城市博物馆智能化系统设计方案设计说明.docx

1、城市博物馆智能化系统设计方案设计说明城市博物馆智能化系统方案设计一、 概况工程名称：某博物馆 建设规模与性质：建筑面积21000平方米的城市博物馆建筑主要功能：博物馆列厅、临时展厅、放映厅、藏品库、办公用房及配套设备用房等。建筑类别：多层民用公共建筑；建筑面积20526.7M2，其中，局部地下1305.3M2，地上19221.4M2；建筑特征：建筑层数：地上3-4层，地下一层；建筑高度：23.7m；结构形式：框架结构 二、 设计容 （1）建筑设备监控系统；（2）安全防系统（入侵报警系统，视频监控系统，出入口控制系统，巡更系统）；（3）智能照明系统；（4）综合布线系统。三、 主要设计依据智能建筑

2、设计标准GB/T50314-2006 民用建筑电气设计规（JGJ/T 162008）视频安防监控系统设计规（GB 50395-2007）安全防工程技术规（GB 50348-2004）入侵报警系统工程设计规（GB 50349-2007）视频安防监控系统工程设计规GB50395-2007出入口控制系统工程设计规GB50396-2007 采暖通风与空气调节设计规（GB 500192003） 基本远动任务配套标准（DL/T634-1997）公共建筑节能设计标准（GB 501892005）四、 设计要求 根据的提供智能化系统的设计图纸，根据图纸写出设计方案。 以下系统2、3题选1，4、5题选1, 7题为

3、选做。也可完成全部设计。1. 根据冷热源楼宇自控原理图 论述冷热水系统工作原理； 设计制冷机组、水泵、换热器、电动调节阀等的数量以及各种传感器种类和数量； 统计AO、AI、DO、DI点数，选择DDC控制器。2. 根据空调机组控制原理图 论述空调机组工作原理及主要功能； 设计电动调节阀数量以及各种传感器种类和数量； 统计AO、AI、DO、DI点数，选择DDC控制器。3. 根据新风机组控制原理图 论述新风机组工作原理及主要功能； 设计电动调节阀数量以及各种传感器种类和数量； 统计AO、AI、DO、DI点数，选择DDC控制器。4. 根据视频监控系统 论述视频监控工作原理； 设计视频监控的基本系统 统

4、计出视频探头数量和种类；5. 根据门禁系统和巡更系统图 论述两系统的工作原理； 设计基本系统 统计出门禁控制器的数量和巡更点数；6. 根据智能照明控制系统图 论述该智能照明系统的工作原理； 设计基本系统7. 根据综合布线及信息网络系统图 论述该系统的设计原理； 统计语音点和信息点的数量； 设计信息传输系统（线缆选择等）。 某城市博物馆智能化系统方案设计本次设计是对某博物馆智能化系统进行方案设计，该博物馆建筑面积21000平方米，建筑主要功能有博物馆列厅、临时展厅、放映厅、藏品库、办公用房及配套设备用房等。最终设计目的是设计一套美观、实用、舒适、经济、安全的最优化智能系统方案。1. 根据冷热源楼

5、宇自控原理图 1.1 论述冷热水系统工作原理1.1.1冷热源机房的组成1、冷水机组：这是空调系统的制冷源，通往各个房间的循环水由冷水机组进行“部交换”，降温为“冷却水”。2、冷却塔：利用空气同水的接触（直接或间接） 来降低水的温度，为冷水机组提供冷却水。3、外部热交换系统：由两个循环水系统组成：（1）冷冻水系统：由冷冻水泵和冷冻水管道组成。从冷水机组流出的冷冻水由冷冻水泵加压送入冷冻水管道，在各房间进行热交换，带走房间热量，使房间的温度下降。（2）冷却水系统：由冷却水泵和冷却水管道组成。冷水机组进行热交换，使冷冻水温度降低的同时，释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。冷却水泵将

