发布时间:2022-01-29 08:58:52
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的智能建筑论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
关键词:智能建筑医院建设应用
引言
医疗改革必然加剧医疗市场的竞争,为了更好地适应医院从“以病人为中心”发展到“以患者为中心”,再到如今的“以人为中心”的经营理念的转变。医疗环境建设显得越来越重要,人们都知道:建筑是凝固的音乐的道理。因此,医疗建筑就更强调建筑的可持续发展(SustainableDevelopment,SD)和人性化。
1.门急诊楼的特点和任务
医院门急诊楼是医院的窗口和门面,是患者最先接触医院的地方。门诊人流复杂,在有限的空间和时间内,易形成健康人与患者混杂的局面,造成患者与患者、患者与健康人之间的交叉感染[1]。因此、合理的空间布局,现代化的建筑物自动化系统(BuildingAutomationSystem,BAS)、快捷的通讯网络、智能化门诊综合电子信息系统、人性化的候诊大厅,必将成为医院门急诊楼建筑智能化的全新理念。
2.门急诊楼智能化设计原则和目标
2.1设计原则每个时代的建筑无不打上时展的烙印。在智能化门急诊楼的设计上,将技术先进、符合主流标准、满足实用要求和便于系统维护作为出发点[2]。由于智能化建筑有很好的投资汇报率,经济效益显著,给建筑艺术与信息技术完美结合提供了良机,综观国内外医院建筑设计主流思想和设计理论,突破了以功能为主的设计理念,“以人为中心”成为医院建筑设计的首要原则。因此,在进行医院门急诊楼的智能化设计时,既要做到功能的叠加,又要防止设备的堆积[3]。避免以“A”的多少来评价智能建筑水平的高低。将建筑设计的前瞻性、科学性、创新性以及设计、施工与管理作为门急诊楼的设计原则。防止“病态建筑[4](sickbuilding)”或“室内空气质量(1ndoorAirQuality,IAQ)恶劣”的建筑出现。以结构化布线为基础,架构智能化门急诊楼的信息高速公路,给就诊患者和医务人员提供集人性化、信息化、专科化和商业化于一体的新型智能化门急诊楼。
2.2设计目标广大患者渴望有一个温馨、舒适、方便、和谐的就医环境,渴望医院提供高水平、快捷周到的医疗服务。而尽最大努力满足广大患者的要求[5],是建设智能化、现代化门急诊楼的宗旨和努力方向。门急诊楼在软环境的设计上除应具备完善的数据、语音、图像及多媒体通信与信息综合服务功能外;在硬环境上也应将门诊医生诊室设计成“一医一患一室一床”,以便保护就诊患者的私密。
3.门急诊楼智能化建筑设计的内容
3.1结构化布线系统的设计作为智能化建筑工程中的神经中枢——结构化布线系统(StructuredCablingSystem,SCS)是智能化建筑的关键部分和基础设施[6]。门急诊楼的智能化设计,必须充分重视SCS。从技术的角度讲,应根据SCS技术的发展适度超前,在经费许可的情况下,可以考虑光纤到桌面(FiberToTheDesk,FTTD)的布线方案,提升网络的整体性能。医院信息管理系统(HIS)、医学影像存档与通信系统(PACS)等的投入运行,以及电子商务(EC)、办公自动化系统(OAS)在医院的应用等都离不开SCS。而且随着医院数字化、网络化建设的发展,在未来的5-10年内,门诊医生工作站必将全面投入使用,更是离不开SCS的支持。
3.2BAS的设计广义的BAS不但包括建筑物楼宇设备的监控,还包括安全保卫系统
(如电视监控、门禁系统、防盗报警等)、管理服务系统(如各类报表编制、计量系统、物业管理系统等)。此外,用于消防的火灾自动报警与消防联动控制系统(FA)也属于该范畴,因其要求更高,国内近年来将其作为一个独立的系统进行设计和施工。本文所讨论的是狭义的BAS,主要包括以下几个方面:
3.2.1空调系统对空气流通有特殊要求的医院门急诊楼建筑,应以提高空气质量、降低噪音和节约能源为目的,同时综合考虑中央空调的类型、辅助设备、末端设备,气流、风量等因素。以外,在医疗建筑中将医疗环境检测系统纳入空调系统进行设计是十分必要的,在建筑的不同区域和空调系统的排风口等处安装相关传感器(如二氧化碳传感器等),进行必要的环境检测,同时在空调系统的设计上参考防治“非典”的空调设计要求。
3.2.2停车场管理系统随着数字化城市建设的加快,机动车数量迅速增加,就诊患者车辆的停放及管理将成为门急诊楼建设又一重要课题。采用先进的停车场管理系统既能对车辆进行有效管理和控制,保持良好的医疗环境,又能产生一定的经济效益。
3.2.3建筑医疗设备的设计和传统的楼宇建筑设备如电力监控系统、给排水系统等相比,建筑医疗设备有其自身的特点:第一,与建筑环境结合紧密,如集中供氧、负压吸引、压缩空气以及笑气供应和回收等子系统都必须结合医疗环境需求进行设计和施工。第二,各子系统前没有国家规范,医院在进行三气系统的设计时,必须结合医院需求,量身定做。同时在管理上,应将三气系统纳入BAS系统进行统一监控,实现普通楼宇设备与建筑医疗设备的统一管理。
3.2.4火灾自动报警与消防联动控制系统的设计该系统往往与BAS分开考虑,但是,在目前计算机技术、网络技术飞速发展的今天,火灾自动报警与消防联动控制子系统与BAS分开设计、施工和管理的模式,是与今天的科技发展不相适应的。不利于BAS的系统集成(systemintegrated,SI),不能达到节约人员,节省维护费,提高工作效率的建设目的。在施工期间,强调隐蔽工程的施工和验收,杜绝消防隐患,同时在建筑设备的选择上,严把质量关,因为建筑产品有使用后不可逆的特性,即建筑安装完毕后,很难通过“修改”的方式弥补缺陷、完善其功能。智能化建筑尤其如此[7]。
3.3门急诊背景环境调节系统的设计用于对门诊大厅、候诊厅等公共场所的软环境进行调节。从就诊患者的心态来讲,都想尽快就医,离开医院。但由于一些客观条件的制约,
候诊是必然的。在候诊期间,患者及陪护者如何度过这段时间,是医院在建设门急诊楼时必须考虑的问题。背景环境设计是门急诊楼家庭化设计的体现,优美的轻音乐,舒缓的旋律萦绕在门急诊楼内外,使患者有一种亲切感和归属感。背景灯光通过计算机来调节照度、色度,如在夏季以冷色调为主,冬季以暖色调为主,系统对改善门急诊楼的就医环境将起到积极作用。
摘要:本文对近年来有关建筑智能化技术的应用与研究进行了论述,虽然文献报道了许多有关智能建筑的最新技术,但对于医疗建筑智能化方面的报道较少,作者就医疗建筑智能化的内容进行了论述和归纳,期望为国内医院门急诊楼智能化建设与设计提供参考。
关键词:智能建筑医院建设应用
引言
医疗改革必然加剧医疗市场的竞争,为了更好地适应医院从“以病人为中心”发展到“以患者为中心”,再到如今的“以人为中心”的经营理念的转变。医疗环境建设显得越来越重要,人们都知道:建筑是凝固的音乐的道理。因此,医疗建筑就更强调建筑的可持续发展(SustainableDevelopment,SD)和人性化。
1.门急诊楼的特点和任务
医院门急诊楼是医院的窗口和门面,是患者最先接触医院的地方。门诊人流复杂,在有限的空间和时间内,易形成健康人与患者混杂的局面,造成患者与患者、患者与健康人之间的交叉感染[1]。因此、合理的空间布局,现代化的建筑物自动化系统(BuildingAutomationSystem,BAS)、快捷的通讯网络、智能化门诊综合电子信息系统、人性化的候诊大厅,必将成为医院门急诊楼建筑智能化的全新理念。
2.门急诊楼智能化设计原则和目标
