建筑弱电系统概述ppt课件

6 建筑弱电系统建筑弱电系统所谓弱电，是针对建筑物的动力、照明用电而言的。一般把像动力、照明这样输送能量的电力称为强电；而把传播信号、进行信息交换的电能称为弱电。强电系统可以把电能引入建筑物，经过用电设备转换为机械能、热能和光能等；而弱电系统则完成建筑物内部和内部及内部和外部间的信息传递与交换。6 建筑弱电系统所谓弱电，是针对建筑物的动力、照明用本本 章章 内内 容容6.1 电缆电视系统电缆电视系统6.2 建筑电话通信系统建筑电话通信系统6.3 建筑电气消防系统建筑电气消防系统6.4 保安系统保安系统本 章 内 容6.1 电缆电视系统6.1 电缆电视系统电缆电视系统电缆电视系统早期被称为共用天线电视系统，其英文缩写为 CATV。顾名思义，共用天线电视系统就是允许多台用户电视机共用一组室外天线来接收电视台发射的电视信号，经过信号处理后通过电缆将信号分配给各个用户系统。无论是共用天线电视系统、有线电视系统还是闭路电视系统都是利用电缆进行传送信号的。仅在传输的频道数量上、传送方式上、系统的规模功能上存在一定的差别。6.1.1 概述概述6.1 电缆电视系统电缆电视系统早期被称为共用天线电视系任何一个电缆电视系统无论多么复杂，均可认为是由前端、干线传输、用户分配网络三个部分组成。如图6.1所示，分别简述如下。6.1.2 电缆电视系统的组成和分类电缆电视系统的组成和分类6.1.2.1 系统的组成系统的组成图6.1 电缆电视系统组成框图 任何一个电缆电视系统无论多么复杂，均可认为是由前端、干线(1)前端部分前端是由天线、天线放大器、混合器和宽带放大器组成。它的功用是把收到的各种电视信号，经过处理后送入分配网络。而分配网络的作用是使用成串的分支器或成串的串接单元，将信号均匀分给各用户接收机。(1)前端部分(2)干线传输部分组成该部分的主要器件包括：干线放大器、电缆或光缆、斜率均衡器、电源供给器、电源插入器等。干线传输部分的任务是把前端输出的高质量信号尽可能保质保量地传送给用户分配系统，若是双向传输系统，还需把上行信号反馈至前端部分。(2)干线传输部分(3)用户分配系统主要的部件有：线路延长放大器、分配放大器、分支器、分配器、用户终端、机上变换器等，对于双向系统还有调制器、解调器、数据终端等设备。该部分是把干线传输来的信号分配给系统内所有的用户，并保证各个用户的信号质量，对于双向传输还需把上行信号传输给干线传输部分。电缆电视系统的基本组成如图6.2所示。(3)用户分配系统图6.2 电缆电视系统图 图6.2 电缆电视系统图 6.1.2.2 系统的分类系统的分类1)按工作频率分类(1)全频道系统。该系统工作频率为48.5958MHz，其中VHF频率段有DS1DS12频道，UHF频段有DS13DS68频道，在理论上可以容纳68个标准频道。(2)邻频传输系统。由于国家规定的68个标准频道的频率是不连续的、跳跃的，因此在系统内部可以利用这些不连续的频率来设置增补频道，用Z来表示。750MHz系统最多可以传输79个频道的信号，其中有DS1DS42标准频道、Z1Z37增补频道。6.1.2.2 系统的分类1)按工作频率分类2)按系统规模分类(1)小型系统：传输距离小于1.5km，人口数量为几万人以下，适用于乡、镇、厂矿企业及居民区等。(2)中型系统：传输距离为515km，人口数量在50万人左右，适用一般中等城市。(3)大型系统：传输距离大于15km，人口在100万左右，适用于省会级城市。(4)特大型系统：传输距离大于20km，人口在100万以上，适用于大城市。2)按系统规模分类3)按系统传输方式分类(1)全同轴电缆传输系统。该系统适用于小型系统。(2)光缆和同轴电缆相结合的传输系统。适用于中型系统。(3)光缆传输系统。该系统从干线到用户终端均采用光缆，是今后发展的方向。(4)混合型传输系统。该系统除采用光缆和电缆外，在地形复杂或不易设置电缆的地区采用微波传输信号。一般大中型系统均采用这种形式。3)按系统传输方式分类在电视技术中常用dB（分贝）的概念以简化电压、电流和功率的增益量或衰减量的计算过程。分贝计算基于对数运算。分贝的定义是例如一个放大器，如果输出功率为Po，输入功率为Pi，则其功率放大倍数为KP=Po/Pi。6.1.3 技术术语技术术语6.1.3.1 分贝的概念分贝的概念在电视技术中常用dB（分贝）的概念以简化电压、电流和功率用分贝来表示，功率放大倍数的dB数为 为了与功率放大倍数KP相区别，通常将KP（dB）叫做“功率增益”，用GP表示。由于P=U2/R 故当两功率P1、P2的负载相同，同为电阻R时，分贝又可以定义为：用分贝来表示，功率放大倍数的dB数为【例6.1】有1、2两个放大器串联（图6.3）。