6、升温冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降温后的冷却水送回至冷却机组。如此不断循环，带走冷水机组释放的热量。4、 膨胀水箱及补水泵：为了补偿闭式系统中存水因温度温度变化而引起的体积膨胀余地并有利于系统的空气排除而设置膨胀水箱。同时能起到补水箱的作用，当系统冷冻水由于蒸发等因素减少时向系统补充水量。1.1.2 冷热源系统的工作过程1、系统启动顺序冷却塔风扇启动，开冷却塔水阀，启动冷却水泵，延时30s后开冷冻水阀，启动冷冻水泵，延时30s，启动冷水机组。系统关断方式取相反顺序。2、 制冷工作过程制冷剂在冷水机组循环，压缩机出来的冷媒（制冷剂），流经冷凝器降温降压，冷凝器通过冷

7、却水系统将热量带到冷却塔排出，冷媒继续流动经过节流装置，成低温低压液体，流经蒸发器吸热，再经压缩，在蒸发器的两端接有冷冻水循环系统，制冷剂在此次吸的热量将冷冻水温度降低，使低温的水流到用户端，再经过见机盘管进行热交换，将冷风吹出。1.1.3 空调冷源系统的自动控制空调冷源系统一般由多台制冷机和冷冻水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔、补水箱、膨胀水箱等设备组成。制冷机、循环水泵、集水器分水器、补水箱等设备以及水处理装置等辅助设备通常安装在专用的设备间制冷站。制冷站经常设在建筑物的地下室。 冷源系统的冷却塔安装在室外(一般选在辅助建筑物屋顶或裙楼屋顶)，膨胀水箱一般安装在建筑物最高的屋顶。为了保护空调

8、系统的设备，冷冻水在进入系统之前须经过处理(如除盐、除氧等)，水处理设备也安装在制冷站。由于水处理设备运行时间相对较短，一般不纳入楼宇自动化系统进行在线监控。大多数情况下，热源装置如锅炉、换热器也安装在制冷站。空调制冷站一般有数台冷水机组。冷水机组所制成的冷冻水进入分水器，由分水器向各空调区域的新风机组、空调机组或风机盘管等空调末端设备、冷冻水与末端设备的空调系统进行水气热交换、吸热升温后返回到集水器，再由冷冻水循环泵加压后进入冷水机组循环制冷，这样就实现了冷冻水的循环过程。冷冻水系统由冷水机组、冷冻水循环泵、分水器集水器、差压旁路调节和空调末端等构成。1.2 设计制冷机组、水泵、换热器、电动

9、调节阀等的数量以及各种传感器种类和数量制冷系统由4个根本部门即紧缩机、冷凝器、节流部件、蒸发器组成。由铜管将四大件按一定次第衔接成一个封锁系统，系统充注一定量的制冷剂。普通的空调用制冷剂为氟里昂，以往通常采用的是R22，如今有些空调的氟里昂曾经采用新型的环保型制冷剂R407。以上是蒸汽紧缩制冷系统。 以制冷为例，紧缩机吸入来自蒸发器的低温低压的氟里昂气体紧缩成高温高压的氟里昂气体，然后流经热力收缩阀(毛细管)，节流成低温低压的氟里昂汽液两相物体，然后低温低压的氟里昂液体在蒸发器中吸收来自室空气的热量，成为低温低压的氟里昂气体，低温低压的氟里昂气体又被紧缩机吸人。室空气经由蒸发器后，释放了热量，

10、空气温度降落。如斯紧缩-冷凝-节流-蒸发重复轮回，制冷剂不时带走室空气的热量，从而降低了房间的温度。 制热时，经过四通阀的切换，改动了制冷剂的活动方向，使室外热交流器成为蒸发器，吸收了室外空气的热量，而室的蒸发去成为冷凝器，将热量披发在室，到达制热的目的。本系统设置了1个冷冻站。冷冻站包括冷水机组2台，冷冻水泵3台，冷却水泵3台，冷冻水补水泵2台，冷却水补水泵2台，冷冻水补水箱1只，冬季制冷板式换热器2台，冷冻水集分水器2台等（1）制冷机组制冷机组是由制冷压缩机、冷凝器、冷风机(蒸发器)、电磁阀四大部件为主,加上油分离器、储液桶、视油镜、膜片式手阀回器过滤器等部件组成。本博物馆制冷机组设有两个

