智能办公大厦综合布线与系统总体设计ddsb.docx
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1、大 连 民 族 学 院 本 科 毕 业 设 计(论 文)智能办公大厦综合布线及系统集成设计 学 院(系): 机电信息工程学院 专 业: 自动化 学 生 姓 名: 李祥辉 学 号: 2007023308 指 导 教 师: 赵凤强 评 阅 教 师: 赵凤强 完 成 日 期: 011年5月20日 大连民族学院目 录1 绪 论11.1课题研究背景及意义11.2论文的主要研究工作12系统总体设计22.1可行性分析22.2目标建筑综述22.3所采用的技术手段23 各子系统设计33.1 楼宇自控系统33.2 信息通讯系统83.3 安全防范系统123.4 消防安全系统153.5 办公自动化系统174 系统集成
2、设计194.1 METASYS集成管理系统的功能要求194.2 METASYS集成管理系统的集成联动功能194.3 METASYS集成管理系统结构图215 办公楼智能化部分的工程预算225.2 结构化综合布线的工程预算书226总结与展望23谢 辞25参考文献261 绪 论1.1课题研究背景及意义智能建筑通常由三部分组成:楼宇自动化系统、通信自动化系统和办公自动化系统。楼宇自动化系统包括采暖通风,空调,给排水,照明动力设备的自控和消防保安等系统。通信自动化系统是为保证建筑物内语音、数据、图像的传输提供了基础,与此同时还保持着与外部通信网相连,与世界保持信息互通。办公自动化系统指人们利用现代科学技
3、术的最新成果与办公设备,其中这些设备与办公室人员构成的服务于某种目标的信息处理系统。 目前我国智能办公楼的实现基本上依靠各个独立的布线系统组合而成,硬件设备重复,投资费用增加,维修成本高,管理效率低。为了克服这些缺点,我在进行新港办公楼的智能化设计时,以系统集成设计为基础,将楼宇自动化系统(BAS)、通信自动化系统 (CAS)和办公自动化系统(OAS)通过综合布线 (GCS)有机地结合在一起,利用系统软件构成软件平台,将实时信息、管理信息、决策信息、视频语音信息以及各种其他信息在网络中流动,实现信息共享2。不仅提供了安全、舒适和便捷的工作环境,而且还提高了工作效率,节约了能源和管理费用。1.2
4、论文的主要研究工作1.2.1智能办公楼必须具备的基本条件:想成为满足人类需要,适合人类工作和生活的智能化办公楼,决不会是砖瓦水泥的简单堆砌。他要拥有舒适安全的办公环境,良好的通信网络设施,足够的对外通信能力;要可以实现办公自动化、火灾自动报警、自动灭火和消防联动控制功能,同时还要有充分的适应性和可扩展性。1.2.2为完成以上功能,我的主要设计工作(1) 智能办公楼的总体方案设计(2) 完成智能办公楼结构化综合布线设计(3) 对智能办公楼的楼宇自控系统、信息通讯系统、安全防范系统、消防安全系统和办公管理系统等各子系统的系统图和平面图进行设计(4) 完成智能办公楼的智能系统集成设计(5) 完成办公
5、大厦的综合布线系统及系统集成的工程预算2系统总体设计2.1可行性分析目前我国建筑已处于多功能系统阶段,许多子系统如楼宇设备自控系统、火灾自动报警及联动控制系统等都已经比较完善。现有的材料为我的新港办公楼智能化系统的设计提供了很好的参照和依据,也为我的系统集成设计奠定了很好的理论和实践基础。大学期间我已学过四年自动化控制的相关知识,相信实现任务有望可待。2.2目标建筑综述大连新港商务大厦位于大连市新港区的中心,总建筑面积约五万平方米,集餐饮娱乐休闲办公于一体,涵盖商店、商务办公、会议室、洗浴、餐厅等几个部分。建筑主体为27层高的塔楼,裙楼三层,四层以上为写字间及办公用房。地下一层为车库、机房及辅