2.1设计原则每个时代的建筑无不打上时展的烙印。在智能化门急诊楼的设计上,将技术先进、符合主流标准、满足实用要求和便于系统维护作为出发点[2]。由于智能化建筑有很好的投资汇报率,经济效益显著,给建筑艺术与信息技术完美结合提供了良机,综观国内外医院建筑设计主流思想和设计理论,突破了以功能为主的设计理念,“以人为中心”成为医院建筑设计的首要原则。因此,在进行医院门急诊楼的智能化设计时,既要做到功能的叠加,又要防止设备的堆积[3]。避免以“A”的多少来评价智能建筑水平的高低。将建筑设计的前瞻性、科学性、创新性以及设计、施工与管理作为门急诊楼的设计原则。防止“病态建筑[4](sickbuilding)”或“室内空气质量(1ndoorAirQuality,IAQ)恶劣”的建筑出现。以结构化布线为基础,架构智能化门急诊楼的信息高速公路,给就诊患者和医务人员提供集人性化、信息化、专科化和商业化于一体的新型智能化门急诊楼。
2.2设计目标广大患者渴望有一个温馨、舒适、方便、和谐的就医环境,渴望医院提供高水平、快捷周到的医疗服务。而尽最大努力满足广大患者的要求[5],是建设智能化、现代化门急诊楼的宗旨和努力方向。门急诊楼在软环境的设计上除应具备完善的数据、语音、图像及多媒体通信与信息综合服务功能外;在硬环境上也应将门诊医生诊室设计成“一医一患一室一床”,以便保护就诊患者的私密。
3.门急诊楼智能化建筑设计的内容
3.1结构化布线系统的设计作为智能化建筑工程中的神经中枢——结构化布线系统(StructuredCablingSystem,SCS)是智能化建筑的关键部分和基础设施[6]。门急诊楼的智能化设计,必须充分重视SCS。从技术的角度讲,应根据SCS技术的发展适度超前,在经费许可的情况下,可以考虑光纤到桌面(FiberToTheDesk,FTTD)的布线方案,提升网络的整体性能。医院信息管理系统(HIS)、医学影像存档与通信系统(PACS)等的投入运行,以及电子商务(EC)、办公自动化系统(OAS)在医院的应用等都离不开SCS。而且随着医院数字化、网络化建设的发展,在未来的5-10年内,门诊医生工作站必将全面投入使用,更是离不开SCS的支持。
3.2BAS的设计广义的BAS不但包括建筑物楼宇设备的监控,还包括安全保卫系统
(如电视监控、门禁系统、防盗报警等)、管理服务系统(如各类报表编制、计量系统、物业管理系统等)。此外,用于消防的火灾自动报警与消防联动控制系统(FA)也属于该范畴,因其要求更高,国内近年来将其作为一个独立的系统进行设计和施工。本文所讨论的是狭义的BAS,主要包括以下几个方面:
3.2.1空调系统对空气流通有特殊要求的医院门急诊楼建筑,应以提高空气质量、降低噪音和节约能源为目的,同时综合考虑中央空调的类型、辅助设备、末端设备,气流、风量等因素。以外,在医疗建筑中将医疗环境检测系统纳入空调系统进行设计是十分必要的,在建筑的不同区域和空调系统的排风口等处安装相关传感器(如二氧化碳传感器等),进行必要的环境检测,同时在空调系统的设计上参考防治“非典”的空调设计要求。
3.2.2停车场管理系统随着数字化城市建设的加快,机动车数量迅速增加,就诊患者车辆的停放及管理将成为门急诊楼建设又一重要课题。采用先进的停车场管理系统既能对车辆进行有效管理和控制,保持良好的医疗环境,又能产生一定的经济效益。
3.2.3建筑医疗设备的设计和传统的楼宇建筑设备如电力监控系统、给排水系统等相比,建筑医疗设备有其自身的特点:第一,与建筑环境结合紧密,如集中供氧、负压吸引、压缩空气以及笑气供应和回收等子系统都必须结合医疗环境需求进行设计和施工。第二,各子系统前没有国家规范,医院在进行三气系统的设计时,必须结合医院需求,量身定做。同时在管理上,应将三气系统纳入BAS系统进行统一监控,实现普通楼宇设备与建筑医疗设备的统一管理。
3.2.4火灾自动报警与消防联动控制系统的设计该系统往往与BAS分开考虑,但是,在目前计算机技术、网络技术飞速发展的今天,火灾自动报警与消防联动控制子系统与BAS分开设计、施工和管理的模式,是与今天的科技发展不相适应的。不利于BAS的系统集成(systemintegrated,SI),不能达到节约人员,节省维护费,提高工作效率的建设目的。在施工期间,强调隐蔽工程的施工和验收,杜绝消防隐患,同时在建筑设备的选择上,严把质量关,因为建筑产品有使用后不可逆的特性,即建筑安装完毕后,很难通过“修改”的方式弥补缺陷、完善其功能。智能化建筑尤其如此[7]。
3.3门急诊背景环境调节系统的设计用于对门诊大厅、候诊厅等公共场所的软环境进行调节。从就诊患者的心态来讲,都想尽快就医,离开医院。但由于一些客观条件的制约,
候诊是必然的。在候诊期间,患者及陪护者如何度过这段时间,是医院在建设门急诊楼时必须考虑的问题。背景环境设计是门急诊楼家庭化设计的体现,优美的轻音乐,舒缓的旋律萦绕在门急诊楼内外,使患者有一种亲切感和归属感。背景灯光通过计算机来调节照度、色度,如在夏季以冷色调为主,冬季以暖色调为主,系统对改善门急诊楼的就医环境将起到积极作用。
4.门诊综合电子信息系统
系统以患者信息为依托,通信网络为基础,智能化导医为核心,计算机为工具,从而完成门诊各项服务性任务。该系统借助系统集成技术,将硬件(含系统软件、工具软件等)、网络、数据库及相应的应用软件组合成为有效实用的,具有良好交互界面的计算机应用信息系统。通过信息查询系统,消除长期困扰医院门急诊楼“三长一短”现象。
4.1门急诊大屏显示系统采用大屏显示系统,可对医院概况、科室设置、出诊专家、收费标准和药品价格等及时提供给患者,方便患者进行相关信息的查询,从而实现诊间医令、划价、取药等快捷准确的计算机管理。
4.2智能化导医系统为避免患者就诊时的顺序混乱和提高医务人员工作效率。在门诊管理系统的挂号预约子系统基础上,增设患者就诊科室的相关信息,设计安装小型电子屏幕,导向标志,指示患者就诊去向。导医系统的智能化设计应充分展现计算机技术,发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD)、等离子电视(PNP)等显示技术和通信技术的优势,并结合医院HIS系统,将门急诊叫号和导医系统进行柔性设计。患者挂号后即生成患者就医的相关信息,提示就诊科室的去向,门诊管理系统将挂号患者的信息传递给门诊智能化导医系统。该系统完全以患者就医为中心,以降低医务人员的工作强度为目的,以提高医院门急诊楼的使用效率为目标,来提高门急诊楼的整体功能。克服目前医院门诊患者就医由专人负责维持秩序和增设导医人员的诸多不利因素。
4.3增设计算机查询系统系统采用条码识别技术或密码确认技术,在门急诊楼的不同功能区域配置计算机触摸屏,方便患者查询在医院内的所有消费及患者所需要的各类医学信息资料,加强医院宣传力度,提高对患者的吸引力。
4.4构建全信息化门诊专用视频会诊系统根据科技的发展和21世纪就医模式的需要,智能化门急诊楼建设应设有电话预约挂号、医疗咨询、远程门诊视频会诊系统等,从而实施交互式多媒体有偿服务,解答患者常识性的医疗问题,指导就医,方便那些只需询问相关症状即可解决病痛的患者[8]。也为被距离和时间分割开的医、患之间建立一条信息高速公路。在智能化门急诊楼的建设中,构建一个集多媒体教学、远程门诊视频会诊系统于一体的全信息化门诊医师平台,通过门诊专用视频会议系统,开展远程专家门诊。系统联结成功后,异地协作医院只需将患者安排在有门诊视频会诊系统的门诊办公室或其他适合的场所,患者与远端的医学专家即可进行异地门诊。该系统将充分利用我国宝贵的医疗资源,同时可减少患者的医疗费用开支。这种异地门诊的就医方式在计算机技术、网络技术和通信技术飞速发展的今天将很快得以推广。
6门急诊楼智能化建筑设计应注意的问题
6.1注意协调各工种的关系在建筑上,各工种工程师所面对和处理的对象不同,智能建筑工程师由于掌握着最新知识,对技术的追求可能走在其他建筑工种的前面,而其他工种的工程师由于对“智能建筑”认识的偏差,于是便有了“智能建筑”无非是“一套综合布线,少些墙,多些孔”而已的观点。其实在国内有关“智能建筑”的文献中,“智能建筑≠建筑十智能”几乎是一致的说法(张瑞武,1996;李博贤,1997;林贤光,1997)。当然智能建筑技术的合理性不等于建筑的最终成功。各工种要相互合作、理解和沟通,才能完善“智能化建筑”。
