王敬

（中國(guó)江蘇國(guó)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作集團(tuán)有限公司海外工程分公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

在建筑電氣工程項(xiàng)目實(shí)施中，我們經(jīng)常遇到初始設(shè)計(jì)不完善、不完整的現(xiàn)象。為保證工作順利進(jìn)行，需要電氣工程師完善，深化各分、子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化材料設(shè)備選型。每一個(gè)合理完善的電氣子系統(tǒng)深化方案都需要反復(fù)充分論證和對(duì)比、優(yōu)選。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)、安防、電視系統(tǒng)、智能控制等內(nèi)容進(jìn)行了深化設(shè)計(jì)與選型。

1 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的選型

以埃塞NYALA社保大樓項(xiàng)目為例，說(shuō)明以交換機(jī)為中心的弱電系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)備選型。全系統(tǒng)數(shù)據(jù)化網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)下樓宇智能化技術(shù)的顯著特點(diǎn)。本項(xiàng)目中信息網(wǎng)絡(luò)、IP電話，CCTV系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為主要數(shù)據(jù)信息交換設(shè)備。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方式分為接入層交換機(jī)，匯聚層交換機(jī)，核心層交換機(jī)三個(gè)層次（圖1）。

圖1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意

計(jì)算機(jī)信息/電話系統(tǒng)主要設(shè)備包括路由器、IP PBX、交換機(jī)、存儲(chǔ)器、服務(wù)器、配線架等。CCTV系統(tǒng)采用“霍尼韋爾”品牌,主要設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)型半球機(jī)（Network Dome.）、NVR、顯示器、交換機(jī)等。

如何選用合適的交換機(jī)，保證網(wǎng)絡(luò)、IP電話，CCTV系統(tǒng)正常穩(wěn)定地工作，在以交換機(jī)為核心設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備選型是關(guān)鍵。電話、網(wǎng)絡(luò)、CCTV系統(tǒng)占用帶寬（碼流）差異較大，其中IP電話最小，網(wǎng)絡(luò)次之，CCTV系統(tǒng)最大。本項(xiàng)目有23個(gè)網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，如果同時(shí)產(chǎn)生數(shù)據(jù)流，會(huì)占用較大帶寬。為了避免選型不當(dāng)，造成網(wǎng)絡(luò)阻塞，配置監(jiān)控系統(tǒng)的專用交換機(jī)勢(shì)在必行。在此，我們對(duì)CCTV系統(tǒng)在接入層交換機(jī)的選型，做一個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算。

1.1 接入層交換機(jī)的選擇

1.1.1 上傳端口

估算整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)生的碼流。720 p監(jiān)控?cái)z像機(jī)的碼流一般在2～4 Mbps左右，1 080 p監(jiān)控?cái)z像機(jī)的碼流一般在4～8 Mbps左右。接入層交換機(jī)上傳速率應(yīng)大于攝像機(jī)路數(shù)與單支攝像機(jī)碼流的乘積。前端有23路720 p監(jiān)控?cái)z像機(jī)，碼流按照4 Mbps計(jì)算，23×4 Mbps=92 Mbps,那么交換機(jī)上傳端口要滿足100 Mbps的速率。因?yàn)橥ǔ?shí)際速率為標(biāo)值的30%左右，而我們保守計(jì)算的實(shí)際碼流率已經(jīng)達(dá)100 Mbps，所以我們需要選擇上傳口為1 000 Mbps速率的交換機(jī)。同理，計(jì)算23個(gè)1 080 p網(wǎng)絡(luò)攝像碼流量為184 Mbps，我們選用的交換機(jī)也可以滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。

1.1.2 交換帶寬

交換帶寬單位為Gbps，是交換機(jī)接口處理器或者接口卡和數(shù)據(jù)總線間能吞入的最大數(shù)據(jù)量。計(jì)算公式如下：

交換帶寬=端口數(shù)×相應(yīng)端口速率×2

（注：按全雙工模式）

以23路720 p計(jì)算，需要選擇一個(gè)24口交換機(jī)，并且自帶兩個(gè)1 000 M的上傳口，總共26個(gè)接口。計(jì)算：

總交換帶寬=23×100 M×2+1 000 M×2×2=8.6 Gbps

所以，需求的交換帶寬要大于8.6 Gbps。1.1.3包轉(zhuǎn)發(fā)率

1 000 M以太網(wǎng)交換機(jī)包轉(zhuǎn)發(fā)率一般為1.488 Mbps。

經(jīng)過(guò)前面三個(gè)條件的分析，接入層交換機(jī)的選擇就很簡(jiǎn)單了。我們需要配置2個(gè)24口100 M，至少1個(gè)1 000 M上傳口的交換機(jī)。

