網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)下弱電智能化建筑系統(tǒng)分析

李志敏

（長(zhǎng)訊通信服務(wù)有限公司 廣東 廣州 510507）

0 引言

智能化建筑以用戶需求為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為根本，為相關(guān)人員提供更加舒適、便捷的環(huán)境。科學(xué)技術(shù)發(fā)展為弱電智能化建設(shè)提供了方向和支撐，但由于智能化建筑系統(tǒng)建設(shè)仍處于發(fā)展階段，很多技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域并不成熟，這導(dǎo)致智能化系統(tǒng)的服務(wù)功能無法最優(yōu)化，在部分城市也無法進(jìn)行普及推廣。因此，相關(guān)人員仍需要進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)研究，探索弱電智能化系統(tǒng)建設(shè)方式。

1 弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)特征

對(duì)弱電系統(tǒng)的特征進(jìn)行分析應(yīng)考慮到弱電系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用方向。在不同的領(lǐng)域之中應(yīng)用弱電系統(tǒng)的功能存在明顯的差異，在智能化建筑中應(yīng)用弱電系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能完善，其具備以下兩個(gè)特征。

兼容性：對(duì)弱電系統(tǒng)供電特征進(jìn)行分析，弱電系統(tǒng)主要通過智能化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)功能模塊的控制、管理，切實(shí)保障建筑安全性、穩(wěn)定性。該系統(tǒng)可以根據(jù)通信模塊的建立，實(shí)現(xiàn)不同建筑物與基礎(chǔ)設(shè)施之間的數(shù)據(jù)資源共享，使得建筑物的原本功能得到一定程度的拓展。弱電系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用是基于信息化技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用，應(yīng)用弱電系統(tǒng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建、設(shè)計(jì)，應(yīng)切實(shí)保障各模塊的子系統(tǒng)與整體系統(tǒng)之間的契合程度，避免多個(gè)系統(tǒng)并行產(chǎn)生矛盾和沖突，使得系統(tǒng)功能有所喪失[1]。

復(fù)雜性：比較傳統(tǒng)的建筑施工結(jié)構(gòu)而言，弱電系統(tǒng)在智能化建筑中的建設(shè)應(yīng)用具有一定的復(fù)雜屬性。設(shè)計(jì)的建筑物除具備傳統(tǒng)的基本功能之外，在防火、安全、運(yùn)輸、通行等方面的功能也逐步完善，用戶可以依據(jù)弱電控制系統(tǒng)滿足自己的個(gè)性化需求。由于建筑功能不同、個(gè)體需求存在差異，這導(dǎo)致弱電系統(tǒng)智能化建筑在設(shè)計(jì)階段具有復(fù)雜性特點(diǎn)。因此，相關(guān)人員需要智能化建筑方案審核和建筑工程設(shè)計(jì)工作，切實(shí)滿足不同類型建筑的應(yīng)用需求。

1.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)弱電系統(tǒng)在智能化建筑中的應(yīng)用進(jìn)行分析，應(yīng)重點(diǎn)明確弱電系統(tǒng)的功能，做好科學(xué)設(shè)計(jì)工作。由于建筑物的功能需求不同，設(shè)計(jì)要點(diǎn)也存在明顯的差異。因此，在對(duì)弱電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析時(shí)，主要考慮到其主體的控制功能和各子模塊之間的系統(tǒng)功能，具體內(nèi)容如下。

中央主機(jī)：中央主機(jī)設(shè)計(jì)是智能化建筑各功能模塊功能完善、整體協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)內(nèi)容。其包含著大量的子系統(tǒng)，將子模塊系統(tǒng)與中央主機(jī)連接在一起，并實(shí)現(xiàn)對(duì)各功能模塊的調(diào)節(jié)與控制。目前，中央主機(jī)設(shè)計(jì)大都在具有商業(yè)性質(zhì)的綜合性建筑之中應(yīng)用，由于該類建筑的功能需求較多，需要進(jìn)行中央主機(jī)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)明確中央主機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對(duì)涉及的各系統(tǒng)模塊進(jìn)行連接，其中包括自控系統(tǒng)、車輛管理系統(tǒng)、安保系統(tǒng)、防火系統(tǒng)等，多個(gè)系統(tǒng)集合連接在中央主機(jī)之上。設(shè)計(jì)人員應(yīng)重點(diǎn)考慮對(duì)各模塊之間的分區(qū)管理，并做好管理層、應(yīng)用層、監(jiān)控層之間的科學(xué)劃分，切實(shí)避免可能出現(xiàn)的特殊情況[2]。