6.2强调建筑施工与楼宇物业管理同步设计传统建筑物物业管理的内容较为单纯,智能建筑具有许多新的内容和特点,因此管理和维护相对复杂。建筑智能化系统所使用的设备科技含量高、自动化程度高,对操作和管理人员的技术素质要求高。同时智能建筑建成后,其维护和保养将成为正常运行的关键。基于以上因素,门诊楼的建筑智能化设计应包含物业管理的内容。
6.3注重工程与科研的关系信息社会的特点是知识、技术更新快,医疗建筑有公共建筑的特点,即为共性:但更多地是其他建筑所不具备的个性。比如门急诊大屏显示系统、智能化导医系统、建筑医疗设备系统、全信息化的门急诊视频会诊系统、门急诊患者输液管理系统等都是其特有的。有些系统是成熟的,也有些系统是不成熟的或没有的,医院必须结合具体的工程设计要求进行前期的论证、规划和开发,从而使工程和科研紧密结合,建设符合时代特征的医疗建筑。
7.结论
21世纪医院门急诊的就医环境要充分体现“以人为本”的理念,提高医院门急诊楼的建筑品位。让患者是“上帝”这一理念在医院得以充分体现,一流的环境、一流的服务使患者感受人生价值的升华[9]。同时,将门诊楼建设成为具有智能化、数字化、信息化、网络化和国际化的标志性建筑,为医院实现医疗建筑跨越式发展铺平道路,也为今后实现医院数字化管理创造条件。
参考文献:
[1)刘新明.[C].2000上海医院建筑设计及装备国际研讨会论文集[C],上海2000:193—194
[2]刘国林.建筑物自动化系统[M].北京:机械工业出版社,2002.433-434
[3]建设部科学技术委员会智能建筑技术开发推广中心编.智能建筑技术与应用[MI.北京:中国建筑工业出版社.2002.192—195
[4]李先庭.室内空气品质研究现状与发展.暖通空调[J],2000,30(3):36-40
[5]郭锡斌,张岚,张群,病人为中心,建设温馨家庭式服务窗口[J]医院管理杂志,2003,7:35-37
[6]吴达金编著.综合布线系统工程设计和施工[M).北京:人民邮电出版社,1999.4.6-10
[7]金磊.建筑科学与文化[M].北京:科学技术文献出版社.1999.10
关键词:电磁兼容电磁干扰智能建筑弱电系统
1电磁兼容性的提出
随着现代电子科技的飞跃发展,电子技术和电子产品已广泛地应用于各个行业生产领域和人门的日常生活中。尤其是微电子技术和数字计算机技术的发展使人类进入了信息技术时代。"电脑,上网,手机,智能化……"已成了人人皆知的名词。然而,电器设备和电子产品的普及应用与发展也造成了日益严重的电磁污染,给我们的生产和生活带来了不容忽视的影响,甚至造成严重问题。这个矛盾日益凸现,并屡见不鲜。
例如:电力设备的电位异常与谐波干扰,电动工具的电火花,都会影响通信系统和广播电视系统的正常工作;手机、手提电脑
在飞机上使用时会干扰飞机上导航控制系统的可靠工作,甚至造成飞行事故;医院里的心电起博器等医疗设备受移动通信装置无线电波干扰而影响正常使用等等。在工业生产中,以微电子电路为主体的自控仪表系统的工作环境和检测控制对象往往是高电压大电流的,这些电子仪表设备常常会受到电磁幅射、电磁脉冲、地电位异常、雷电冲击、静电感应、电弧、强负荷电流冲击、电源谐波、高频电噪声等等有害因素的干扰影响。这些干扰轻则会引起自控仪表装置的工作可靠性降低,重则甚至造成自控仪表系统的误动作或死机故障。
凡此种种都是常见的在同一电磁环境中的电子设备相互干扰而不能正常工作的现象。要解决这些问题,即如何使在同一电磁环境下工作的各种电子设备、电子系统都能互不干扰地正常工作,达到兼容状态,这就要看电子仪表设备的电磁兼容性(EMC)。
2电磁兼容的学科内容
电磁兼容性(Electromagnetismcompatibility)是一门新兴的综合性学科。它的主要研究内容是电磁干扰和抗干扰问题。还涉及到抗雷电、静电、太阳电磁场等自然干扰源、核电磁脉冲、无线电频率资源的分配和管理、信息系统电磁泄漏失密、电磁环境污染与生态效应等等领域,关系到大多数现代工业部门和军事部门。在工业环境中,主要致力于对电磁干扰源,电磁干扰传播途径,电子设备的抗干扰能力等几个关键环节的研讨。
2.1电磁干扰源
电磁干扰源主要有自然环境中的电磁噪声和人为外界干扰信号。
电磁噪声是不带任何信息的杂散电磁场。常见的有由大气中的雷电、太阳磁爆、风尘、地岩应力等各种原因引起的静电积聚与放电;电力设备中的感性负荷切断及投运时产生的瞬变脉冲噪声;各种电器产生的电弧,电火花等。信息技术设备的工作信号都是数字脉冲信号,由频谱分析理论可知:脉冲信号前沿越陡峭及脉冲频率越高,其包含的高次谐波及高频能量就越大,就会对外发射电磁能量。设备内的元器件,线路板轨线及连接线等都会对外发射电磁干扰。
无线电通信、广播电视、雷达等系统发射出的电磁波信号,相对于外系统而言是一种无用信号,对其它电子设备也是一种干扰。
2.2干扰的导入途径
电磁干扰的传输途径主要有通过传输线路和空间辐射两种方式。
在传输线路方面干扰主要通过共阻抗耦合和地线环路耦合方式产生影响。当电子设备或元件共用电源或地线时,就会通过公共阻抗产生相互干扰。电源内阻或地线自身的电阻值很小,但其包含分布电感,在高频时其阻抗不容忽视。高频干扰电流会在公共阻抗上产生干扰电压,叠加到其它电路上。
两设备之间的地电位不同时,就会产生地环路干扰。传输线路分布范围较大的仪表控制系统均应注意防止这类干扰。
空间辐射干扰多是通过高频电磁场传播的,仪表设备内部的电路之间和设备系统之间相互间都会产生这类干扰。
3电磁兼容的技术标准制定和认证工作
电磁兼容涉及的内容十分广泛,实用性极强。工业、民用、军用等几乎所有的生产、生活领域都需解决电磁兼容问题。世界上一些发达国家,如美国、欧洲共同体国家、日本等,在20世纪60年代就开始重视与发展这门学科,目前已形成了一整套完整的电磁兼容体系。这些国家已制定了完整的电磁兼容标准和规范,设立了能有效地对军用和民用产品进行电磁兼容检测和管理的机构,配备有高精度的电磁兼容测试系统设备。还研制了很多关于电磁兼容预测、分析和设计的程序软件。不断推出用于电磁兼容对策技术的新材料、新器件、新工艺。这些完善而周密的体系可以有效地保证电器设备从设计、制造、进入市场和检测验证的全过程得到控制,最终实现全面的电磁兼容。
电磁兼容问题几乎在各个工作领域中普遍存在,影响面极广。因而,制定完善的科技管理法规就势在必行。世界上工业发达的国家都设有电磁兼容(EMC)标准制定工作的专业委员会,并逐步走向国际统一标准。目前,国际上具有权威性的电磁兼容标准有:国际电工委员会的CISPR标准和IEC标准;欧洲共同体的EN标准;德国的VDE标准;美国的FCC标准和军用标准MIL-STD。
我国过去经济及科技基础比较薄弱,电子技术工业落后,电子仪表产品应用较少,电磁兼容的矛盾不突出,所以在电磁兼容领域起步较晚,与国外的差距很大。我国对电磁兼容的重视始于20世纪70年代的军工产业。至80年代才成立了"全国无线电干扰标准化技术委员会",研发并制定了一些电磁兼容标准。90年代初的海湾战争震惊了国人,交战中一方施放的电磁干扰竟能使对方的防空指挥系统陷于瘫痪失灵,使我们看到了电磁干扰与抗干扰在现代战争中的威力,象制空权、制海权一样,电子战的实质其实是争夺制电磁权。
接着,欧共体颁布的电磁兼容指令89/336/EEC使民用企业也感受到了对电磁兼容技术认同的迫切性。该指令规定自1996年1月1日起,凡不符合电磁兼容标准的产品一律不准进入欧洲市场,这给我国的民用电子产品的出口造成了很大压力。在此背景下,目前国内生产的个人电脑PC机出厂时,都已标注了抗干扰电磁兼容的等级标志。