放大器：输入100V时，输出为 200V；输入为300V时，输出为600V。放大器：输入200V时，输出为2mV；输入为600V时，输出为6mV。求其总的增益。【解】对放大器1：U2/U1=200/100=600/300=2图6.3 放大器的串接【例6.1】有1、2两个放大器串联（图6.3）。放大器：输将其代入分贝定义式得：GP1=20lg(U2/U1)20lg26dB即放大器1的增益为6dB。对放大器2：U2/U1=21000/200=61000/600=10GP220lg(U2/U1)20lg1020dB即放大器2的增益为20dB。两放大器总增益：GP=GP1+GP2=6+2026dB将其代入分贝定义式得：【例6.2】当从天线上输入的信号电压为100V，天线至放大器的线路损耗为3dB，放大器的增益为24dB，由放大器到用户插座处的线路损耗为9dB，试求用户处所得到的信号电压（图6.4）。【解】从天线到用户插座的总的增益为GP=-3+24-912dB求得：电压比=Uo/Ui=4/1故当输入电压为100V时，其输出电压则为400V。图6.4利用分贝进行计算【例6.2】当从天线上输入的信号电压为100V，天线至放大6.1.3.2 标准参考电平标准参考电平如果在电压增益的表示式中，将输入信号Ui设定为一标准电平，那么此时的dB数值便可相对表示出输出信号Uo电平的大小。在电缆电视系统中，其标准电平为1V（微伏）（在75条件下），当输出电平为1V时相应分贝数，称为0dBV。例如，一个相对电平为10V的信号电压，可视为较标准电平（1V）增大了10倍，这个10V即可表示为20dBV，称为20dB的分贝增益。表6.1给出了几个dBV值与电平值的对应关系。6.1.3.2 标准参考电平如果在电压增益的表示式中，【例6.3】图6.5中，6dB放大器的输入信号电平为100V，求放大器输出的信号电平。图6.5 分贝的应用【例6.3】图6.5中，6dB放大器的输入信号电平为100【解】当所计算的电路中包含有许多增益量和衰减量时，首先将输入或输出电压变换成相应的dBV值，然后直接用分贝数相加（增益）、相减（衰减），即可求得结果。放大器输入电平为100V，它的对应dBV是40dBV，见表6.1，所以在放大器输出端的信号电平为40+6=46dBV。转化为电压则为46dBV200V。【解】当所计算的电路中包含有许多增益量和衰减量时，首先将输入表表6.1 分贝增益值与电平对照表分贝增益值与电平对照表 表6.1 分贝增益值与电平对照表 6.1.3.3 插入损耗与分支衰减插入损耗与分支衰减图6.6是一个一分支器接入主线路的示意图。其中（x-y）dBV称为插入损耗。它为将分支器插入电路后，在主线输出中所引起的信号电平的衰减量，表示接入分支器后损失能量的多少，因此我们希望分支器的插入损耗越小越好。而图6.6中的（x-z）dB称为分支衰减，它表示信号电平经分支器后，在分支线输出中所引起的衰减量（以分贝计算）。6.1.3.3 插入损耗与分支衰减图6.6是一个一分支图6.6 分支器的插入损耗及分支损耗 图6.6 分支器的插入损耗及分支损耗 6.1.3.4 反向隔离和分支隔离反向隔离和分支隔离反向隔离亦称为反向耦合衰减量，它表示从一个分支输出端加入信号时，转移到分支器输出端所出现的损失。这个值越大，表示抗干扰能力越强，分支器的反向隔离一般要求在25dB以上。分支隔离也称为相互隔离，它为分支端间耦合衰减量，表明分支器分支端子间相互产生干扰程度的量。当一个分支器有几个分支输出端时，在其中一个分支输出端加入的信号电平与另一个分支端得到的信号电平之差，即为分支隔离。6.1.3.4 反向隔离和分支隔离反向隔离亦称为反向耦6.1.3.5 长线和短线长线和短线凡传输线的几何长度等于或大于所传送的交流电的波长时称长传输线，简称长线；几何长度小于所传送的交流电的波长时，称短传输线，简称短线。同一根馈线，因传输的电磁波的波长不同可能是短线，也可能是长线。在长线上，沿线各点的电流及电压在同一时间是大小不等、相位不同的，因此不服从欧姆定律和基尔霍夫定律。可以把长线看成是由许多分布电感、分布电容、电阻和电导组成的链式网络，其等效电路如图6.7所示。6.1.3.5 长线和短线凡传输线的几何长度等于或大于图6.7 传输线路的等效电路图 图6.7 传输线路的等效电路图 6.1.3.6 馈线与负载的匹配馈线与负载的匹配馈线的特性阻抗Z0与负载阻抗ZL相等，称馈线与负载相匹配。此时由馈线始端送出的信号全部被负载所吸收，馈线上只有入射波而不存在反射波，这时馈线上传输的波是沿馈线行进的，称为行波。其合成波是驻定作周期性上下振动的波，这种波的最大值（波腹）与最小值（波节）出现的位置是固定的，不随时间而变，称为驻波。