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一.华东地区智能建筑的发展概况
华东地区具有广阔的巨大的智能建筑市场,是中国经济最发达地区之一,智能建筑市场(包括大厦及小区)启动早,市场大,今后将有更大的发展,是WTO以后国外企业必争之地,也是国内企业必争之地。由于华东地区资金雄厚,据不完全统计,迄今为止,上海已新建智能大厦四百多幢,智能小区二百多个。其中已建成的优质工程有上海博物馆、金贸大厦、上海期货大厦、久事复兴大厦等号称上海智能建筑“四大天王”,新建浦东国际机场,上海大剧院,上海科技城也都闻名天下。江苏省迄今为止已建成智能建筑二百余幢,小区一百五十多个;南京中信大厦,总医院新病房大厦及江苏省政协大厦都为优质工程。聚福园、天地小区是建设部小区示范工程。
浙江人杰地灵,是我国东南沿海技术和经济发达地区,也是一个建设大省。1997年建成使用的浙江日报社大楼,在浙江省首次开通了楼宇自控系统,堪称是浙江省第一座达到3A配置的智能化大楼,从而揭开了浙江省智能建筑建设的序幕;1998年建成的浙江省外经贸联建大厦和华浙广场都是代表当时浙江省先进水平的智能建筑,其中华浙广场还代表浙江省参加了建设部组织的优秀智能建筑评选活动。目前浙江省已建成的智能化大楼主要有浙江世界贸易中心、杭州电力调度大楼、浙江省建行大楼、杭州铁路新客站、浙金广场、杭州五洲大酒店、浙江省商检大楼等约90余座,主要集中在杭、宁、温地区。
二、入世对中国智能建筑业的要求
我国已加入WTO,进入WTO意味着我国经济完全融入国际化市场,必须遵守WTO的原则和规定。根据WTO协议市场准入原则和国民待遇原则,将使我国智能建筑技术面临更加广阔的发展空间、更加剧烈的市场竞争。而我国现行的建设事业政策法规和行业管理体制与WTO的规则和国际通行模式存在较大差异,调整改革完善现行体系和体制的任务相当艰巨,形势紧迫。
我国加入WTO后经济发展的国际化,必将对各种建筑,尤其是办公建筑的智能化水平提出新的更高要求,不仅对新建的办公楼,而且对量大面广的已有的办公建筑的改造也带来了智能化需求。
WTO对我国智能建筑要求具体表现在:
1.根据《建筑领域加入WTO后的对外承诺》,我国加入WTO后五年,允许外商成立独资企业,取代外商在我国现有的办事处机构,他们可以直接在我国签定内贸合同,从而使产品和工程质量有了进一步的保障。
2.按WTO取消数量限制和关税减让原则,我国将降低对外市场准入程度,届时会有更多智能建筑产品和系统进入中国市场参与竞争,为我们提供更大的选择余地,并得到更多的实惠。
3.随着国外企业参与我国智能建筑行业的竞争,他们会把国外成熟的管理体制、规范的运行程序和操作技巧带入中国,有助于提高中国智能建筑行业的整体水平。
三.华东地区优势
1.学会健全,学术活动活跃。
以上海华东建筑设计研究院温伯银总工为首的上海专家,在全国率先于1994年成立上海智能建筑工程研究会。这是全国第一个智能建筑学会组织,成员有高校、设计院及企业技术人员几百人,它集中了上海智能建筑界科技精英。在组织报告会、展览会(上海历届智能建筑大型展览会)、验收评估上海甲级智能化大厦(如上海久事复兴大厦等)起了巨大作用。温总和上海同济大学程大章教授(正副会长)的贡献已载入中国智能建筑历史,功不可没。以陈众励、瞿二澜、赵济安、王东伟高工及上海大学赵哲身教授等为代表的中青年骨干专家已经成长,在国内也有较大影响。
1996年,以南京建筑工程学院(现改为南京工业大学)建筑智能研究所、江苏省建筑设计院及东南大学建筑设计院为主体成立的江苏省土木建筑学会智能建筑学术委员会,在国内也是较早成立的智能建筑学术组织,成员有二百多人,每年举办学术年会,奉行“技术开放,市场开放”方针。常年举办学术报告会及国内外厂商新产品报告会。自办了省内杂志《智能建筑信息》。
2001年以浙江省建筑设计院为主体成立的浙江省土木建筑学会智能建筑学术委员会。虽成立时间不长,但青年一代学会领导骨干力量成长很快,成员已发展到几百人。在组织浙江省智能建筑报告会、展览会方面,做了大量的工作。
2.编写出台智能建筑标准。
1995年上海市出台智能建筑设计标准(DBJ08―47―95),它是以上海华东建筑设计院内部标准修改而成,是中国历史上第一个智能建筑标准,为全国规范智能建筑设计市场起了示范与指导作用。2000年在建设部领导下,以温伯银总工为首的编制组率领团结全国专家编制出台了我国(乃至世界上)第一个智能建筑设计标准(GB/T50314―2000)开创了中国智能建筑新纪元,填补了空白。评审专家认为该标准已达到国内领先、国际一流的水平。
1998年,在江苏省建委领导下,在温总关心指导下,江苏出台了江苏省建筑智能化设计标准(DB32/181―1998),1999年获得建设部科技进步奖三等奖。1999年又出台了三个标准:
(1)江苏省建筑智能化系统工程检测规程DB32/365―1999
(2)江苏省建筑智能化系统工程实施及验收标准DB32/366―1999
(3)江苏省建筑智能化系统工程评估标准DB32/T367―1999
构成了整套标准,促进了省内IB的发展;2001年中信实业银行南京分行大楼(28层4.2万平方米)通过检测验收与评估获得江苏省首幢甲级智能化办公大楼称号。
3.撰写论文、编写著作,成果丰厚。
1995年上海华东建筑设计院首先汇编出智能化建筑论文选,其中温总、瞿二澜、赵济安高工等论文在国内影响很大,开创了全国建筑建筑论文的先河。1996年上海华东设计院温总为首的编写组又出版了大型经典著作―《智能建筑设计技术》。目前正在修订将出第二版。上海举办了历届高水平智能建筑报告会,如中国超高层建筑技术研讨会具有国际影响。
上海同济大学程大章教授等编写出版了《住宅小区智能化系统设计与工程施工》(同济大学出版社2001.6)以及《智能化大楼的建筑设备》(中国建工出版社1997.11)。
上海九海金狮物业公司诸建华总经理在总结上海久事复兴大厦兴建及物管经验与陆伟良教授合作于2002年8月编写出《智能建筑物业管理》一书(电子工业出版社出版)。
浙江省建筑设计院杨绍胤教授级高工先后编写出二本著作:《智能建筑―原理、规划和设计》(1999.2)以及《智能建筑实用技术》(2001年)。
4.华东地区具有广阔的巨大的智能建筑市场
目前上海正申办2010年上海国际世博会。预计2008年上海高层建筑将达2000幢,据国外某公司称,世界最先进的智能建筑新技术可去中国上海参观。江苏目前正兴建南京地铁工程(8个站,投入72亿),南京玄武湖隧道工程(3公里),由于江苏省申办成功2005年全国第十届运动会,日前正在南京新建奥体中心。相应的体育场馆新建22个,将在江苏省无锡、苏州、常州等地新建。南京市在河西新城开工投入120亿,打造十大标志性建筑。南京国际经贸广场,维多利亚国际商务中心,夏华国际广场、南京中大科技大厦、联强大厦、紫鑫中华广场、欧洲城、东成大厦、浙江国际贸易中心、东渡大厦等。南京市将兴建十大体育工程:全民健身中心、皮划艇激流回旋场地、马术赛场、中山门竞技中心、击剑比赛训练馆、龙江体育中心二期网球工程、南京中山国际公园、环湖体育带及南京足球训练基地。
目前浙江在建的智能化大楼约有上百座,市场红火,其中有杭州凯悦大酒店、杭州国际金融大厦、杭州国税局大楼、浙江省高级人民法院、杭州日报大楼、杭州海关大楼、杭州第二长途电信枢纽大楼、浙江省人民大会堂、杭州滨江区行政中心、元华广场、湖州市中心医院、义乌中心医院、湖州市能源调度中心、湖州市行政中心、嘉兴市行政中心、东阳市行政中心、安吉县行政中心、永康市行政中心、温州晚报社大楼等。杭州地铁工程也已启动。浙江省智能建筑近两年后来居上,已兴建上百栋智能大厦,数百个智能小区,近期还在杭州兴建杭州大剧院、杭州市民中心、浙江电力大厦等均以大量巨额资金投入,近期新建智能工程发展之快、数量之多已名列全国前茅。