子系統(tǒng)：弱電系統(tǒng)的子系統(tǒng)設(shè)計(jì)是保障各功能模塊完善的關(guān)鍵部分。受建筑應(yīng)用需求影響，建筑子系統(tǒng)應(yīng)用存在一定的差異，按照目前所涉及的系統(tǒng)，其包括BAS 系統(tǒng)、FAS 系統(tǒng)、CATV 系統(tǒng)等。通過多個(gè)子系統(tǒng)的建設(shè)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)情況的應(yīng)急管理，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)有線服務(wù)、無線服務(wù)功能的調(diào)節(jié)。

2 弱電智能化建筑系統(tǒng)設(shè)計(jì)及技術(shù)應(yīng)用

2.1 綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)

弱電系統(tǒng)布線規(guī)劃設(shè)計(jì)將直接影響各子系統(tǒng)運(yùn)行效果，其布線流程見圖1。將網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用于綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，基于統(tǒng)一性、可擴(kuò)展性、先進(jìn)性、靈活性原則進(jìn)行綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)，構(gòu)建不同子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞和信息共享機(jī)制，如工作區(qū)、水平布線、設(shè)備間、垂直干線、管理區(qū)等子系統(tǒng)，在保證各子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行、配合完成任務(wù)的同時(shí)，避免系統(tǒng)間發(fā)生線路沖突問題，并將智能化建筑中的機(jī)械設(shè)備定位及運(yùn)行狀態(tài)納入管線布設(shè)環(huán)節(jié)，配合管線選材與鋪設(shè)路徑優(yōu)化等技術(shù)措施的應(yīng)用，保證整體弱電系統(tǒng)的智能化、高效率、穩(wěn)定運(yùn)行，延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命[3]。此外，考慮到當(dāng)前高層智能建筑在運(yùn)行過程中更易受雷電等外部因素的干擾，因此還需依據(jù)QX/T 331-2016 等規(guī)范進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、各弱電設(shè)備位置的準(zhǔn)確識(shí)別及監(jiān)測(cè)，便于及時(shí)判斷不同弱電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障問題，維護(hù)綜合布線系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行[4]。

2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建筑計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、終端設(shè)備及應(yīng)用軟件等組成，引入互聯(lián)網(wǎng)、電子信息技術(shù)進(jìn)行弱電系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與一體化管理。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，主要通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議建立不同子系統(tǒng)間的通信傳輸功能，確保數(shù)據(jù)信息的安全、高效傳遞，并依托加密技術(shù)、設(shè)置訪問權(quán)限等方式強(qiáng)化數(shù)據(jù)信息的保密性，為通信傳輸提供安全保障[5]。

2.3 有線電視系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能建筑中有線電視系統(tǒng)應(yīng)兼具多媒體視聽與現(xiàn)代建筑服務(wù)等多項(xiàng)功能，基于“統(tǒng)一集中、分散控制”原則進(jìn)行獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)體系建構(gòu)，依托分布式UPS 電源與大容量輸電線路設(shè)計(jì)，將電源接入裝置與遠(yuǎn)距離信號(hào)接入點(diǎn)進(jìn)行連接，保證電壓穩(wěn)定性及提供不間斷供電服務(wù)；基于配電自動(dòng)化設(shè)計(jì)要求，在具有無線自組網(wǎng)功能的發(fā)電機(jī)組與用戶終端間進(jìn)行分布式饋線的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，將建筑中的電氣設(shè)備均以單獨(dú)接地方式與主干線進(jìn)行連接，構(gòu)成有線電視系統(tǒng)的整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；在有線電視系統(tǒng)覆蓋區(qū)域內(nèi)劃分出若干獨(dú)立區(qū)域，各區(qū)域內(nèi)分別設(shè)有一個(gè)控制中心，支持各類多媒體資源的集成化處理與靈活分配，滿足智能化建筑管理需求，提供共享式服務(wù)[6]。

2.4 無線覆蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.4.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)水平持續(xù)提升背景下，無線網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用于弱電系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)節(jié)，利用無線覆蓋系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域擴(kuò)展至整體建筑物規(guī)劃范圍內(nèi)，在滿足區(qū)域內(nèi)部信息溝通傳遞需求的同時(shí)，建筑內(nèi)人群日常休閑娛樂需要，依托無線網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋保證網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定性與信息傳遞速率[7]。在無線Wi-Fi 覆蓋系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用雙路由、雙鏈路形式設(shè)有三層結(jié)構(gòu)（圖2），依托“無線控制器+瘦AP”模式實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中無線AP 的集中管理，并通過弱電間將其接入建筑不同分區(qū)的接入層交換機(jī)內(nèi)，支持雙頻段、多協(xié)議通信傳輸，滿足用戶的智能無線上網(wǎng)需求。