11、，由蒸发器和冷凝器组成。（2）水泵多个换热系统的工程尽量简化系统，冷冻水泵有3台，2用1备；冷却水泵有3台，2用1备；空调热水循环水泵3台，2用1备；消防水泵两台；同忘记谁起的水泵两台。（3）换热器换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和蒸发器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔的热交换器换热器按用途分为：1、加热器 加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。2、预热器 预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。3、过热器 过热器用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。4、蒸发器 蒸发器用于加

12、热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。本系统换热器有4个，2个加热器和2个冷凝器。（4）电动调节阀采用群机、群泵、群塔系统对冷水机组台数控制时必须加装电动蝶阀。采用群机、群泵、群塔系统对冷水机组台数控制时，各台冷水机组蒸发器和冷凝器进出水手阀必须在开阀状态下运行，才能确保冷量负荷增大时自动增加一台冷水机组满足冷负荷需要。由于开机、停机都有水通过冷水机组向负荷供水，而此水为混合水，主要为蒸发器换热后的冷水，另一部分未经换热的回水又混合向负荷供水，使冷冻水质量下降，为此，应在蒸发器和冷凝器的出口加装电动蝶阀以确保供水质量。电动调节阀口径选择至关重要，两端压差是选择的重要依据，口径

13、选择恰当保证了流通能力，否则可能出现阀门开度最大或开度最小仍不能满足调节需求。因此，空调设计应提供电动调节阀安装位置、工艺管径、媒体温度、性质、压力、两端压力差等参数。空调水系统根据控制的需要在不同部位安装了电动蝶阀和电动调节阀，为了使检修处理故障时不影响系统的正常运行，应在空调设计中考虑旁通阀的设计，并为电动蝶阀和电动调节阀留有水平和垂直距离上的安装空间。本系统设计用电动阀主要是调节进出水量：冷冻水碟阀2个，冷却水蝶阀2个，二次侧阀门控制2个，一次侧阀门控制2个。另外还有冷却水旁通阀和冷冻水旁通阀各1个。表1 冷热源系统各设备的数量制冷机组水泵换热器电动调节阀数量2134 8总数271.3

14、冷热源系统AO、AI、DO、DI点数的统计，选择DDC控制器表2 冷热源系统AO、AI、DO、DI的数量AOAIDODI数量5212557总数1081.4 冷热源系统DDC控制器的选择DDC控制器：DDC是直接数字（Direct Digital Control)的简称，在DDC系统中计算机通过模拟量输入通道（AI)和开关量输入通道（DI）采集实时数据，然后按照一定的规律进行计算，最后发出控制信号，并通过模拟量输出通道（A0)和开关量输出通道（DO)直接控制生产过程。1、DDC控制器控制系统的构成部分 （1）中央管理计算机设置在中央监控室，它将来自现场设备的所有信息数据集中提供给监控人员，并接至

15、室的显示设备、记录设备和报警装置等。（2）DDC（直接数字控制器，亦称下位机）。DDC作为系统与现场设备的接口，它通过分散设置在被控设备的附近收集来自现场设备的信息，并能独立监控有关现场设备。（3）通信网络。中央管理计算机与DDC之间的信息传送，由数据传输线路（通信网络）实现，较小规模的BAS系统可以简单地使用屏蔽双绞线作为传输介质。（4）传感器与执行器。BAS系统的末端为传感器和执行器，它被装置在被控传感元件和执行元件上。2、DDC包括以下几个主要功能： （1）控制功能 提供模拟P、PI、PID的控制特性 有的还具备自动适应控制的功能。 （2）实时功能 使计算机的时间永远与实际标准时间一致。

16、 （3）管理功能 可对各个空调设备的控制参数以及运行状态进行再设定 同时还具备显视和监测功能 另外与集中控制电脑可进行各种相关的通讯。 （4）报警与联锁功能 接到报警信号后可根据已设置程序联锁有关设备的启停 同时向集中控制电脑发出警报。（5）能量管理控制 包括运行控制(自动或编程设定空调设备在工作日和节假日的启停时间和运行台数)、能耗记录(记录瞬时和累积能耗以及空调设备的运行时间)、焓值控制(比较室外空气焓值来控制新回风比和进行工况转换)。传统的多个换热系统设计中，每个子系统都有自己的独立膨胀水箱和补水泵，这样，I/O点数增多，增加了DDC控制器的容量或控制器台数。如果从工艺角度考虑，减少膨胀