5.华东地区拥有大量外资企业生产基地及实力雄厚的智能建筑工程承包商
在建设部已获得系统集成和单项资质的有近百家,其中上海市27家,杭州地区20家,南京地区28家。他们都承担过上海金茂大厦、上海浦东机场等上百项智能工程,取得了营建大中型智能工程的经验,有着较好的声誉。大量外资企业生产基地及办事处均落户上海。
四.做好工作、迎接WTO挑战
1.认清国际智能建筑发展趋势,推动智能建筑健康发展。
2l世纪是信息社会知识经济时代,同时又是生态文明时代。从总的方向,国际先进生产力水平正在运用已掌握的建筑智能化高新技术,探寻人类生存、生产和生活聚居环境空间的可持续发展模式。
当前智能化建筑直接利用的技术是建筑技术、计算机技术、网络通信技术、自动化技术。在21世纪的智能建筑领域里,信息网络技术、控制网络技术、智能卡技术、可视化技术、流动办公技术、家庭智能化技术、无线局域网技术(含Bluetooth技术)、数据卫星通讯技术、双向电视传输技术等等,都将会有更加深入广泛地具体发展应用。特别是开放性控制网络技术正在向标准化、广域化、可移植性、可扩展性和互可操作性方向发展。
但是,智能化技术只是手段,智能建筑作为一个整体建筑物业产品的技术发展来说,“可持续发展技术”才是2l世纪智能建筑技术发展的长远大方向。因而,除继续利用上述现有智能化高技术实现可持续发展目标外,新兴的环保生态学、生物工程学、生物电子学、仿生学、生物气候学、新材料学等等技术发展,正在渗入渗透到建筑智能化多学科多技术领域中,实现人类聚居环境的可持续发展目标。从而在国际上也形成所谓“可持续发展技术产业”。目前,欧洲、美国、日本等发达国家也正在开发利用这些高新技术去处理垃圾、污水、废气、公害,节能、节水,消除电磁污染,资源可持续利用,建筑人工生态环境等等:也正在尝试运用高新技术有规模建设智能型绿色建筑、智能型生态建筑,“既满足当代人的需要不损害后代人满足需求的能力”。
2.认清与国际先进技术的差距,努力向国际标准靠拢。
2l世纪的可持续发展智能建筑技术必须将工作、居住、休息、交通、通讯、管理、公共服务、文化等各种复杂的要求,在时间空间中结合起来。
由于智能化建筑系统是多学科、多技术的系统集成整体,因而开放式可互操作性系统技术的规范化、标准化,就成为实现智能化建筑及其产品设备与系统的产业化技术水平的核心关键。目前国际楼宇业界公认认同较先进的开放式系统行业协议标准技术有两个:一个是美国Echelon公司的LonWorks技术的LonTa1k标准协议;另一个是美国采暖、制冷与空调工程师协会(ASHRAE)制定的《楼宇自动控制网络数据通信协议(BACnet)》BACnet同时还成为美国国家标准及欧共体标准草案。两者都是基于国际标准化组织(ISO)的“开放系统互连模型”(OSI)的。因此两者在开放系统技术上是可以互相补充互为依存的,前者着重现场控制域,后者着眼于信息应用域。而且BACnet的协议层次里数据链路层和物理层的五种选择中就包含有LonTalk协议。况且两者技术都正在不断地完善发展,至于我国智能化建筑在开放式互操作性系统技术发展研究上严格讲尚未真正起步,差距颇大,亟待投入。南京工业大学智能建筑研究所正在开发国产化楼宇自控新系统。
3.努力搞好学(协)会工作
按照WTO的原则和规定,加快行业协会自身适应市场经济体制规则,调整优化行业的组织机构,成为增强行业自律的自治组织,协助政府建立一个有序和公平的竞争市场。建设部已批准即将成立中国勘察设计协会工程智能分会。这是我国加强管理智能建筑业的大事,华东地区作为地方学(协)会要在上级学(协)会的领导下努力做好贯彻执行工作,加强市场管理,防止低价恶性竞争,保证工程健康实施。有条件时争取成立地方行业协会。
4.加强团结,加强合作,共同提高学术水平
华东地区以目前三地(上海、浙江、江苏)学会要加强团结,互相学习,取长补短,共同提高,要在举办报告会、展览会等方面加强合作,促进学术水平的共同提高。同时,积极参加全国性学术会议,有条件时争取举办国际智能建筑研讨会,以提高我国学术地位与声誉。
5.加强宣传,提高建设业主的认识,搞好定位和管理能力
由于部分业主对智能建筑的过于迷信,必然导致“重建设轻管理”的思想,他们认为既然“智能”就应该无所不能,更有甚者将该项目的投资仅作为提高“身价”的目的,不清楚智能化建筑工程是当前信息化时代物业管理重要的基础,认识不到日常运行中所需的微利投资能得到高额利润的回报。因此,建议应该有国家政府部门尽快出台相应的政策、管理规范和服务体系,强制性的将系统日常运行管理纳入正常轨道,提高全社会的经济效益。
6.协助政府搞好注册电气工程师复习培训工作,提高工程技术人员水平
据了解,国家人事部将在2003年6月第一次开考注册电气工程师。其中,建筑电气业属于此系列,智能建筑弱电设计师大部分也要参加此系列考试。目前,有关单位正在编写复习参资料,建议华东地区也要作好考试复习培训工作。最后作者衷心希望华东地区智能建筑业在国家有关部门领导下,在业主、设计师、工程技术人员以及专家努力下,营建出更多的高质量优质智能建筑工程。
参考文献
1.徐兴声,《WTO与我国智能化建筑技术发展对策的思考》,《城市?建筑智能系统》,2004.4,P34―P38
1.1空调设备节能控制分析供给空调系统的能量由热源和冷源系统产生,经水系统传递给风系统,再由风系统将能量传递给被调节的房间,以达到所要求的室内温度与湿度。能量传送过程中,水系统输送能源所耗的能量为泵的电能,风系统输送能源所耗的能量为风机的电能;冷热源系统工作所消耗的电能与泵和风机所消耗的电能之和即空调系统总耗能量。空调设备的节能控制主要就是对上述三部分能量消耗的有效控制。空调系统供给房间的冷量主要有7方面的热量消耗,包括照明散热量、人体散热量、透过外窗的日射得热量、人体/物料以及设备的湿负荷、渗透空气散热量、物料与设备散热量、通过围护结构传入室内的热量。其中,透过外窗的日射得热量、通过围护结构传入室内的热量以及渗透空气散热量的大小由室外温度决定;照明、人体、物料以及设备散热量共同组成了房间的热负荷,空调的制冷负荷就由这几部分决定。空调耗能系数(CEC)是分别从建筑物的节能性能以及设备的能源利用效率两方面来进行综合评价的,它是通过在全年假想负荷的前提下计算设备系统的全年能源消耗量,来评价设备能量利用效率的指标。根据CEC的计算公式以及相关研究表明,基准型空调系统的CEC大约在1.6左右,节能型空调系统的CEC大约在1.1左右。CEC的值可用于判断空调系统的节能性,根据这个值对节能措施适当调节,从而降低智能建筑的总体能耗。PAL是一个评价公共建筑护结构保温、遮阳等其他设施保温性能的指标,可以作为评价公共建筑中央空调系统的辅助指标。建筑物围护结构的保温性能直接决定了空调房间的冷、热负荷,若要节约空调系统的能耗,就必须改善围护结构的保温性能。
1.2给排水设备节能控制分析智能建筑给排水能耗主要来自设备用水损耗和用电损耗。用水损耗包括生活给水能耗与消防给水能耗。生活给水系统供给烹饪、洗涤、沐浴以及日常饮用水,消防给水系统供给消防栓以及自动喷水灭火给水系统用水。影响智能建筑用水损耗的因素有2点:(1)给水管网的渗漏损耗。给排水管网在建筑物内以暗埋方式进行铺设,给水压力、给水管材的质量、水管铺设方式及其受腐蚀程度等都是造成积水管破损的原因所在,渗水问题也是目前给排水系统的主要能耗所在,因此加强对上述几点因素的控制,是有效降低用水损耗的关键措施。(2)用水终端设备损耗。用水终端设备包括所有房间用水设备,如马桶、洗碗龙头、洗漱龙头等,这些终端设备的损坏往往也给整个给水系统带来大量的用水损耗,而影响用水终端设备的因素又包括设计、制造质量及受腐蚀程度等,因此加强对这几方面因素的控制也能有效降低用水损耗。用电损耗包括水泵用电损耗以及消防系统自动喷淋系统用电损耗。水泵运转损耗的影响因素有2个,即建筑物高度以及用水量。当建筑物高度超过30m时,要采用二次水泵供水,二次水泵本身已经增加了电能的消耗,且二次水泵与一次水泵的转接也免不了有电能的耗损。同时用水量越大,水泵电机消耗的电能就越多。自动喷淋系统用电损耗主要来自于长期供电的损耗,由于消防供水系统必须保持一直有水可供,所以喷淋系统必须长期保持备用状态,这里的电能损耗取决于喷淋系统的设计功率。
