楼宇智能化技术 教程.pdf

第0章 第0章 前言前言 “建筑智能化系统”第0章 前言前言 首先感谢您选用这本教材。本电子 教案是配合新出教材【建筑智能化 系统】 的PPT文档,我们将教材中所 有的图表都收录其中,供您选用。这 些文档还不能成为真正的教案，只 是向各位提供了素材。 致各位老师 “建筑智能化系统”第0章 前言前言 其次，我们衷心希望各位老师对本 教材提出宝贵意见，邦助我们在教 学中改进，在今后的修改中提高教 材质量。也希望相互交流教学经 验，共同分享。 致各位老师 “建筑智能化系统”第0章 前言前言 我们正在进行建筑智能化系统 课程的试题库开发项目，希望由计 算机代替传统的人工出卷，建立一 套实用、便于操作的试题库管理系 统。有意向合作或使用的老师请与 出版社或作者联系。 致各位老师 “建筑智能化系统”第0章 前言前言 广东工业大学 自动化学院 许锦标，xujb 2007年7月。 谢谢各位谢谢各位 第1章导论第1章导论 “建筑智能化系统”第1章 导论 什么是智能建筑智能建筑什么是建筑智能 化系统智能建筑有些什么功能特 功能特 征征如何理解建筑智能化系统的技 术内涵本书的内容结构和编排如 何相信这些问题一定是读者最先 想了解的，本章的内容就是探讨和 阐述这些基本问题的。 本章导读 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.1建筑智能化的基本概念 建筑智能化系统起源于20世纪80年代， 90年代初才逐渐被人们所认同。 智能建筑系统是 建筑技术、信息技术、自动化技术、电子技术等 诸多方面的综合体。 在20多年的发展中，智能建筑概念的 内涵和外延，一直在随着这些技术的发展而 发生着重大变化。 1.1.1 智能建筑的基本涵义1.1.1 智能建筑的基本涵义 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.1建筑智能化的基本概念 1.1.1 智能建筑的基本涵义 美国“智能建筑学会”（AIBI）认为 “智能建筑是将建筑、设备、服务和经营 四要素各自优化、互相联系、全面综合 并达到最佳组合，以获得高效率、高功能、 高舒适与高安全的建筑物。” 美国“智能建筑学会”定义 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.1建筑智能化的基本概念 1.1.1 智能建筑的基本涵义 日本智能大厦研究会认为 “智能建筑就是高功能大楼， 是方便有效地利用现代信息与 通信设备，并采用楼宇自动化技术， 具有高度综合管理功能的大楼。” 日本智能大厦研究会定义 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.1建筑智能化的基本概念 1.1.1 智能建筑的基本涵义 中国国家标准智能建筑设计标准 GB／T50314-2000认为“它是以建筑为平 台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络 系统，集结构、系统、服务、管理及它们之 间的最优化组合，向人们提供一个安全、高 效、舒适、便利的建筑环境。” 中国国家标准定义 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.1建筑智能化的基本概念 1.1.1 智能建筑的基本涵义 以信息技术为基础，充分应用和综合建筑、控制、 人工智能等领域的先进技术，构建一个覆盖整个 建筑的一体化的、具有自学习能力的智能平台， 向人们提供一个具有可持续完善功能的高效、舒 适、便利、安全、环保的建筑环境，实现建筑价 值的最大化，是智能建筑基本涵义所在。 以信息技术为基础，充分应用和综合建筑、控制、 人工智能等领域的先进技术，构建一个覆盖整个 建筑的一体化的、具有自学习能力的智能平台， 向人们提供一个具有可持续完善功能的高效、舒 适、便利、安全、环保的建筑环境，实现建筑价 值的最大化，是智能建筑基本涵义所在。 智能建筑基本涵义 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.1建筑智能化的基本概念1.1.2 智能建筑的体系结构1.1.2 智能建筑的体系结构 一般建筑环境 智能化所需建筑环境 信息传输网 楼宇设备自动监控 面向设备管理的系统集成 面向用户的系统集成 1层 2层 3层 4层 5层 6层 智能建筑 体系结构 参考模式 描述了智 能化建筑 的逻辑构 成 图1-1智能建筑体系参考模式 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.1.2 智能建筑的体系结构1.1.2 智能建筑的体系结构一般建筑环境的功能一般建筑环境的功能 一般建筑环境 智能化所需建筑环境 信息传输网 楼宇设备自动监控 面向设备管理的系统集成 面向用户的系统集成 1层 2层 3层 4层 5层 6层 1建筑空间体量组合，即建筑 体型组合和立面处理，平面及 空间布局，内部及外部装修等。 