任务二　智能楼宇弱电系统设计

［任务目标］

了解智能楼宇弱电系统的系统分析方法，确定系统设计的原则和步骤，提出系统设计的要素和标准，现场勘查、提出系统架构方案，确定系统设计方案，制定实施计划。

［任务内容］

①智能楼宇弱电系统的需求分析。

②智能楼宇弱电系统设计的原则和步骤。

③智能楼宇弱电系统设计的要素和标准。

［知识点］

一、智能楼宇弱电系统的需求分析

智能楼宇弱电系统需求分析过程，可分解为需求描述、需求分析、需求的验证和确认三个阶段，对每一个阶段都进行深入的探讨，以形成一个通用的、能够获得合理需求的分析模型。

（1）需求描述

一般而言，建设方对整个建设项目的目标（建设项目的档次定位、目标用户群、投资、进度、质量等）有较明确的把握和深刻的理解，整个项目所有的子系统，包括土建、给排水、智能化系统等，都要为这个目标服务。由于智能化系统直接面对最终用户，因此，智能化系统还是体现该目标的一个主要着力点。

智能化系统的需求，通常由建设方的技术人员综合各部门的意见，从用户的角度出发，以简明扼要的方式提出。在提出需求的时候，应该是以理性、实用为建设理念，面向使用者与管理者，追求适用、成熟、性能稳定、使用便利。

系统需求应对以下三个主要方面进行描述。

①功能需求即明确表述系统必须完成的总体功能。例如，由于本系统面向高端用户，因此，系统必须提供足够的网络带宽和互联网出口带宽。

②性能需求即系统服务所应遵循的一些约束和限制。例如，系统的响应时间、可靠性、灵活性、安全性、健壮性等要求，以及系统的通信和连接能力的要求。举例说明：由于会展中心部分的用户具有较大流动性，因此该部分网络服务必须具有高度的灵活性、便利性和可扩展性，以便于临时用户的快速接入以及展位的可能变化。

③将来可能提出的要求即将来可能要对系统进行的扩充和修改。建设方（尤其是房地产开发商）通常需要根据市场需求的变化，随时改变销售的策略，并调整各项系统的功能，例如，目前设计为商场的某些区域，将来根据需要，可能会改为写字楼出租。

综上所述，在本阶段，智能大厦的建设方的任务是提出合理、实际、有前瞻性的需求，完整表达建设方对智能化系统的期望。

（2）需求分析

委托设计咨询单位，对其需求进行细化和分析。其主要任务是将建设方在需求描述中所表达的笼统意图，转化为具体、专业的实现方法，并对该方法进行性能和效益分析。在这一部分，需要进行如下三个步骤的工作。

①系统的整体规划包括系统的设计原则、设计理念、实现目标以及系统的定位。系统的整体规划，要与建设方对整个建设项目的目标相适应，同时，也要与当前的主流技术和建设方投入的资金相适应。还应该考虑周围的环境，还可以与相类似的智能大厦的弱电系统进行比较。

②系统的结构化分析从软件工程学中借鉴过来的结构化分析（SA）方法，是一种自顶向下、逐步求精的分析方法，分解和抽象是结构化分析的主要特点。

在进行结构化分析的时候，采用一些图形工具较为方便。常用的工具是层次方框图，它是用树形结构的一系列多层次的矩形框描绘系统的层次结构。树形结构的顶层是一个单独的矩形框，它代表完整的系统，下面的各层矩形框代表这个系统的子集，最底层的各个框代表组成这个系统的实际元素，这些元素不能再分割。

③文档规范对系统的分析结果，应该用文档正式地记录下来。作为需求分析的阶段性成果，在文档中至少应该包括以下内容。

系统的规格说明，主要描述目标系统的概念、功能要求、性能要求、运行要求、将来可能需要的可预见的扩充和修改。

系统各组成部分的详细描述，包括该子系统的组成内容、用途，采用的技术，子系统运行或运营及维护的方式，向建设方提出的建议等。

相似系统的类比，包括功能、性能、投资等。

系统的投资效益比。

用户系统描述，即从用户使用系统的角度描述系统的使用方法。

系统设计计划，需要其他专业提供的接口、数据等，以及设计咨询单位的设计进度计划。

（3）需求的验证和确认

得出需求分析的结果后，应对其进行三个方面的验证。

a.一致性：即需求报告中的所有需求应该是一致的，不能相互冲突。

b.完整性：需求是完整的，能够充分覆盖用户的意图。

c.现实性：需求是可实现的，是能为用户产生效益的。

经过建设方和设计咨询单位的验证后，双方都应在文档上签字确认，作为下一步工作的依据。

二、智能楼宇工程方案设计原则

智能楼宇工程方案设计应遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则，应综合考虑施工、维护及操作，并为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。设计内容应是系统的、完整的、全面的，设计方案应具有科学性、合理性、可操作性。

