智能化系統(tǒng)設計常用參數(shù)選配及計算方法

羅德?。ê鲜〗ㄖO計院智能所，湖南 長沙 410011）

1 引言

智能化建筑越來越普及，但智能化工程系統(tǒng)設計還未發(fā)展成一個傳統(tǒng)成熟的專業(yè)。國家在最近幾年加大了智能工程設計、施工和驗收等方面的管理力度，相繼發(fā)布了大量規(guī)范和規(guī)程。本文對智能化系統(tǒng)設計的一些常用參數(shù)以及幾個主要的計算進行了論述，供智能化系統(tǒng)設計時參考。

2 智能化系統(tǒng)中的強電計算

2.1 安防中心機房用電負荷計算

安防系統(tǒng)常用供電方式如下：

從圖1可以看出，用電負荷計算主要分為兩類：需要UPS供電的負荷與不需要UPS供電的負荷。

不需要UPS供電的負荷與常規(guī)強電計算相同，采用需要系數(shù)法，需要系數(shù)一般取值0.9。

需要UPS供電的負荷計算十分重要，因為它涉及到UPS容量以及電池的選擇，一般采用統(tǒng)計法計算，常用取值參考如表1所示。

表1 統(tǒng)計法計算的常用取值參考

2.2 信息中心（計算機）機房用電負荷計算

機房用電負荷計算十分復雜，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務的增多，用電負荷也逐步增加，而機房建筑空間（總機柜數(shù)量）決定了最大用電容量。因此設計時有必要將機房最大用電負荷計算出來，再根據(jù)發(fā)展周期分期建設。機房常見供電系統(tǒng)框圖如圖2所示。

圖2 機房常見供電系統(tǒng)框圖

在計算機設備（服務器、存儲等）不十分明確的情況下，UPS供電功率可參考如下配置：主機房350～400 W/m2，輔助機房250～350 W/m2。照明用電：主機房18～20 W/m2，輔助區(qū)7～10 W/m2?？照{(diào)系統(tǒng)負荷：主機房400 W/m2，輔助機房300 W/m2。如果機房采用高密度機柜，上述規(guī)劃中UPS供電、空調(diào)負荷指標將提升一倍。

以上計算是基于最大建筑空間容量所得出的最大用電容量，只能作為遠期規(guī)劃的參考數(shù)據(jù)，實際設計中常見做法根據(jù)分期布置的機柜數(shù)量來進行配套設計。一般機架式機柜按3～5 kW計算，刀片式高密度機柜按8～10 kW進行計算。

2.3 UPS容量及電池選配計算

（1）UPS系統(tǒng)的基本容量計算十分明確，根據(jù)GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機房規(guī)范》：

E≥1.2P

其中：E為UPS的容量（kW/kV·A）;

P為機房需UPS供電設備計算負荷（kW/kV·A）。

（2）電池選配計算比較復雜，一般分為恒功率法與容量計算法。

恒功率法計算過程相對簡單，比較接近實際負載，工程設計中常被采用。現(xiàn)就1臺30kVA UPS配置蓄電池為例，進行配置計算。

計算條件：UPS主機容量S=30 kVA，滿載功率因數(shù)cosΦ=0.8，滿載效率η=0.92。電池組電壓Ue=360 V，電池組放電截止電壓U=306 V，后備時間T=60 min，安全系數(shù)取1.1。

計算：

蓄電池單體串聯(lián)數(shù)量 ：

360 V / 2 V = 180

電池（2V）輸出功率：

(30kVA × 0.8) / (0.92 × 180) = 144.93 W

單格電池實際功率：

144.93 W × 1.1 = 159.42 W

單格電池放電中止電壓：

306 V / 180 = 1.7 V

根據(jù)后備時間查電池恒功率放電參數(shù)表，可選電池12-135。其放電功率為164 W，滿足要求。單只電池12V，數(shù)量為 360 V / 12 V = 30只。

表2 電池恒功率放電參數(shù)表

（3）多負載UPS電池容量的計算

對于多負荷供電情況，可以按照能量守恒（總kWh數(shù)不變）的原理，按照負荷總kWh數(shù)折算成最大輸出功率下的對應放電時間，然后再根據(jù)電池生產(chǎn)廠家提供的恒功率放電時間參數(shù)表（或曲線圖）來選擇合適的電池型號。

