办公楼建筑电气与智能化系统研究

中国人民大学 柳熙宇 北京博诚睿智人力资源服务有限公司 韩 健 北京建工四建工程建设有限公司 钮 申

1 引言

整个建筑工程的进度和质量直接受电气工程施工水平影响，二者相互制约。建筑电气智能化技术在施工过程中存在的问题不容忽视，对于我国电气工程发展是一巨大影响。智能建筑以能及时和快速应对突发事故为其原则，以更低的费用换取更优质的服务。智能建筑必须依赖集成化的建筑智能化系统才能实现其诸多优势。传统的建筑电气与信息技术相结合产生的智能建筑，在当下给居民的生活带来了质的飞跃，但目前建筑电气智能化技术的发展并没有止步不前，科技革命给我们带来的不仅于此，未来智能建筑的智能化也必将持续增强[1]。

人们日益感受到了现代科学信息技术的发达与进步和人类物质生活水平和素质的提升、改善与更新，因此对于一种真正能够为每个人带来舒适及安全的现代科学信息技术愈加迫切的渴望，间接地增强了对于安防、消防、通讯、有线电视等各个子系统的信息技术需求，造成房地产商内卷式投资行为，使得房地产也开始逐渐地走向更加具有高品质、更具有多功能性的领域，并进一步朝着更为多功能化的横向倾斜性方向与纵向深度的发展，我们要以正确的方式去推动它们。本工程项目的建筑电气与智能化系统在认真贯彻落实国家相关有关标准和法律规范基础上，进行了科技型产业园办公楼的建造与设计，并且能够满足对于人身、设施以及房屋的安全、供电可靠、电能节省、科学技术先进以及社会经济合理等基本条件要求[2]。

2 工程概况

本文针对科技产业园办公楼进行建筑电气与智能化系统设计，是一项实际工程。本工程的基本概况，总建筑面积13687平方米，包括负1层的停车库、柴油发电机房、弱电机房、排风机房、变配电所及消防水泵房，属于非人防地下室；1层～10层的消防控制室、办公室、接待室等。

实际分析该办公楼，从弱电机房的网络机柜引入通信光纤，将建筑每层分为一个至两个配线区域，交换机配线架设置在楼层的弱电井内，利用大对数电缆或光纤将信号传输至各层。由于建筑内分布的办公室较多，因此根据办公室的面积大小及实际使用需求进行布置点位。

3 综合布线系统设计

3.1 设计原则

综合布线系统为开放式网络拓扑结构，数据信息和语音信息在综合布线系统这条信息传输通道上传递，并且朝着高速率、多媒体、宽带化、大容量的方向发展[3]。

由于办公楼的社会功能决定了它不仅是信息的接收者，还是信息的传播者。其同时要考虑日常工作中的网络使用，还要考虑楼宇智能化中智能化设备的数据传输，这会使数据传输量增大，因此其对于布线的要求理所应当也会更高。除了根据各办公室的人员配置插口外，还考虑在比较大的公共区域连接无线网络。且在线缆选择上也需要有所考量[4]。

信息点定位的确定性将对进一步优化和改进系统造成巨大困难，同时布线系统在一般情况下的使用寿命是极高的。因此在信息点的设定上，能够尽可能的一步到位是防止之后重复拆装的必要条件。信息点主要是依据各房间所需信息点数的实际要求分配。另外，办公通信网络的蓬勃发展、对多媒体传输的需求及经济性的因素是本工程考虑的重要因素。总而言之，系统的设计应该充分满足它的实用性、开放性、先进性、灵活性及经济性，还需要考虑后扩展的要求[5]。

现如今的综合布线系统发展状态处于完善的状态，本工程作为单体建筑，不考虑建筑群子系统的设计，其主要由以下三个部分构成。

工作区：工作区处于整个系统的末端位置，通过设备连接线将终端设备连接到信息插座上，并由适配器串接而成；

水平子系统：该系统中各工作区中的插座与楼层配线架呈星形分布，它的范围是从信息插座起始到楼层配线间的配线架上；

垂直子系统：该系统贯穿于建筑物的弱电井内。为了满足现在以及将来用户的需求，垂直子系统一般选用大对数电缆和多芯光缆作为干线线缆。

3.2 总体设计

根据各办公室大小及使用要求确定信息及语音点位；每层作为一个弱电子系统，层弱电箱柜安装在每一层的弱电间，对该区域的数据和语音点进行管理，并且内装交换机和配线架；水平子系统需采用六类线，并通过走桥架铺设；垂直子系统数据采用大对数电缆或者多芯光纤，并通过弱电井垂直桥架进行铺设；线缆入户在负1层弱电机房，安装光纤配线架。