1.3照明设备节能控制分析随着建筑业的迅速发展,电力的需求量也在不断攀升,电力供应紧张的局面将在相当长的一段时期内一直存在,所以节能减排刻不容缓。智能建筑照明设备能耗包括大楼照明系统耗电与用电设备耗电。在大楼这种人员比较多的地方,我们设计的照明系统需要做到能源的合理利用,在有人的地方必须设计有足够的照明;在人员活动较少的区域可以采用间断性照明,比如现在比较流行的声控、温控、红外传感器控制等;在没有人的区域,严格熄灯灭光,以节约能源[3]。
1.1综合布线系统的特点综合布线的特点主要包括以下几方面:系统的开发性、先进性、可靠性、灵活性、兼容性和经济性[3]。(1)系统的开放性。以往的布线系统,人们挑选布线设备后,就会将相互之间的布线方式和通信媒介都固定了,若想更换新设备,变得非常麻烦,现在的布线系统开放,更换方便快捷。(2)系统的先进性。现在的综合布线系统取代以往昂贵、繁杂的布线方式,使得便于集中管理和维护,具有先进性。(3)系统的可靠性。现在的综合布线系统,布线材料都是由质量高的材质和对接的方法进行部署,具有很高的性能,并且信息通信线路稳定可靠。同时使用专业的调试仪器来测试每条布线系统中线路的衰减率和阻抗,大大的提升了整个布线系统工作的可靠性。(4)系统的灵活性。现在的综合布线系统都是将整个系统进行模块化,然后对每个子模块给出相应的设计方案,这样如果要变更系统,那么只需要变更需要变更的子模块即可,从而使得综合布线系统中的每个子模块都具有通用和灵活性。(5)系统的兼容性。综合布线系统其自身是与对应的应用系统没有关系,是相对对立的个体,可以在多种不同的应用系统中使用。(6)系统的经济性。在经济上,综合布线比原始布线开销小,原始布线改造需要大量的人力是时间,更换和管理都很难维护,现在的综合布线可适应相当长时间需求,节省了时间和经济。
1.2综合布线系统组成综合布线系统主要由以下子模块组成,其中包括:水平布线子模块、建筑群子模块、管理子模块、干线子模块、工作区子模块、设备间子模块[4]。(1)水平布线子模块。该模块由建筑内部间所有的接线,以及该接线连接到所有区域内部插座间的电缆组成。在该模块内,可以进行语音、图像、视频等信号传输的电缆和光纤。(2)建筑群子模块。该模块将多个建筑物中的电视、电话和数据构建成综合的建筑群系统。(3)管理子模块。该模块是把建筑中水平和垂直模块的所有设备进行组合,其中光纤配线架和铜缆配线架为其重要的设备。采用电缆线多跳的特性,使得布线系统更加可靠和灵活。(4)干线子模块。该模块主要有一些线缆组成,这些线缆将设备间子模块、管理子模块和水平子模块进行相互的连接。这些线缆的部署方式有:环型、星型、状型、总线型和树等。(5)工作区子模块。该模块是指建筑内部所有的终端设备到信息插座的整个区域,在这个区域内,计算机、电视等设备可以被支持。(6)设备间子模块。该模块是对大楼中所安装的主配线架进行维护和管理,通过在楼宇中合适的地方安装进出设备线和配架线。
2面向智能建筑的综合布线系统设计
在智能建筑中的布线设计,需要按照一定的设计规则来进行,通常来说,可以依照以下设计步骤:(1)首先,需要去了解建筑物内各个办公室用户间的通信需求,然后对给出了这些需要进总体的评估,确定各个办公室内需要安装的语音点和通信点的位置。然后结合《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》标准,设计用户提出的信息点。最后根据这些信息点的数目来确定安装的空间大小,以及未来需要扩展的空间容量。(2)了解建筑内不同用户对布线系统设备的要求,综合评估用户的意见,其中评估的内容有:设备、数据、语音和监控等。由于线缆传输距离受到限制,所以为了使得达到通信的要求,将采用同轴光缆、电缆和数据电缆等来代替线缆。(3)弱电系统的垂直和水平通道是由建筑的模式来决定的。为了使得整个建筑系统的布线合理化,需要根据上述的通道来选取布线设备之间的位置结构以及各个设备机房见的设置结构。(4)通过1,2中了解和评估的用户需求,以及考虑未来的建筑内部布线系统的变化或者扩展,需要在现有的布线基础上留有足够的接口和空间,使得系统具有可扩展性。(5)上述的需求评估后,就可以对建筑物内的布线系统的方案进行设计,同时确定出布线的介质和所需要相关的硬件设备。(6)最后,绘图人员就会根据上述的设计方案,绘制出整个楼层的布线平面图和系统的综合布线图。
2智能建筑电气安装质量控制
对于智能建筑电气安装的质量控制就是提高智能建筑电气安装质量,保证建筑电气安装整个工程的质量。提高智能建筑电气安装质量需要从智能建筑电气安装施工人员、电气安装施工的图纸设计与施工安装三个方面抓起,进行严格把关,以保证智能建筑电气安装施工的质量。
2.1做好工程设计图纸的审查和设计交底
从建筑电气安装工程的施工设计上保证建筑电气安装工程质量控制主要是从建筑电气安装工程设计交底以及工程施工设计图纸的会审上,保证建筑电气安装工程的质量。在进行建筑电气安装工程施工建设中,为避免施工过程中出现不必要的施工错误,同时也能够很好的理解建筑电气安装工程的施工要求,实现电气安装施工的顺利进行,建筑电气安装工程施工者应该对于工程施工图纸进行熟悉并与相关设计人员进行沟通,对于建筑电气安装设计中出现的问题及时发现及早更正,保证建筑电气安装施工顺利实施。
2.2做好电气安装施工过程控制
建筑电气安装施工过程控制是建筑电气安装工程质量控制的重要部分,在建筑电气安装施工过程中,不仅要做好建筑电气安装施工的巡视、检验以及验收等工作,对于建筑电气安装施工材料的质量以及使用也要进行严格的把关控制,其次就是关于电气安装施工中一些施工技术以及施工注意事项的控制等,严格按照相关要求以及规范进行操作,从施工过程中保证建筑电气安装的工程质量。
2.3提高施工人员的技能
电气安装工程施工人员是整个智能建筑电气安装质量的基础关键。尤其是电气安装施工人员的专业技术以及对于建筑电气安装施工人员的管理,更是对智能建筑电气安装的质量有着直接的影响与决定作用。在建筑电气安装工程施工中,安装施工人员是电气安装工程的直接参与者和工程施工者,那么同样建筑电气工程施工人员的电气安装技术水平与建筑电气安装工程对于施工人员的管理直接关系到整个建筑电气安装工程质量的好坏。因此工程监理部门应对于建筑电气安装工程中施工人员以及建筑电气安装工程的施工单位进行严格把关,一定要做到符合相关规定与标准,对于不符合相关标准或者规定的施工人员或者施工单位要坚决取消施工参与的资格。
2.4做好施工验收质量控制
最后就是对于建筑电气安装施工验收的把握,以保证建筑电气安装施工的工程质量。进行电气安装工程施工验收要注意按照相关验收标准进行工程验收。电气安装工程施工验收包括电气安装施工的施工分离验收、工程强化验收以及工程施工过程的控制验收等,对于建筑电气安装工程施工验收中对于建筑电气安装工程的质量控制问题也应进行把握。对于建筑电气安装施工验收中首先要进行验收的对于检验批的质量进行验收,对于不合格的批次一定不能通过验收。其次就是对于建筑电气中较隐蔽的工程施工进行验收,对应该项工程施工的验收一定要按照相关施工标准进行验收,以保证建筑电气安装工程的质量。
