1、3.2.1 综合布线系统概述 103.2.2 综合布线技术的发展 113.2.3 综合布线技术的特点 113.2.4 综合布线系统的组成 123.2.5 综合布线系统的新应用 143.2.5.1 布线产品与楼宇自动化系统（BAS）的结合 143.2.5.2 小型光纤连接头的新型工艺 153.2.5.3 阻燃和环保产品的应用 163.2.6 结论 163.3 除湿技术 163.3.1 除湿的概念 163.3.2 除湿方法及应用 173.4 管理技术 183.5 通信网络技术 193.6 实例设计智能住宅节能管理设计 204 智能建筑电气弱电新技术展望 225 结论 24插图索引图1 智能材料结构
2、系统 6图2 SMA 本构关系曲线 9图3 IBDN Control Plus线缆 15图4 optimax2系列LC连接头 15附表索引表1 光纤在工程结构中的应用及原理 8中文摘要智能建筑产业是随着信息产业的发展而诞生，且迅速发展起来的。现代建筑物的电气发展是经过电气化阶段、自动化阶段和当今的智能化阶段。智能建筑系统工程，它作为弱电系统工程的延伸和发展，综合性强，涉及的专业领域更广。建筑物使用功能现代化的需求和相关技术的不断更新和进步，共同促进智能建筑弱电系统技术的快速发展。 在我国来说智能建筑发展是较迅速的，但是整体弱电系统工程是建筑电气工程中较薄弱环节，无论是技术力量、人员素质、设计与
3、施工、智能化系统工程施工监理等都相对较弱。本文将首先论述智能建筑的发展，在此基础上论述当今电气新技术在智能建筑的应用，并对由于新技术的应用而带来的诸多方面的问题进行阐述并提出一定的解决方案和方法。对传感技术、除湿技术、节能环保技术、管理技术在智能建筑当中的应用进行探讨，并在智能建筑中使用电气技术在综合布线系统方面的应用进行详细阐述。在此基础上提出自己对这些方面的见解及对未来智能产业的展望。关键字：电气技术；智能建筑；节能环保；综合布线；传感技术；The application and development of electrical technology in intelligent bui
4、ldingElectronic information Engineering Grad 2003 xu qiAbstractThe intelligent building industry was born along with the information industries development, and also rapidly developed. The modern buildings electrical development is after the electrification, automation and todays intelligence stage.
5、 The intelligent building system engineering, as extends and development in weak electricity system, is strong in comprehensive nature and involves the specialized domain that is broader. The building demand and the correlate technology of using function modernization are so unceasingly renewal and
6、progress, which promote fast development of the weak electricity system technology together.In our country, the intelligent building development is rather rapidly, But in the building electric engineering, the whole weak electricity systems engineering is a rather weak link, whether technical force,