1.2 匯聚層交換機(jī)的選擇

最前端的接入層交換機(jī)選擇好之后，接下來(lái)就需要選擇匯聚層交換機(jī)。上述23路720 p的CCTV系統(tǒng)需要配置2個(gè)接入層交換機(jī)，每個(gè)都有2個(gè)1 000 M的上傳口，此外，還有500個(gè)信息點(diǎn)和400多個(gè)電話點(diǎn)，那么匯聚層上傳端口必須是千兆以上的。設(shè)備的選擇很大程度上決定了方案是否合格。

同樣，用于網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，我們可以依次做出估算，根據(jù)使用要求配置適當(dāng)?shù)囊?guī)格。既滿足當(dāng)前的需要，也適當(dāng)留有冗余，以備后續(xù)擴(kuò)容、維修使用。

2 動(dòng)力控制方案的制定

蘇丹卡塔爾公寓樓項(xiàng)目EMCCB控制方案。

EMCCB-Emergency motor control center board.在蘇丹卡塔爾公寓樓項(xiàng)目指通風(fēng)與消防排煙系統(tǒng)動(dòng)力控制柜。風(fēng)機(jī)有15 kW，35 kW，55 kW，3種規(guī)格，每個(gè)規(guī)格要求2臺(tái)。通風(fēng)和排煙系統(tǒng)合一，平時(shí)一用一備，互為備用；應(yīng)急時(shí)，同時(shí)啟用。設(shè)計(jì)圖沒(méi)有具體的控制部分圖紙。根據(jù)業(yè)主監(jiān)理的要求，我們提供3種不同的控制方案。

2.1 采用直接起動(dòng)方式。普通動(dòng)力柜接入動(dòng)力電源，接雙速風(fēng)機(jī)（圖2）。2.2 Y-Δ起動(dòng)方。訂做MCCB控制箱，采用普通風(fēng)機(jī)（圖 3）。

圖2 直接起動(dòng)主回路接線

圖3 Y-Δ起動(dòng)主回路接線

2.3 變頻起動(dòng)方式。訂做MCCB控制箱，采用普通風(fēng)機(jī)（圖 4）。

圖4 一用一備變頻起動(dòng)主回路接線

通過(guò)以上3種方案的主回路接線圖簡(jiǎn)單分析對(duì)比，很容易發(fā)現(xiàn)3種方案各有優(yōu)劣：方案1對(duì)于整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)施工十分有利。安裝調(diào)試，后期維護(hù)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是雙速風(fēng)機(jī)價(jià)格昂貴。方案2設(shè)備成本大幅降低，但是因?yàn)楫?dāng)?shù)仉娋W(wǎng)不穩(wěn)定，經(jīng)常導(dǎo)致設(shè)備元器件損壞，故維護(hù)成本要求高。方案3跟所在地區(qū)業(yè)主實(shí)際需求更符合，設(shè)備成本較高，維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單。

采用方案2，有利于收益最大化。采用變頻起動(dòng)方式，訂做MCCB控制箱，工程維護(hù)成本較低，綜合效益較好。經(jīng)過(guò)協(xié)商，最終采用方案3。

3 停車場(chǎng)系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)

尼日利亞萊基港項(xiàng)目停車場(chǎng)系統(tǒng)方案制定與設(shè)備選型。原設(shè)計(jì)圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)說(shuō)明簡(jiǎn)略。從進(jìn)出口立面圖看：只有9進(jìn)9出的出入口系統(tǒng)設(shè)備清單和9臺(tái)攝像機(jī) （根據(jù)使用場(chǎng)合判斷可以確認(rèn)為用于車輛識(shí)別）（圖 5）。