2系统总体结构
移动终端信息管理系统在整体设计架构上,分为四部分:服务应用部分、基础接口部分、基础软件部分和硬件环境部分。
(1)硬件环境部分。硬件环境部分指的系统运行所需的硬件服务器和网络环境。
(2)基础软件部分。基础软件部分是系统运行所需要的外部软件支撑环境。
(3)基础接口部分。基础接口部分是系统在设计开发过程中,可复用的公共技术资源。
(4)应用服务部分。应用服务部分是系统对用户提供业务操作功能的层次。
3程序系统结构
移动终端信息管理系统主可以便于公司职员对自己当前任务的了解,并将当前工作展现给领导,这样更方便与公司对职员的统筹安排,更有效的安排工作,提高工作效率。
4菜单主题设计
移动终端信息管理系统主要包括的功能:通知公告、工作动态、国内外视野、专题和设置。通知公告模块包含了2个小的功能模块:通知和公告;工作动态模块包含了4个小的功能模块:司动态,省市,预算和成果;国内外视野模块包含了7个小的功能模块:媒体报道,行业动态,部委信息,地方之窗,专家视点,国外动向和论文文摘;专题模块包含了15个小的功能模块:党的群众路线教育实践活动专题,总费用专题预算管理专题,十二五专题,资金与项目监管专题,内部审计专题,财会制度研究与实践专题,大型医用设备配置与管理专题支付制度改革专题,卫生服务体系建设专题,扶贫开发与对口支援专题,卫生计生财务信息专题,节能减排专题,基建财务管理专题,区域卫生计生与卫生资源配置标准;设置模块包含了2个小的功能模块:关于和注销。
1、智能建筑概念和火灾自动报警系统
智能化建筑的发展历史较短,有关智能建筑的系统描述很多,目前尚无统一的概念。一般认为,智能建筑以建筑为平台,兼备通信、办公、建筑设备自动化,集成系统结构、服务、管理及它们之间的最优化组合,创造一个高效、舒适、便利的生活或生产环境。智能化建筑应当具有四大主要特征,既建筑物自动化(BA)、通信自动化(CA)、办公自动化(OA)、布线综合化。智能建筑的核心是建筑物自动化、通信自动化、办公自动化的系统集成。
火灾自动报警系统探测火灾隐患,肩负安全防范重任,是智能建筑中建筑自动化系统(BA)的重要子系统。火灾自动报警系统设计首先必须符合《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98(以下简称《报警规范》)的要求,同时也要适应智能建筑的特点,合理选配产品,做到安全适用、技术先进、经济合理。
BA系统可划分为火灾自动报警与消防控制系统、人员出入监视系统、保安巡更系统、防盗报警系统、采暖通风与空调监控系统、给排水监控系统、变配电与自备电源监控系统、电力供应与照明控制、其他一切需要监控的系统(如广播、电梯、电缆电视、地震监控,煤气泄漏报警等)。从技术的角度看,这些子系统可以实现硬件设备资源共享,使管理信息和控制信息一体化,便于整体的控制、管理和维护,可以统筹规划和设计正常或异常情况下各设备控制方案,从而达到全面集中、智能监控的目的。
我国规范要求火灾自动报警系统应为一个独立的系统,目前许多设计中允许火灾自动报警系统向建筑物自动化系统发送信号,即平时BA系统可以从火灾自动报警主机上获取其运行状态的各类信号,火灾时火灾自动报警系统可向BA系统发出信号,但消防的专用设备仍然归到消防联动中,设计消防专用总线,成为独立系统。随着智能建筑技术的发展,将建筑物自动化系统和火灾自动报警的一些功能混合起来,将消防联动系统设备纳入建筑物自动化系统中去控制,建筑自动化系统中的各项子系统实现智能化集成,是今后的规范和技术值得进一步研究探讨的问题。
2、火灾报警控制器的设计选配
火灾自动报警控制器时火灾自动报警系统的中枢,它接受信号并做出分析判断,一旦发生火灾,它立即发出火警信号并启动相应的消防设备。计算机技术的发展使传统的开关量多线制火灾自动报警系统被模拟量总线制火灾自动报警系统所代替,目前智能火灾自动报警系统也得到了广泛应用,模拟量总线制火灾自动报警系统和智能火灾报警系统都是在计算机技术基础上发展起来的,都可以被智能建筑所选用。
一般火灾报警控制器标示的容量都是单台控制器的最大容量,为了保证火灾自动报警系统既能高效率又能高可靠性的工作,实际设计各回路探测点时要考虑一定的信息余量。这一点《报警规范》也有明确规定,余量可根据工程规模大小和重要程度而定,一般可按照火灾报警控制器额定容量或总线回路地址编码总数额定值的80%~85%来选择。
在火灾自动报警与消防联动系统中,集中火灾报警控制器的选配,一方面要满足整个火灾自动报警系统工作要求,另一方面,还应具备与智能建筑中其它控制系统的通信界面。主要包括:与各个报警区域内区域火灾报警控制器的通信功能;处理显示整个系统报警信息、故障信息、联动信息的功能;能根据火警信息,启动消防联动设备并显示其运行状态;具备与智能建筑中其它控制系统的通信界面。
3、消防联动设备控制
消防联动控制设备是火灾自动报警系统的执行部件,消防控制室接到火警信息后应能够自动或手动启动相应的消防联动设备,并对各设备运行状态进行监控。
根据建筑防火设计规范和智能建筑防火灭火要求,智能建筑中应当具备以下全部或部分的消防联动设备:
(1)、火灾报警装置与应急广播,火灾发生时警示或通知人员安全疏散;
(2)、消防专用电话,火灾报警、查询情况,应急指挥,能与119直通;
(3)、非消防电源控制,备用电源控制,火灾应急照明和安全疏散指示标指控制;
(4)、室内消火拴系统、自动喷水灭火系统和水喷雾灭火系统控制;
(5)、消防电梯运行控制,燃气泄漏报警监控;
(6)、管网气体灭火系统,泡沫灭火系统和干粉灭火系统控制;
(7)、防火门、防火卷帘、防火阀的控制,火灾时实施防火分隔,防止火灾蔓延。
(8)、防、排烟设施、空调通风设备、排烟防火阀,防止烟气蔓延提供安全救生保障。
(9)、消防疏散通道控制,确保疏散通道畅通。
火灾时,火灾报警控制器发出报警信息,消防联动控制根据火灾信息联动逻辑关系,输出联动信号,启动有关消防设备实施防火灭火。消防联动必须在“自动”和“手动”状态下均能实现。在自动情况下,智能建筑中的火灾自动报警系统按照预先编制的联动逻辑关系,在火灾报警确认后,输出自动控制指令,启动相关设备动作,同时向BA系统及时传输、显示火灾报警信息,且能接收必要的其它信息,这样也能更好地监控火灾现场情况、消防联动设备的运行状态、消防疏散通道情况等等。
智能建筑消防疏散门可采用电磁力门锁集中控制方式,即平时楼层疏散门锁闭,在火灾时由消防控制中心发出指令将门打开。此外,美国纽约世贸中心对消防通道的控制方式也是可以借鉴的,纽约世贸中心消防通道管理分为两种形式,一是带报警信号输出及警号的门装推动杆。当有人从门内侧推动杆时,报警信号将传送到中心值班室,同时警号鸣音提示引起注意。二是消防通道的门上安装读卡器,有关人员、可持卡打开消防门进行巡视、检修等工作。当火灾发生时,由中心值班室向各控制点发出了开门信号,使消防门开启。
4、智能建筑综合布线与火灾自动报警系统布线
综合布线是智能建筑的一部分,它犹如智能建筑内的一条高速公路。但是应当看到,建筑物采用综合布线,不等于实现了智能化;信息插座越多,不等于智能化程度越高。采用综合布线不等于不需要其它布线。尤其是建筑自动化系统应当注意电压、电流以及布线长度的限制。综合布线用的双绞电缆,其截面积一般为0.40~0.65mm2,与之相配的配线架、信息插座和连接插头等只能适用于截面为0.40~0.65mm2的双绞电缆卡接。因此,综合布线支持建筑自动化系统的有些设备(如广播、火灾自动报警及消防控制、保安监视、共用天线电视等子系统),将受功率、信号衰减和时间延迟的限制,存在局限性和不足。建筑自动化系统有两种结构类型,即两层结构型、三层结构型,在这两种结构中,主控机至直接数字控制机之间的信号传输可纳入综合布线,直接数字控制机至现场执行元件之间信号控制线,可利用线径较粗的双绞电缆。