见图6.8。6.1.3.6 馈线与负载的匹配馈线的特性阻抗Z0与负当馈线终端接上不等于特性阻抗的任意负载时，负载不能全部吸收自馈线始端输入来的高频能量，只有一部分被吸收而另一部分则反射回去。于是吸收的部分在馈线上形成行波，反射的部分与入射波叠加后在馈线上形成驻波。见图6.9。令驻波波腹电压（或电流）幅度对波节电压（或电流）幅度之比称为驻波系数。当馈线终端接上不等于特性阻抗的任意负载时，负载不能全部吸图6.8 长线上的驻波 图6.8 长线上的驻波 图6.9 终端不匹配时馈线上的驻波 图6.9 终端不匹配时馈线上的驻波 6.1.3.7 交扰调制和互扰调制交扰调制和互扰调制交调一般是由高电平频道的同步信号调制到低电平频道的电视信号上，当采用同一个放大器放大多个信号时，由于放大器的非线性影响而产生的干扰信号。交调在电视机画面上的表现为白而宽的条带，从左向右移动，即所谓“擦窗机现象”。互调干扰是由于多个频道的相互混频而形成了新的频率成分，而这些新的频率成分又会对某些特定频道的信号产生干扰，这种干扰在电视机画面上呈网状干扰图像。互调与输出电平有关，输出电平越高互调会越坏。6.1.3.7 交扰调制和互扰调制交调一般是由高电平频天线是接收空间电视信号的元件。前端设备主要包括天线放大器、混合器、主干放大器等。图6.10给出了较为典型的一种前端方案。天线放大器的作用是提高接收天线的输出电平，它的输入电平一般为5060dB，输出电平一般为90dB。混合器的作用是将不同输入端的信号混合在一起，使用它可以消除因不同天线接收同一信号而互相叠加所产生的重影现象。6.1.4 主要器件的功能和电气特性主要器件的功能和电气特性6.1.4.1 天线及前端设备天线及前端设备天线是接收空间电视信号的元件。6.1.4 主要器件的功主放大器的作用是补偿传输网络中的信号损失，它的输入电平一般为8090dB，输出电平一般为110dB。主放大器多采用宽带放大器。对112频道的信号进行放大者称为VHF全频道放大器，简称V型放大器。对1368频道的信号放大者称为UHF全频道放大器或简称为 U型放大器。主放大器的作用是补偿传输网络中的信号损失，它的输入电平一图6.10 开路电视与闭路电视的混合 图6.10 开路电视与闭路电视的混合 6.1.4.2 传输分配网络传输分配网络分配网络分为有源和无源两类。无源分配网络只有分配器、分支器和传输电缆等无源器件，其可连接的用户较少。有源分配网络增加了线路放大器，因而其所接用户数可以增多。1)分配器分配器的功能是将一路输入信号的能量均等地分配给两个或多个输出的器件。常见的有二分配器、三分配器、四分配器。6.1.4.2 传输分配网络分配网络分为有源和无源两类其电气特性如下：(1)输入阻抗和输出阻抗：均为75。(2)驻波比：表示阻抗匹配的程度。理想匹配情况，驻波比等于1，实际上大于1。(3)分配损耗：为输入电平与输出电平之差，分配损耗一部分是等分信号的衰减，另一部分为分配器本身引入的衰减。后一部分为我们不希望的。(4)隔离度：隔离度越大，相互影响越小，一般要求大于20dB。其电气特性如下：2)分支器分支器是串在干线中，从干线耦合部分信号能量，然后分一路或多路输出的器件。在输入端加入信号时，主路输出端加上反向干扰信号时，对主路输出应无影响。所以分支器又称为定向耦合器。分支器性能如下：(1)插入损耗：等于输入端与输出端电平之差，它表示主路干线接入分支器后的能量损失。2)分支器(2)分支损耗：也称耦合损耗或者分支衰减，等于分支器主路输出端电平与分支输出端电平之差，它表示支路从主路上耦合能量的多少。(3)反向隔离：又称为反向损耗或反向衰减。(4)分支隔离：亦称相互隔离或分支输出间耦合衰减量。(2)分支损耗：也称耦合损耗或者分支衰减，等于分支器主3)分配网络的分配方式图6.11为全部采用分配器的“分配分配”方式。图6.12为全部采用分支器的分配方式，称为“分支”方式。图6.13为全部采用分支器的“分支分支”方式。图6.14用于终端不空载、分段平面辐射形的用户分配，称为“分支分配”方式。图6.15用于用户端垂直位置相同、上下成串的多层与高层建筑，节省管线，称为“分配分支”方式。图6.16示出各种“串联分支”方式。3)分配网络的分配方式4)传输电缆在以上各分配系统中各元件之间均用馈线连接，它是提供信号传输的通路，分为主干线、干线、分支线等。主干线接在前端与传输分配网络之间。干线用于传输分配网络中信号的传输，分支线用于分配网络与用户终端的连接。馈线应能以最小的损耗有效地传输电磁能，同时本身不应拾取外界杂散干扰波。馈线一般有两种类型：平行馈线和同轴电缆。4)传输电缆(1)平行馈线平行馈线由两根平行导线组成，导线之间用聚氯乙烯或聚乙烯一类绝缘材料固定。