今年我国已加入WTO而根据WTO/TBT协议(贸易技术壁垒协议)如果我国自身没有对产品进行电磁兼容认证的技术标准及要求则国外的不符合电磁兼容要求的"拉圾"产品就会大举入侵我国。令人遗憾的现象是:目前国内市场上销售的各类进口电子仪表系统及产品几乎都没有标示出电磁兼容的技术指标参数这一重要性能内容没有引起人们足够重视。建设和完善我国自己的电磁兼容标准体系已是刻不容缓的事情。
经过广大科技工作者和政府主管部门的努力,近年来我国也已陆续制定了约70多种电磁兼容标准。例如:国标GB/T17618-1998《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》和国标GB4343.2-1999《电磁兼容家用电器电动工具和类似器具的要求:抗扰度》等等。
这些标准规定了各种类型的电气电子设备在各个频段的电磁干扰发射值限值和抗扰度限值,并规定了相应的试验方法、仪器设备和试验场地。2000年我国成立了"中国电磁兼容认证委员会",并建立了认证机构--中国电磁兼容认证中心。目前又公布了首批进行强制性电磁兼容认证的产品细化目录和检测项目,涉及到10个产品类别的约80多种产品。国家出入境检验检疫局也对六种进口电子产品实施电磁兼容强制性检验。我国的电磁兼容认证工作正在逐步地全面开展并开始与国际接轨。
4电磁兼容控制技术
智能建筑弱电系统的主体设备是采用信息技术的各种电子设备。提高智能建筑弱电系统的抗干扰性能必须采用多方面的综合抑制措施才能获得满意效果。对于弱电系统而言应从电子设备的内部结构、电源回路、信号传输线路等几个方面来考虑抗干扰措施。
4.1弱电设备内部结构的抗干扰措施
弱电设备的外壳、机箱(柜)应采用金属材料,或在塑料外壳内喷涂一层金属膜作为屏蔽层。弱电电子设备外壳的通风孔、进出线孔、连接缝隙等要足够小(d<λ/20)。机箱的接缝处可使用导电衬垫,通风窗可使用波导管,面板显示窗可使用屏蔽玻璃材料。这些措施可用于切断通过空间辐射传播的电磁干扰。
弱电电子设备内部的电路板之间电路板与电源板之间电路板上射频元件区域都应使用厚度不小于0.7mm的镀锌铁板予以电磁屏蔽。屏蔽铁板应采用镀银铜线与外壳地连接。
弱电电子设备的输入、输出端接口电路设计中应设置消除雷电影响的抗电涌抑制器(SPD)、高低频滤波器、光电耦合器等电路,并尽量设法采用平衡传输制式,可有效抑制地环路干扰。
尽可能减小电路板中的相互电磁干扰。可采用多层电路板以减少引线;布线尽量短粗以减小环路电阻;布线转角处要圆滑,以利于阻抗匹配;不同类型的电路单元要分路接地等等。
电磁兼容控制技术极大地依赖于新材料、新器件、新工艺的发展。如广泛采用的表面贴装工艺(SMT);近年来迅速涌现的"电磁干扰对策元件"系列(EMI)已获得普遍应用。如:电感类EMI元件、三引线电容器、馈通电容器、压敏电阻、平面变压器、片式EMI滤波器、固态继电器、固态开关、导体丝网、导体薄膜,以及形形的EMI接插件、缆线、涂料、编织物等等。这些新器件、新技术的应用大大提高了电子设备的抗干扰性能。
电子设备内部的抗干扰措施主要应由弱电电子设备制造厂商去致力研究,但是作为智能建筑弱电系统设计的工程师,了解些这方面的知识,对于判断及选择优良品质的弱电设备是大有好处的。
4.2电源装置的抗干扰措施
电源装置是弱电电子系统的动力源电源的稳定可靠与否对弱电系统的影响极大。有资料表明:电子系统设备的故障有1/2~1/3是来自电源部分。对电源的干扰来源主要有雷电冲击电流;大容量感性负载投运或切断时造成的欠压或浪涌电压干扰电网中的高次谐波干扰等。
为抑制浪涌电流干扰可在电源的输入、输出端装设瞬变电压抑制器(TVP);在电源输入端隔离变压器的一次侧与二次侧之间加入接地的金属屏蔽层这对降低高能量的瞬时脉冲干扰十分有效。在电源单元的设计中应采用有隔离作用的宽工作电压范围(交流85V~265V)开关电源,可大为提高电源抗电网电压跌落的能力。
在电源输入端加装LC滤波电路是消除对电源环节造成影响的高频干扰和共模干扰的有效办法。在电源与负载之间串接"电磁干扰对策元件"--铁氧体磁环,可以很经济方便地抑制高频干扰,同时还能减小电子设备通过电源对电网中其它设备的干扰。
4.3传输信号线路的抗干扰措施
这个方面是从事智能建筑弱电系统工程设计的工程师们可以充分发挥主动性的领域,在做综合布线系统以及大面积区域或长距离的计算机数据网络、闭路电视系统、楼宇设备自控系统的布线设计时尤其应认真考虑这些问题。
(1)从现场测控器件至总控制室之间的长距离传输信号线宜采用双绞线,并选用小节距的双绞线。当多根双绞线在一起敷设时,最好采用不同节距的双绞线;当两对双绞线长距离平行敷设时,每隔一段距离应做一次位置交叉,以抑制噪声。传输线中应尽可能避免使用接插件等不连续连接的接插件。长距离传输线的终端应并联一阻抗器件进行阻抗匹配。
(2)关于智能建筑弱电系统的接地问题,过去往往要求弱电系统设置单独的接地系统,不与其它电气系统接地网共用。然而,近些年来一些引进的国外建筑工程设计和学习国外技术的建设项目中,采用大建筑面积的建筑物以及建筑群日益普遍。弱电系统要设置单独的接地体,实施起来常有困难。随着现代建筑技术的发展,目前,建筑物基础一般都采用"大底板"结构。把所有的桩基、地面基础、柱梁内的钢筋结构都联接成一体,作为接地体。其接地电阻往往非常小。弱电系统的接地宜考虑利用建筑物基础作接地体。
按照现代电磁兼容技术理论,电子仪表系统和电气系统的接地实质上都是一种"等电位联结",用以消除外界电磁干扰和安全保护。根据这些理论研究进展,近年来,国内外的有关设计技术规范也都有所修订与调整。例如:我国在参考了国际电工委员会"IEC60364-4-443:1995","IEC60364-5-534:1997"等文件后,于2000年修订出版的强制性国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年修订版)中,就新做了以下规定:
第(3.3.4)条:--防直接雷接地宜和防雷电感应,电气设备,信息系统等接地共用同一接地装置,并宜与埋地金属管道相连;
第(6.3.3)条:--每栋建筑物本身应采用共用接地系统其原则构成示于图(6.3.3)(图中把包括信息系统在内的所有电气设备的接地母线均连接在同一接地体上)。
按照上述国家标准的规定,弱电系统的接地可与其它电气系统共用接地装置。
(3)采用有屏蔽层的传输电缆是减少电磁干扰的一项基本措施。过去有些设计规定要求:信号传输电缆的屏蔽层,一般应在控制室的接地汇流排处接地,不应浮空或重复接地。即采用单端接地方式,但这种接地方式存在缺陷。
传输电缆屏蔽层仅一端做接地而另一端悬浮时,它只能防静电感应,防不了因磁场强度变化所感应的干扰电压。为减少屏蔽层内芯线上的感应电压,在有些弱电设备的技术要求屏蔽层仅一端做了接地连接的情况下,应采用有绝缘层隔开的双层屏蔽电缆,其外层屏蔽层至少应在两端做接地连接。这样,外屏蔽层与其它同样做了接地连接的导体构成环路,感应出一电流,因此产生降低源磁场强度的磁通,从而基本上抵消掉没有外屏蔽层时所感应的电压。最新修订的国家标准GB50057-2000版,第(6.3.1)条中已肯定了这种做法:"当系统要求只在一端做等电位联结时,应采用两层屏蔽,外层屏蔽按前述要求处理。"
(4)在传输线路的终端装设电涌保护器(SPD),可有效抑制瞬时电脉冲干扰。采用光电耦合隔离可消除一次元件与控制系统之间因地电位差产生的共模电压干扰对测控系统内部电路的影响。