7、 personnel quality, design and construction, building of intelligent systems engineering supervision, etc. are so correspondingly weak.This article firstly will be elaborated the development of intelligent building. In this foundation, it narrates the new electrical technology applied in the intelli
8、gent building and then elaborates problems to many aspects brought by the new technical application. At last, we will propose some relative solution and method as well. The application in the intelligent building for the sensor technology, the wet eliminate technology, the energy conservation, envir
9、onmental protection technology and the management technology will be discussed here, and it will be detailed elaborated the application of the synthesis wiring system in the intelligent building by using the electrical technology. At last we will propose opinions to these aspect and forecast to the
10、future in intelligence industry.Keywords: electrical technology, intelligent building, energy conservation and environment protection, comprehensive wiring technology, sensor technology1 绪论随着信息化、网络化以及电子商务时代的到来,人们对建筑物的高效化和多功能的要求也随之提高,智能建筑应运而生。智能型建筑是信息时代的产物,是以计算机和网络为核心的信息技术向建筑行业的应用和渗透,它完美地体现了建筑艺术与信息技术
11、的结合,形成既有安全舒适和高效特性,又将科学技术与文化艺术相互融合的综合体。智能建筑虽然历史很短,但前景广阔,在世界各国发展迅猛,已呈现出21世纪建筑发展主流之势。国外智能建筑的发展起步较早,到目前已经取得了一定的成绩。1984 年,世界上第一座智能大厦诞生于美国哈特福德市,它是将一座旧金融大厦进行改造,定名为“都市大厦”。这座38层高,总建筑面积达十万多平方米的建筑,使客户不必自购设备,便可获得语言通讯、文字处理、电子邮件、市场行情信息、科学计算和情报资料检索等服务。此外大厦实现了自动化综合管理,对楼内的空调、供水、防火、防盗、供配电系统等均实现电脑控制,使客户真正感到舒适、方便和安全。由此
12、,引起了各国的重视和效仿。进入20世纪90年代美国开始实施信息高速公路计划,作为其结点的智能建筑更是受到重视,在智能建筑领域,美国始终保持技术领先的势头。据不完全统计,美国新建和改建的大厦中有近70%为智能型。日本在1985年开始建设智能大厦,并制定了从智能设备、智能家庭到智能建筑、智能城市的发展计划,成立了“建设省国家智能建筑专业委员会”和“日本智能建筑研究会”（J IBI） 。新加坡政府为推广智能建筑,投巨资进行专项研究,计划将新加坡建成“智能城市花园”。韩国也正在将其半岛建成“智能岛”。英、法、德等国也相继在20世纪80年代末和90年代初发展各具特色的智能建筑。欧洲国家的智能大厦主要集中