6、助用房。将地下一层定为消防控制中心和楼宇控制中心,分别放置火灾报警监控系统、消防联动系统和楼宇自控系统。将第四层定为智能化系统控制中心,包括综合布线系统、闭路电视监控系统、停车场管理系统、门禁控制系统、防盗报警系统、卫星及有线电视系统、物业管理系统、信息发布与查询系统。由于新港商务大厦是办公性大厦,所以在智能化系统设计中,办公管理系统、信息通讯系统和综合布线系统是关键。2.3所采用的技术手段因为要将新港办公楼建成5A系统的智能化办公楼,所以首先将总体任务分为五个系统的13个子系统进行设计,其分别为:楼宇自控方面的楼宇自控系统、空调系统;信息通讯方面的综合布线系统、卫星及有线电视系统;安全防范方
7、面的闭路电视监控系统、防盗报警系统、停车场管理系统、门禁控制系统;消防安全自动化方面的火灾报警监控系统、消防联动系统和办公管理自动化方面的数字会议系统、物业管理系统、信息发布与查询系统。在各系统设计完成之后进行系统的集成设计。最后完成办公大厦的综合布线系统及系统集成的工程预算。3 各子系统设计3.1 楼宇自控系统3.1.1系统介绍 楼宇自控系统是智能建筑的基础。它实现大楼供电、照明、报警、消防、电梯、空调等设备子系统的监控和管理,保障设备运转的安全性与可靠性,实现对设备的优化管理与控制,通过与OA系统及CA系统的整合,全面提高大楼系统的舒适性、安全性和管理效率,实现高度集成。本设计因考虑智能大
8、楼先进性、稳定性、开放性和兼容性的要求,采用先进的集散控制系统(DDC),便于集中和现场操作。楼宇自控系统包括几个方面,分别为空调及新风系统、冷冻站换热站系统、给排水系统和照明系统。设计时我将系统控制中心设置在地下一层智能控制机房,由中心计算机对各DDC进行集中控制。下面我将对各子系统进行分别介绍。3.1.2 空调机组监控设计(1)空调机组空调机和新风机都是用来调节空气温、湿度的设备,给工作在办公楼里的人们提供一个舒适的办公环境。所以我在进行新港办公楼的空调机组设计时,主要考虑到的就是舒适性。为了达到合适的舒适度,我的设计参数大体制定如下:冬季:大堂、门厅室内温度要求18到20度;餐厅可稍微降
9、低,要求16到20度;办公室和大小会议室要稍高一些,定在18到22度,相对湿度为50-60%。夏季:大堂、门厅室内温度要求26到28度;餐厅、办公室和大小会议室24到27度。据资料表明,以上这些参数是最符合人类生存的。具体设计时我让会议室,餐厅、开敞办公室、观光厅等大空间采用全空气系统,设柜式空调器或吊顶式空调器,从外墙上取新风;办公室则采用风机盘管加新风系统(新风设单独的新风处理系统)。在每个空调机房我都安放了一个单元控制器DDC,DDC对压差传感器、温度传感器、湿度传感器等进行监测与控制,同时对异常现象进行报警。其主要的监测对象为过滤器、防霜冻保护器、风机状态、回风温度、室外温度和新风阀开
10、度。具体参见图3-1。图3-1 首层楼宇自控平面图(详图见附录BAS-1)对过滤器状态进行的监测我是采用压差传感器完成的,当过滤器堵塞时,压差传感器就会发出报警信号给DDC ,DDC收到信息后对过滤器及时的进行清洗。对风机盘管的防冻保护,可以采用防霜冻保护器来完成,冬季当盘管后风温低于5度时发出报警,并与风机连锁,直接停掉风机,同时关闭新风阀,全开热水阀,防止盘管结冻。保持被控环境适宜的温度可以通过测量回风温度,并根据测量值对冷/热水阀进行PID调节来实现;同时我设计时在大厦中部设一个室外温度传感器,所测室外温度值供空调系统和新风及热水系统共用,这样就可以根据室外温度自动修正室内温度的设定点。
11、最后可以设定使DDC控制新风阀开度,根据室内外温差,自动调整新风/回风比,节约能量。具体参见图3-2。图3-2 空调系统原理图(详图见附录YL-1)(2)新风机组新风机组类似于空调机组,在每个新风机房安放一个单元控制器DDC对压差传感器、温度传感器、湿度传感器等进行监测与控制,同时对异常现象进行报警。它的主要监测对象也是过滤器、防霜冻保护器、风机状态、回风温度、室外温度和新风阀开度。具体参见图3-3。 图3-3 首层空调系统平面图(详图见附录BAS-8)同样是采用压差传感器来完成过滤器状态的监测;采用防霜冻保护器来完成对风机盘管的防冻保护;通过测量回风温度来保持被控环境适宜的温度;根据室外温度