平行导线对地电容相等，对于杂散干扰信号所感应的电流会互相抵消，称为平衡式或对称式馈线，特性阻抗为300。(2)同轴电缆同轴电缆是由一根导线作芯线和外层屏蔽铜网组成，内外导体间填充以绝缘材料，外包塑料皮，见图6.17。因铜网接地，两导体对地不对称，故称为不对称式或不平衡式馈线(1)平行馈线对于馈线主要具有以下两个特性参数。特性阻抗无限长传输线上各点电压与电流的比值称为该传输线的特性阻抗，用符号Z0表示。衰减量信号在馈线里传输时，除有导体的电阻损耗外，还有绝缘材料的介质消耗，前一种消耗随馈线长度的增加而增加，后一种消耗随工作频率的增高而增加。对于馈线主要具有以下两个特性参数。图6.11 分配-分配方式 图6.11 分配-分配方式 图6.12 分支方式 图6.12 分支方式 图6.13 分支分支方式 图6.13 分支分支方式 图6.14 分支-分配方式 图6.14 分支-分配方式 图6.15 分配-分支方式 图6.15 分配-分支方式 图6.16 串联分支方式 图6.16 串联分支方式 图6.17 同轴电缆 图6.17 同轴电缆 6.1.4.3 用户终端用户终端用户终端是电视信号和调频广播的输出插座。有单孔盒和双孔盒之分。单孔盒仅输出电视信号，双孔盒既能输出电视信号又能输出调频广播的信号。用户终端可以有明装和暗装两种安装方式，见图6.18及图6.19。电缆电视系统中各终端的电视信号电平VHF段应在5783dBV（即708V14.1mV)。一般应在735dBV（即4.47mV）范围内。6.1.4.3 用户终端用户终端是电视信号和调频广播的图6.18 用户盒明装 图6.18 用户盒明装 图6.19 用户盒暗装 图6.19 用户盒暗装 6.1.5 电缆电视系统的施工与安装电缆电视系统的施工与安装(1)线路应尽量的短直，安全稳定，便于施工和维护。(2)电缆管道敷设应避开电梯及其它冲击性负荷干扰源，一般应保持2m以上距离，与一般电源线（照明）在钢管敷设时，间距不小于0.5m。(3)配管弯曲半径应大于10倍管径，应尽量减少弯曲次数。(4)预埋箱体一般距地1.8m，以便于维修安装。6.1.5 电缆电视系统的施工与安装(1)线路应尽量(5)配管切口不应损伤电缆，伸入预埋箱体不大于10mm。SYV759电缆应选直径为25mm管径，SYV7551电缆应选直径为20mm管径。(6)管长超过25m时，须加接线盒。电缆连接亦应在盒内处理。(7)明线敷设时，对有阳台的建筑，可将分配器、分支器设置在阳台遮雨处。(8)两建筑物之间架空中电缆时，应预先拉好钢索绳，然后挂上电缆，不宜过紧。(9)电缆线路可以和通信电缆同杆架设。(5)配管切口不应损伤电缆，伸入预埋箱体不大于10mm6.1.6 分配系统计算分配系统计算首先确定前端输出电平，然后按此电平层层分配下去，使每个用户端电平大小都符合标准，之后系统中分支器、分配器的型号规格便可确定。主放大器的最大输出分别为110dB、115dB和120dB三个档次。信号在电缆中的损耗应按系统工作的最高频率计算，系统的工作频率不同，电缆的损耗也不同，应根据不同频率来选用不同型号的电缆。分支器在系统中的插入损耗应查被选用的产品的技术参数。6.1.6 分配系统计算首先确定前端输出电平，然后按此6.2 建筑电话通信系统建筑电话通信系统现代化的通信技术包括语言、文字、图像、数据等多种信息的传递，程控电话（电脑电话）系统的出现，即标志着这方面的技术开始向深度和广度方面发展，将成为普遍采用的通信手段。一个完整的通信网络应由终端设备、传输设备、交换设备三大部分组成。其中：终端设备为电话机，传输设备为用户线、中继线，交换设备为电话交换机。通信网可以有不同的分类方法，主要类型有：6.2.1 系统概述系统概述6.2 建筑电话通信系统现代化的通信技术包括语言、文字、(1)按信道分类 有线通信网：借助导线进行通信，如架空明线、电缆、光缆等。无线通信网：借助于无线电波在自由空间的传输进行通信，如长波、中波、短波、微波等方式。(2)按信号分类 模拟通信网：传输和处理模拟信号。数字通信网：传输和处理数字信号。数模混合网：数字信号可以经D/A转换后在模拟通信系统中传输，模拟信号也可以经A/D转换后在数字通信系统中传输。(1)按信道分类(3)按通信距离分类 长途通信网：长途电话、报纸传真等。本地通信网：市内电话、计算机局部网等。局域网：校园或厂区用户交换机管辖范围内。(3)按通信距离分类6.2.2 电话交换技术电话交换技术交换技术可以分为两大类：一类为布控式，它是用布置好的线路进行通信交换，因而通信功能较少；另一类为程控式，它是按软件的程序进行通信交换，可以实现上百种通信功能。