①先进性与适用性系统的技术性能和质量指标应达到领先水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行，容易掌握，适合中国国情和本项目的特点。系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以提供舒适、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。

②经济性与实用性充分考虑实际需要和信息技术发展趋势，根据现场环境，选用功能适合现场情况和要求的系统配置方案，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。

③可靠性与安全性系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完整的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。

④开放性以现有成熟的产品为对象设计，同时考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可以与消防、防盗、聚光系统实现联动，具有RJ-45网络通信接口，可实现远程控制。

⑤可扩充性系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能，并根据今后该项目工程的实际要求扩展系统功能，同时在方案设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。

⑥追求最优化的系统设备配置在满足对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。

⑦保留足够的扩展容量在项目设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还应保留与其他计算机系统或自动化系统连接的接口，并尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。

三、智能楼宇弱电系统设计的步骤

智能楼宇弱电系统设计的过程，就是根据智能楼宇的需求优选各种先进的技术和设备，并使之组成为一个完整的系统解决方案的过程，从而最终提供一个完整的、一体化的集成系统。通常智能楼宇中弱电系统设计分为以下几个步骤进行。

①确认智能楼宇弱电系统设计的需求根据业主对楼宇的初步需求，结合楼宇的功能用途和楼宇的建设和投资规模，为业主提供一个主要体现功能性的初步设计方案，同时结合初步设计方案向业主介绍方案的功能组成，说明投资与效益之间的关系，经引导业主进一步确定楼宇的实际需求。上述过程经过多次反复，并得到业主的确认许可后，最终形成业主对楼宇在智能化方面的基本功能要求。

②系统组成结构的设计根据业主对楼宇的需求，即可进行系统组成结构的设计。根据需求中不同的功能，来确定相应的子系统，同时根据不同子系统的实际情况和资金情况，来决定楼宇弱电系统集成的方式，是分层次进行集成，还是整体直接进行系统集成，是分阶段进行系统集成，还是一次性实施系统集成。一般应考虑一期工程、二期工程各自需要的功能。

③系统集成的深化设计这一设计步骤是系统集成设计中的重点。系统组成结构确定以后，即可着手各子系统的功能深化设计，同时汇总各子系统对外的接口，分析各个接口的通信和协议要求，以确定各子系统互联的方式，具体进行系统集成的深化设计。系统集成深化设计的同时应考虑系统的投资。系统功能越善，投资的费用就会越高，因此，系统功能的需求应该是合理的，并符合实际需要，量力而行。

④系统集成现场监控点和信息的设置进行系统集成的深化设计以后，各子系统的功能要求均已具体明确化，根据这些功能要求，可确定这些子系统监控点和信息点在建筑平面图上的设计位置和数量，确定楼层信息点的分布和数量，以及弱电系统共走线槽的问题。

四、智能楼宇弱电系统设计的有关标准要求

为了规范智能楼宇建筑工程设计，提高智能楼宇的设计质量，智能楼宇应根据标准设计的要求进行：

①智能办公楼、综合楼、住宅楼的新建、扩建、改建工程，其他工程项目都应根据标准设计的要求进行设计；

②智能楼宇中各种智能化弱电系统应根据使用功能、管理功能和建设投资等划分为甲、乙、丙三级（住宅除外）进行设计；

③必须遵守国家有关方针，设计做到技术先进，经济合理，实用可靠；

④智能楼宇工程设计除应执行智能楼宇设计标准外，应符合国家现行有关标准的规定；

⑤将楼宇或楼宇群内的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统，经集中监视、控制和管理为目标，构成综合系统；