12、传感器的信号自动修正室内温度的设定点;控制新风阀开度自动调整新风/回风比,节约能量。具体参见图3-4。图3-4 新风系统原理图(详图见附录YL-2)3.1.3 冷水系统监控设计设计时将冷水机房设于地下一层,冷水机房里设三台冷水机组,四层屋面设三台冷却水塔,冷冻水温控制在7到12度。冷冻水单元控制器主要对冷冻水供回水温度、供回水流量、供回水压差、水泵启停和补水箱高/低水位进行监测和控制。具体参见图3-5。 图3-5 四层楼宇自控平面图(详图见附录BAS-4)测量冷冻水供回水温度是为了控制冷却塔的运行台数,维持冷却水供水温度不低于允许的极限值。监测冷冻水供回水流量是为了计算大厦的实际冷负荷,据此自
13、动确定制冷机运行台数,以便节约能源。 测量供回水压差是为了通过测量的量对旁通阀进行合理调节,保证压差稳定,负荷均衡。最主要的控制就是要对膨胀水箱及四台补水箱的高/低水位进行监视,以便出现问题及时处理。具体参见图3-6。图3-6 冷水系统原理图(详图见附录YL-3)3.1.4 热水系统监控设计大连是一个北方城市,相对南方的许多城市来说冬季较为寒冷,因此供暖系统的重要性也就较为明显4。新港办公楼的换热站设于地下一层,采用四台汽-水换热器完成城市供热与楼内生活和供暖水系统之间的热交换,提供热水温度可达50到60摄氏度。具体参见图3-7。图3-7 地下一层楼宇自控平面图(详图见附录7)测量出口热水温度
14、是为了保证供水温度稳定,根据室外温度变化自动调整热水温度设定点是为了舒适,其单元控制器主要对冷凝水箱的水位、热水温度和污水坑上、下水位进行监测,对水泵和排水泵的启停进行控制。具体参见图3-8。图3-8 热水系统原理图(详图见附录YL-4)3.1.5给排水系统该系统是楼宇中不可或缺的组成部分,它由生活供水系统和污水系统组成。新港办公楼是27层高的塔楼,自来水压力远远达不到高层供水的目的。为此我设计如下,大厦三层以下由自来水靠自身压力直接供水,而三层以上则是利用水泵将水抽到水箱间层储存并向下供水。具体参见图3-9。图3-9 三层楼宇自控平面图(详图见附录BAS-3)单元控制器的主要监测对象是生活水
15、池的液位和供水压力;主要控制对象是生活泵的转速。生活水池内设三个液位,分别是溢流液位、启泵液位和报警液位。当液位高于启泵液位时,生活水泵方能启动,以防止倒空;当液位高于溢流液位或低于报警液位时,控制系统报警。监测供水压力,是为了以供水压力作为变频器的控制依据,当供水压力发生波动时,通过调节生活泵的转速以使供水压力恒定。3.1.6 智能照明系统办公楼采用智能照明可以良好的节能、延长光源寿命、实现多种照明效果。我在设计时,尽可能的以简单完成控制功能为前提,选用适量照明智能节点控制箱,完成照明自动控制和节能的要求。3.2 信息通讯系统为了适应信息交流的国际化、多元化和高效化的要求,智能大楼内必须安放
16、数字程控交换机电话网络系统、传真网络系统、语音邮件系统、电视网络系统、卫星通信系统和会议电视系统等设施,使大楼内各个单位与国内外相关机构能够形成一个整体通信网络系统,实现充分的信息交换和信息共享。3.2.1 综合布线系统综合布线系统是智能大厦的基础,它的核心是通信技术。大厦以计算机为主网络控制管理中心,必须通过结构化综合布线系统才能达到智能。结构化布线系统是一种集成化通用传输(分布式)系统,用于大厦内的语音、数据、图像网络的传输。通过设计使新港办公楼具有开放式结构,能支持语音及多种计算机数据系统,能适应异步传输,在应用上能支持会议电视、多媒体等系统的需要5。本设计纳入综合布线系统的有:电话通讯
17、系统、计算机网络系统。具体设计时我将系统划分为工作区子系统,水平子系统,垂直干线子系统进行设计。数据通讯光纤及电话电缆由市政外网引来,程控交换主机设于首层弱电机房,数据主机设于四层电信机房。具体参见图3-10。图3-10 综合布线系统图(详图见附录11)(1) 工作区子系统本次设计是对新港商务大厦进行综合布线系统设计,要基本满足电话、上网要求 ,所以此工作区的终端设备就主要有电话、计算接。工作区布线一般为非永久性的布线方式,随着应用终端设备的种类而改变。信息插座必须具有开放性,即与应用无关。工作区的信息插座应达到如下要求:工作区的任何一个插座都应该支持电话机、数据终端、计算机、电视机、传真机以