2建筑结构，包括建筑物支撑 承重、内外维护结构基础、柱、 梁、板、墙及材料。 3建筑机电设备及设施，它们 为建筑物内人们生活和生产提 供必需的环境，如照明、动力、 采暖空调、给水排水、电话、 电梯、煤气、消防、安全防范 等设备及设施。 图1-1智能建筑体系参考模式 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.1.2 智能建筑的体系结构1.1.2 智能建筑的体系结构智能建筑环境的功能智能建筑环境的功能 一般建筑环境 智能化所需建筑环境 信息传输网 楼宇设备自动监控 面向设备管理的系统集成 面向用户的系统集成 1层 2层 3层 4层 5层 6层 1提供“建筑智能化部分”的使 用空间、建筑平面、空间布 局，这与一般建筑有所不同。 2使“建筑智能化部分”镶嵌到 建筑物中所需的特殊结构及材 料。 3保证“建筑智能化部分”的运 行条件，并为住户提供更方便、 更舒适的工作、生活环境。这 将使建筑物在声、光、色、热、 安全、交通、服务等方面具有 某些新特点。 图1-1智能建筑体系参考模式 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.1.2 智能建筑的体系结构1.1.2 智能建筑的体系结构建筑内信息传输网的功能建筑内信息传输网的功能 一般建筑环境 智能化所需建筑环境 信息传输网 楼宇设备自动监控 面向设备管理的系统集成 面向用户的系统集成 1层 2层 3层 4层 5层 6层 1支持建筑设备监控、面向设备 管理的系统集成、面向用户的系统 集成等业务需求的数据通信。 2支持建筑物内部有线电话、有 线电视、电信会议等话音和图像通 信。 3支持各种广域网连接，包括具 有与计算机互联网、公用电话网、 公用数据网、移动通信网、视频通 信网等的接口。 4 支持建筑物内部多种业务通信 需求，支持多媒体通信需求，具备 相当的面向未来传输业务的冗余 图1-1智能建筑体系参考模式 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.1.2 智能建筑的体系结构1.1.2 智能建筑的体系结构楼宇设备自动监控的功能楼宇设备自动监控的功能 一般建筑环境 智能化所需建筑环境 信息传输网 楼宇设备自动监控 面向设备管理的系统集成 面向用户的系统集成 1层 2层 3层 4层 5层 6层 1电力供应与管理监控子系统高压配 电、变电、低压配电、应急发电。 2照明控制与管理子系统工作照明、 事故照明、艺术照明、障碍灯等特殊照 明。 3环境控制与管理子系统空调及冷热 源、通风环境监测与控制、给水、排水、 卫生设 备、污水处理。 4消防报警与控制子系统自动监测与 报警、灭火、排烟、联动控制、紧急广 播。 5安保监控子系统防盗报警、电视监 控、出入查证确认分析、电子巡更。 6交通运输监控子系统电梯、停车场、 车队。 7公用广播子系统背景音乐、事故广 播。 图1-1智能建筑体系参考模式 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.1.2 智能建筑的体系结构1.1.2 智能建筑的体系结构面向设备管理的系统集成的功能面向设备管理的系统集成的功能 一般建筑环境 智能化所需建筑环境 信息传输网 楼宇设备自动监控 面向设备管理的系统集成 面向用户的系统集成 1层 2层 3层 4层 5层 6层 1各类应用系统的集成，使建筑 的使用功能达到智能化的程度。例 如智能安防系统，智能会议系统、 智能消防系统等。 2各个应用系统之间的相互联动 控制、信息共亨、综合自动化、管 理智能化的集成。例如，智能安防 与智能消防的联动，可以实现消防 报警时通过实时图像监视画面进行 确认。楼宇设备自动监控与物业管 理的集成，可以实现水、电、气、 空调、供热的自动计费管理。 图1-1智能建筑体系参考模式 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.1.2 智能建筑的体系结构1.1.2 智能建筑的体系结构面向用户的系统集成的功能面向用户的系统集成的功能 一般建筑环境 智能化所需建筑环境 信息传输网 楼宇设备自动监控 面向设备管理的系统集成 面向用户的系统集成 1层 2层 3层 4层 5层 6层 对不同用户的智能化建 筑，它向用户最终提供的 功能应该是有差别的，例 如一个智能化体育比赛场 馆和一个智能化医院各自 有不同的业务需求。 面向用户的系统集成就是 为了满足最终用户的功能 细分而进行的。这个层次 最复杂，专业性最强。 