4 火灾自动报警及联动系统设计

4.1 系统概述

本工程作为人群相对较多且集中的办公楼建筑，一旦发生火灾，缺乏专门的消防设施将加剧火灾的蔓延程度，造成巨大的财产损失和生命伤亡是难以避免的结局。消防系统的第一任务就是保障人身安全，这是消防系统最基本的理念。第一时间迅速发现火情，立即扑救控制，最根本的目的就是把危机扼杀在摇篮中或最大限度的降低损害[6]。

本工程消防系统主要由火灾自动报警系统和消防联动控制系统两大部分组成，分别负责感应和执行模块，在火灾自动报警信号传递至监控主机时驱动相应联动设备，及时扑灭火灾。本工程将办公楼负1层划为2个防火分区，1层和2层为1个防火分区，3层至7层每层1个防火分区，8层至10层每层为1个防火分区。各自防火分区设立系统，互不干扰。

4.2 火灾自动报警系统

火灾探测器作为接收现场火灾信号的感应部分，担当这整个系统的重任。本系统选择点型感烟火灾探测器，以满足火灾及时报警，而且性能稳定、价格低廉、维护方便。建筑每层高度均小于6m，本工程选用点型感烟探测器和点型感温探测器，感温探测器型号选用A1、A2及B 型型号。考虑到负一层设置的柴油发电机房，本工程也选择了感温探测器。

在本工程中，在每个防火区设置了两只到三只手动报警按钮，并且参照规范要求满足防火区的任意位置距离最近的手动报警按钮不超过30米。手动火灾报警按钮的位置正好处在两个防火分区交界的地方。在疏散通道和出入口处这些明显而便于操作的部位，手动报警按钮采用壁挂方式安装于墙上，为在紧急情况下便于报警，手动火灾报警按钮要设置明显的标志。

图1 火灾自动报警及联动统原理

4.3 系统设计方案

消防系统由多种设备组成，在消防系统中加入模块后，对设备进行控制及保护，把它们从零散的部件组成一个整体。隔离模块即总线隔离器，接在系统总线前端以保护回路，每只总线隔离器所连接的末端设备总数不超过32点。当短路等故障发生时从系统中将后端连接的部分如火灾探测器，阻止大规模的系统无法正常工作现象。最值得关注的是，总线隔离器既要设置信号总线也要设置电源总线。

如图2所示，火灾自动报警及消防联动系统图第十层感烟探测器、感温探测器、火灾显示盘等设备超过32个，因此需要使用2个总线隔离器。输入/输出模块将即控制模块，可以输出信号使被控设备动作，并接收所连接设备的反馈信号从而向报警控制器报告。本工程消防应急广播系统独立运行，不需要考虑其与正常广播之间的切换。

图2 火灾自动报警及消防联动系统图

本工程火灾自动报警与联动控制系统所涉及的设备均使用北大青鸟器件，便于整个系统的安装与维护，同时可以提高系统设备连接的统一性。经过对方案的仔细研究后，火灾自动报警系统和消防联动控制系统在上述讨论过程中均选用北大青鸟的消防产品，使得火灾自动报警及联动系统的一体化更加完善。

4.4 系统布线

报警总线、消防应急广播和消防专用电话等传输线路采用阻燃或阻燃耐火电线电缆（火灾自动报警系统设计规范GB50116-2013，因此本工程的回路总线、24V 电源线、消防电话线和消防广播线选用低烟无卤阻燃耐火型软铜导体聚氯乙烯绝缘双绞线（WDZN-RVS）。

5 安全防范系统设计

5.1 概述

安防系统是使用人员及信息安全的重要保障措施，本项目安防系统设计包括：视频监控系统、无线巡更系统及入侵报警系统。其中视频监控系统在安防领域中发挥着重要作用，它和电子巡更系统以及入侵报警系统实现联动，是具备先进性与强防范性的综合系统。本工程建筑楼是一幢地上10层、地下1层的现代化办公大楼，对安全防范的要求较高[7]。

5.2 视频监控系统设计方案

视频监控系统也称闭路电视监控系统，利用视频探测技术辅助安保人员对于整个建筑物内外周边环境实时监控，相对传统监视手段更为高效而便捷。视频监控系统由前端（摄像机）、传输、控制、显示与记录四个部分组成，在重要区域或人流密集区布置探测点，在摄像头覆盖区域范围内的情况以图像形式传送至监控中心，监控中心内工作人员实时观察这些区域的情况，并备份以供取证。

根据本工程的规模及特点，选择在建筑的负1层行车道，1至10层的楼道、走廊、电梯前室及1层直接对外的办公室布置摄像机，使得整幢楼的公共区域都被覆盖，同时考虑到电梯正常运行对于办公楼内人员的必要性和便利性，在屋顶电梯机房也设置摄像头。在本工程中，考虑到建筑物内的格局，决定选择网络枪型摄像机，共计106个点位。

根据本项目的规模及特点，使用数字硬盘录像机作为信息的存储设备，配置视频矩阵将图像切换到电视墙上，实现多路视频信号的自由显示、程序显示、同步显示、群组显示和报警联动显示。整个系统拥有119路视频信号，采用数字硬盘录像机作为存储设备，配置视频矩阵将图像切换到电视墙上。