⑥通信网络系统是楼宇内的语音、数据、图像资料传输的基础，同时与外部通信网络互联，应确保信息畅通；

⑦办公自动化系统是应用计算机技术、通信技术、多媒体技术和行为科学等先进技术，使人们的部分办公业务借助于各种办公设备，并由这些办公设备和办公人员构成服务于某种办公目标的人机信息系统；

⑧综合布线系统是建筑物或建筑群内部之间的传输网络；

⑨弱电系统集成，是将智能楼宇内不同功能的智能化子系统在物理上、逻辑上和功能上连接在一起，以实现信息综合、资源共享。

五、智能楼宇设计要求

根据不同的楼宇要求，需配置相应的系统。如学校建筑智能化系统的配置如表1-1所示。

注：需配置；宜配置。

（1）智能楼宇设计要求

①应将公共通信网上光缆、铜缆线路系统或光缆数字传输系统引入楼宇内，并可根据楼宇内使用者的需求，将光缆延伸至用户的工作区。

②设置用户的接入网设备。

③根据楼宇自身的类型和用户接入公用通信网的条件，适当超前配置相应的通信系统。

④楼宇相应部位设置或预留甚小口径天线、地球站卫星通信系统天线与室外单元设备安装的空间。

⑤楼宇内应有有线电视系统（含闭路电视系统）及广播卫星电视系统。

⑥楼宇内应根据实际需求设置或预留电视会议室。

⑦根据实际需求，楼宇内可设置多功能会议室。

⑧楼宇内可设置公共广播系统。

（2）智能楼宇的设计等级

智能楼宇定为三种不同的设计等级，它们是：

a.智能楼宇的甲级设计等级；

b.智能楼宇的乙级设计等级；

c.智能楼宇的丙级设计等级。

对于不同设计等级的智能楼宇，有不同的设计要素和要求。

（3）办公自动化系统的设计要求

办公自动化系统应能为楼宇的管理者、楼宇内的使用者创造良好的信息环境，并提供有效的办公信息服务。

办公自动化系统应能对来自楼宇内外的各类信息进行收集、处理、存储、检索等综合处理，并提供办公事务决策和支持的功能。

通用办公自动化系统应具有以下功能：楼宇内的物业管理营运信息、电子账务、电子邮件、信息发布、信息检索、导引、电子会议，以及文字处理、文档管理等。

对于专业型办公自动化系统，智能楼宇办公自动化系统的设计应以既能满足通用办公自动化的要求，又能为专用办公自动化系统打下基础作为设计的主要内容。

办公自动化系统应建立在计算机网络基础上，实现信息资源共享，同时应具备广域网连接的能力，实现与因特网的连接。

（4）楼宇自动化系统的设计要求

①楼宇内各类设备的监视、控制、测量，应做到运行安全、可靠，节省能源，节省人力。

②楼宇设备监控系统的网络结构模式应采用集散或分布式控制方式，由管理层网络和监控层网络组成，实现对设备运行状态的监视和控制。

③楼宇设备监控系统应能实时采集、记录设备运行的有关数据，并进行分析处理。

④楼宇设备监控系统应满足管理的需要。

⑤对空调系统设备、通风设备及环境监测系统等运行工况的监视、控制、测量、记录。

⑥对供配电系统、变配电系统、应急（备用）电源设备、直流电源设备、大容量不停电电源设备进行监视、测量、记录。

⑦对动力设备和照明设备进行监视和控制。

⑧对给排水系统的给排水设备、饮水设备及污水设备等运行工况的监视、控制、测量、记录。

⑨对热力系统的热源设备等运行工况的监视、控制、测量、记录。

⑩对公共安全防范系统、火灾自动报警与消防联动控制系统运行工况的监视、控制、测量、记录。

对电梯及自动扶梯的运行监视。

（5）安全防范系统的设计要求

①安全防范系统的设计应根据楼宇的使用功能、建设标准及安全防范管理的需要，综合运用电子信息技术、计算机网络技术、安全防范技术等，构成先进、可靠、经济、配套的安全技术防范体系。

②安全防范系统的设计及其各子系统的配置须遵循国家相关安全防范技术规程并符合先进、可靠、合理、适用的原则。系统的集成应以结构化、模块化、规范化的方式来实现，应能适应工程建设发展和技术发展的需要。