18、及监视器等终端设备的设置和安装。国际标准的RJ45插座作为本次设计的信息插座。介质选型:介于新港商务大厦的实际情况,保持信息数据能够很好的传输,选用五类双绞线与信息插座会符合建筑的需求。信息插座距离地面的高度为300mm以上,信息插座与计算机的距离保持在500mm以内。为便于有源终端设备的使用,信息插座附近可设置单相三孔电源插座。此次的新港大厦的综合布线系统类型为增强型,根据国家建筑部门的有关规定,我设计时在办公部分每10平方米设一个双口信息插座,全楼总共设置语音信息点3516个,数据信息点3511个。具体可见图3-11。图3-11 标准层综合布线平面图(详图见附录CAS-6)具体语音信息控制
19、点和数据信息控制点见表3-1。楼层数据电话27F121226F14014025F14014024F14014023F14014022F1401401401405F1401404F1231233F1691692F68681F6464-1F27 总计 35113516表3-1 工作区子系统信息点分布表(2)水平区子系统水平子系统由工作区使用的信息插座及其至楼层配线架以及他们之间的缆线组成。在信息网络的传输中,水平子系统担当着非常重要的角色,它具有星形的网络结构。根据我国通信行业标准规定,水平布线子系统的双绞线最大长度为90m。工作区、跳线及设备总和不超过10m。水平布线系统在需要花费很多的投入,结
20、束之后,要做出一些调整是非常的困难。施工时一定要保证工程的质量。设计时采用区域布线方式,水平、语音数据均采用六类八芯双绞线以保证互为备份。分配线架沿竖井垂直梯槽及走廊内水平金属桥架引至各功能房的分区交接箱或信息插座。(3)垂直子系统垂直干线子系统通常是由主设备间(如计算机房、程控交换机房)提供建筑中最重要的铜线或光纤线主干线路,是整个大楼的信息交通枢纽11。语音主干设计时采用大对数五类UTP电缆,数据主干采用6/12芯多模光纤,由机房沿弱电线槽引至弱电竖井,再引至各层设在竖井内的楼层配线设备。语音干线每一语音信息口配置2对。(4)设备间子系统设备间子系统的硬件大致与管理子系统的硬件相同,基本上
21、由光纤、铜线电缆、跳线架、引线架和跳线构成,只不过是规模比管理子系统大得多。设备间要增加防雷、防过压及过流的保护设备。这些防护设备是同电信局进户线、程控交换机主机及计算机主机配合设计安装的,有时需要综合布线系统配合设计15。基于建筑环境的考虑因素,应把首层中心机房设置设备间和干线间,把主配线架设置在干线间中,设备间应该包括电话程控机、网络交换机、路由器和一些服务器。设备室的环境条件建议如下:(1)将服务电梯安排在设备室附近,以便移装笨重的设备。(2)室温应保持在18至27之间,相对温度保持在3055。(3)保持室内无尘或少尘,通风良好,照度至少达150 lx。(4)安装合适的消防系统,不允许采
22、用水喷淋方式灭火。(5)使用防火门,至少能耐火1小时的防火墙和阻燃漆,机房门均外开。(6)子配线间应注意避免电磁干扰和雷击,安装小于1的接地装置;尽量远离存放危险物品的场所、强电和电磁干扰源(如发射机和电动机)。(7)设备室的地板负重能力至少应为300kg/m。(5)管理子系统管理子系统设置在楼层配线间、是水平系统电缆端接的场所,也是主干系统电缆端接的场所。由大楼主配线架、楼层分配线架、跳线、转换插座等组成。用户可以在管理子系统中更改、增加、交接、扩展线缆,用于改变线缆路由。宜采用合适线缆路由和调整件组成管理子系统。其管理功能主要通过配线间实现12。 管理子系统连接水平线缆和垂直线缆,是布线系
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