布控式的交换机有磁石式交换机、共电式交换机（属于人工交换机）、步进式交换机、纵横式交换机、电子式交换机（属于自动交换机）。民用建筑中，目前常用的是共电式、纵横式自动交换机。6.2.2 电话交换技术交换技术可以分为两大类：一类为(1)人工交换方式电话机是1876年美国人贝尔发明的。但在贝尔发明电话时，只能一对一直接连接通话。如图6.20所示 交换工作是由接线员来完成的。每台电话机都有一对线接到交换机，任意两台电话机之间由接线员用塞子线（即塞绳）进行连接。见图6.21。当两个用户的通话完毕后，拔出塞绳，该塞绳就可用来为其它用户的通话服务。人工电话交换机就是利用插、拔塞绳的方式，灵活地连接需要通话的用户电话机。(1)人工交换方式(2)机械电磁式自动电话交换机步进式交换机采用步进继电器作为主要元件。用户需要采用具有拨号功能的自动电话机，使用时通过拨号发出脉冲。用户之间通过交换机的预选器、选组器、终接器而自动接通电路进行通话。由于是按所拨号码，一步一步选择，并逐级延伸，直至被叫用户，故称为步进式交换机。纵横式交换机采用继电器与纵横接线器为主要元件。其优点是无旋转部分、动作迅速、噪音小、体积小、寿命长。(2)机械电磁式自动电话交换机(3)电子式交换机电子式自动电话交换机的控制方式可以有布线逻辑控制（WLC）和存储程序控制（SPC）两种。所谓布线逻辑控制，就是根据一定的逻辑要求，采用电子元件构成逻辑电路，并根据逻辑电路输入状态的变化，产生一定的输出信号来控制交换动作。所谓存储程序控制，就是将预先编制好的程序存储在交换系统的存储器中，处理机按照预定的程序和一定的数据进行工作，产生输出信号，控制交换动作从话路部分的工作原理来看，电子交换机又可以分为空分制交换机和时分制交换机两大类。(3)电子式交换机图6.20 电话机的连接 图6.20 电话机的连接 图6.21 人工电话交换机原理图 图6.21 人工电话交换机原理图 6.2.3 电话传输线路电话传输线路(1)电话线路的配接电话线路的配接，分为直接配线、交接箱配线及这两种的混合配线系统。直接配线是一般较多采用的系统，它是由总机配线架直接引出主干电缆，再从主干电缆上分支到各用户的组线箱（电话端子箱），如图6.22所示。直接配线系统的优点为节省投资、施工维护简单，但灵活性差、芯线使用率低。为了提高芯线使用率（达到70%90%）及有调节的可能性，可以用复接电缆分线箱，如图6.23。6.2.3 电话传输线路(1)电话线路的配接交接箱配线系统是将电话划分为若干区，每区设一个交接箱。由电话站总配线架上引出两条以上电缆干线至各交接箱，各配线区之间有联络电缆，用户配线则从交接箱引出，其方式见图6.24。电话组线箱（端子箱）是电话电缆转换为电话配线的交接点，有室外分线箱（盒）及室内分线箱两种。交接箱配线系统是将电话划分为若干区，每区设一个交接箱。由(2)常用通信电缆电线介绍在通信线中常用的几种电缆，其型号规格、主要特性、使用条件和用途等技术特性分别介绍如下：铅护套电缆(表6.2）；配线电缆(表6.3)；全塑市内电话电缆(表6.4)；通信线及软线(表6.5)。(2)常用通信电缆电线介绍(3)电话线敷设 室外电话电缆线路架空敷设时宜在100对及以下。室外电话电缆多采用地下暗敷设，与市内电话管道有接口或线路有较高要求时，宜采用管道电缆，一般可采用直埋电缆。直埋电缆敷设一般采用钢带铠装电话电缆，在坡度大于30的地区或电缆可能承受拉力的地段需采用钢丝铠装电话电缆。(3)电话线敷设室内电话电缆一般采用穿钢管暗敷设，管径的选择应符合电缆截面积不小于管子截面的50%。一段管路长度为30m有一个弯或长度为20m有两个弯时，需放大一号管径。室内电话支线路分为明配和暗配两种。明配线用于工程完毕后，根据需要在墙角或踢脚板处用卡钉敷设。暗敷设可采用钢管或塑料管埋于墙内及楼板内，或采用线槽敷设于吊顶内。室内电话电缆一般采用穿钢管暗敷设，管径的选择应符合电缆截图6.22 直接配线方式示意图 图6.22 直接配线方式示意图 图6.23 复接配线方式示意图 图6.23 复接配线方式示意图 图6.24 交接箱配线方式示意图 图6.24 交接箱配线方式示意图 表表6.2 铅护套电缆技术特性表铅护套电缆技术特性表 表6.2 铅护套电缆技术特性表 表表6.3 配线电缆技术特性表配线电缆技术特性表 表6.3 配线电缆技术特性表 表表6.4 全塑市内电话电缆技术特性表全塑市内电话电缆技术特性表 表6.4 全塑市内电话电缆技术特性表 表表6.5 通信线及软线技术特性表通信线及软线技术特性表 表6.5 通信线及软线技术特性表 6.3 建筑电气消防系统建筑电气消防系统首先应按建筑物的使用性质，火灾危险性划分防火类别及保护等级。根据建筑物保护等级不同而选用不同的火灾报警与自动灭火系统。