变配电系统,顾名思义,就是保证建筑物供电与用电安全的系统,实现建筑物正常用电运行是变配电系统的主要监控目标。首先,变配电系统通过对建筑物各类型的电力开关设备进行监测,对配电柜高压与低压的运行状态进行控制来实现对建筑物内部电力供应与使用的监督与管理。其次,变配电系统还会对建筑物电路回路的电流与电压、功率因数这些电力关键参考值进行监测。变压器与电缆的温度、发电机的运行状态的好坏都是变配电系统的重要监督。电力系统本身具有一定的特殊性,其可以在瞬间发生很多的变化,所以在利用计算机系统对电力系统进行控制之时,其监测的频率是很高的,在监测的同时,要对这些监测中设备开关的状态与参数的变化进行准确且连续的记录,只有这样,变配电系统才能够准确地预测事故发生的机率,在自动状态下对变电系统事故地点进行分析。楼宇自动化系统中的变配电系统可以利用计算机对供电设备的开关进行远程控制,在停电发生后,可以对开关进行自动的顺序控制。另外,变配电系统还可以对应急的发电设备进行运行状态的监测,使其在有应急需要之时可以正常运行,自动切断不主要的电路回路,保证应急发电机的负荷在合理的范围之内。变配电系统除了对建筑物进行供电之外,还会对用电量进行计算,对每家每户的电费进行分析与计算,还可以对我国的供电政策进行有效的落实与执行,在供电高峰期超负荷的情况下对不主要的回路进行切断。
2给排水系统
使建筑物内部的中水系统得到正常的运行是智能建筑中给排水系统的运行目标与任务,给排水系统的主要功能是将建筑物内水泵与排水泵、污水泵等运行状态进行监测与管理,使建筑内各水箱的水位保持在安全可靠的限制值当中。另外,给排水系统还会对给水系统的压力进行测量,使水位与压力保持在安全范围内,根据水位与压力的变化及时进行水泵的关闭与开启。
3照明系统
智能建筑中的照明系统是建筑物内主要的节能系统,节能减排主要体现在照明系统的运行之中。照明系统的协调程度与运行力度是建筑物自动化与智能化的重要体现。在智能建筑中,电能是不可缺少的,照明系统是除了空调系统之外最大的电能消耗系统。与传统的建筑管理方法相比,智能建筑中的自动化系统可以实现40%左右电能的节省。照明系统的节能,主要利用于自动化系统对于停车场、走廊与对门厅等照明进行开启与关闭控制,对建筑物内的照明回路进行分组控制,使用电量过大、电路负荷过多时进行自动切断,对办公室与厅堂这些地方的照明系统进行无人熄灯的自动控制。这些控制的实现可以利用计算机中设定的开关开启与关闭时间进行远程控制,门锁与红外线也是比较好的照明系统控制手段。
4电梯系统
电梯系统属于智能建筑中的交通系统,对电梯系统的自动化管理也是楼宇交通管理的重要内容。对于电梯而言,其本身具有全套的自动控制装置,但是,要使其成为智能建筑中楼宇自动化系统的一部分,要将电梯本身的控制装置与楼宇的自动化系统相联系,使其实现数据的共享,使建筑物的管理者可以对电梯的运行状况进行及时的掌握与分析,在有意外事故发生的时候,可以利用自动化系统对电梯进行有效的控制。
5保安监控系统
保安监控系统主要由三部分组成。第一,闭路电视监视系统。闭路电视监视系统主要是利用摄像机完成的,管理人员将摄像机安放在需要进行监控的各个区域之间,利用电缆这一中介将图像传达到建筑控制中心,使建筑物的管理人员可以对大楼内部的实时情况进行观察与管理。还可以利用现代化的计算机技术对这些上传的图像进行分析,使影视中的物体与烟雾等不安全因素得到确认,为事故的处理提供证据。第二,出入口控制系统。对建筑物的出入口进行控制,就是利用电子锁或者是门磁开关这些设备对建筑物的人群进行控制。将读卡机等设备安装在建筑物当中,使建筑物的进入具有一定的权限性,对进入到建筑物的对象与建筑物的开放时间进行控制,随时掌握人员的出入情况。第三,防盗报警系统。防盗功能的实现,是利用各种敏感软件的安装实现对建筑物内部空间的控制,比如说红外线与震动传感器等等,将其安装在重要的防盗部位,如果监测区域内出现异常,报警系统可以做出相应的反应,通过建筑物管理人员对异常情况进行及时的处理。
6结束语
改革传统的教育教学理念与方法,将理论与实践有机结合,有效推进素质教育和高水平人才培养,一直是高等教育面临的重要课题。不同阶段,不同学科,其做法也有很大的区别。而与相关竞赛结合,对课程进行改革或者创新的做法都可以称作赛课结合。文献[2]介绍了清华大学计算机相关专业人才培养中赛课结合方式的具体做法,文献[3]介绍了赛课结合在嵌入式课程教学中的做法及经验。赛课结合理念赛课结合的本质是将课程教学与专业竞赛有机结合,通过一系列的教改措施,以快速提高学生的综合能力。课程在内容上针对性强,以实践能力培养为主。赛课结合的优势主要体现在:1)能有效促进成员的团队合作精神和自主创新精神;2)增强成员的沟通和交流技巧,包括队内、师生、院系甚至不同学校之间的交流;3)加强了设计与实践的结合、课程与竞赛的结合。实践表明,赛课结合的做法行之有效,且培养效果明显。近年来各类各级学科竞赛受到企业和高校的广泛关注和支持,学生的综合能力有了明显的提升。
广东技术师范学院针对所开设的本科专业情况,有针对性地强化赛课结合的培养方式。历年来在飞思卡尔智能车竞赛、各类机器人竞赛、电子设计大赛、智能建筑工程实践竞赛等赛事中取得优异的成绩。实验中心为竞赛提供设备、场地、耗材等全方位的支持,为各项赛事顺利开展奠定坚实基础。以竞赛为契机,促进一些专业课程理论教学、实验及实训教学的改革。在实验室的建设和维护上,也大胆创新,吸纳优秀的学生志愿者参与到实验室的日常管理和维护中,部分特别突出的学生还可以参与到实验室项目的建设中来。工程实践能力培养在传统工科专业实验教学中,大部分实验为基础性、验证性及演示性实验,真正设计性的实验比例十分有限,因而学生的实际能力与工程需求存在脱节现象,必须实行传统实验的工程化。文献[4]对材料成型及控制工程专业的工程实践能力与创新能力的培养做了较全面的介绍,可供相近专业参考。
广东技术师范学院对智能建筑工程实践能力培养,主要通过综合实训、工程现场参观实习等途径。目前拥有智能建筑综合实训室一间,其他相关实训室10余间,可开展中央空调、供配电及照明、防盗报警、视频监控、门禁及可视对讲等相关系统的实验和实训。实训室的特色是所有设备均为由专业教师和学生志愿者共同组成的团队自制及组装而成,在安装上尽量与工程现场一致。其中视频监控系统更是根据监控需求,选择枪机类型及安装位置。在综合实训中,要求学生先熟悉设备原理及接线要求,然后根据所设计系统功能,合理选择设备,自制连接线,最后进行安装及调试。从系统设计、设备选型到安装和调试,基本涵盖了工程设计的大部分环节。
2建筑工程赛课结合实践
广东技术师范学院在智能建筑工程赛课结合方面一直非常重视,自从2009年住建部高等学校土建学科建筑电气与智能化学科专业指导委员会主办第一届“亚龙杯”全国大学生智能建筑工程实践技能竞赛以来,每年都组队参加比赛,累计取得全国一等奖一项,二等奖两项,三等奖两项,成绩一直稳定处在参赛队伍的中上游,这与较完善的竞赛选拔及赛前培训机制密不可分。该竞赛也得到了学校的大力支持,建筑电气与智能化专业的学生对该竞赛也非常积极。由于赛制设置的特点,每年报名参赛的学生人数都高于实际需求数。考虑到学生的受益面和竞赛特点,形成稳定的赛前培训及竞赛选拔机制。竞赛选拔竞赛在学生选拔上层层把关,综合考虑学生自身特点、优势以及成员之间协作意识等因素。该比赛要求每所学校只能选拔一支队伍参赛,每支队伍由两名学生组成。有意参赛的学生自由组队,然后一同和当年要参赛的队伍一起参加培训。
指导教师综合各备选队伍培训期间的表现、学习成绩、特长、动手能力等因素,从中挑选最优秀的一支作为下一届比赛的参赛队伍。为了防止一些突发因素,可选1~2名学生作为预备队员。竞赛培训赛前培训主要分三个阶段。1)学习阶段。该阶段由指导教师介绍比赛的性质、赛规和赛制,就竞赛的的得分点、具体要求等内容做具体分析。当年参赛队员必须参加,下届比赛所有报名队伍均可参加,大约安排两次,四学时左右。2)实践阶段。在实训室按照比赛要求,制作导线、安装器件并调试。通过实际训练,按照比赛得分点要求,训练速度及成功率。3)企业培训阶段。由于实训室的设备为自制系统,与竞赛指定设备存在区别,在赛前一个月左右,竞赛承办方都会组织一些线上及线下的培训,教师和参赛队伍会克服各种困难,确保队员能够参加该阶段的所有培训。工程现场参观由于建筑电气与智能化具有鲜明的行业属性,学校与诸多企业建立了合作关系。学生除了在实验室进行学习和训练外,还可以去校外的实践教学基地、企业工程现场进行参观和学习。学生通过对实际工程的参观和学习,结合理论、实训知识,能够对工程竞赛的内容和形式有更深刻的理解和认识,可更好地进行参赛准备工作。