圖5 萊基港出入口立面

停車場(chǎng)管理系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、車道管理設(shè)備搭建的一套對(duì)停車場(chǎng)車輛出入、場(chǎng)內(nèi)車流引導(dǎo)、收取停車費(fèi)進(jìn)行管理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（圖6）。

圖6 萊基港停車場(chǎng)出入口示意

要根據(jù)場(chǎng)地面積，使用性質(zhì)，完善停車場(chǎng)的配置方案。根據(jù)精心選擇，采用了深圳西沃-X9一體機(jī)系列網(wǎng)絡(luò)高清車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，包括出入口系統(tǒng)、計(jì)時(shí)收費(fèi)系統(tǒng)、車輛識(shí)別系統(tǒng)、車輛引導(dǎo)/定位系統(tǒng)、車位顯示系統(tǒng)。尤其是采用互聯(lián)網(wǎng)+西沃智慧停車場(chǎng)系統(tǒng)方案——具備車牌識(shí)別、免取卡入場(chǎng)、移動(dòng)支付功能。大幅提高了停車場(chǎng)效率。

出入口設(shè)備包括快速自動(dòng)道閘、感應(yīng)線圈、車輛檢測(cè)器。

車輛識(shí)別系統(tǒng)包括200萬(wàn)高清識(shí)別攝像機(jī)、內(nèi)置控制系統(tǒng)、豐富的接口類型，可直接控制道閘開(kāi)/關(guān)、外接報(bào)警設(shè)備、LED顯示屏、音頻輸入輸出等；內(nèi)置8G SD卡，支持黑白名單的導(dǎo)入及對(duì)比，可直接聯(lián)動(dòng)道閘開(kāi)閘，支持脫機(jī)運(yùn)行；內(nèi)置車牌識(shí)別算法，準(zhǔn)確率高，支持線圈觸發(fā)結(jié)合視頻觸發(fā)等多種模式。內(nèi)置語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)(比如:車牌號(hào)碼停車時(shí)間及收費(fèi)金額使用日期等用語(yǔ))。

崗?fù)ぬ幵O(shè)備：計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、無(wú)線WIFI、車牌識(shí)別管理軟件、計(jì)時(shí)收費(fèi)軟件?？梢宰杂蓻Q定是否增加手機(jī)APP/微信支付等移動(dòng)設(shè)備。西沃公司的以云支付服務(wù)端、商戶端、智慧停車管理云平臺(tái)為核心的設(shè)備，滿足了用戶的使用需求。

而戶外地磁車位引導(dǎo)系統(tǒng)則是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境增加的一個(gè)子系統(tǒng)，其包括室外停車引導(dǎo)、控制器、戶外引導(dǎo)分屏等設(shè)備，主要是提高大型停車場(chǎng)的車輛通行效率。簡(jiǎn)潔、高效的設(shè)備配置既滿足了業(yè)主的使用需要，也避免了因考慮不足導(dǎo)致的低估造價(jià)風(fēng)險(xiǎn)。

4 電視接收系統(tǒng)方案制定與選擇

NIB銀行支行項(xiàng)目電視系統(tǒng)。該系統(tǒng)預(yù)留14個(gè)電視信號(hào)插座點(diǎn)。清單提供的前端設(shè)備只有VHF天線1副，衛(wèi)星天線1副，管線若干，沒(méi)有詳細(xì)的設(shè)備清單。如此，必然不足以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要，需做深化設(shè)計(jì)。①衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)是否包括前端接收設(shè)備。②需提供Arabsat衛(wèi)星頻道、當(dāng)?shù)仉娨曋剖降然緟?shù)。如果與國(guó)內(nèi)設(shè)備不一致，需要訂做或是當(dāng)?shù)夭少?gòu)。我們的方案設(shè)計(jì)包括VHF和UHF天線接收系統(tǒng)、衛(wèi)星天線接收系統(tǒng)。最終形成了2個(gè)方案。