不仅如此,由于火灾自动报警系统的特殊地位,使得它的布线安装方面有别与智能建筑的其它控制系统,火灾自动报警系统的传输线路的线芯截面选择,除了应满足自动报警装置的技术条件外,还应满足机械强度的要求,还要采取穿管保护,暗敷或采取阻燃措施,此外更重要的是宜与其它电力、照明用的低压配电线路电缆竖井分别设置,要使其传输网络不与其它传输网络共用。
目前智能建筑内,火灾自动报警及消防控制系统还不能完全融合于结构化综合布线内,即使某些综合布线产品支持火灾报警与消防控制系统,也必须加以认真分析和测试,甚至要获得国家消防产品监测部门的认可,为了更好地满足智能建筑功能要求,能使所有弱电系统均纳入结构化综合布线中,应尽快开发研制出满足各种线径和不同传输信号要求的综合布线系列产品。同时,火灾自动报警及消防控制系统标准化方面也应当考虑与综合布线系统模块连接方式,以及信息传输和信号处理方式的标准化。
5、消防控制室设计
消防控制室可单独设置,但智能建筑为了实现整个建筑弱电系统的信息共享和集中统一管理,整个集成系统按实际工作要求设置多个用户操作管理中心,如保安监控中心,主要设备有数据采集服务器、系统服务器、闭路监视器、火灾自动报警及消防联动控制器、设备运行自动化管理系统主机等,智能建筑消防控制室往往与BA、SA系统合用控制室。采取合用控制室设计,有利于集中统一地进行监控和管理,即可节省大量人力,又可提高管理水平。在智能建筑中消防控制室的设计除了应当满足《报警规范》的有关要求外,如采用合用控制室,消防设备在室内应占有独立的区域,且相互间不会产生干扰。并且还应当具有以下功能:
(1)、可以访问系统中每个监控点;
(2)、可以完成报警和报警处理;
(3)、可以监视网上所有设备运行状态;
(4)、安设定的程序完成联动控制功能;
(5)、报警事件分析及处理纪录;
(6)、火警建筑物图形显示操作,或火灾现场的图像监控;
1商业建筑的耗能概况
据有关统计,写字楼和酒店等商业建筑中空调、照明、电梯等系统的耗能情况大致如下:①空调:写字楼空调耗能占总耗能的比例平均为60%,其下限为50%,上限不高于70%;酒店HVAC(热、通风和空调控制)耗能占总耗能的比例为44%。②照明:写字楼照明耗能占总耗能的比例为23%-55%,平均26%;酒店照明耗能占总耗能的比例为29%。③电梯:写字楼耗能占总耗能的比例为8%,酒店电梯耗能占总耗能的比例为10%。
2智能建筑的节能措施
2.1提高室内温湿度控制精度
室内温湿度的变化与建筑节能有着紧密的相关性。据美国国家标准局统计资料表明,如果在夏季将设定值温度下调1℃,将增加9%的能耗,如果在冬季将设定值温度上调1℃,将增加12%的能耗。因此将室内温湿度控制在设定值精度范围内是空调节能的有效措施。欧美等国对室内温湿度控制精度要求为:温度为±1.5℃,湿度为60±5%的变化范围。
传统的建筑由于没有采用楼宇自控系统,往往造成夏季室温过冷(低于标准设定值)或冬季室温过热(高于标准设定值)现象。这不但对人体的健康和舒适性来讲都是不适宜的,同时也浪费了能源。采用了楼宇自控系统的智能建筑,不仅可以按照设定自动调节室内温湿度外,还可以根据室外温湿度的和季节变化情况,改变室内温度的设定,使之更加满足人们的需要,充分发挥空调设备的功能。空调系统温度控制精度越高,不但舒适性越好,同时节能效果也越明显。
2.2新风量控制
根据卫生要求,建筑内每人都必须保证有一定的新风量。但新风量取得过多,将增加新风耗能量。以上海地区酒店为例,在设计工况(夏季室外温26℃,相对温度60%,冬季室温22℃,相对湿度55%)下,处理一公斤室外新风量需冷量6.5kWh,热量12.7kWh,故在满足室内卫生要求的前提下,减少新风量,有显著的节能效果。
新风量应该根据室内允许CO2浓度来确定,CO2允许浓度值一般取0.1%(1000ppm)。采取固定新风量的方式是不够精确的,因为随着季节和时间的变化以及空气的污染情况,室外空气中CO2浓度是变化的,同时室内人员的变化自然对新鲜空气的需求也发生变化,所以最为合理的方式是根据室内或回风中的CO2浓度,自动调节新风量,以保证室内空气的新鲜度,控制功能较完善的楼宇自控系统可以满足这些控制要求。
2.3机电设备最佳启停控制
对于办公和商场等建筑夜晚是不需要空调的,自然在夜里是不需要开空调,为了保证工作开始时室内环境的舒适,就需要提前对建筑进行预冷、预热,另外室内温度是惯性很大的被控对象,提前关闭空调也可以保证室内温度在一定的时间内变化不大,楼宇自控系统通过对空调设备的最佳启停时间的计算和控制,可以在保证环境舒适的前提下,缩短不必要的空调启停宽容时间,达到节能的目的;同时在预冷、预热时,关闭室外新风风阀,不仅可以减少设备容量,而且可以减少获取新风而带来冷却或加热的能量消耗。
在商业建筑中照明的能源消耗要占整个能源消耗的很大部分,其中公共照明最容易产生能源浪费,对这些照明设备实行定时开关控制,甚至按照作息时间和室外光线进行预程调光控制和窗际调光控制,可以极大降低能源消耗。
在实行多种电价的地区,利用楼宇自控系统,通过与冰蓄冷设备、应急发电机等配合,可以在用电高峰时,选择卸除某些相对不重要的机电设备减少高峰负荷,或投入应急发电机以及释放存储的冷量等措施,实现避峰运行,降低运行费用。
2.4空调水系统平衡与变流量管理
空调系统的节能控制算法是智能建筑节能的核心,通过科学合理的节能控制算法,不但可以达到温度环境的自动控制,同时可以得到相当可观的节能效果。
空调系统的热交换本质是一定流量的水通过表冷器与风机驱动的送风气流进行能量交换,因此能量交换的效率不但与风速和表冷器温度对热效率的影响有关,同时更与冷热供水流量与热效率相关。通常在没有采用对空调系统进行有效的空调供水系统平衡与变流量管理时,常规的做法是以恒定供回水压力差的方式来设定空调控制算法,结果温湿度控制精度很差,能量浪费也是极其明显的。这是由于在恒定的供回水压力差之下,自平衡能力很差,流量值与实际热交换的需要量想差甚远,往往因而造成温湿度失控,能量浪费和设备受损。
通过对空调系统最远端和最近端(相对于空调系统供回水积水器而言)的空调机在不同供能状态和不同运行状态下的流量和控制效果测量参数分析可知空调系统具有明显的动态特点,运行状态中楼宇自控系统按照热交换的实际需要动态地调节着各台空调机的电磁阀,控制流量进行相应变化,因此总的供回水流量值也始终处于不断变化之中,为了响应这种变化,供回水压力差必须随之有所调整以求得新的平衡。应通过实验数据建立变流量控制数学模型(算法),将空调供回水系统由开环系统变为闭环系统。
2.5克服暖通设计带来的设备容量冗余
目前我国绝大多数暖通系统,为了保证能在最不利的环境情况下正常运行,在设计时往往采用静态方法计算负荷,而且还乘以较大的安全系数,以至于在设备(如制冷机组、冷冻水泵、冷冻水泵、风机等)选型方面往往偏大。暖通系统是一个典型的动态系统,一年之中的负荷绝不是均匀分布的,即使是一天之中的负荷也是随时间而变化的。不恰当的冗余将会造成能源的浪费,而这种冗余是很难用人工监控的方式加以克服。由于智能建筑科学地运用楼宇自控系统的节能控制模式和算法,动态调整设备运行,有效地克服由于暖通设计带来的设备容量和动力冗余而造成的能源浪费。
2.6能源管理系统的应用
开发能源管理软件,建立能源管理系统,实现能耗跟踪、节能的远程及就地控制。能源管理系统由各种计量仪表和软件程序组成。安装于各种基本的空调设备(如制冷机组、冷却水泵、冷冻水泵、风机等)上的计量仪表不仅可以在系统运行时采集该设备的适时运行原始数据,还可以协助中央控制器,在系统软件控制下,实现系统的节能运行。软件程序则是能源管理系统的中枢。