3结束语
对于现在存在我国的智能建筑当中的问题,可以从以下几个方面着手进行解决。
1)统一一套完善的操作设计、施工以及验收的标准在目前这个情况之下,我国还缺少了一套比较完整的在运行的时候比较好用的关于设计、施工和验收标准。对于现在的智能建筑设计和施工验收标准也有一项规章制度,像《民用建筑电气设计规范》JGT/T16-92,上海市的建筑工程的标准是《智能建筑设计标准》、《智能建筑评估标准》等,在各个地方都有一套适合于自身地方的一套相关的标准,到那时不论是国家统一指定的还是地方性较强的文件标准,虽然积极作用都是有的,但是对于火灾自动报警和消防联动等一些措施规范都不完全,甚至没有涉及。在现在运行较大的具有较多参考价值的《智能建筑设计标准》当中对不同种类的智能建筑还是存在着一个不足的地方,这些弱点给智能建筑电气系统的相关工作中都造成了巨大的难题。
2)智能建筑的设计工作需要由设计资源的总的承包方来承担设计院对相关不论是国家或是地方还是行业之内制定的规则比较了解,在设计的工作当红枣南瓜就能较好的按照国家的相关规章条例来进行工作,始终保持着先进成熟的技术标准,在经济的分配工作中更为合理,做出来的东子安全性更高,更让人放心;在进行设备的选择和系统体系的设计工作方面更加的规范,而且相关的要求也更为的开放、灵活和可扩,在进行工程项目设计的过程考虑的不是如何能够追求更大化的经济效益,而是完全从产品本身出发。设计院对设计程序和设计的过程掌握性更高,在和施工、监理、质量监督以及业主之间的交流沟通情况更方便,在和各个专业之间的配合工作也更为的紧密。
设计院可以给集成商制造一个很好的建筑平台和环境,相反,如果集成商不能够较好的掌握智能建筑设计的一个程序及整个的流程,那么在和相关的抓也交流沟通时就会很困难了。如果集成商不了解土建的施工图纸中的相关要求的话,采用自行的设计的图纸往往质量较差,无法达到施工图纸上的对于设计深度的要求。再次因为承建单位对智能建筑系统的内在表达要求无法做到了解,像系统较多较杂,施工运行的时间较久,在设备和线缆的性能不够了解等等情况。对智能建筑的弱点体系的重要性、综合性以及在技术施工发面的难度大的一些情况不能够完全了解的话,在进行实际工作的时候难度也是非常大的。所以针对这样的一个情况,现在在对建筑智能化的体系进行招标的时候多是单独进行,独立签约,在承建单位投标成功之后要自己去买相关的材料,施工方案也是自己自行进行设计,施工是也是自主完成,包括管理或是约束等等都是自己独立完成,这种没有智能化背景的公司来进行相关的监理工作,在今后的弱点体系的安装、调试和运行、维护等等工作的时候会造成巨大的影响,后续问题会相当的严重。在现今的由土建监理公司取代有智能化背景的监理公司的建筑还是普遍存在的会造成的麻烦包括有设计的方案不合理、采购的产品不合理、施工的进度受影响以及工程项目的完成质量不高等等众多问题。
电气工程是一项相当复杂的工作系统,强电系统包括了:干式变压器、柴油发电机、高压配电装置、低压配电盘、电线电缆及动力照明等等。进线系统大都分成了二路lokv独立电源进线,运行时分列进行,采用的是自动切换;在配电系统当中大都是用的双回路自动切换的方式,在应急电源不包括箱内的设置自动切换和整流的装置之外,还会配置多几套的UPS电源。在智能系统当中的建筑弱电系统主要有两种,一种是按照国家的规定的安全电压相关等级等,是具有直流和分流这样两种类型的比如说是24V的直流对电源进行控制,或者是应急用的照明电源。第二种就有语音、图像和数据等等信息的信息源头,比如说电话、电视和计算机等等都是此类。
关键词分布式系统综合化动态化前期仿真
1引言
智能建筑的基本问题实质上是信息、资源和任务的综合共享与全局一体化的综合管理。它实现的核心是系统集成,也就是说通过系统集成实现综合共享,提高服务质量和工作效率,达到多快、好省和高效的目的[1]。然而,随着社会信息化进程的日益发展和受人们对经济日益国际化趋势的认同,智能建筑必将呈现出新的态势,这种态势体现在进行系统集成的同时,考虑建筑物的异构性、分布性、动态性和碎片性等因素的影响下[2],应充分体现系统的分布化、综合化、动态化和智能化[3],这是建筑智能化进程中一个必须重视的战略性问题。另外,任何工程对方案的考核是至关重要的,就智能大厦而言,对方案的考核是一个不容忽视的问题,所以对设计方案的前期仿真很有必要。
2一体集成的分布化
智能大厦的系统一体化集成实质上是建立在系统集成、功能集成、网络集成和软件界面集成的多种集成的基础上的一门高新技术。智能一体化集成化的本质是计算机网络的管理。传统的集成式网络管理系统难以适应网络规模日益扩大、网络元素日益复杂的楼宇智能化要求,需要引入分布式管理方法。
分布式管理就是将管理的功能合理地分布于多个管理实体,以便有效、及时地对网络资源进行监视、约束和控制,提高响应效率和扩展功能,更好地实现网络管理目标。一个实际的网络系统,可以根据管理的需要,按照地域、功能子系统、网络等定义相对独立的管理域并选定其管理者;各管理域通过管理者的交互实现全局管理目标。管理者之间的交互有两种结构:层次的和全分布的。层次结构是通过上层管理者与下层管理者的交互来完成各管理域的管理者之间的协调。全分布式结构是一种对等结构,采用该方式的管理者之间能直接对等通信。一个实际的应用系统,管理的分布化的过程就是将管理应用功能由集中式客户机/服务器(Client/Server)模式转移到分布式计算平台的过程[4]。分布式计算平台的目标是实现跨平台资源的透明互操作和协同计算。
当前支持分布式计算主要有两类环境:基于过程的分布式计算和面向对象的分布式计算。目前的主流是后一类。如基于CORBA(CommonObjectRequestBrokerArchitecture,公共对象请求体系结构)和Java的计算,它们采用面向对象的技术,提供对象式的应用编程接口,主要是针对重用和异构环境下的操作问题,这对相对庞大和复杂的智能大厦系统是非常适用的,目前CORBA技术已引起业界的关注和重视[5]。CORBA是一个开放式跨平台的、语言独立的分布式标准,它引入的概念屏蔽了下层的网络传输,利用面向对象概念,实现分布式应用软件的可重用性和可扩展性,既大大简化了分布式应用系统的开发和维护,又便于异构环境下的集成,具有更高的可用性和可靠性的优点。目前遵从CORBA规范的产品主要有Inprise公司的VisiBroker,IONA公司的Orbix,Digital公司的ObjectBroker,IBM公司的ComponentBroker等,将基于面向对象的分布式计算技术引入智能建筑是顺应技术潮流的,同时它应是甲乙类智能建筑的技术要求[1]。
另外,分布式管理系统更容易实现大厦的智能化,不仅能实现管理的并行性和分布性,而且具有对管理活动的全过程进行多目标、多因素、多阶段、多层次的协调,实现管理系统的整体协调和全局优化。
3一体集成的综合化
网络是建筑物智能化的基础,系统一体化是以网络为支撑的,网络信息来源于不同实体,随着智能建筑的不断深化,被管理的对象趋于复杂化,复杂化的因素主要有:被管理的对象趋于复杂化,复杂化的因素主要有:被管理的数量、对象的种类、组织的异构性、物理分布、参与组织的单元的数量、服务综合的程度等,这时,由传统的相对单一的网络管理扩展为基于分布化的网络综合管理是环境的必然要求。
环境是系统存在、变化、发展的外部条件;系统与环境相互作用、相互影响,进行信息、能量或物质的交换。