13、在各国的现代化都市。亚太地区智能大厦则主要集中在汉城、香港等中心城市。智能小区和智能住宅在世界发达国家发展势头强劲。智能建筑最近几年在我国发展也很快。许多公共设施，高层建筑，甚至住宅小区都要求智能化，智能建筑热就要到来或已经到来。任何新事物刚一出现人们都有一个认识过程，一旦被人们认识了，很快就会引起一股热潮，但有热就会有冷，当热过了头的时候就要适当冷一点，否则会象人一样热过了头就会生病。1991年开始，我国建成不少智能建筑，但根据有关资料介绍，我国已建成的智能建筑有70以上运行不正常，上述比例是否正确没有去分析过，但根据工作中接触的情况看，至今见到的运行正常，真正达到智能建筑标准的确实为数不多
14、。造成投资浪费现象惊人。已建智能建筑现运行情况可分为以下几种：最严重的是系统处于停运状态，这种项目大都建于9 0年代初期，通过代理商订货，调试，验收及培训工作不完善，后期服务无法保证，出现问题找不到原订货商，找到了费用也很高；另一种情况是系统能够运行，但只能进行显示与手动控制，这种情况比较多。只有在近几年来人们注意了对供货商或代理商资质的审查，并对设计、调试、验收、培训及后期服务在合同中都作了明确规定之后，情况大有好转。“智能建筑”开始在我国出现，在国内经历了近二十年的发展历程，大致可分为两个阶段：第一阶段是从80年代末期至90年代中期，为摸索和实践阶段，这一阶段在智能建筑的概念、设计理念、建
15、设标准等方面的认识还较为模糊；第二阶段是90年代中末期至今，为大规模的建设和高速发展阶段，经过第一阶段近十年的实践应用，行业中和社会上对智能建筑的认识逐渐趋于清晰，从早期的较为盲目到回归理性、客观。与其相对应的建筑智能化技术及其应用也取得了长足的发展，有关智能建筑的设汁、施工、验收规范和相关的法规逐步得到建立和健全。到90年代末期，国内智能建筑的建设己逐步走上健康、有序的发展轨道。进入二十一世纪，随着社会信息化的发展，建筑智能化系统己成为许多建筑物中不可缺少的基础设施，智能建筑的设计、系统集成商队伍不断扩大，已发展成为建筑行业中的一股新兴力量，与其相配套的产品制造行业也向国产化和产业化方向发展
16、，并赋予了建筑全新的概念。2 智能建筑与智能电气技术概述2.1 智能建筑概述2.1.1 智能建筑的定义智能建筑是以建筑为平台，兼备通信、办公、建筑设备自动化，集系统结构、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个高效、舒适、便利的建筑环境。2.1.2 智能建筑的发展智能建筑在20世纪80年代中期起源于美国，并在美国得到了迅猛发展，不久，智能建筑的发展在世界范围内一浪高过一浪，在欧洲、日本和东南亚等地区迅速刮起了建智能建筑之风。据报道，智能建筑也经过了一个演变过程。上个世纪80年代初，大量采用电子技术的家用电器面市，当时人们称之为住宅电子化；80年代中期，将家用电器、通信设备与安保防灾设备
17、各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念；80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为智慧屋、在欧洲称为时髦屋，日本建设省在推进智能建筑概念时，提出了家庭总线系统概念。智能建筑的发展，是建筑技术与信息技术相结合的产物，是随着科学技术的进步而逐步发展和充实的，现代建筑技术（Architecture）、现代计算机技术（Computer）、现代控制技术（Control）、现代通信技术（Communication），即A+3C技术是智能建筑发展的技术基础。2.1.3 智能建筑的组成智能建筑是在建筑这个平台上
18、，由三大子系统所构成。建筑平台就是建筑物（包括环境）本身，如果没有这个平台，就无从谈起建筑的智能化。所谓三大系统，是指通信自动化系统（CA）、办公自动化系统（OA）、建筑设备自动化系统（BA），它们一起构成了整个智能建筑。2.2 智能电气技术概述2.2.1 智能电气技术的定义建筑及建筑群用电一般指220V50Hz及以上的强电,主要向人们提供电力能源。智能建筑中的电气包括强电与弱电两类:一类是国家规定的安全电压等级及控制电压等低电压电能，有交流与直流之分，如24V直流控制电源，或应急照明灯备用电源。另一类是载有语音、图像、数据等信息的信息源，如电话、电视、计算机的信息。人们习惯把弱电方面的技术称
19、之为弱电技术。现代计算机技术、现代通信技术、现代自动控制技术和现代图像显示技术、综合布线技术、系统集成技术等现代信息技术以及其他现代高新技术与建筑技术的有机结合构成了智能建筑，应用于智能建筑的弱电技术就是智能建筑弱电技术。也是本文重点讨论话题。2.2.2 智能电气技术的发展建筑电气技术的发展，是随着建筑技术的发展，电气科技的发展而同步的。尤其是随着信息技术的发展，如计算机技术、控制技术、数字技术、显示技术、网络技术以及现代通信技术的发展，使建筑电气技术实现了飞跃性的发展。自从改革开放以来，与国际上进行广泛的技术交流，国际上许多先进的新产品、新技术不断进入中国建筑市场，使建筑电气行业迈出了新的一