首先,由各种计量仪表采集的设备运行原始数据,通过数据传输通道传输到中央处理器,利用软件程序对其进行分析整理,从而建立系统高效低能运行数据库并集成在能源管理系统软件中,为以后的能源管理提供基本依据。
然后,在空调系统的运行过程中,各种计量仪表采集相应的运行数据传输给中央处理器,通过软件程序的对比分析,拟合出系统的运行曲线,从而判断系统是否处于节能运行状况。若发现运行异常,系统软件可根据采集的适时运行数据及所拟合的运行曲线,自动确定故障部位、发出声光报警信号,通知故障检测程序自动排障或指示设备管理人员人工排障。
此外,能源管理软件还可自动存储或打印设备运行数据和运行曲线,为后续的系统完善提供可靠资料。各种计量仪表也可通过显示屏直接显示运行数据,提高管理人员的节能意识。
3节能的经济效益评估
3.1节能效益评价内容与方法
智能建筑的节能是指智能建筑内能源的消费和合理利用之间的平衡关系。衡量一个建筑智能化系统的节能的经济效益应该包括二个方面的内容:一方面是节能设计的范围、类别,是仅仅考虑了直接节能、还是包含了广义节能?是否具备潜在节能?另一方面是节能的实际效率和深度。节能效益到底有还是没有、高还是低?这些都是判别建筑智能化系统实际功效的重要指标。通常建筑物节能的内容和对象包括建筑设计、空调系统、照明与设备,智能建筑节能不但包括原有传统建筑所采用的节能方法,更重要的是采用先进的科技来达到更准确的调整和控制,即"主动节能"。
智能建筑的节能效益评价可以考虑的内容与方法推荐表见下表。
智能建筑的节能效益评价内容与方法推荐表
系统
评价项目
评价测定内容
评价方法
空调系统
耗能量
耗电量、燃料耗量的测定
与同用途的其它建筑物比较与基准值比较
二次侧负荷分布
对代表二次侧负荷的量和变动的测定,把握热负荷的实态,研究设备系统有效利用的方法
与其它建筑物热负荷量比较
模拟二次侧负荷分布
根据实际的房间使用状态、设备工作状态进行负荷计算并对热源设备的容量验证
与其它建筑物的热负荷比较计算值与实测值的比较
冷热水、冷却水的温度、流量
调查系统是否处于健全的状态
与设计值、基准值比较
空调机的送风量、送风温度
调查输送动力的低减化
与室内实测数据对照,与设计风量比较
风量平衡
明确空调域和非空调域之间热量的传递
与不同用途的正压、负压要求对照
新风量
明确新风量的过量或不足
与设计值比较
风系统的阻力
风阀、盘管、过滤器、静压箱、弯头等部位实测阻力损失,探明阻力过大的原因
与基准值比较设计风量与实测风量的比较
水系统的阻力
盘管、阀门、过滤器、阀门开度等部位实测阻力损失,探明阻力过大的原因
与基准值比较设计水量与实测水量的比较
建筑电气
变压器的负荷率调查
变压器的集中和容量降低的可能性
以平均负荷率50%为标准
节电设备的利用
节能型变压器、电容器、照明器具、信号灯等利用的可能性
根据运行费的降低程度进行综合
合适的照度
各房间取若干代表点作照度测定
与规范比较
昼光利用可能性
有采光窗的房间中作白天消灯、减灯可能性调查
与规范比较
引导灯消灯可能性
引导灯消灯可能性调查
费用效果比评价
有可能用时间表控制的设备调查
根据运行记录和现场观察
根据运行费的降低额度进行综合评价
利用深夜电力可能性
热水器的用水量和需用热水的时间分布
根据运行费的降低额度进行综合评价
给排水
给水使用量
查明过剩用水量、用途不明的水量
与设计值比较,与同种用途的其他建筑物比较
给水水量、水压的测定
实测给水阀门的开度情况调查
根据测定结果进行校核,与设计值比较
供热水热源的效率
测定热水锅炉效率调查负荷率,确认锅炉节能措施
与竣工数据比较与新设备比较
供热水温度
测定热水供水温度,测定隔热材料传热系数
与末端容许最低温度比较
供热水量、供热水压力
测定末端供热水栓调查热水器具的使用率
与容许供热水量、水压的比较
供热水循环泵运行方法
研讨供热水循环泵的间歇运行化、部分热水供应的停止、切换到局部供热水方式
与正确循环量的比较
雨水利用的可能性
调查当地降雨量根据建筑物形态计算集水量
研究费用效果比
3.2空调系统节能系数的计算
评估空调系统节能效果的好坏,单从设计情况来考虑是不够的,还需要计算空调系统的全年总耗能量。主要计算方法为当量运行时间法。
当量运行时间(τ)的定义是:全年空调冷负荷(或热负荷)Q与制冷机(或锅炉)最大出力q的比值,即:
τ=Q/q
负荷率ε是全年全年空调冷负荷(或热负荷)Q与空调系统在累计运行时间内总的最大出力之和的比例,即:
ε=Q/qT
式中T为空调系统累计运行时间。
结合二式后得:
ε=τ/T
式中:τ为采取节能措施后空调系统当量运行时间,而T为未采取节能措施前空调系统实际运行时间。因此,ε可用于衡量空调系统的节能效果,空调系统节能系数的计算公式为:
η=100%-ε
4工程实例
宁波港务局北仑港区国际集装箱码头综合楼智能化工程主要内容包括:①楼宇自控系统,包括空调系统、变配电系统、电梯系统、照明控制系统及给排水系统的自动化监控;②火灾自动报警与消防联动控制系统;③保安管理系统;④背景音乐与紧急广播系统;⑤综合布线系统。
楼宇自控系统利用现代计算机技术、控制技术、测量技术、图形显示技术对空调、变配电、电梯、照明、给排水等系统实施监视、控制和管理。自2001年1月建成以后,至今运行二年的时间里,已产生了明显的效益:
4.1严格控制室内温湿度变化
严格控制室内温湿度变化,温度变化幅度±l℃,相对湿度变化幅度为±2%,有效地避免了空调系统的过冷或过热现象。温湿度控制精度的提高,不仅保证了舒适性,节能效益也相当明显。据实际数据计算,节能效果在15%以上。
4.2变流量控制
为了满足室内温湿度控制精度的要求,必须进行对空调机组流量的动态管理,即变流量控制,以满足调节阀的控制精度。从给水工艺角度来看,阀两端压降越小越好,可以减少阻力损失,减轻给水泵动力负荷;从控制的工艺特点来看,阀两端应保持一定的压差,以提高可控性。
实测数据表明,当空气处理机流量达到额定流量工况时,调节阀两端压力仅为0.66kg/cm2-1kg/cm2。为了流量控制,通常的做法是通过供回水旁通阀的调节来平衡供回水压差。但是仅仅依赖于旁通阀的压差调节来控制流量有时作用并不明显,也会增加不必要的能源消耗。
根据空气处理机实际运行台数和运行流量工况动态调整供水泵投入运行的台数,并辅助旁通阀的微调来达到变流量控制的方式,避免了泄漏,提高了控制精度,减少了不必要的流量损失和动力冗余,因此可带来明显的节能效果。据实际数据计算,节能效果在25%以上。如果能够将供回水流量动态参数作为反馈量,调整冷水机组的运行工况,节能效果将更为明显。
4.3空调设备采用节能运行算法,减少不必要的“空转”浪费
筑有关的事物中,不论是物业主还是参加竞争的设计者,都把重点放在楼宇管理自动化系统和结构化布线系统上,许多所谓的智能建筑,其实就是楼宇自动化系统加上结构化布线和程控交换机,根本就忽略了通信网络的建设.我们认为,在建筑智能化工程中,应该高度重视信息这个要素,而通信网络正是为建筑的各个部分传递信息的道路.随着分布式智能建筑控制系统技术的日益成熟和应用普及,在BAS中控制将进一步分散,在网络中传递的将更多的是管理信息,系统的集成则越显得重要[2],另一方面,目前由于人们信息需求的激增,以及计算机技术带来的多媒体终端等先进的终端技术,一个智能建筑的智能化瓶颈往往在于它的通信网络.可以说,通信网络技术水平的高低制约着智能建筑的智能程度.为此,智能建筑中的通信网络的设计是完成建筑智能化工程的重点所在.本文讨论基于最新网络技术的智能建筑通信网络的设计.