2.4.2 訪客認(rèn)證與安全策略設(shè)計(jì)

為保證無線通信網(wǎng)絡(luò)的信息安全性與保密性，引入密碼、微信二維碼掃描、短信、人臉識(shí)別等多種身份認(rèn)證技術(shù)，當(dāng)用戶通過認(rèn)證后即可使用無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)實(shí)名制上網(wǎng)。在安全策略設(shè)計(jì)上，利用WEP、AES 多種加密技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的安全管理，依托虛擬無線分組技術(shù)劃分出若干SSID 子網(wǎng)、實(shí)行加密與隔離設(shè)計(jì)，啟用射頻探針掃描機(jī)制進(jìn)行非法接入、射頻干擾等情況的識(shí)別與告警，配合AP反制、DHCP安全、Telnet訪問控制等設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用，進(jìn)一步增強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的安全防護(hù)功能[8]。

2.4.3 多場(chǎng)景無線AP 設(shè)計(jì)

對(duì)于智能建筑的大堂、走廊等公共區(qū)域，可依據(jù)250 ～300 m2的覆蓋范圍進(jìn)行AP 規(guī)劃布點(diǎn)，確保每10 m2支持一名用戶設(shè)備接入需求，使20 dBm 無線AP 覆蓋半徑達(dá)到100 m；對(duì)于地下車庫、設(shè)備房等區(qū)域，鑒于此類區(qū)域?qū)τ跓o線網(wǎng)絡(luò)通信需求相對(duì)較低，因此可依據(jù)40 ～60 m 的間隔進(jìn)行吸頂式無線AP 裝置的安裝處理；對(duì)于會(huì)議室等區(qū)域，通常此類區(qū)域?qū)τ跓o線網(wǎng)絡(luò)連接速率與信號(hào)質(zhì)量提出較高要求，因此宜以25 dB 閾值進(jìn)行覆蓋區(qū)域劃分，將無線AP 覆蓋半徑縮小至30 m，采用插座面板式暗裝工藝實(shí)行無線AP 裝置的加密部署；對(duì)于高大空間、人員密集、流動(dòng)性強(qiáng)的場(chǎng)所，應(yīng)依照100 ～150 m2的覆蓋范圍進(jìn)行高密無線AP 部署，確保單臺(tái)裝置可同時(shí)滿足30 ～50 臺(tái)用戶設(shè)備的無線通信需求，配合CCA 優(yōu)化、多用戶調(diào)度等措施的應(yīng)用，用于抑制通頻干擾、保證無線傳輸。

2.5 安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能化建筑安防系統(tǒng)可劃分為前端、傳輸、控制3部分，其中前端部分主要由各類硬件設(shè)備組成，包含室內(nèi)、室外兩種運(yùn)行環(huán)境；傳輸部分作為系統(tǒng)核心，由主控器及配套外圍設(shè)備、器件組成；控制部分以控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)為主，對(duì)其他子系統(tǒng)發(fā)揮控制作用。將網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用于安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，用于增強(qiáng)系統(tǒng)與不同設(shè)備間的連接緊密度，基于聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制維護(hù)弱電智能化建筑系統(tǒng)的信息傳輸過程，提升弱電系統(tǒng)的抗干擾性能。以某智能建筑項(xiàng)目為例，其安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如下。