火灾报警与自动灭火系统的功能是：自动捕捉火灾监测区域内火灾发生时的烟雾或热气，从而能够发出声光报警，并有联动其它设备的输出接点，能够控制自动灭火系统、事故广播、事故照明、消防给水和排烟系统。6.3.1 系统概述系统概述6.3 建筑电气消防系统首先应按建筑物的使用性质，火灾危(1)系统分类 自动报警、人工消防属于低规模、低标准的消防系统，仅设置火灾探测器，当火灾发生时，报警器发出信号通知人们根据报警情况采取相应消防措施。自动报警、自动消防这种系统除了上述功能外，还能在火灾报警控制器的作用下，自动联动有关灭火设备，在发生火灾处自动喷洒灭火介质、进行消防灭火。(1)系统分类(2)火灾报警的基本原理图6.25所示的火灾报警与自动灭火系统包括火灾自动检测和自动灭火控制两个子系统。控制器是火灾报警系统的心脏，是分析、判断、记录和显示火灾的部件。为了防止探测器失灵，或火警线路发生故障，现场人员发现火灾也可以通过安装在现场的手动报警按钮和火灾报警电话直接向控制器发出报警信号。图6.26为火灾自动报警系统图。(2)火灾报警的基本原理(3)自动灭火系统的基本原理自动灭火系统是在火灾报警器控制下，自动执行灭火的系统。当建筑物内某一被监视现场着火，火灾探测器便把现场实际检测到的信息以电信号或开关信号形式立即传送到控制器，控制器将此信号与预定的整定值进行比较后，若确认着火，则输出两路信号：一路指令声光、显示和打印等装置动作，发出音响报警及显示火灾现场地址，记录报警时间。另一路则指令现场的执行器，开启喷洒泵或其它灭火装置动作进行灭火。(3)自动灭火系统的基本原理图6.25 控制中心报警系统框图 图6.25 控制中心报警系统框图 图6.26 火灾自动报警系统图 图6.26 火灾自动报警系统图 6.3.2 火灾探测器火灾探测器在火灾初起阶段，一般会产生烟雾、高温、火光及可燃性气体。利用各种不同敏感元件探测到上述四种火灾参数，并转变成电信号的传感器称为火灾探测器。(1)感烟探测器 离子感烟型离子感烟探测器由放射源Am241（镅）、内电离室、外电离室及电子电路组成。光电感烟型光电感烟探测器为利用烟雾粒子对光线产生散射和遮挡原理制成的感烟探测器。6.3.2 火灾探测器在火灾初起阶段，一般会产生烟雾、(2)感温探测器在发生火灾时，对空气温度参数响应的火灾探测器称为感温探测器。按其动作原理可分为：定温式、差温式和差定温式三种。定温式按感温元件的不同有机械式和电子式。当环境温度达到或超过规定值时，探测器发出报警信号。差温式当火灾发生时，室内局部温度将以超过常温数倍的异常速率升高，差温式探测器是以环境温度升高的速率为参数而动作的。(2)感温探测器 差定温式在差温探测器的基础上附加一个定温元件，即成为复合式的差定温火灾探测器，它兼有定温和差温两者的特性，探测空间的温度急剧变化时依靠差温元件动作，而温度缓慢变化时依靠定温元件动作。差定温式(3)感光火灾探测器又称为火焰探测器。与感烟、感温等火灾探测器比较，感光探测器的主要优点是：响应速度快，其敏感元件在接收到火焰辐射光后的几毫秒，甚至几个微秒内就发出信号，特别适用于突然起火无烟的易燃易爆场所；它不受环境气流的影响，是唯一能在户外使用的火灾探测器；另外，它还有性能稳定、可靠、探测方位准确等优点，成为目前火灾探测的重要设备和发展方向。(3)感光火灾探测器(4)可燃气体火灾探测器可燃气体火灾探测器是一种能对空气中可燃气体浓度进行检测并发出报警信号的火灾探测器。在火灾事例中，常有因可燃性气体、粉尘及纤维过量而引起爆炸起火的。因此对一些可能产生可燃性气体或蒸气爆炸的场所，应设置可燃性气体探测器，以便对其监测。当浓度达到危险值时立即发出报警，提醒人们及早采取安全措施。可燃气体探测器有催化型及半导体型两种。(4)可燃气体火灾探测器(5)火灾探测器的选用应按探测区域可能发生火灾的特点、空间高度、气流状况等选用所适宜类型的探测器或几种探测器的组合。火灾探测器的选用原则如下：对火灾初期有阴燃阶段，即有大量的烟仅有少量的热产生、很少或没有火焰辐射的火灾，如棉、麻织物的引燃等，应选用感烟探测器；对蔓延迅速、有大量的烟和热产生、有火焰辐射的火灾，如油品燃烧等宜选用感温、感烟、火焰探测器或它们的组合；(5)火灾探测器的选用对有强烈的火焰辐射而仅有少量烟和热产生的火灾，如轻金属及它们的化合物的火灾，应选用火焰探测器；在散发可燃气体和可燃蒸气的场所，宜选用可燃气体探测器，如使用煤气的厨房采用煤气泄漏探测器。感烟探测器在房间高度大于12m时不适合采用。感温探测器按其灵敏度适用于不同高度的房间。火焰探测器在高度为20m以下的房间内都可以采用。对有强烈的火焰辐射而仅有少量烟和热产生的火灾，如轻金属及作为前期报警、早期报警，感烟探测器是非常有效的，凡是要求火灾损失小的重要地点都应采用感烟探测器。