1 闭路监控系统的结构闭路监控系统包括前端设备、传输、控制、记录和显示设备，如图4-1所示：前端设备包括摄像机和电动云台。传输部分包括馈线

28、、视频分配器、视频电缆补偿器、视频放大器等。控制设备包括集中控制器或微机控制器、云台控制器等。记录和显示设备包括视频切换器、视频分配器、监视器和录像机。4.1.2 闭路监控系统的设计要求(1)自成网络，独立运行。能与入侵报警系统、门禁系统，灯光控制和停车场管理系统联动。当报警发生时，能自动开启现场及周围的灯光，对报警现场的图像和声音进行复核，将图像自动切换到指定的显示器上显示，并录像。能与保安监控中心联网，由其进行集中管理和监控。(2)监控点设置要求覆盖全部被控区域，不留死角。(3)具备电子地图功能，可在管理主机上弹出报警带的平面图，方便了解报警区域情况，并及时处理。(4)主要监控点等需要全天

29、候录像的视频信号经过视频分配器后，一路接进控制矩阵，另一路接进硬盘录像机进行实时录像。(5)在停车场值班室设置闭路监控分控制台，对停车场内和出人口处的情况进行视频控制，并能与停车场管理系统集成联动，如当司机刷卡时，一体化智能球能按预设程序从其他监视区返回司机进行拍摄并录像。4.2 入侵报警系统4.2.1 入侵报警系统的结构入侵报警系统包括探测器，传输系统和报警控制器，如图4-1所示。探测器是入侵报警系统的重要器件。目前常用的各类探测器有：开关型、微波式、红外线式、超声波式、激光式、双技术式、玻璃破碎式、声控式、接近式探测器等。4.2.2 入侵报警系统的设计要求下面是某智能大楼入侵报警系统的设计

30、要求：(1)能与闭路监控、门禁系统联动，能与保安监控中心联网。(2)在重要地点采用智能报警系统，如红外线微波双鉴探测器、玻璃破碎探测器和手动报警按钮等。主要防区不得有盲区，各类入侵探测器之间有15以上的交叉覆盖面。(3)当发生非法入侵时，探测器可立即报警，系统能确定报警地点，并显示在屏幕上，使操作人员及时、准确地掌握警情，并处理。发生报警时，其附近摄像机立即对准事故地点进行定格录像。(4)监控中心安装一台自动报警主机，用来接收紧急按钮的报警信号，并能立即把信号发送到110公安联网报警中心。(5)系统主机及各报警单元分机均具有按时间、区域、部位任意编程布防或撤防功能，使操作人员可在短时间内完成布

31、撤防操作。(6)能对设备运行状态和信号传输线路进行检测，能及时发现故障报警并指示报警部位。(7)具有防破坏功能，当探测器被拆或线路被切断时，系统能发生报警。(8)在重要地点发出报警时，能对报警现场的声音进行核实。4.3 门禁系统4.3.1 门禁系统的结构门禁系统一般由识别与执行机构，出人口控制器和计算机等三部分组成，如图4-1所示。识别与执行机构包含有读卡机、电子门锁、出口按钮、报警传感器。报警喇叭等部件，用以接受人员输入的信息，再转换成电信号送往出人口控制器，同时根据来自控制器的信号，完成开锁、闭锁等工作。出入口控制器接收识别机构发来的有关人员信息，同本身存贮的信息相比较，然后作出判断，发出处理信息。计算机装有出人口门禁系统的管理软件，用RS485、R232与每台控制器相联，管理着所有控制器，向它们发送控制命令，对它们进行设置，接受其发来的信息，完成系统中所有信息的分析和处理。4.3.2 门禁系统的设计要求(1)要求系统采用联网读卡式门禁，在重要通道设置门禁控制器。(2)使用非接触式的感应IC卡，确保门禁卡的唯一性和安全性。(3)所有持卡人进行分级管理，根据其身份确定其在各门的通行权。对于某些要求特殊权限的卡，可以方便地进行个别权限定义。各通道门锁可以按照设定的时间表自动启闭。系统应具有第一人延时功能