在本工程中设计选用14台46寸液晶拼接屏，并选用两台64路进8路出的视频矩阵，实现多路视频信号的自由显示、程序显示、同步显示、群组显示和报警联动显示。

5.3 电子巡更系统的设计方案

电子巡更系统为安防系统提供有力的技术补充，通过警卫人员不同的巡查路线、巡查站点、巡查时间完成有针对性的安全检查。除此之外，也作为监督巡查人员的重要武器。本工程采用离线式电子巡查系统，该系统由巡查站点、信息采集器、信息传输器、计算机及专用软件组成。利用无线数据传输方式使得保安人员须按照公司规定在指定时间和指定路线上进行巡查，线巡更点位置根据物业保安需要设置，通常设置在主要出入口、楼梯间、电梯厅等位置。

5.4 入侵报警系统的设计方案

入侵报警系统的主要依据是传感器技术和电子信息技术，当存在不轨意图或行进时，系统就将通过电子信息网络处理并发出报警信息。本工程在所有建筑主出入门处设置被动红外双鉴探测器，红外探测器配线为超五类双绞线。根据办公楼的整体办公时间，由消防控制室统一进行布、撤防操作。

6 能量监控系统设计

6.1 概述

能量监控系统在本设计中主要是指电力监控系统，电力监控系统能实现供配电的集中管理和数据采集，对于供电系统有着重要作用。同时本工程是电力监控系统设计，至少有一家企业或者个体商户会租赁或拥有该建筑楼的办公室，对于他们来说，电力监控系统的完善也会间接影响他们的经营成本。

6.2 能量监控系统设计方案

电力监控系统主要是依靠系统管理层、通信接口层和现场监控层这3部分相互作用，其主要功能是实现变配电系统的集中监控管理和分散数据采集，它能够使用户的电力系统透明化，提高电子系统的安全性、可靠性和经济性。系统监视各个进线、联络及馈线回路的电力参数，对于发出异常参数的监控点，系统及时报警敦促工作人员采取必要的措施，避免安全事故的发生。

电力监测设备采取内嵌式，以电力监测模块的形式安装在柜（箱）内。除了电梯、风机、水泵和暖通的动力控制柜以及低压馈线柜、车库配电箱是根据实际放置的之外，3-10层每一层设置一个层配电箱是考虑到商务租赁的实际，1层和2层每层设置两个层配电箱是因为建筑本身的隔断。

变配电所中的配电箱、出线柜等设备相对较多，因此变配电所其实是系统监控的主要场所。①电力仪表信号传输：考虑到3种电气监测模块都采用RS485通讯接口，所以在信号传输上采用485通讯总线RVVP-4＊1.5型电缆，穿SC20焊接钢管敷设，四线制实现点对点的高效通信，并且该线缆适用于变压器及类似设备使用。②电源供应：本工程中电力监控主机的电源供应由监控中心UPS 提供。

7 建筑设备监控管理系统设计

7.1 概述

建筑设备监控管理系统（BAS）将建筑物或建筑群内的空调与通风、变配电、照明、给排水、热源与热交换、冷冻和冷却及电梯等系统，以集中管理、分散控制为目的构成综合系统，有助于节约能源、节省大量人力支出、延长设备的使用寿命和为使用者提供舒适的环境，具有开放性和扩展性。

7.2 建筑设备监控系统的设计

据建筑机电设备的楼层平面布置，在负1层的排风机房（车库）、排风机房、进风机房、消防水泵房和柴油发电机房分别设置DDC 控制器。本工程采用变冷媒流量多联式冷暖型空调系统，DDC 控制器也分散布置在屋顶的多联机室外机（主机）附近，1层至10层的风管机和多联式全新风处理机属于末端装置（室内机）部分。

DDC 控制器之间通信采取对等式直接数据通信，因此控制网络层使用自行布线的控制总线拓扑结构，包括并行工作的两条控制总线，一条控制总线连接负1层DDC 控制器，另一条连接屋顶平面控制器，通过总线和管理网络层进行信息传递。基于以上连接方式和强电磁干扰情况，控制总线应采用屏蔽对绞电缆RVSP-4＊1.5，穿SC20焊接钢管单独敷设。

8 结语

本文完成了综合布线系统、火灾自动报警及联动系统、安全防范系统、能量监控系统、建筑设备监控管理系统的设计。针对本项目的实际需要，对建筑工程相关的内容进行了整理收集与总结，根据建筑物电气与智能化设计的要求和规范，以及建筑物信息基础设施系统、建筑公共安全的理论和技术，确定了本项目设计依据，进行电气设计，用AutoCAD 软件对所有系统的总体平面图和系统示意图进行了绘制，实现了办公楼智能化的使用需求。