图1-1智能建筑体系参考模式 “建筑智能化系统”第1章 导论 综合布线技术 信息传输技术 接口与控制技术 数据库与集成技术 综合自动化与智能化技术 1.2建筑智能化的实现技术1.2建筑智能化的实现技术 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.2建筑智能化的实现技术 1.2.1综合布线技术综合布线技术 综合布线将语音、数据、图像、 监控等设备都看成是信息设备并 将它们的接口标准化，这样一 来，各线可以综合配置在一套标 准的布线系统上，统一布线设计、 安装施工和集中管理维护。 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.2建筑智能化的实现技术 综合布线是可扩充的 以便将来有更大的发展时，很容易将 设备扩充进去。系统具有良好的可扩 充和可升级性，使本期建设的投资在 未来升级与扩充后得到保护。 综合布线具有足够的可靠性冗余、后 援存储能力和容错能力。可保证系统 能长期稳定的运行，使故障的影响局 部化。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.2建筑智能化的实现技术 1.2.2信息传输技术信息传输技术 信道怎样实现以什么方式组成信号在其中 怎样传输同一信道能否同时传输语音、数据、 图像等不同类型的信号，以提高通信效率为 使不同用户、不同性质的信息传输能同步地、 有序地进行，应该建立怎样的通信协议怎样 监测不同用户使用信道的情况，以提高通信的 质量等等，这些都是信息传输技术需要解决 的问题。 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.2建筑智能化的实现技术 计算机网络与电话通信网络逐步在走向融合计算机网络与电话通信网络逐步在走向融合 一方面，所处理的业务都向着多媒体综合业务发展； 二方面，所采用的设备板卡都是以计算机（微处理器） 为核心；三方面，都是在信息数字化的基础上，制订 不同的编码、分组、交换、传输控制等通信协议，然 后根据不同的目的选用不同的协议来实现信息的传输。 因此，了解计算机网络和电话通信网络的各种通信协 议，掌握数字通信的各种交换技术和与之配套的各种 交换连接设备板卡的性能，是在智能建筑中应用好信 息传输技术的关键。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.2建筑智能化的实现技术 1.2.3 接口与控制技术1.2.3 接口与控制技术 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国 际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动 化、楼宇自动化等领域的现场设备互连通讯网 络。它作为控制系统数字通信网络的基础，沟 通生产过程现场及控制设备之间及其与更高控 制管理层次之间的联系。 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.2建筑智能化的实现技术 1.2.4数据库与集成技术1.2.4数据库与集成技术 信息传输技术、接口与控制技术侧重于信息处 理自动化平台的硬件方面。通过控制网络、计 算机局域网、电话通信网，可以把底层传感器 和设备的信息以及人机交互的信息存于数据库 之中，这样通过对数据库的操作，可实现对底 层设备的监测、控制以及优化管理，真正实现 分系统的自动化。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.2建筑智能化的实现技术 1.2.5综合自动化与智能化技术1.2.5综合自动化与智能化技术 建筑智能化首先应是综合集成化。将各个分系 统集成到相互关联的、协调的统一系统之中， 使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利 的管理。应采用功能集成、网络集成、软件界 面集成等多种集成技术。实现的关键在于解决 系统之间的互连和互操作性问题，它是一个多 厂商、多协议和面向各种应用的体系结构，需 要解决各子系统间的接口、协议、系统平台、 应用软件等集成的问题。 “建筑智能化系统”第1章 导论 我们按建筑的使用特征来分类， 智能建筑可分为 智能住宅小区，智能校园， 智能医院，智能体育馆， 智能博物馆，智能宾馆， 智能政府办公楼，智能商用建筑等。 1.3建筑智能化的分类1.3建筑智能化的分类 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.3建筑智能化的分类 1.3.1 智能住宅小区1.3.1 智能住宅小区 智能住宅小区是城市的基本单元，是在智 能化大楼的基本含义中扩展和延伸出来的, 它已成为建筑行业中又一个热点。与智能 大厦相比，智能住宅小区的基本功能更注 重于满足住户在安全性、舒适的居住环境、 便利的社区服务和社区管理、具有增殖应 用效应的网络通信等方面的实现的和个性 化需求。 