電池容量大小與后備時間關系密切，常用后備時間見表3。

表3 常用后備時間

具體計算不再贅述。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)幾個常用數(shù)據(jù)計算

3.1 視頻硬盤存儲容量計算

每通道每小時錄像文件大小（MB/h）= 碼流大小 × 3600 ÷ 8 ÷ 1024

硬盤容量（G）= 每小時錄像文件大小×每天錄像時間×硬盤錄像機路數(shù)×需要保存的天數(shù)÷1024

音頻所占容量很小，可以忽略不計。

從上可以看出，視頻硬盤容量的計算關鍵是看參數(shù)碼流的選取，常用碼流按下表選取：

表4 常用參數(shù)碼流

3.2 鏡頭與焦距的計算

（1）攝像機鏡頭的計算

鏡頭是攝像機的關鍵部件，鏡頭的主要參數(shù)是焦距、最大光圈數(shù)、視場的計算。視場的大小應根據(jù)鏡頭至被攝物體距離、鏡頭焦距及所要求的成像大小來確定。

圖2 鏡頭攝像機靶面像場

f = A × L / H

式中： f－焦距（mm）

H－視場高度（mm）

W－視場寬帶（mm）

L－視距

A－像場高度（mm）

B－像場寬度（mm）

不同鏡頭攝像機靶面像場A、B值見表5。

表5 不同鏡頭攝像機靶面像場A、B值

（2）最大光圈的計算

鏡頭的光通量是由光圈控制的，其相對孔徑O是有效孔徑D與鏡頭焦距f之比：

O = D / f

在實際的鏡頭中給出的D/f值是最大相對孔徑，一般以光圈指數(shù)F表示：

F = 1 / O = f / D

F值的分檔是以2的指數(shù)排列的，即：20、21/2、21、23/2…… 對 應 的F 值 為 ：1、1.4、2、2.8、4……F值越大，相對孔徑D越小，選擇時應與實際背景光環(huán)境相結(jié)合，不宜選用過大的鏡頭，鏡頭尺寸一般與攝像機靶面尺寸一致。監(jiān)視目標環(huán)境照度相差100倍以上，應選用自動光圈或遙控電動光圈鏡頭。

（3）顯示設備選擇原則

顯示是視頻安防圖像信號最直接的客觀反應，其配置的數(shù)量應根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模、視頻輸入的數(shù)量、控制室大小以及需要顯示的圖像管理需求來確定。一般小系統(tǒng)顯示設備選用17″～21″；大系統(tǒng)顯示設備選用21″～25″，主顯示選用32″～46″。

4 綜合布線系統(tǒng)中幾個快速計算

4.1 建筑物信息插座數(shù)量計算

對工作區(qū)面積的劃分應根據(jù)應用的場合做具體分析后確定，工作區(qū)面積需求可參照以下標準選取：

表6 工作區(qū)面積參照標準

每層信息點Tn計算：

Tn= (Sn× 70% ÷ Sb) × ΔT

其中Sn為第n層建筑面積，Sb為一個工作區(qū)服務面積，ΔT按下述原則選?。?/p>

一般辦公區(qū)一個工作區(qū)信息點不少于2個（語音、數(shù)據(jù)），重要的不少于3個（1語音、2數(shù)據(jù)），涉及政務工程的可按3～5個（語音和數(shù)據(jù)各半）考慮。

4.2 水平線纜用量計算

（1）水平電纜用量計算：

Xn= [(Ln1+ Ln2) × 0.55 + 6]× Tn÷ 305

LN1－弱電間至最近信息插座水平電纜長度

Ln2－弱電間至最遠信息插座水平電纜長度

Tn－信息點數(shù)

Xn－一個弱電間所需線纜箱數(shù)

（2）工作區(qū)信息模塊需求量計算：

m = n + n × 3%

m－信息模塊的總需求量

n－信息點總量

鑒于面板常見規(guī)格為1、2、4模塊，具體面板數(shù)在實際工程設計中計算。

（3）FD配線設備數(shù)量計算

FD配線設備由支持語音的IDC配線模塊、以及支持數(shù)據(jù)的RJ45（或ST、SC）配線模塊組成。盡管工程中FD配線設備的配置方案不同，但其基本計算方式相同，現(xiàn)舉典型示例：

支持語音的IDC型FD配線模塊計算：

圖3 支持語音的IDC型FD配線模塊原理圖

水平電纜測支持語音的基本單元數(shù)：

Mhipn= Tpn÷ 20 (24)

干線測支持語音的基本單元數(shù)：

Mbipn= Tpn÷ 100

支持數(shù)據(jù)的RJ45型FD配線模塊計算：

圖4 支持數(shù)據(jù)的RJ45型FD配線模塊原理圖

Mbrdn=MhrdnMhrdn=Tdn÷24

Mbrdn、Mhrdn為第n層FD支持數(shù)據(jù)與語音RJ45的基本單元數(shù)量（取整）。

5 結(jié)束語

就目前而言，智能化設計市場還不規(guī)范，并且缺少如強制性評審等針對智能化設計的監(jiān)管措施，大部分設計滿足于預留預埋設計，一些主要設備選型沒有計算依據(jù)，更談不上業(yè)主對智能化系統(tǒng)更深層次的需要，建筑智能化設計專業(yè)水平有待更進一步提高。