二、智能建筑的通信网络功能
总体上说,智能建筑的通信网络有两个功能,第一是支持各种形式的通信业务;第二是能够集成不同类型的办公自动化系统和楼宇管理自动化系统,形成统一的网络并进行统一的管理.智能建筑中的通信业务主要有下列一些形式:
1、电话:包括内部直拨,通过PBX与楼外公共交换网连接后通话.发展成为以PBX为中心组网形成2B+D话音和信令通道,使电话用户线具有综合功能.
2、传真:包括利用电话线进行楼内传真以及与楼外的传真,还可以通过发展而成的楼内综合业务数字网(ISDN)的用户线进行楼内之间或楼内外的传真.
3、电子邮件、语音邮件、电子信箱、语音信箱:这是通过计算机网络及其交换系统实现点对点(计算机)的文字或语音通信的一种方式.即通过对计算机屏幕的"书写"或直接通过计算机的音响系统实现双方的通信或对话.与之相应的电子信箱、语音信箱则是通过计算机的存贮系统实现"留信"或"留言".
4、可视电话:可视电话是一种小型图像通信终端,利用电话线路同时传递图像与语音信息.这种系统使用简单,无需特殊线路,每秒可传送10帧彩色图像,并且价格相对低廉,同时,还可通过大楼PBX,进入公用电话网.同外部进行通信.
5、可视电话数据系统:可视电话数据系统是利用公用电话线路的会话型图像通信.利用这种通信系统,键入所需信息代码,传送至数据库计算机,主机收到该代码后,即在数据库中查找所需的信息,并将信息回送屏幕显示出来,
6.会议电视:会议电视系统可支持大楼中各单位,各部门之间通信的要求,通过通信手段把相隔两地或几个地点的会议室连接在一起,传递图象和伴音信号,使与会者产生身临其境的感觉.
7、桌面会议系统:将计算机引入图象通信,使得通信各方不仅可以面对面进行交谈,还可以根据要求随时交换资料和文档,真正实现通信的交互性.桌面会议系统设有电子黑板,使会议各方可在同一块电子黑板上完成信息交互,并可对电子黑板随时打印,还可以重播会议片断和收录会议过程.
8,多媒体通信:多媒体通信是通过计算机网络系统实现同时获取,处理,编辑,存储和展示两个以上不同类型信息媒体(包括文字,语音,图形,图象〕的传送,其最重要的基础必需要具备宽带的网络系统.
9、公用数据库系统:与大楼业务有关的资料可通过大楼的数据库查询,也可通过WAN查询,数据类型可以是数据、文字、静、动态图象.
10、资料查询与文档管理系统:楼内各种办公文件的编辑、制作、发送、存贮与检索,并规定不同用户对各类文档的查询权限.
11、学习培训系统:与网络联机的多媒体终端及各种声、象设备,提供各类业务学习与培训.
12、触摸屏咨询及大屏幕显示系统:安装在大厅,多个触摸屏咨询系统安放在大厅不同位置,以声,象,图表等多种方式向用户介绍大厦业务及其它信息.
13、人事,财务,情报,设备,资产等事务管理:将工作人员的素质,特长,单位,财务收支情况,文件,合同,通知,新技术,新业务,设备资源及其使用情况统统存入数据库中,以便随时查询,实现事务管理科学化.
14、访问INTERNET网络:INTERNET正在发展成为把全球联系在一起的信息网络,所以对于用户来说,具有访问INTERNET的手段就显得十分重要.大楼的智能局域网的主干网具有访问INTERNET的信息通道,这就为大楼内的用户访问INTERNET提供了条件.
这些业务的实现对通信网络的需求往往不同,已发展成熟的各种网络几乎都是针对特定的网络业务,而目前基于ATM的宽带综合局域网技术日益成熟,使得在局域网内实现相当多的业务的综合传输交换成为可能.
智能建筑中的通信网络通常分为主干网和部门子网.主干网是连接部门子网、数据传输速率较高的网络.部门子网是为完成各个部门特定目的而组建的局域网,它一般多种多样.此外,通信网络还包括以电话通信为主的PBX网络.智能建筑的通信网络应能支持上述的通信业务和大楼管理自动化及办公自动化的要求,并且还要能够适应今后15年通信业务发展的需要.
通常情况下在智能建筑中作主干网的有以下一些网络技术:FDDI、100Base-T、100VG-AnyLAN、ATM等.我们认为,从技术及产品日益成熟和通信网络发展方向来看,使用ATM技术作为主干网是一种优选方案.
作为智能建筑中的部门子网,往往根据部门需求选择多种多样的网络.这可分为普通局域网、高速局域网和PBX网三种.在智能建筑中这三种子网往往共存.
三、一种智能建筑通信网络系统
图1是一种智能建筑通信网络系统.主干网络是以ATM交换机为中心的ATM网络,有以下特点:(1)这是一种高速率网络,每个端口速率高达25~155Mbps,这种带宽使各个子网之间的通信畅通无阻,而且各个端口专用带宽,使用户的带宽竞争局限在子网范围内,因此,子网数目的增加不会影响已存用户的业务质量.这对智能建筑内通信网络的扩展来说是其它大多数网络技术所不具备的.(20)采用局域网仿真技术使已有的局域网技术可以平滑无缝地接入主干网构成互连网.基于原有局域网的应用可以不加修改地在ATM互连网上运行.(3)ATM网络与传统局域网的无缝连接,进一步减少了网络之间的桥、路由器、网关及HUB等协议转换设备,使网络延伸、网络配置、网络监视变得相当容易,网络得到平整.这一点是其它主干网技术不可比拟的.(4)采用虚拟局域网技术,可以方便地构成虚拟局域网,不同虚拟局域网之间就像通过网桥连接的局域网.而且,网络管理员可以将地域不集中、连接在不同集线器上的同一部门之间的设备构成一个局域网,这样,网段的物理位置不再影响其逻辑子网,它带来的好处是:每个部门可以拥有自己的虚拟局域网,它不受其它部门的网络通信影响;通信网络上任何位置的主机、服务器等从一个虚拟局域网移动到另外一个虚拟局域网不需要任何物理上的变动;同时,物理上变动的网络设备也可以维持在相同的虚拟局域网上不变.这对智能建筑租用用户来说是相当优越的.(5)ATM网络采用永久
虚通路和交换虚通路来管理网络连接,这样网络延伸变得简单,而且永久虚通路的配置可以保证不同业务的带宽要求.交换虚通路的采用可以简化网络管理员的网络设置工作.交换虚通路的标准化使不同厂家的ATM产品的互连变得简单.(6)ATM是B-ISDN的标准转移模式,因此主干网与广域网的连接也可以归结为ATM与ATM的连接,这样智能建筑通信网可以与广域网无缝连接.(7)ATM网络采用分布式网络结构使它作为主干网有很高的稳定性.
图1一种智能建筑通信网络系统
它采用完全连接网状拓扑来避免网络单点失效,它的网络控制分布存在于各个网络节点,端到端多路由连接,网络可以实现自重构,这些使网络能应付各种灾难情况,在智能建筑出现意外时能确保通信网络畅通.(8)ATM是一种开放式网络结构,ITU-T、ATM论坛分别制定了一系列网络技术标准,这些使ATM网络能够兼容连接过去、现在和将来的各种网络.因此,采用ATM作为主干网可以适应将来网络技术的发展,使网络生存周期增长,网络等效性价比增加.