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.3建筑智能化的分类 智能住宅小区基本功能 智能住宅小区基本功能有 一是宽带多媒体信息服务， 二是社区安全防范系统， 三是社区物业服务与管理系 统， 四是家居智能化系统。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.3建筑智能化的分类 1.3.2 智能校园1.3.2 智能校园 随着教育事业的发展。有不少学校对校园 建设提出了智能化的要求。1994年国家建 立了中国教育和科研计算机网络CERENT。 很多人认为智能校园是建设21世纪校园的 必由之路。 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.3建筑智能化的分类智能校园几个功能特征智能校园几个功能特征 1良好的学习环境，普遍使用计算机，如电子化 教室； 2提供信息服务，有完善的通信网络; 3为提高教学管理水平，实现办公自动化； 4节能和环保护； 5安全性、稳定性； 6满足师生自由交流信息、知识、思想的环境需 要； 7室外有良好的环境，如绿化、背景音乐、电子 布告牌。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.3建筑智能化的分类 1.3.3 智能医院1.3.3 智能医院 现代化医院里有大量的机电设备及与之相应的自 动管理设备，只有采取最具有时代特征的智能化 系统，才能更好建立以人为本，智能化医疗环 境，同时提升医院管理水平，提高医护人员工作 效率和降低能源消耗，节约医院的运行成本。 智能医院相对于其他智能建筑，除了具有一些共 通的智能系统外，还有一些医院专用的智能化系 统，能使医院管理更为完善，为病人提供更好的 医疗服务。 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.3建筑智能化的分类医院专用的智能化系统医院专用的智能化系统 1门诊及药房排队管理系统。 2病房呼叫对讲系统。 3手术室视频示教系统。 4婴儿保护系统。 5触摸屏信息查询和电子公告牌系统。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.3建筑智能化的分类 1.3.4 智能体育馆1.3.4 智能体育馆 智能体育馆从使用需求来讲一般要满足 （1）满足运动员高水平发挥竞技能力的要 求。具体包括对空调设备的智能控制；对 送排风设备智能控制；对照明的智能控 制；对池水过滤及消毒系统的控制；对室 外场地喷洒和排水系统的控制；空气监测 系统。 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.3建筑智能化的分类1.3.4 智能体育馆功能需求1.3.4 智能体育馆功能需求 （2）满足比赛组织的要求。包括安全控制及防范；火灾 自动报警；场地扩声和背景音乐；计时记分、现场成绩处 理；售检票和通道控制；比赛指挥调度。 （3）满足媒体报道的要求。如考虑电视转播的需要；考 虑媒体记者的需要；数字会议系统；网络发稿手段；互联 网站。 （4）满足现场观众的要求。如舒适的场馆环境，良好的 视野和清晰的图像，及时得到各种信息，方便地购票和入 场，方便停车等。 （5）场馆运营维护的需求。包括节约能源，场馆的管 理，赛后运营等。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.3建筑智能化的分类 1.3.5 智能博物馆1.3.5 智能博物馆 智能博物馆是随着现代计算机技术、 自动控制技术、通信技术以及集成 技术的发展而诞生的，是博物馆的 高级阶段。 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.3建筑智能化的分类智能博物馆重要的智能化系统智能博物馆重要的智能化系统 （1）安全技术防范系统。 （2）火灾自动报警和联动控制系统。 （3）陈列展示服务系统。 （4）楼宇设备自动控制系统。 （5）通信网络系统。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.3建筑智能化的分类 1.3.6 智能宾馆酒店1.3.6 智能宾馆酒店 宾馆、酒店是集居住、饮食、娱乐、休闲、 会议及各种商务活动于一体的场所，作为以 提供多功能和全方位服务为主的行业，吸引 客户是酒店生存的重要条件。如何提高酒店 的综合服务水平、确保各种设施的稳定运行、 大幅度降低其日常运营成本等已成为酒店经 营管理的关键。为此，现代化的酒店无一例 外地采用了各种智能化技术，以提升酒店的 档次。 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.3建筑智能化的分类 智能宾馆酒店功能需求智能宾馆酒店功能需求 （1）直接面对客人提供优质服务的智 能化技术。 （2）面对酒店管理者提供高质量经营 管理手段的智能化技术。 （3）面对酒店经营成本提供高质量管 理手段的智能化技术。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.3建筑智能化的分类 1.3.7 智能办公写字楼1.3.7 智能办公写字楼 智能化系统的实施，使办公写字楼充满了“智 慧”。它不但实现了大厦水、电、空调等设备 和消防、安保的监测和控制，而且通过语言、 数据的高速通讯接入，使大厦内办公的企业 能真正完成与世界各地的快速沟通和信息传 输，并实现企业的办公自动化，从而大大提 高企业的办公效率和与世界接轨。 迪拜的泊瓷酒店－高智能化酒店 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 广州标志建筑－中信大厦 吉隆坡双子星 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 深圳标志建筑－地王大厦 香港智能建筑群－维多利亚港湾 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 香港中银大厦 芝加哥希尔斯大厦 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 智能化酒店 智能化写字楼 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 智能化车站 智能化音乐厅 智能化住宅小区 “建筑智能化系统”第1章 导论 1.实现建筑智能化的目的是什么 智能建筑具有哪 些基本功能 2.何谓智能建筑 3.简述智能建筑的体系结构。 4.建筑智能化系统主要的技术基础是什么 5.你认为智能化学校应有的功能特征 6.你认为智能化家居应有的功能特征 7.你认为智能化医院应有的功能特征 8.你认为智能化体育场馆应有的功能特征 9.简述你对未来智能建筑的发展构想。 习题与思考题习题与思考题 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 智能建筑网络功能及传输对象 2.1.1 智能建筑网络的功能和分类 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 2.2 智能建筑网络传输介质 2.2.1 信道与传输损耗 2.2.2 双绞线 2.2.3 同轴电缆 2.2.4光纤 2.2.5 无线信道 2.2.6 传输介质的选择 2.3 通信网络技术 2.3.1 公用电信网简介 2.3.2 公用交换电话网PSTN 2.3.3数据通信网 本章导读 智能建筑的信息传输网络是智能建筑的信息传输网络是“建筑智能化建筑智能化”的基础，它 有什么需求有什么功能它有哪些传输对象有什 么特征这些问题是我们首先要搞清楚的。这就是本 章的重点内容之一。 的基础，它 有什么需求有什么功能它有哪些传输对象有什 么特征这些问题是我们首先要搞清楚的。这就是本 章的重点内容之一。 其次，任何一个智能建筑的信息传输网络都不能孤立 地运作，它必须与外界进行通信（通常要连到 其次，任何一个智能建筑的信息传输网络都不能孤立 地运作，它必须与外界进行通信（通常要连到 Internet）。连通外界的桥梁就要靠公用电信网。电信 网的用户遍及世界各地，各个国家的公用电信网络互 连提供国际通信业务，因此，我们有必要了解公用电 信网。这也是本章的重点内容之一。 ）。连通外界的桥梁就要靠公用电信网。电信 网的用户遍及世界各地，各个国家的公用电信网络互 连提供国际通信业务，因此，我们有必要了解公用电 信网。这也是本章的重点内容之一。 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 智能建筑网络功能及传输对象2.1 智能建筑网络功能及传输对象 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 1能与全球范围内的终端用户进行多种业务的通信功 能。支持多种媒体，多种信道，多种速率，多种业务的 通信。比如，（可视）电话、互联网、 传真、计算机 专网、VOD、IPTV、VOIP等等。 2完善的通信业务管理和服务功能。比如，可以应对 通信设备增删、搬迁、更换和升级的综合布线系统，保 障通信安全可靠的网管系统等。 3信道冗余，在应对突发事件、自然灾害时通信更加 可靠。 4新一代基于IP的多媒体高速通信网、光通信网是未 来新的通信业务支撑平台。 2.1.1 智能建筑网络的功能和分类2.1.1 智能建筑网络的功能和分类 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 智能建筑网络功能及传输对象2.1 智能建筑网络功能及传输对象 电话信网 公用网 现场控制网、集中管理网、消防网、安防网... 公用信息网、音视频网... 