综合管理是指确保系统的所有资源根据其目的而有效运营的所有手段,它是系统与环境相统一的产物。有关综合管理的平台也在不断涌现和改进,如基于事件(event)的驱动轮询方案,基于CORBA平台的方案。
4一体集成的动态性
事物的发展是m相对稳定的,在相对稳定的情况下,随着环境的需要仍在不断的发展和完善。智能建筑系统一体化集成的动态性是基于分布式的管理系统,也只有分布式的管理系统才能更好地实现其动态化。
动态化有两个含义:其一是故障的检测与动态重组恢复;其二是系统具有可扩展性。分布式系统具有故障诊断软件包,采用互查技术来检测系统发生故障的部位,并进行处理,动态地分配或重组系统,使系统工作于可靠状态。分布式系统采用并行处理技术,可满足智能大厦分阶段建筑使用的要求,边组织,边开通,从而减少了一次性开通的难度和避免了一次性投资的方式。另外分布式系统的硬件和软件都是模块化的,模块的连接嵌入比较方便,能够很好地配合日益扩大的系统需求,便于提高和完善系统的性能,保障了系统的动态先进性。系统的动态化要求使用动态的管理策略,由于Java和CORBA的迅速发展,动态管理技术也在日趋成熟。
5前期仿真
智能大厦的建设除了要达到预期的目标,即提供安全、舒适、快捷的优质服务,建立先进、科学的综合管理机制,节省能源和降低成本,还要达到系统的优化配置以减少投资。这就需要在工程实施前对系统设计的基本要求和功能进行考核,以便查漏补缺和修正。另外,因为智能大厦的网络集成不同于研究试验网,网络系统可靠性、开放性等要素对大厦的智能化管理和提高运行效率具有十分重要的意义,所以,对智能大厦的前期仿真就显得不仅十分必要而且十分重要。
由美国的Cleve和Moler博士在1980年前后创立的、正在蓬勃发展的Matlab为系统的动态仿真提供了良好的环境[6]。Matlab的家族成员之一的Simulink为系统的仿真更是提供了极大的方便,综合其它软件的使用可以使该软件在智能建筑的CAD中发挥更大的作用;此软件也能为其它软件提供良好的接口,便于SynchroHome等智能化集成系统软件的调用[2]。该软件有两个明显的功能;连接与仿真。首先利用鼠标在模型窗口上画出所需的系统模型。然后利用软件提供的功能对系统直接进行仿真,在系统的任何节点上可以输出波形,从而更好地监控系统的工作过程,并实时地对系统模型进行修改以达到预期目的。这种思想和方法适合于智能大厦一体化集成的仿真与分析,相信基于Simulink的仿真技术必将在智能建筑的CAD中打开一个崭新的局面。
建筑智能化在不断发展完善,高新技术不断推出,智能控制水平越来越高。建筑智能化其实质是信息产业的综合应用和体现,其建设过程涉及多个专业领域,是综合的系统工程。在建筑智能化建设中,前期的设计过程,显得十分重要。
智能化系统作为建筑物的“电脑”,设计原则应当是具有设备的先进性,配置的合理性,安全的可靠性和费用的经济性。为了适应加入世界贸易组织(WTO)后呈现的影响,我们应该对以往认真总结回顾,尽可能地化解各种不利因素,规范建筑智能化系统工程的管理。笔者仅以微不足道的工作体会,针对建筑智能化设计过程中的不足之处,从管理角度谈些非常肤浅的认识和对策。
2、建筑智能化设计过程中存在的不足
2.1主观设计倾向在本文的参考文献(1)中,作者归纳出四种值得我们注意的主观设计倾向:
第一种是简单化。
例如:设计楼宇自动化系统保证恒湿,没有采用湿度调整设备;
第二种是概念化。
突出表现在综合布线设计上,水平线缆不问情由地一律采用超五类UTP(非屏蔽双绞线),甚至对所有的语音点都采用6类线缆也非常舍得;
第三种是形式化。
在设计中不分条件,只管堆砌技术形式,结果沦落成摆设。
第四种是理想化。
所谓理想化设计就是把运行状态静态化,忽视大环境条件和系统运行的动态特性。
2.2重广告轻标准
由于建筑智能化技术覆盖面广,涉及的行业多,所以在工程建设中需要遵循规范,便于业主、设计师、工程师、承包商、供应商,在各阶段用统一的语言交流和运作。
可是时常看到有些技术方案,在不同程度上轻视标准。例如,在设计依据中罗列了不少标准文件名,设计内容却不符合标准,或者依据的仍是旧标准。
许多方案设计者热衷于厂家的广告,很重视广告跟踪。给出的设计方案富有广告性,大量的篇幅是在为厂家做广告宣传,甚至就是厂家广告宣传的翻版。
2.3缺乏整体把握犹如设备“堆积”
本着“以人为本”的原则,建筑智能化的规划与设计应当是面向功能,为功能的实现而合理配置,并且尽量优化组合。然而有的设计者可能是设备集成商兼商,为了得到更多的经济利益,把“最好”、“最先进”的设备都“堆积”到设计中;或许有的设计者是只从局部考虑,而没有考虑到能否和被设计的的建筑、环境相配合的问题,缺乏从整体上把握“智能化”;有的设计者还以“备份”为由,加大设备数量,实际上所增设备却从来是备而无用。
3、设计过程中存在不足的原因
设计者都希望自己的设计,对建筑物日后的运作起到一定的智能化作用。之所以存在如上所述的不足,可能有多方面的原因。
3.1很难全面掌握建筑智能化技术和设计方法
不同建筑物,基于用户档次,应用环境等因素,对设备配置以及运行的要求,皆有不同的需要。必须既要量体裁衣式设计,防止与现实脱节,又要照顾到日后的发展,有冗余地设计,做到恰到好处,切忌“高不成,低不就”。不要盲目追求与国际接轨,向亮点工程看齐,而一味的参考国外,参考高档工程。
设计人员因为很难全面掌握建筑智能化技术和设计方法,或者由于业主往往期望在本系统、本地区等范围内成为亮点,提出过高的需求,而不能正确地进行设计,合理地配置。有时候,设计者对于供应商供货的要求,硬件方面的技术指标没有具体说明,或者重视述说了硬件方面的要求,而疏忽了对其软件方面的要求,致使设计时在总体思路上,或者对于系统日常运作细节的考虑,可能出现这样或那样的问题。
3.2没有及时跟进科技进步
建筑智能化技术是个有始无终的科技进步过程,随着信息产业的发展,随着应用的提高,不断有新技术加入,也会不断地有新的问题产生。设计人员由于工作的忙碌,没有及时跟进,在设计中仍然沿用着过去不知那年那月的培训。
3.3各子系统设计缺少协调
子系统的设计,通常是在建筑设计院主设计完成后开始的,往往留给各子系统的设计空间相当有限,进而给每个子系统对其他子系统的设计要求和建议带来不便,或者总体设计师没有注意在各子系统设计时对智能化系统的指导,设计上缺少协调。
4、把好设计关的对策
4.1启用建筑智能化顾问公司
如何在当前的技术、经济条件下进行优化,取得最大效果是智能化建筑设计的核心。应选择对建筑智能化技术有经验的建筑设计单位,负责施行以总体设计师为核心的、包含建筑师、各所需专业的一体化和优化设计。应在设计阶段的一开始就启用建筑智能化顾问公司,配合、协调以总体设计师为核心的主设计,协助用户做需求调研并形成报告;向用户介绍智能化系统各专业的设计方案;提供招标需要的技术文件;完善主设计的设计建议书,并且要说明各专业对其他专业的设计建议和特殊要求,形成专业设计之间的衔接。招标文件不应由参加投标的集成商、工程商提供,以利于公平竞争;招标文件不应设置“陷阱”。
4.2技术评审至关重要
工程前期做好对初步设计、详细设计的技术评审,对以后的建设过程至关重要,因
为很多事情在工程设计确定之后,要改变就比较复杂。与其在建设过程中要花数倍的精力来修正,倒不如在前期把好设计关,给施工以及竣工验收创造良好的开端,促进工程的良性运作。技术评审要审查设计是否满足技术要求,是工程管理的重要组成部分。技术评审不仅要考虑与设计有关的技术工作,而且还要考虑智能化系统工程的其它方面。技术评审意味着一种“关卡”,这种“关卡”用来确定进入下一阶段的准备就绪状态。
5、技术评审
国内外建筑业采用的工程发包模式有多种,其设计阶段都有初步设计和施工设计之分,有的将施工设计放在招投标之前进行,有的将施工设计放在招投标之后进行。