20、步。随着改革开放的不断深入，与国际技术交往、合作愈加频繁，从70年代末期的南京金陵饭店首开高层建筑国内外合作设计的先例后，相继在广东、深圳、上海、北京等地陆续建设了一批高层建筑。有的是合作设计，有的则是国内设计单位独立完成。在此期间，广大设计单位纷纷感觉到建筑电气技术的发展速度之快，是我们闭关自守这么多年所始料不及的。我们可以回顾改革开放初期建筑界的形势，国家以邻近港澳的沿海城市作为改革开放的窗口，全国许多省市的建筑设计院则以在沿海特区开辟分院、公司作为了解新技术的窗口。这种举措，在当时确实起到了良好的作用，使我们进一步看到了自己的差距，也逐步了解了国外建筑电气发展的情况。通过与国外同行的交流
21、，引进新产品、新技术用到建筑中来。促进和加快了我国的建筑电气技术的进步。经过多年的发展，随着基本建设的推进，建筑电气技术在全国范围内得到了充分的发展。至今为止全国已有数千座智能建筑相继建成，令世界建筑界瞩目，同时全国住宅小区智能化系统示范工程也相继建成。经建设部科技发展促进中心评估通过了一批在工程中已实际采用、具有国内领先水平的建筑智能化技术的科技成果。3 建筑电气技术的综合应用电气技术是智能建筑中一个重要的部分，由于电子产业的飞速发展，新产品的应用已经成为衡量一座建筑水平高低的主要标准之一。传感技术、综合布线技术，还有日益受关注的环保技术和节能技术的发展，另外再加上电磁技术和自动化技术等的应
22、用与实现，使得高智能建筑成为一个能“思维”的部件，日益影响着越来越多人们的生活。相信不久的将来，智能建筑也将成为普通百姓舒适的生活场所。3.1 传感技术3.1.1 传感技术概述3.1.1.1 传感器的定义人类社会文明的发展过程中经历了几次大的科技革命，其从根本上表现为用机器（机器人）代替人的劳动。一般人在劳动过程中，首先通过人的五官（眼、耳、鼻、舌、和皮）感受外界信息，将所得到的信息送入大脑并进行思维和判断，然后大脑命令四肢完成某种动作。表现上传感器能够代替人的五官完成感受外界信息的功能，成为传送感觉的一种器件。若被测量的是电量，可直接与各种智能仪器（电脑、机器人、和计算机）连接，并进行信号处
23、理。若被测量是非电量，如物理量（力学量、湿度、流量和温度），化学量（成分、酸碱度和反应速度），生物量（血压、人体反应）等，必须通过相应的传感器将它们转换成电量，再送入计算机进行处理。3.1.1.2 传感器的分类由于被测信号的种类很多，而且一种被测量可以用不同种类的传感器来测量，一种传感器也许可以测量几种被测信号，所以目前传感器存在很多分类方式，这里介绍几种基本的分类形式。1.按照工作机理可以分为物性传感器和结构型传感器两大类。物性传感器利用外界信息使材料本身的固有性质发生变化，通过检测性质的变化来检测外界信息。结构型传感器利用外界信息使一些元件的结构（如弹簧、气压）发生形变，通过测量结构的变化
24、来检测被测对象，如用金属的伸缩来感知温度等等。在智能建筑中物性传感器使用的比较广泛，例如温度、湿度传感器在室内环境的应用，气体传感器在厨房之中的应用等。2.按照信息的传递方式可以分为直接型和间接型传感器。将被测的信息通过传感器直接转换成电信号的传感器称为直接型传感器，将被测信息通过多于一次才变为电信号的传感器称为间接型传感器。现代广泛应用在智能建筑中的传感器已经集众多功能于一体，处理起来更要依靠其他设备的支持，所以产生了许多的更复杂、更精密的间接型传感器。3.按照人类的感觉功能分为视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉五类传感器。机器人的感觉系统由视觉、触觉、痛觉、滑动觉、接近觉、热觉或温觉、力觉、嗅觉
25、、听觉和味觉组成。另外为了将多个传感器得到的信息综合利用，发展多信息处理技术，使机器人更准确、全面和低成本地获取所处环境的信息，组成了机器人智能技术，如机器人的多感觉系统（robot sensory system）和多传感器信息的集成与融合（multi-sensor integration and fusion）。另外，按照制备传感器所用的材料可以分为半导体传感器、金属传感器、陶瓷传感器、光纤传感器、高分子传感器和生物传感器等。按传感器的检测对象分为温度传感器、光敏传感器、压力传感器、磁敏传感器、气敏传感器、湿度传感器、离子传感器和生物传感器等。总之，为了使用的方便，不同的行业依据分类方式的不