方案1：采用DTMB高清數(shù)字電視方案 （圖7），作為本次深化設(shè)計(jì)主要方向。

方案2：以衛(wèi)星信號(hào)多路切換開(kāi)關(guān)作為核心部件（圖 8）。

相比之下，方案1穩(wěn)定性好，便于實(shí)施。方案2造價(jià)低，但是信號(hào)穩(wěn)定度略差。最終我們選用方案1。

5 智能照明系統(tǒng)方案優(yōu)化和設(shè)備選型

以埃及蘇赫納集裝箱碼頭二期堆場(chǎng)智能照明系統(tǒng)的優(yōu)化和選型為例。原設(shè)計(jì)方案：照明控制采用PLC設(shè)備控制，由PLC主站與遠(yuǎn)程I/O站組成。對(duì)堆場(chǎng)高桿燈及路燈實(shí)現(xiàn)集中遠(yuǎn)程控制。PLC主站安裝在AA3變電所內(nèi)。照明控制遠(yuǎn)程I/O站設(shè)備（39座高桿燈+4路燈回路）包括寬溫型PLC及16點(diǎn)I/O模塊,以太網(wǎng)適配器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、光電轉(zhuǎn)換器、UPS（3kVA）、PLC 柜，PLC 編程、組態(tài)及應(yīng)用軟件等。如果按照清單配置可能無(wú)法實(shí)施。我們先對(duì)比分析施耐德公司和海格公司智能照明系統(tǒng)各自特點(diǎn)。

圖7 V/U天線、衛(wèi)星天線接收系統(tǒng)

圖8 衛(wèi)星信號(hào)多路切換開(kāi)關(guān)5進(jìn)16出

5.1海格Tebis KNX系統(tǒng)

主要設(shè)備是工作站（含軟件），光感應(yīng)模塊TXA025，控制面板 WYT320，電源模塊TXA112，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)模塊TXA204D，線路耦合器TA008，斷路器。整個(gè)系統(tǒng)高度集成。本系統(tǒng)的核心設(shè)備是工作站及其中央監(jiān)控軟件。主要功能包括：①可以設(shè)定周定時(shí)、特定節(jié)假日定時(shí)、日定時(shí)等多種定時(shí)方式的控制；②可對(duì)設(shè)備進(jìn)行延時(shí)開(kāi)關(guān)；③可實(shí)時(shí)顯示設(shè)備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)；④調(diào)光控制。完全符合現(xiàn)場(chǎng)控制的需要（圖 9）。

5.2 施耐德C-Bus智能照明系統(tǒng)

其主要設(shè)備包括：KNX/IP網(wǎng)關(guān)、線路耦合器、電源模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、智能邏輯控制器、CBUS系統(tǒng)電源、8鍵智能面板帶耦合器、消防模塊、通用調(diào)光模塊、多路開(kāi)關(guān)控制模塊等。各子網(wǎng)間通過(guò)專用控制總線J-Y(st)YH相互連接（圖10）。主要功能包括：①通過(guò)施耐德KNX網(wǎng)絡(luò)對(duì)區(qū)內(nèi)照明進(jìn)行控制與監(jiān)視；②2可對(duì)受控?zé)艄膺M(jìn)行集中控制和監(jiān)視；③可對(duì)所在區(qū)域的燈光進(jìn)行本地手動(dòng)控制；④當(dāng)有消防信號(hào)接入時(shí)，應(yīng)急照明強(qiáng)制打開(kāi)。

圖9 Tebis KNX總線

圖10 施耐德C-Bus智能照明系統(tǒng)

如果說(shuō)海格的智能照明控制系統(tǒng)是KNX總線協(xié)議實(shí)現(xiàn)功能；施耐德KNX照明控制系統(tǒng)則是KNX/IP網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)控制。兩者價(jià)格相近。從施工角度而言，施耐德設(shè)備種類數(shù)量遠(yuǎn)多于海格系統(tǒng)；就擴(kuò)展性而言，施耐德系統(tǒng)優(yōu)于海格系統(tǒng)。

海格產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備種類較少，維護(hù)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好。由于本項(xiàng)目照明控制擴(kuò)展性要求不高，而對(duì)系穩(wěn)定性要求很高。我們最終選擇了海格產(chǎn)品。

6 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)今計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和信息技術(shù)的高度融合背景下，電氣工程各個(gè)分、子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選型往往都有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。每個(gè)深化設(shè)計(jì)方案及其設(shè)備選型，都需要從整個(gè)工程實(shí)施和工程造價(jià)、后期維修的便利性上作統(tǒng)籌考慮安排。