模拟传输网 计算机网 数字传输网 内部专用网 保密网 公用电话网 计算机互联网 专用广域网 公安金盾网、海关金关网、政府办公网... VOIP 智能建筑通信网络 图2-1智能建筑的信息传输网络的分类 1. 电话信网1. 电话信网 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 智能建筑网络功能及传输对象2.1 智能建筑网络功能及传输对象 智能化建筑内的电话网一般是以程控用户交换机 PABXPrivate Automatic Branch eXchange为中心构 成一个星形网，为用户提供话音通信是其基本功能。建 筑内的用户之间是分机对分机的免费通信。它既可以连 接模拟电话机，也可以连接计算机、终端、传感器等数 字设备和数字电话机，不仅要保证建筑内的语音、数据、 图像的传输，而且要方便地与外部的通信网络如公用电 话网、公用数据网、用户电报网、无线移动电话网等网 络连接，达到与国内外各类用户实现话音、数据、图像 的综合传输、交换、处理和利用。 2.1.1 智能建筑网络的功能和分类 2. 计算机网2. 计算机网 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 智能建筑网络功能及传输对象2.1 智能建筑网络功能及传输对象 智能化建筑内的计算机网是通信系统的核心，是大量的 信息传输、交换、处理的基础。计算机网的实质内涵是 高速的数据通信网，由于TCP/IP己经是计算机网的传输 标准，因此，我们又称之为IP网络。智能化建筑内的计 算机网络技术是局域网（LAN），传输速率最大可达 10Gbps,目前的技术主流可保证到端点的传输速率为 100Mbps，因此，智能化建筑内的计算机网络是一个高 速的IP网络。 2.1.1 智能建筑网络的功能和分类 智能化建筑内实际上构建了多个LAN 智能化建筑内实际上构建了多个LAN 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 智能建筑网络功能及传输对象2.1 智能建筑网络功能及传输对象 2.1.1 智能建筑网络的功能和分类 公用信息网 Intranet 办公保密网 楼宇控制, 安防,消防专网 视频监控专网 互联网 政府办公网 中央控制室 图2-2 一个建筑内多个LAN并存 2.1.2 智能建筑网络 的传输对象与特征 2.1.2 智能建筑网络 的传输对象与特征 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 智能建筑网络功能及传输对象2.1 智能建筑网络功能及传输对象 模拟数据信息 数字数据信息 控制信号 电压信号 电流信号 音频信号 话音信号 全频信号 视频信号 基带视频信号 复合视频信号 高清视频信号 控制数据 非实时数据 C/S,B/S应用数据块 文件数据 大容量文档数据 实时数据音频流数据 视频流数据 图2-3智能建筑网络的传输对象 1模拟控制信号传输特征1模拟控制信号传输特征 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 智能建筑网络功能及传输对象2.1 智能建筑网络功能及传输对象 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 温度、压力、流量... 传感器 变送器 0-5V电压 4-20mA电流 现场总线 直流到几百Hz低频范围 数字方式传输 控制单元 屏蔽抗干扰传输技术 短距离范围几十米 温度、压力、流量... 传感器 变送器 控制单元 距离范围大1000m A/D 现场仪表 数字化 图2-4模拟控制信号传输特征 2模拟音频信号传输特征2模拟音频信号传输特征 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 智能建筑网络功能及传输对象2.1 智能建筑网络功能及传输对象 传输特征话音信号既可以模拟传输，也可以数字传输。 通常采用模拟传输方式，在一对0.4mm线径的双绞线 上，传输4km大约衰减7dB,这个数值大致和我国电话网 用户线路允许最大衰减值相当。在采用数字传输方式 时，一路电话不经压缩时需要64kbps的传输带宽。 音频数据采用模拟传输方式时，信道的带宽要达到 20kHz,3类双绞线可以很好地传输音频数据，传输1km衰 减低于6dB。音频数据采用数字传输方式时，按 44KHz/16Bit采样，则不经压缩时需要704kbps的传输带 宽。 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 3模拟视频信号传输特征3模拟视频信号传输特征 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 智能建筑网络功能及传输对象2.1 智能建筑网络功能及传输对象 传输特征基带视频信号通常采用模拟传输方式，信道的带 宽要达到8MHz, 用同轴电缆一般可传输100～300m,距离再长 就需要增加信号放大器。