17、水箱和补水泵，既做到满足系统需求，I/O点数又少，做出了各专业都合理的方案。 冷站、锅炉房、换热站、变电所均为设备集中场所，均应选择大容量DDC控制器。例如：Honeywell、Excel5000、XL-500、Siemens600、MBC。XL-500I/O点为128、MBC，可带I/O模块80个(每个I/O模块为1或2或4点)，均可以扩展。2 根据新风机组控制原理图 2.1新风机组工作原理及主要功能新风机组是提供新鲜空气的一种空气调节设备。功能上按使用环境的要求可以达到恒温恒湿或者单纯提供新鲜空气。工作原理是在室外抽取新鲜的空气经过除尘、除湿（或加湿）、降温（或升温）等处理后通过风机送到室

18、，在进入室空间时替换室原有的空气。当然以上所提到的功能得根据使用环境的需求来定，功能越齐全造价越高。电动调节阀与风机连锁，以保证切断风机电源时风阀亦同时关闭。电动调节阀亦可实现与风机的联动，当风机切断电源时关闭电动调节阀。新风机组温度控制系统由比例积分温度控制器、安装在送风管的温度传感器和电动调节阀组成。控制器的作用是把置于送风风道的温度传感器所检测到的送风温度传送至温控器与控制器设定的温度进行比较，并根据PI运算的结果，温控器给电动调节阀一个开/关阀的信号，从而使送风温度保持在所需要的围。当过滤网堵塞时或当其超过规定值时，压差开关给出开关信号。在需要制冷时，温控器置于制冷模式，当传感器测量的

19、温度达到或低于设定温度时，温控器给电动阀一个关阀信号，电动阀的关阀接点接通阀门关闭。如果测量温度没达到设定温度，温控器给电动阀一个开阀信号，电动阀开阀接点接通阀门打开。在需要制热时，温控器置于制热模式，当传感器测量的温度达到或高于设定温度时，温控器给电动阀一个关阀信号，电动阀的关阀接点接通阀门关闭。如果测量温度没达到设定温度，温控器给电动阀一个开阀信号，电动阀开阀接点接通阀门打开。当盘管温度过低时，低温防冻开关给出开关信号，风机停止运行，防止盘管冻裂。新风机组控制包括：送风温度控制、送风相对湿度控制、防冻控制、CO2浓度控制以及各种联锁容。如果新风机组要考虑承担室负荷（如直流式机组），则还要控

20、制室温度（或室相对湿度）。新风机组有多个功能段，大致包括以下几个：过滤段：根据需要选配粗效过滤器、中效过滤器、高效过滤器等，主要用于有效捕集颗粒直径不等的尘粒。表冷段：用表冷器对新风进行冷却、减湿，控制送风温、湿度。加湿段：使用电极加湿、蒸汽加湿等，可以保证较严的相对湿度要求风机段：可根据需要选用离心风机、轴流风机，一般选用的是离心风机。杀菌段：如紫外灯杀菌。以上为常规各个空气处理段，可以实现空调房间人体对温度、湿度、空气洁净度的要求。另外，考虑到节能需要，新风机组除了以上几个功能段外，还可能配备热回收段，热回收段是采用热回收装置回收排风中的冷热量来对新风进行预冷或预热，从而实现能量的回收利用

21、。2.2 电动调节阀数量以及各种传感器种类和数量的设计1、电动调节阀：新风阀调节1个，管网热水阀1个，管网冷水阀1个，管网加湿阀1个。2、各种传感器种类和数量新风机组中的传感器一般有：温度传感器、湿度传感器、温湿度传感器、压差传感器、压力传感器、空气质量传感器、CO传感器、CO2传感器和和空气流量传感器。本系统设计见表3。表3 新风机组传感器种类和数量CO2传感器压力传感器温湿度传感器压差传感器数量1143总数92.3 AO、AI、DO、DI点数的统计及DDC控制器的选择新风机组AO、AI、DO、DI点数的统计如表4。表4 新风机组AO、AI、DO、DI的数量AOAIDODI数量4815总数1