感温探测器特别适用于经常存在大量粉尘、烟雾、水蒸气的场所；湿度经常高于95%的房间，如：厨房、锅炉房、洗衣房、茶炉房、吸烟室等。感烟和感温探测器的组合，宜用于大、中型计算机房、洁净厂房以及防火卷帘设置的部位等处。火焰探测器宜在置放易燃物品的房间；火灾时产生烟量极少的场所；高湿度的场所等处使用。作为前期报警、早期报警，感烟探测器是非常有效的，凡是要求6.3.3 火灾报警控制器火灾报警控制器火灾报警控制器是建筑消防系统的核心部分。它可以独立构成自动监测报警系统，也可以与灭火装置、联锁减灾装置构成完整的火灾自动监控消防系统。当安装在监控现场的火灾探测器检测到火灾信号时，向火灾报警器发送经报警控制器判断确认，如果是火灾，则立即发出火灾声、光报警信号。与此同时，也控制现场的声、光报警装置发出报警。经过适当的延时，还能启动灭火设备，启动联锁减灾设备。除了具有上述功能外，还可具有如下的功能：6.3.3 火灾报警控制器火灾报警控制器是建筑消防系统(1)由于火灾报警控制器的重要性和特殊性，为了确保安全可靠、长期不间断运行，必须能够对本机的重要线路和元部件进行自动监测。(2)具有记忆功能。(3)可以为火灾探测器提供工作电源。按报警控制器的系统线制来分有少线制和多线制两大类。探测器的线制是指探测器本身的外接线端子数，而报警控制器的线制是指控制器与探测器之间的布线制式。(1)由于火灾报警控制器的重要性和特殊性，为了确保安全6.3.4 其它消防控制设备其它消防控制设备(1)水流指示器水流指示器一般装在配水干管上，靠管内的压力水流动的推力推动水流指示器的桨片，带动操作杆使内部延时电路接通，经过一段时间后使继电器动作，输出电信号供报警及控制用。(2)水力报警器它包括水力警铃及压力开关。水力警铃装在湿式报警阀的延迟器后，压力开关是装在延迟器上部的水电转换器，将水压信号转变为电信号，从而实现自动报警及启动消防泵的功能。6.3.4 其它消防控制设备(1)水流指示器(3)消防按钮消防按钮是消火栓灭火系统中主要的报警元件。它内部有一组常开触点、一组常闭触点及一只指示灯。消防按钮在电气控制线路中的连接形式有串联及并联两种。图6.27（a）为并联式电路。图6.27（b）为串联式电路。(4)手动报警器 它的外形与手动消防按钮相似。其功能主要是与自动报警控制器相连，作为一个手动报警探测器用。图6.28是其原理接线图。(3)消防按钮图6.27 消防按钮电气控制线路图(a)并联式；(b)串联式 图6.27 消防按钮电气控制线路图(a)并联式；(b)图6.28 手动报警器接线原理图 图6.28 手动报警器接线原理图 6.3.5 自动灭火系统自动灭火系统灭火系统大致可以分为消火栓灭火、自动喷水灭火（水喷淋灭火）、水幕阻火、气体灭火、干粉灭火等。1)消火栓灭火系统系统由高位水箱（蓄水池）、消防泵（加压泵）、管网及室内消火栓设备等组成。室内消火栓设备由水枪、水带和消火栓（消防用水出水阀）组成。消火栓灭火系统由图6.29所示。6.3.5 自动灭火系统灭火系统大致可以分为消火栓灭火2)自动喷水灭火系统系统可分为干式、湿式、雨淋式、预作用式等多种类型。自动喷水灭火设备主要由自动喷水头、管路、报警器和压力水源四个部分组成。(1)自动喷水头。目前常用的主要有以下两种类型：玻璃球式喷水头。双金属片式喷水头。2)自动喷水灭火系统(2)管路。通常分为湿式和干式两种系统。湿式管路系统中，平时充满具有一定压力的水，当封闭型喷水头一旦启动，水就能立即喷出灭火。（图6.30）。干式管路系统中，平时充满压缩空气，使压力水源处的水不能流入。当火灾时，封闭型喷水头启动后，首先喷出空气，随着管网中的压力下降，水即顶开空气阀流入管路，并由喷头喷出灭火。(2)管路。(3)报警器：当喷头启动之后，管路压力则降低，从而控制消防水泵启动及敲击警铃发出报警信号。(4)压力水源：通常采用水泵或压力水箱。水泵具有自动启动装置，当喷水灭火时水泵即启动向管网供水。(3)报警器：当喷头启动之后，管路压力则降低，从而控制3)其它灭火系统水幕阻火系统是将水喷洒成水帘状，利用其冷却和阻火的能力，防止建筑受到邻近火灾的侵袭，或阻挡内部火势的蔓延。气体灭火剂有卤代烷、二氧化碳等固定灭火装置，它适用于大中型电子计算机房、图书馆的珍藏库，一类高层建筑内自备发电机房和其它贵重设备室。泡沫灭火用于高层主体建筑内的燃油、燃气锅炉房，汽车库及各种油品库等房间。3)其它灭火系统图6.29 消火栓灭火系统电气控制原理图 图6.29 消火栓灭火系统电气控制原理图 图6.30 湿式喷洒水灭火系统示意图 图6.30 湿式喷洒水灭火系统示意图 6.3.6 防排烟及诱导疏散系统防排烟及诱导疏散系统一般情况下，烟气在建筑物内的流动路线是：着火房间走廊竖向梯、井等向上伸展。