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)作為弱電智能化建筑系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，在前端設(shè)備配置上采用Smart IPC紅外網(wǎng)絡(luò)高速高清智能球機(jī)（200 萬像素/130 萬像素）、HDCVI 同軸高清攝像機(jī)（400 萬像素），根據(jù)智能建筑不同應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行監(jiān)控?cái)z像頭功能的組合設(shè)計(jì)，滿足高清圖像及視頻數(shù)據(jù)采集需求；在監(jiān)控中心設(shè)計(jì)上，由視頻采集、管理、顯示控制與存儲(chǔ)等模塊組成，將監(jiān)控中心管理平臺(tái)布設(shè)在數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)，通過IP 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與管理計(jì)算機(jī)及各終端監(jiān)控設(shè)備間的通信連接，滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控需求；在顯示模塊設(shè)計(jì)上，由控制器、液晶顯示屏等硬件設(shè)備組成，支持視頻實(shí)時(shí)觀看及回看功能；在存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)上，將存儲(chǔ)器布設(shè)在機(jī)房?jī)?nèi)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)高清視頻監(jiān)控碼流的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。此外，考慮到智能化建筑內(nèi)外環(huán)境及光源變化情況，在光照不足區(qū)域安裝夜視攝像機(jī)，配備云臺(tái)、電動(dòng)三可變鏡頭及防護(hù)罩，內(nèi)設(shè)解碼器等裝置，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)主干道及樓宇內(nèi)部監(jiān)控死角的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（2）可視對(duì)講系統(tǒng)?；赥CP/IP 協(xié)議建立全數(shù)字可視對(duì)講系統(tǒng)，包含對(duì)講管理機(jī)、單元門口主機(jī)、室內(nèi)分機(jī)、圍墻機(jī)等設(shè)備，依托交換機(jī)、電源、解碼器接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，支持在同一時(shí)刻與多名用戶建立通信連接、互不干擾，完成聯(lián)網(wǎng)模塊設(shè)計(jì)，且系統(tǒng)具有大容量、大帶寬特征，引入人臉識(shí)別、身份認(rèn)證等智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)樓宇、小區(qū)范圍內(nèi)的一臉通、一碼通；在建筑與小區(qū)內(nèi)部各主要出入口處分別安裝圍墻機(jī)，當(dāng)有外來人員發(fā)起訪問申請(qǐng)時(shí)，由安保人員利用圍墻機(jī)與室內(nèi)分機(jī)建立通信連接，對(duì)來訪者身份進(jìn)行核對(duì)、獲取準(zhǔn)入許可；而業(yè)主方在進(jìn)入小區(qū)或樓宇時(shí)，可利用人臉識(shí)別、刷卡、二維碼等多種方式進(jìn)行身份驗(yàn)證。

（3）門禁與電子巡更系統(tǒng)。基于智能建筑物業(yè)管理工作及服務(wù)要求，引入微電子技術(shù)進(jìn)行離線式電子巡更系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在小區(qū)范圍內(nèi)分散布置若干巡更點(diǎn)，在重要巡更線路或設(shè)備處安裝信息鈕，與安防監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，便于在巡檢人員進(jìn)入巡查區(qū)域后利用巡檢器接收信息鈕發(fā)出的代碼及時(shí)間，自動(dòng)生成巡檢記錄，可通過與PC 機(jī)間建立通信連接將記錄上傳至主機(jī)系統(tǒng)中，并提供漏檢提示、誤點(diǎn)統(tǒng)計(jì)等功能，強(qiáng)化安防工作效率。

（4）自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)有防盜報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警兩項(xiàng)功能，圍繞電源、信號(hào)輸入/輸出設(shè)備、撥號(hào)器等部分進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，并引入自動(dòng)控制、微電子技術(shù)與傳感器設(shè)備建立通信連接，保證在監(jiān)測(cè)到非法侵入或火災(zāi)信號(hào)后及時(shí)傳輸至安防部門，完成控制命令與告警提示的分發(fā)，提升弱電智能化建筑系統(tǒng)的安全管理水平。

3 弱電智能化建筑系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢(shì)

弱電技術(shù)在智能化系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用將呈現(xiàn)出自動(dòng)化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)。目前，弱電技術(shù)在自動(dòng)控制、通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用已經(jīng)逐步完善，未來的發(fā)展將會(huì)呈現(xiàn)出功能多元化、效率持續(xù)優(yōu)化的發(fā)展趨勢(shì)，其將會(huì)更好地滿足不同建筑類型、不同用戶對(duì)象的多元化需求。在應(yīng)用方式上，其依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)可視化、語音控制化、視頻自動(dòng)識(shí)別等功能應(yīng)用，且在集成效果、單元模塊兼容性、系統(tǒng)拓展性上均會(huì)有所提升。此外，通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展將推動(dòng)弱電技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的進(jìn)一步應(yīng)用，其所打造的系統(tǒng)模塊將更加符合我國的建筑使用對(duì)象、使用環(huán)境，通信功能、安全功能等也將會(huì)更加完善。

4 結(jié)語

通過對(duì)多線智能化建筑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際的功能模塊建設(shè)對(duì)其進(jìn)行具體應(yīng)用。通過對(duì)弱電智能化建筑系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用研究，得出結(jié)論，弱電系統(tǒng)在智能化建筑中發(fā)揮著功能調(diào)控、功能調(diào)度的作用。設(shè)計(jì)人員在構(gòu)建智能化建筑模塊系統(tǒng)的過程中，應(yīng)充分考慮到不同系統(tǒng)之間的兼容性，并根據(jù)建筑住戶的實(shí)際需求對(duì)功能模塊進(jìn)行完善，挖掘弱電系統(tǒng)在智能化建筑中的應(yīng)用潛力，推動(dòng)弱電建筑系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。