2物联网技术
物联网,简单的理解就是物与物之间相连的网络。物联网是信息技术和工业化时展的产物。物联网技术主要由传感技术、控制技术和信息通信技术融合而成,能够借助互联网将生活中的一切物品的识别、定位、远程控制和管理等通过专用的传感器设备进行互联互通。物联网技术是对互联网的一种拓展和延伸,是一种在21世纪全面互联互通的智能化网络。在如今,由于不断有各种不同领域的物联网解决方案的形成,促进了物联网技术的发展。在智能建筑的能源管理中,应用物联网技术之后,进一步提升了建筑的能源管理能力,节约了更多的能源资源。
3智能建筑能源管理系统与物联网的融合
智能建筑作为信息技术在建筑领域广泛应用而产生的一种新型产物,主要是以建筑物为平台,依靠相关的建筑设备和对象,借助智能化的技术,为人们提供一种全方位的舒适的建筑环境,体现了建筑的安全性、高效性、节能性和环保性。时代的发展,对于建筑智能化集成管理就必须对建筑的能源进行管理,将各种系统进行综合、协调和控制,实现对建筑的统一管理,提升建筑内整体的能耗水平的下降。在智能建筑中,能源管理系统的结构主要为三层结构,分别为现场层、网络层和管理层。在现场层中,主要包含的是现场采用的各种设备,如传感器、智能仪表等。在现场层中,通信一般采用的是现场总线标准。网络层则是现场层与管理层之间进行有效通信的桥梁,实现设备的采集指令的发送和采集信息的传送功能。管理层则主要是实现对现场设备统一的监视、控制和管理,并将现场采集到的各种信息数据进行保存,此外,还具备报警功能。智能建筑能源管理系统的三层结构,对于实现智能建筑能源管理系统与物联网的融合奠定基础。现场层能够采用物联网技术所需的各种智能化设备。网络层能够实现不同方式的通信,满足物联网的远程监控和管理需求。管理层能够有效采用物联网技术中的云计算技术进行数据的处理。在物联网技术与智能建筑能源管理系统进行良好融合的过程中,一方面需要对当前智能建筑能源管理系统进行分析然后采取措施进行完善,另一方面需要将完善后的智能建筑能源管理系统接入到物联网平台,这样才能有效发挥出物联网技术的优势,实现智能建筑能源管理系统与物联网技术的融合。
4物联网技术在智能建筑能源管理系统中的有效运用实例
物联网技术作为当前最新型的技术,在智能建筑的能源管理系统中,目前已经得到了较为广泛的应用。从前文论述可知,物联网技术能够与能源管理系统的三层结构进行有效的融合,在实践过程中,也验证了上述说法。本文以某小区的能源管理系统为例,分析物联网技术在智能建筑能源管理系统中的有效运用。
4.1能源管理应用方案架构
某科技园区的能源管理应用方案进行分析。其能源管理系统的架构图如图1所示。
4.2能源管理系统功能
在此能源管理系统中,能够按照三层架构模式进行设计,实现了如下几个方面的工作。(1)能够对建筑物内的各分项能耗进行计量,例如对水、电、煤气、温度、湿度、冷热流量等信息的采集。(2)对建筑能耗进行公示。在数据采集之后,一方面将数据传入能源管理系统供有关人员分析并提出合理的节能措施,另一方面,能够将相关信息借助显示屏显示,方便唤起公众对建筑能耗的关注。(3)对建筑的环境以及重点的设备进行监控。引入相关的传感器设备,实现对建筑内的给排水、空调、照明、电梯等系统的运行进行监控,方便远程进行节能诊断。(4)便于进行能耗审计。(5)对节能效果进行评估分析并远程控制有关设备的运行状况。
1.2智能建筑的火灾特点智能建筑一般来说,其结构跨度相对更大,且建筑内部外部的特性都更加复杂;一旦发生火灾,火灾所引起的建筑物温度变化导致的建筑内气压变化比普通建筑大得多,且智能建筑中的孔洞和上下穿通的井道无疑给烟气和火提供了绝佳的路径,这就直接导致智能建筑内部的火势和烟气的迅速蔓延,快速发展的火势在极短时间内就能将整个巨大的建筑单体所吞没,如同2001年911事件中的世贸大厦和2009年的央视大楼北配楼一样,顷刻间就全部付之一炬。智能建筑的内部材料多用有机高分子材料,燃烧时会产生大量对人体有害的CO、CO2气体,所以其的环境要求和建筑材料要求就会比一般建筑更高。智能建筑中有更多电器设备和监控设备,设备使用的引起的电火花和设备的短路都可能成为引起建筑火灾的因素。且建筑中人员密集,上下交通又多用电梯,一旦发生事故,人员慌乱,逃生难度大,容易酿成重大事故,造成严重损失。总结起来智能建筑的火灾特点为:火势蔓延快、烟气扩散快;疏散困难;火灾扑救困难;火险隐患多、损失严重。
2智能防火系统
智能防火系统是建筑设备管理自动化系统BAS中的一个重要子系统,包括火灾自动报警系统和消防联动控制系统两大部分。此系统根据防火要求和火灾的特点设计,将火灾作为其监控对象,当火灾发生时,该系统能够及时发现和通报火情,并在短时间内做出反应,采取有效措施控制住火灾局势或是扑灭火灾。
2.1火灾自动报警1852年,世界上第一部火灾报警系统在美国波士顿诞生,至此开启了建筑防火的新纪元;英国于1874年安装了世界上第一部水喷淋装置;又研制出感温式火灾探测器;而瑞士人则发明了感烟火灾探测器一直沿用至今。火灾自动报警系统用于探测火灾隐患,对将火灾控制在发生初期,减小火灾带来的危害有重要作用,是建筑智能防火系统中非常重要的一环,肩负着保护建筑物中居民和财产的重要任务。整个火灾自动报警系统主要由火灾探测器和火灾报警控制装置两部分组成,其设计配合所在建筑的智能化系统且要遵守国家标准和规范。①火灾探测器:火灾探测器按结构形式分为两类:点形火灾探测器和线型火灾探测器;按探测方式分为五类:感烟火灾探测器,感温火灾探测器,感光火灾探测器,气体火灾探测器和复合式探测器。火灾探测器监视着整个建筑物的实时情况,判断有无火灾隐患的产生。②火灾报警控制装置:火灾报警器同样有多种分类方式,常按其用途和设计方式分类为:区域控制式、集中控制式和通用控制式。火灾报警控制装置可谓是整个火灾自动报警系统的核心部分,肩负了监视收集各种实时信号,同时将信号向更高一级的管理中心传递,是连接从感应火灾发生到对火灾进行处理的整个过程的重要桥梁。
2.2消防联动控制系统消防联动控制系统主要由七个部分组成:消火栓系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统、防排烟系统、防火卷帘门系统、消防通讯系统、指挥疏散系统。当接收到火灾警报的时候,消防联动控制系统能在自动或者手动的方式下启动相关灭火设备和各类应急设备,同时监控整个设备系统的运行情况。消防联动系统的布置方式可归纳为三种基本形式:总线———多线联动方式、全总线联动方式和混合总线方式。
2.3消防系统运作方式智能防火系统在智能建筑中既能配合整个智能综合网络系统使用也能独立出来单独运作。当火灾发生时,首先火灾探测器被自动或者手动触发;火灾信号经由火灾报警器接收并判断和处理,或者是通过火灾报警器传递到上一级的管理系统主机中集中进行处理分析,前者称为分布式智能系统,后者称为主机智能系统,是智能火灾监控系统的两种类别;随后,信息由消防控制中心主机接收,继续处理分析、记录,随后再由火灾报警装置将指令向消防联动控制系统传递,快速采取,例如:打开火灾事故照明装置,播放火灾事故广播,打开固定灭火系统控制装置,开启有关出入通道等一系列火灾处理措施。同时通过主机屏幕显示整个控制区域内各处的实时状态,例如:火灾发生的区域,消防设备工作情况,防火门开启状况,消防水箱水位,各通道的风向风速,消防电梯位置和情况等等。并记录下各消防联动控制设施的动态,并进行特别控制;最终达到在短时间内对火情进行判断和处理,力图在最快时间将火灾扑灭,给人员创造逃生机会,增加逃生时间,最大限度保证人员、财产的安全。另,由于分布式智能火灾监控系统是由火灾探测器接收到火灾信号后直接进行处理,这样就为防控主机分担了大量第一级现场信号,使得主机能够运行更通畅,更快对其他运作设备进行管理和控制;效率更高,系统更稳定,所以更为常用。