22、8DDC的选取：在高层建筑中，有很多相同的功能、相同平面的楼层，新风机组置为同一平面位置同一设备台数。新风机台数愈多，DDC控制器和传感器就愈多，甚至楼控投资要多于空调投资。DDC控制器一般都选择1台中型控制器控制2台空调机或新风机，或设备台数多时应选用大型控制器。此种配置采用不同控制器分别监视、控制、管理朝南和朝北较为合理。这样在编制开机、停机时间上，设定温度上均能按组(朝向)，甚至于按楼层和朝向分组编制时间表运行更加便捷。3根据视频监控系统3.1视频监控工作原理监视系统是采用同轴电缆将摄像头所监视的电视信号传送到监视器（一般设在安全部的消防监控中心）上。监视系统是饭店必不可少的，对保障饭店

23、安全以及各类案件的侦破起着十分重要的作用。 系统的结构和组成系统的结构和组成系统的结构和组成系统的结构和组成： 闭路监控系统由四大部分组成：前端部分、传输部分、控制部分和显示与记录四个部分，系统组成如下图： 图1 闭路监控系统框图1、 前端部分 前端部分就是摄像部分，它的作用就是将系统随监视的目标，即把被摄体的光、声音信号变成电信号，然后送入监视系统的传输分配系统进行传送。摄像部分的主要设备是摄像机。一般分为黑白、彩色两类。 2、传输部分 传输部分的主要作用是将摄像机输出的视频信号馈送到监控中心，主要设备：（1）馈线：采用同轴电缆进行传输。（2）视频分配器：将一路视频信号分配为多路视频信号馈送

24、到监控中心（3）视频放大器：用于系统干线上，当传输距离较远时对视频信号进行放大。 3、控制部分 控制部分的作用是在监控中心通过有关设备对系统的摄像和传输分配部分的设备进行远距离遥控。主要设备有：（1）集中控制器：对摄像机的工作状态，如电源的接通、关闭、水平旋转、远距离广角变焦进行遥控。一台控制器一般控制一到六台摄像机。（2）电动云台：用于安装摄像机，语态课水平和垂直，转动，使摄像机能在较大的围对准并摄录所需目标。（3）云台控制器：与云台配合使用。驱动云台闪电机旋转。 4、显示与记录显示与记录就是图像的处理及显示器，图像处理指对系统传输的的图像信号进行切换、记录、重放和复制等。显示器则是使用显示

25、器进行图像重现。主要设备有：(1)视频切换器：它能对多路视频信号进行自动或手动切换，使一个监视器能监视多台摄像机送来的信号。(2)监视器和录像机：监视器的作用是将摄像机送来的信号重现成图像；录像机的主要作用是在监控的同时，根据需要定时记录监视的目标的图像。以便于存档。 数字化安全防监控系统（简称监控系统）是指在博物馆的室外、展厅、电梯、主要出入口等重要监控点安装录像、通过嵌入式硬盘录像机及网络线路向监控中心提供现场实时视频、音频信息。同时，这一系统还可以进行录像、录音、音视频切换、报警信号采集、系统联动控制等。根据要求，以及参照成熟的的应用实例设计本方案，数字视频监控系统，共分为前端设备、传输

26、设备、总控中心设备三大部分。实现原理为：前端设备（摄像机、云台）通过视频线及控制线传输到弱电间的嵌入式硬盘录像机，嵌入式硬盘录像机通过网络将视频信号传输到总控中心；总控中心配置有数字矩阵，将前端传输过来的数字视频及控制信号进行解码还原，传输到总控中心的电视墙上进行单画面、多画面切换显示。同时总控中心配置有存储服务器磁盘阵列，确保前端视频图像存储15天。领导办公室利用现有的计算机，通过访问中心的视频转发服务器，并通过管理中心服务器的授权即可访问到其权限的视频图像。3.2视频监控基本系统的设计博物馆人员密集，人流量大且含物品珍贵，设立视频监控系统是必须非常必要的。建立博物馆视频监控系统最主要的三个

