浅议现代住宅智能化与电气设计-电力论文发表
浅议现代住宅智能化与电气设计
王鲁明 1 马强2 姜广东3
摘 要：笔者通过十几年电气工程设计实践，描述了智能住宅电气设计初步设想，供广大建筑电气同仁一同探讨。
关键词：智能住宅 通讯与网络系统（CNS） 办公自动化系统（OAS） 楼宇管理系统（BMS）
改革开放以来，人们生活水平不断提高，住宅建设从“解困型”逐渐向“小康型”迈进。
国家科委、建设部曾联合颁发了《2000年小康型城乡住宅科技产业工程示范小区规划设计导则》（试行）。它将成为我国住宅建设迈向二十一世纪小康水平的一个重要指导性文件，该导则从住宅小区角度提出，塑造一个适应社会行为和物业管理的空间序列。空间组织便于防范，交通布局安全便捷，并采用现代化管理手段，如设置自动传呼、安全报警、电视监控、电脑网络等设施。随着科学技术的飞速发展，全球经济国际化和社会信息化的浪潮汹涌澎湃。建筑电气作为科学技术与建筑艺术的桥梁，不断丰富建筑的艺术内涵，不断满足人们信息共享及先进的物业管理的必然要求 。智能住宅电气设计向自动化和智能化方向发展，特别是计算机技术的应用，为将来的智能化住宅描绘出一个更加美好的蓝图。智能住宅能够为人们提供方便、快捷、安全、舒适、节能、娱乐的生活环境和生活条件。
1、智能住宅设有通讯与网络系统（Communication &Network System）和办公自动化系统（Office Automation System）
通讯自动化是智能建筑的中枢神经，包括通讯网络、安全监视、电缆电视、音响广播等，实现信息数据的高速传输和信息共享。办公自动化包括各种办公自动化硬件设备(文字处理机、计算机、网络、传真机、复印机等)及其相
应的软件系统。CNS和OAS采用校园式综合布线，设有异步转移模式ATM(Asynchronous Transfer Mode)的局域网，传输线采用光纤到户，每户配制２－３个信息插座，住户可以通过局域网联通国内外信息港（如图4为一小区网络布线系统图）。每户可以用多媒体传输信息，实现影视点播、家庭购物、医疗保健、庭
教育、家庭检索、家庭办公和管理。
2、智能住宅设有楼宇管理系统（Building Management System）
楼宇管理系统（BMS）包括楼宇设备自控系统（BAS）、保安报警系统（SMS）、火灾报警系统（FAS）、三表远传计量系统、闭路电视监控系统（CCTV）等子系统。BMS采用总线制布线，利用电缆双向传输方式同时传送语言、数据和图像信号，每户设10－12个控制点。
楼宇设备自控系统（BAS）八十年代采用专用微机进行管理、监控与显示，技术趋于成熟，取名为集散式（集中管理、分散控制）自控系统。九十年代中期向系统集成方向发展，开始考虑上层控制总线与其它子系统（消防FA、闭路电视CCTV 、出入口管理系统）连网。92年美国Echelon公司提出了LONWORKS技术，它标志着控制系统网络的新纪元。当今，LONWORKS技术已从工业控制发展至智能建筑BAS自控系统，它的开放性、互操作性、可靠性、无中心控制等优点已被世人所公认。
保安报警系统（SMS）主要由客访、防范系统组成。在住户，特别是物业管理的小区、小区的住户设立分散的或集中联网管理方式，施行住户报警监控。住户内与公共门厅的大门采用对讲(如图1))的方式进行联络，用电子锁控制门的开关。为了能实现火灾、煤气泄漏以及意外侵报等，采用图２所示的住宅多功能报警系统，如发现异常情况可向外界、管理中心和有关部门报警，可建成立体安全防御体系。
火灾报警系统（FAS）及消防联动控制：为了防止煤气泄漏引起人员窒息和火灾事故，应在厨房设置煤气泄漏报警器。另外有条件的可设置智能火灾报警系统及多元复合高性能探测器。
三表远传计量系统：该系统由智能表、户内采集器、楼采集器和中心控制计算机四部分组成。它解决了以往进户抄表的难题，其计量工作精确、便捷，还具备泄漏报警、欠费提示、
故障报警等功能。经过多年的研究开发，住宅的电、水、煤气已可定期自动计量，符合我国国情的数据检测装置已在工程中得到了应用（见图３），该系统可定期自动从三表中读出数据，并将数据信号送至单元数据采集器，再通过小区收费计算机网络送至物业管理中心，由物业管理中心定期向用户发出缴费通知和对帐单，用户可采取现金或IC卡缴费，亦可采用银行帐号纺一结算。