26、同，而且会随着传感器的发展出现更多的种类。3.1.2 传感技术在智能建筑中的应用3.1.2.1 智能材料结构的定义智能材料结构,是将具有仿生命功能材料（如传感元件、驱动元件和控制系统） 融合于基体材料中,使工程结构及构件具有人们期望的智能功能。这种结构不仅具有承受载荷的能力,还具有识别、分析、判断及动作等功能（见图1）1。传感 控制系统 驱动图1 智能材料结构系统90年代以来,欧美、日本等国以及中国在建筑物、铁路、桥梁、海洋平台、水坝和高速公路等结构的健康监测和安全评定的智能结构系统研究等方面形成了多学科交叉研究热点,并取得了一些实质性的进展2。在评价土木工程结构和建筑物安全可靠性的过程中,如
27、果能在工程结构中埋入传感器、作动器和控制器构成智能结构系统,就能实时监测土木工程结构的安全状态,以抗震防灾,减少结构的安全事故。 土木工程中智能材料结构的基本功能包括: 感受内外部荷载; 测量结构对荷载的反应; 确定结构安全状况; 及时诊断、动作并相应改变结构的状态,但是土木工程结构及设施的特点是:体积大,跨度长,分布面积广,服役使用期限长。利用传统传感元件组成的长期监测系统,实时在线地反应诸类情况比较困难,必须引进新的传感、动作和控制机理和器件。近年来,高性能感知材料和传感元件以及高效驱动材料和实用的控制装置的研究已取得了一些进展,并将进入实用阶段。以下将介绍有关智能建筑土木工程智能结构中新
28、的传感器技术及其应用。3.1.2.2 压电材料元件传感原理及应用压电材料具有正负压电效应。受载荷作用时,压电材料两电极上将产生极性相反的束缚电荷,且电荷的密度D与外界约束力或变形成正比。利用其正压电效应可以研制各种传感器, 其原理矩阵方程为D = eE + （ 1 ）式中e、分别为压电材料的压电应力常数矩阵及应变为零时的介电常数矩阵。压电陶瓷材料作为传感元件,具有很高的灵敏度、良好的线性响应特性和相当宽的频响范围。在自诊断、自适应智能结构中,埋入压电陶瓷元件阵列可监测断裂（或承受冲击） 时的声发射信号和结构在动态激励下的响应。 压电陶瓷的机械特征与混凝土的机械特征较近,这必将在对土木工程的结构
29、进行综合诊断、安全评估等工作中发挥特定的作用。人们在压电陶瓷的基础上开发出新的强度高、频响宽、韧性好的压电复合材料（ Piezoelectric Composite Material ,简称PCM） 。它们克服了单一压电陶瓷具有脆性大,抗机械冲击能力弱,极限应变小的缺点。单一压电陶瓷还具有横观各向同性之特点,作为检测力学量的传感元件,它们不能够检测构件中特定方向的应变值。 若对PCM 的压电相与基体材料相组合形式进行设计,构造出具有压电正交异性的传感元件,可用以检测平面应变场中任一方向的应变之值以及e结构表面的全场应力分布。3.1.2.3 土木工程中的光导纤维传感元件光导纤维（简称光纤） 一般
30、用来传输通迅信息且具有以下的特点: 尺寸小,重量轻（对被测构件影响较小） ; 光纤可对任何导致光纤中光信号（相位、偏光性、频率、波长及光强） 变化的物理量（温度、应变、压力等多种参数） 进行测量; 频带宽（从静态到高频） ; 不受电磁干扰等优点。光纤在土木工程智能结构中主要用作为传感器,主要应用有:（1） 工程结构健康监测,如传递工程结构中应力、裂缝、温度、压力、变形腐蚀及其相关信息等以及在大型民用设施中构造出复杂的仿人体的神经网络对整体结构进行实时在线监测。（2） 建筑系统和辅助设施的管理和控制,如光纤网络既起到传感器的作用,又起到信息传输网络的作用。针对建筑的一些基本物业管理,光纤可被用于参与管理建筑的空调、下水道设备、电力、照明、火警及安全控制等。光纤在工程中实际应用及原理详见表1。传感原理主要被测物理量应用领域OTDR 技术+ Bril-louin 散射或光频发射计构件内外应变、应力的变化能实现长距离连续分布式应变测量,适用于大型结构的应力损伤测量光纤直径、光强、光密度或折射率位移及温度的变化探测裂纹大小及位置;大坝的位移测量;对工作过程中的温度变化实行实时监控两束偏振光之间的干涉实现结构的内力监测、损伤检测及腐蚀检测表1 光纤在工程结构中的应用及原理注:OTD