27、目的：一是报警，及时发现警情，提示值班人员按预案进行及时处理；二是取证，提供接警后分析的依据并备案；三是及时发现并阻止人为的破坏活动。3.2.1 监控系统的防护简介 博物馆视屏监控系统的设计畴有以下三个方面：1、系统防的容：（1）出入口及通道的监控防；（2）周界及重点部位的报警及监控防；2、系统取证的容（1）系统登录操作人员资料、时间、操作指令、布撤防记录等；（2）报警的地址、时间、性质等；（3）报警区域即时的现场及周边场所的图像；（4）日常监控状态图像及同步录像资料；3、系统联动的容（1）报警的音响与灯光指示；（2）计算机报警平面及部位显示；（3）重要场所图像监控点的跟踪、定位；（4）取证设

28、备的接警后自动切换画面、启动、记录；（5）其它需要联动的安防设备的启动。4、外部入侵的防护外部入侵防主要是指对周界围墙进行的防工作，我们将在四周围墙上安装4套红外对射探测器，并配合云台摄像机进行联动报警显示，以确保外部入侵的防，及时准确的记录围墙的情况并将信号传送中控室。红外对射探测器组成的防穿越系统与电视监控系统联动，由此将建立起第一道技防屏障，将非法闯入者拒之以外。5、重点区域的防护方式展厅、财务室、资料室、机要室、档案室、计算中心、数据中心各房间及楼梯口、走道、12部电梯轿箱、周界围墙、主要出入口均为重点区域，除安装全方位视角的摄像机外，同时配备了入侵式探测器等，将多种类探测及监视措施相

29、结合，实现较为完善的监控管理。为满足博物馆安全管理的要求，拟安装158台摄像机，具体安装位置详见电视监控平面图。 前端设备由以下部分组成：（1）半球型云台摄像机： 116套（2）室外快球彩色云台摄像机： 35套（3）室匀速球彩色摄像机： 7台（4）29寸彩色监视器： 10台（5）红外对射探测器： 10对3.2.2 监控系统基本组成1、监控系统基本组成部分摄像部分：包括摄像机、镜头、防护罩、支架以及云台等。传输部分：包括各线缆、调制、解调器、线路驱动设备等。控制部分：包括摄像机调用、云台及照明控制、各系统间联动等。显示部分：包括图像的显示、多媒体图形显示、联动控制显示等。记录部分：包括图像的录制

30、、报警后触发录制、其他系统联动等。电视监控系统是安全技术防体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防能力极强的综合系统。它将人们不能或不宜直接观察的众多场所，以实时形象的动态画面或其它形式表现出来，使管理者及时获取大量丰富的信息，极大的提高了管理效率和自动化水平。电视监控系统与防盗报警系统、出入口管理系统及其他系统联动运行使防能力更加强大。近几年来，多媒体技术的飞跃以及计算机图文处理技术的发展，使电视监控系统在实现自动跟踪、实时处理等方面更有了长足发展，从而使电视监控系统在整个安全技术防体系中具有举足轻重的地位。2、监控系统设备配置要求电视监控系统是整个智能安防系统的中心，设备的选择至关重要，

31、我们应从整个系统的实际需求出发选配监控设备的种类、容量、功能。我们将充分发挥公司的技术实力，将现代化的综合技术溶入智能安防系统，充分考虑到系统应具备的先进性、可扩展性和强大的联网功能，并能与分布式系统结构相适应，做到总体规划、全面设计、资源共享、优化组合，在现场条件下系统工作稳定可靠、人员操作简单便捷。根据设计要求，此一级风险工程应具有以电视图像复核为主的报警信息复核系统。上班时，以日常管理、对全楼工作情况的了解、观察为主；在下班后，电视监控以对现场发生情况取证为主。通过技防手段，为博物馆实现科学管理提供便利和依据。电视监控系统采用矩阵型中央控制系统，通过多媒体计算机、控制键盘、分控键盘等，实现其操作，并完成被授权的功能。这样作有如下好处：（1）系统结构简单，可扩展性强，使用维护方便；（2）系统在设备数量位置相对固定的前提下，通过软件设定及可完成设备设定，用