③安全防范系统的设计应根据被保护对象的风险等级，确定相应的防护级别。满足整体纵深防护和局部纵深防护的设计要求，以达到所要求的安全防范水平。

④安全防范系统的结构模式有集成式安全防范系统、综合式安全防范系统、组合式安全防范系统。

三种模式构成的安全防范系统，均应设置紧急报警装置，并留有与外部公安110报警中心联网的通信接口。

⑤安全防范系统的主要子系统有入侵报警系统、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、其他子系统。

（6）综合布线系统的设计要求

①综合布线系统的设计应满足建筑物或建筑群内信息通信网络的布线要求，应支持语音、数据、图像等业务信息传输的要求。

②综合布线系统是建筑物或建筑群内信息通信网络的基础传输通道。设计时，应根据各楼宇项目的性质、使用功能、环境安全条件，以及按用户近期的实际使用和中远期发展的需求，进行合理的系统布局和管线设计。

③综合布线系统的设计应具有开放性、灵活性、可扩展性、实用性、安全可靠性和经济性。

（7）系统集成的设计要求

①为满足智能楼宇功能、管理和信息共享的要求，可根据楼宇的规模对智能化系统进行不同程序和集成。

②系统集成应汇集楼宇内外各种信息。

③系统应对楼宇内的各个智能化子系统进行综合管理。

④信息管理系统应具有相应的信息处理能力。

⑤对智能化系统的集成，设备的通信协议和接口应符合国家现行有关标准的规定。

⑥系统集成管理系统应具有可靠性、容错性和可维护性。

（8）智能化系统设备的供电与接地的设计要求

①智能化系统设备的供电与接地应做到安全可靠、经济合理、技术先进。

②应对智能化系统设备进行分类，根据分类配置相应的电源设备。

③为满足将来扩容的需要，电源设备机房应留有裕量。

④供电电源质量应符合国家现行有关规范和产品使用技术条件的规定。

⑤根据智能化系统的规模大小、设备分布及对电源需求等因素，采取UPS分散供电方式或UPS集中供电方式。

⑥电力系统与弱电系统的线路应分开敷设。

⑦应采用总等电位连接，各楼层的智能化系统设备机房、楼层弱电间、楼层配电间等的接地应采用局部等电位连接。接地极当采用联合接地体时，接地电阻不应大于1Ω；当采用单独接地体时，接地电阻不应大于1Ω。

⑧智能化系统设备的供电系统应采用过压保护等保护措施。

⑨在智能化系统设备和电气设备的选择及线路敷设时，应考虑电磁兼容问题。

（9）舒适的设计要素

①智能楼宇的环境设计应向人们提供舒适、高效的工作环境。

②可视环境和不可视环境都应满足人们的舒适要求。

③设计必须考虑节约投资和节约能源，并采用环保型照明。

④楼宇的空间应有高度的适应性、灵活性及空间的开敞性。

⑤可视环境中的建筑造型、色彩、室内装饰及家具等应协调，不可视环境中的噪声、湿度及心理环境应舒适。

⑥视觉照明应能满足人们的美感，确保人们生理和心理舒适及保护视力的要求。

六、智能楼宇工程方案设计规范和依据

①GB/T 50314—2000《智能建筑设计标准》

②GBJ 13-32—2000《建筑智能化系统工程设计标准》

③GB/T 50311—2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

④JGJ/T 16—1992《民用建筑电气设计规范》

⑤GB 50198—94《民用闭路监控电视系统工程技术规范》

⑥GB 50348—2004《安全防范工程技术规范》

⑦GA/T 75—94《安全防范工程工序与要求》

⑧GA/T 308—2001《安全防范系统验收规则》

⑨GB 50307—2002《智能建筑工程质量验收规范》

DG/TJ 08-601—2001《智能建筑施工及验收规范》

GB/T 50312—2000《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》

GB/T 16572—1996《防盗报警中心控制台》

GB 16796—1997《安全防范报警系统设备安全要求和试验方法》

GA/T 367—2001《入侵报警系统技术要求》

GA/T 368—2001《视频安防监控系统技术要求》

［课后习题］

①智能楼宇弱电系统设计的原则是什么？

②智能楼宇弱电系统设计分哪几个步骤？

③进行智能楼宇系统设计时主要应遵守哪些设计规范和标准？