闭路电视监控系统（CCTV）：目前的监控系统是采用长延时录像机，其图像质量差、不便保留、损耗大，逐渐被光盘录像、高清晰度的数字压缩式监控系统所代替。
3、住宅服务自动化系统
智能小区设有物业和环保管理、生活服务、医疗保健、娱乐、康复、科教、商场、球场和游泳池等设施，都通过计算机网络进行管理和监督指导。图5所示为智能住宅小区的系统结构图，它采用综合布线系统，组建小区局域网，为各类信息终端提供信息资源和接收监控信号。这样物业管理部门可以进行各类信息处理，提供维修服务，实现三表出户集中计量与结帐，保证安全防范等功能。
4、供配电及照明系统
现有住宅的用电负荷应分为全年经常性负荷、降温负荷、取暖负荷和电炊负荷四类。在美国每户计算负荷为18KW，俄罗斯每户计算负荷为14KW，考虑到目前用电现状及将来发展趋势，我国每户计算负荷宜在10KW左右，进线采用三相五线制。水、电、气三表出户是智能住宅的基本要求，因此单元各层各户的电度表都有应集中装在一个计量箱内，计量箱加功率因数补偿装置，以减少线路损耗，计量箱设在一层或地下室平台处。从计量箱到各户的配线按入户式布线，配线入户后接入独立的用户配电箱。配电箱具有漏电、过压、欠压、过载、短路和避雷等保护功能。入户采用单相供电，空气自动开关整定电流为40A，电度表为10(40)A。当建筑面积超过150MM2/户时可以考虑三相进线。箱内设照明回路、空调插座回路、厨卫插座回路、一般插座回路共四路，插座回路设触电保安器，其动作电流为30mA，动作时间小于0.1s
住宅照明除了满足照度标准和照明质量外，还应注意照明节能，大力推广紧凑型荧光
灯、TLD细管荧光灯、高效节能电光源，施行绿色照明。客厅是接待客人和日常活动的地方，花灯具有良好的装饰作用，花灯可采用多控开关进行控制，这样既可以按需要改变照度又节约能源，还可营造节日热烈气氛。卫生间活动空间较小，可在壁镜上方装设20W防水荧光灯，这样满足了卫生间照度要求，又能满足梳妆的局部照明要求。卫生间若自然通风不好，可采用排风扇进行强制通风。公共照明采用声光控节能开关。
5、接地保护与防雷系统
住宅接地型式宜采用TN-C-S系统或TN-S系统，不宜采用TN-C系统，这样利于装设漏电保护器。漏电保护器的应用大幅度地提高了安全用电水平，成为防触电事故的有效措施之一，然而它在使用中也存在局限性。因为漏电保护器所测的仅是L1、L2、L3及N线导体中是否有剩余电流，而无法测出PE线是否带剩余电流。这种不足可以通过等位联结保护措施来弥补。现行的《低压配电设计规范》GB50054-95的第四章第四节明确规定采用接地故障保护时，应实施总等电位联结。其目的不在于缩短保护电器的动作时间,而是降低接触电压值,当仅仅做总等电位联结不能满足间接接触保护的条件时,还应采取局部等电位联结(如卫生间、浴室)。总等电位联结，就是在住宅楼外墙上设置接地联接端子箱，采用铜芯导线、铜排或镀锌扁钢作为连接干线，由室外接地极引入到接地连接端子箱，采用放射式将进户处的排水管道、给水管道、暖气管道和配电箱内的PE线等各种金属部分作可靠的连接。卫生间的局部等电位联结，是由住宅楼外的接地连接端子箱引出的接地干线与每层卫生间的环形接地线，再与卫生间内的各种管道接口（如地漏下水管，接便盆上、下水管，洗脸盆及浴盆上、下水管，暖气管）等连为一体，做可靠的连接。
住宅高度超过15M设防雷装置，利用建筑物结构柱中钢筋做引下线，自然接地极做接地装置。为防止雷电流通过室外线路入侵建筑物内的用电设备造成毁坏，应在电源进线处加装避雷器及带过电压保护的开关。防雷接地装置与保护接地装置可以共用，其阻值应符合规程要求。
总之，智能住宅是综合采用目前国际上最先进的4C技术（即计算机Computer，自动控制Control，通讯Communication和图形显示技术CRT），建立一个由小区综合信息服务和物业管理中心，通讯接入网和家庭智能化系统组成的“三位一体”小区服务与管理集成系统，确保居住者舒适、温馨、安全、方便与文明，真正实现人是自然界的主人。
参考文献
1、《智能化建筑导论》陆伟良主编，中国建筑工业出版社，1996年6月
2、《智能大厦系统工程》李林著，电子工业出版社，1998年1月