5.1基本的技术评审
初步设计评审:该评审是在初步设计完成后进行,评审合格表示可以进入招投标阶段,或进入施工设计。初步设计评审不应与评标合并进行,因为投标者有多家,如果不能安排充分的时间,搞突击,就会走马观花。初步设计评审要为每个子系统及其功能上的相关组合进行评审,要对初步设计方案在全系统级的优化进行评审,要研究系统的可靠性、可维性、可用性、安全性和可实施性等等,为进入施工设计尽量提供更多的建议和分析。
施工设计评审:审定施工设计是否符合初步设计和招标书的要求。如果符合,业主和中标施工承包商则可以签署合同,便可以由中标者开始各种所需要的准备工作,为采购和施工作好过渡;如果不符或由于招标后设备选型改变、采纳了优化建议等,中标施工承包商应对施工设计作出修正和深化设计,直至全部相符。
施工设计评审认可的施工设计是具体施工的依据,时间要恰当,评审之后不要过多的变动,对采购和施工准备有不利的影响;进行地过晚,则可能推迟施工进度,整个工程期将拖延。在具体施工之前,应进行施工交底。
5.2技术评审的过程及注意事项
5.2.1评审的准备
评审的准备工作,应由业主技术负责人组织,恰当挑选设计者、专家,以最少的成员组成一个精干的评审小组;评审组的成员应充分地掌握被评审的专业,能胜任被评审专业的评审,以便参审者之间不用在交换意见上花费过多的时间;业主在评审前应准备好议事日程安排、评审项目和成套资料,以免到了评审会上措手不及;成套资料不能过多,如果超过了被评审的范围,不仅导致不必要的资料费用,而且有限的评审时间,也会导致评审质量的损失。
5.2.2评审的进行
应当保证评审组充分地审查所有的项目,并提供协调过的评论和指导;应当鼓励所有参审者采取坦率、公正和客观的态度,参审者之间应当通力协作;通过对问题正当地提出疑问,来找出设计的缺陷。
5.2.3评审的结束
应公布技术评审备忘录,备忘录应确认技术评审的记录汇编及更改项目,认可技术评审已完成。备忘录应包括会议中提出的重要评论、结论、决策和建议的概述及理由。
5.2.4评审的注意事项
要从“关卡”出发确定评审方针、议事日程、参加人员等各种评审活动;
应由总设计师负责制定技术评审计划概要和评审进度,并由业主认可;
应当给子系统设计者提供参加评审的机会,便于对各子系统进行正确的评审;
要有施工保障方面的职能部门(例如,基建处、供应处)参与评审;
物业管理部门,也应参加系统的设计审核,看看是否符合使用需要;
只要有可能,在技术评审中应当采用计算机辅助分析方法;不能企图采用简易方法完成优良的技术评审,充足的时间、合适的评审范围、高素质的参审人员,对评审工作的成功起重大作用。并且,最好要指定每个项目的负责人。
(一)建筑电气工程概述。近些年来,民用建筑的数量越来越多,随着人们生活水平的提高,建筑电气工程设计面临着高要求的挑战,而且,在科学技术异常发达的今天,电气工程中应用了多项新技术,电气工程的质量要求也越来越高。建筑电气工程有着固定的施工工序,每道工序的质量都需要进行严格的控制,这样才能保证电气工程的质量。
(二)建筑电气工程的设计原则。在进行电气工程设计时,需要按照一定的原则进行设计,这样才能保证设计的质量,一般来说,建筑电气工程设计的原则有三点,一是经济原则,二是节约原则,三是效益原则,另外,设计时还要严格的遵守相关的规范,结合建筑工程的实际用电情况,在保证建筑工程效益及质量的前提下,对电气工程设计进行整体的规划。电气工程设计针对整个电气工程施工,主要包括电力负荷情况设计、供电电源设计、配电系统设计、接地防雷保护设计、电气照明设计等,只有设计具有规范性,电气工程施工的质量才能得到有效的保证。对于建筑电气工程来说,重要的载体就是电力负荷情况,能够保证整个建筑工程正常运行,因此,在设计电力负荷情况时,必须要十分的慎重;而电气工程的核心为配电系统及电气设备,可以保障建筑工程的电力供应,设计时也要保证质量。
二、智能技术的优势
(一)能够实现全面的监控。在一些大型建筑中,建筑内部的结构十分的复杂,而且设置的功能也比较齐全,这就使得电气工程变得比较庞大,所安装的电气组件就会非常多,由于组件的数量比较多,故障发生的可能性就会增大,而且故障一旦发生,工作人员的排查工作量就会非常大,很难及时的找到故障位置,从而带来一定的影响,也使得管理工作的难度加大。不过,应用了智能技术之后,通过智能化系统,对各个楼层的电气组件工作情况进行监控,另外,智能化系统的工作模式为采集——处理——反馈,这使得发生故障时,故障信息能够及时的反馈到控制中心,从而实现有效的监控及管理。
(二)输出控制指令及时有效。通过智能技术,建立起电气智能化系统,具备输出控制指令及信号的功能,根据指令,终端可以进行相应的操作,最终实现了控制的目的。最初,在进行建筑电气工程设计时,设计人员就应该具有应用智能技术的意识,这样才能保证应用的充分性,同时,还可以提高智能系统的控制及管理作用。
(三)具有较强的联动性能。现今,在电气工程中应用了电气自动化,电气自动化设备在运行的过程中,通过智能技术可以有效的提高联动性能。在建筑物中,具备安防、消防、通风、照明等自动化系统,在应用了智能技术之后,这些自动化系统可以被整合为一个整体,实现联动,并提高联动的性能,这样一来,在各个子系统中,资源及信息的配置得到了优化,并且提高了利用率。具有较高的安全性。建筑物在使用的过程中,安全问题是最为重要的问题,如果建筑物存在安全隐患,那么使用建筑物的人们就时刻的处于危险当中,应用了智能技术之后,建筑的安全性将会得到了大幅度的提升。电气工程是建筑工程中所必不可少的部分,不过,电气工程自身就具有一定的安全风险,而且随着电气自动化设备的广泛应用,安全问题也变得更为突出,设备问题、操作问题、环境变化等都可能引发安全事故,进而造成人身危害。不过,应用了智能技术之后,通过智能系统的全面监控及管理,可以及时的发现安全风险,从而降低了伤害风险,提高了安全性。
三、智能技术在建筑电气工程设计中的应用
(一)在自动化控制中的应用。在建筑电气工程中,自动化控制及保护系统是必不可少的,通过自动化控制和保护系统,可以有效地进行自我保护,避免电气工程事故的发生,因此,在进行电气工程设计时,要十分注意自动化控制的设计。为了有效的提高自动化控制的质量,在设计的过程中应用了智能技术,具体说来,就是应用GPS定位系功能,通过计算机控制系统及GPS定位功能的结合,整个电气工程都可以进行有效的定位,包括电气设备、装置配件等。
(二)在接地和电气安全设计中的应用。对于建筑电气工程设计来说,最为重要的一项内容就是安全防护,一般来说,电气工程设计中安全设计主要包括三个方面:第一,等位联结,等位联结的目的主要是保护用电安全,实现电气设备防雷,理论上来说,如果等位联结的范围越小,那么安全保护等级就越高,因此,在实行等位联结时,接地就是一种小范围的等位联结;第二,过电压保护,电气工程中需要用到大量的电气设备,而有些电气设备所能承受的电压比较小,因此,要通过配置过电压保护装置来对这类型的电气设备进行保护,避免故障的发生;第三,漏电保护,当发生漏电或者短路时,漏电保护装置会及时的将电路切断,保证人身安全,避免造成无法估计的损失。在进行这三个方面的安全设计时,通过智能技术的应用,利用智能系统对其进行有效地控制,从而降低了故障所带来的风险。
(三)在电气设备优化设计中的应用。电气工程设计中还包括电气设备优化设计,在应用智能技术时,主要应用在两个方面,第一,智能化技术的遗传算法,所谓遗传算法,是指一个计算机模型,属于比较先进的技术,在生物进化的过程中,存在着遗传学机理,遗传算法的原理就是以此为依据,再加上达尔文生物进化论中的自然选择理论,通过科学的模拟,进行随机性搜索,最终完成对电气设备的优化设计;第二,智能技术的专家系统。在实际的电气设备优化设计中,会将遗传算法与专家系统相结合。
四、结论