(1)密封防烟方式当发生火灾时，将着火房间密封起来。(2)自然排烟方式自然排烟是在自然力作用下，使室内外空气对流进行排烟的。(3)机械防排烟方式机械排烟是把建筑物分成若干防烟分区，在防烟分区内设置防烟风机，通过风道排出各房间或走廊的烟气。排烟系统示意见图6.31。6.3.6 防排烟及诱导疏散系统一般情况下，烟气在建筑火灾事故照明，是在发生火灾时，保证重要部位或房间能继续工作及疏散通道上所需最低照度的照明。疏散指示照明，是在发生火灾时，能指示疏散通道及出入口的位置和方向，便于有秩序地疏散的照明。事故照明在正常电源断电后，能在5s内自动点亮并达到所需最低的照度，此照度最低不小于正常照度的十分之一，并不宜小于5lx，延续时间不小于20min。所有事故及疏散照明灯具，均应设玻璃或其它非燃性材料制作的保护罩。火灾事故照明，是在发生火灾时，保证重要部位或房间能继续工图6.31 排烟系统示意图 图6.31 排烟系统示意图 6.4 保安系统保安系统现代化建筑需要多层次及针对性的保安系统。从防止罪犯入侵的过程上讲保安系统应提供以下三个层次的保护：(1)外部侵入保护外部侵入是指罪犯从建筑物的外部侵入楼内，如大楼的门、窗、墙体等，在上述部位设置相应的报警装置就可以及时发现并报警，从而在第一时间内采取处理措施。6.4.1 建筑物对保安系统的要求建筑物对保安系统的要求6.4 保安系统现代化建筑需要多层次及针对性的保安系统。(2)区域保护区域保护是指对某些重要区域进行保护：如陈列展厅、多功能展厅等。区域保护为第二级保护，除应用红外探测器、微波探测器、红外微波双鉴探测器等技术手段外，还应考虑加入计算机区域防范功能，达到区域保护智能化。(3)目标保护目标保护是对重点目标进行保护，如展柜内的重要展品等。目标保护是最后一级保护，应用的传感器包括压力开关、断线报警、接近开关等。(2)区域保护6.4.2 保安系统的组成内容保安系统的组成内容不同建筑物的保安系统有其不同的组成内容，但基本的子系统如下（见图6.32）：(1)出入口控制系统(2)防盗报警系统(3)闭路电视监视系统(4)保安人员巡逻管理系统(5)防盗门控制系统 6.4.2 保安系统的组成内容不同建筑物的保安系统有其图6.32 保安管理系统组成框图 图6.32 保安管理系统组成框图 6.4.3 防盗报警系统防盗报警系统防盗报警系统负责建筑物内重要场所的探测任务，包括点、线、面和空间的安全保护。系统一般由探测器、区域报警控制器和报警控制中心设备组成，其基本结构图见图6.33。1)系统报警探测器(1)入侵及袭击信号器 磁性触头。玻璃破裂信号器。固体声信号器。报警线。报警脚垫。袭击信号器。6.4.3 防盗报警系统防盗报警系统负责建筑物内重要场（2）红外、微波与超声波探测器 被动式红外信号器。超声波探测器。微波探测器(高频多谱勒仪)。红外-微波双技术探测器。主动型红外探测器。（2）红外、微波与超声波探测器2)报警控制器（1）区域报警控制器区域报警控制器直接与各种防盗报警传感器相连，接收传感器传送来的报警信号，并可向上级控制台输出报警信号。这种控制器一般也可单独使用，控制器具有声光报警与显示功能，并对传感器提供DC 24V电压。2)报警控制器（2）中心控制台中心控制台又称总控制台，是保安监控系统的中心设备。安装制台的核心设备是工业控制机、单片机或微型计算机，并配有专用控制键盘、CRT显示器主监视器、录像机、打印机、电话机等设备。另外还可增配触摸屏、画面分割器、对讲系统、字符发生器、声光报警等装置。从使用情况看，中心控制台有两类，一种是直接与防盗探测器和摄像机连接使用类型，另一种是与区域控制器连接使用类型。（2）中心控制台3)宜设置防盗报警装置的部位及场所(1)金融大厦中的金库、财务室、档案库，现金、黄金及珍宝等暂时存放的保险柜房间。(2)博物馆、展览馆的展览厅、陈列室和贵重文物库房。(3)图书馆、档案馆的珍藏室，陈列室和库房。(4)银行营业柜台，出纳、财务等现金存放和支付清点部位。(5)钞票、黄金货币、金银首饰、珠宝等制造或存放房间。(6)自选商场或大型百货商场的营业大厅等。3)宜设置防盗报警装置的部位及场所4)报警设备的选择(1)报警设备应按保护区域的重要程度及盗窃行为发生的可能性选择相应的设备。(2)对于平面监视，可选用玻璃破裂传感器、固体声信号器、报警电线及压力开关、磁性开关等报警装置。(3)对于空间监视，可选红外探测器、微波探测器、超声波探测器等报警信号器。(4)每个独立的保护区域内应至少设置12只手动报警按钮。4)报警设备的选择图6.33 防盗报警系统结构图 图6.33 防盗报警系统结构图