如果用光纤传输，则可达20km。基 带视频信号采用数字传输方式时，一般需要数据压缩，如采 用MPEG-4编码标准传输速率可下降到1Mbps的带宽。 复合视频信号通常采用模拟传输方式，信道的带宽要达到 900MHz, 用同轴电缆一般可传输100m,距离再长就需要增加 信号放大器。干线通常采用光纤传输，无需信号放大可达 20km距离。复合视频信号目前不能直接用数字方式传输，需 要先将各个频道的视频信号先分离出来之后，再利用单路视 频信号数据压缩传输的方法，分时传输。例如，IPTV就是这 种方式。 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 4非实时数据传输特征4非实时数据传输特征 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 智能建筑网络功能及传输对象2.1 智能建筑网络功能及传输对象 从信息传输的角度来分析, 系统运行的方式有B/S和C/S 两种,系统主要是实时性要求不高的块数据和文档数 据，数据大小不超出兆字级，每个用户终端对计算机网 络传输速率要求不高,有1Mbps的传输容量即可满足需求, 系统负担集中在服务器端以及靠近服务器的干线上。理 论上,干线的传输速率最大值是所有下属端线需求之和, 服务器干线的传输速率最大值是所有端线需求之和。实 际运行中, 各用户的应用是异步和突发的,因此干线的 传输速率远小于所有下属端线需求之和,一般有15～ 20的容量即可。 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 5实时数据传输特征5实时数据传输特征 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 智能建筑网络功能及传输对象2.1 智能建筑网络功能及传输对象 音频和视频数据的传输需求有两个方面其一是音频和 视频信号的数字传输，其二是音频和视频数据文档的在 线播放（即视频点播）。这时对计算机网络系统的传输 有实时性要求。每传输一路DVD品质的视频数据流, 采 用MPEG-4编码标准传输速率大致在1～2Mbps的带宽。传 输一路电话数据流, 大约只需8kbps的带宽。对于音乐 数据，达到高品质CD效果的传输速率只需要大约 100kbps带宽。 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 2.2.1 信道与传输损耗2.2.1 信道与传输损耗 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 智能建筑网络传输介质2.2 智能建筑网络传输介质 图2-5 狭义信道和广义信道 信 源 发送 装置 传输 介质 接收 装置 受 信 者 狭义信道 广义信道 ⒈ 信道分类 ⒉ 信道容量 ⒈ 信道分类 ⒉ 信道容量 Cωlog2 [1S/N] bit/s ⒊ 传输损耗⒊ 传输损耗 2.2.2 双绞线2.2.2 双绞线 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 智能建筑网络传输介质2.2 智能建筑网络传输介质 图2-6 双纹线传输介质 无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP 塑料外壳 色标塑料绝缘层 铜导线 铜导线 塑料外壳金属屏蔽层 5类UTP6类UTP5类STP7类STP3类大对数UTP 各类双绞线的衰减极限数据表各类双绞线的衰减极限数据表 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 智能建筑网络传输介质2.2 智能建筑网络传输介质 双绞线的双绞线的应用应用 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 智能建筑网络传输介质2.2 智能建筑网络传输介质 13类线传输频率1MHz～16MHz，用于语音传输及最高 传输速率为10Mbps的数据传输。 25类线传输频率1MHz～100MHz，用于语音传输和最高 传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和 10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆。也可以用于闭 路监视系统中的视频信号传输。 3超五类线超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高 的衰减与串扰的比值和信噪比、更小的时延误差，性能得 到很大提高。超5类线主要用于100Mbps的数据传输和千兆 位以太网（1000Mbps）。 46类线该类电缆的传输频率为1MHz～250MHz，它提供 2倍于超五类的带宽。6类布线的传输性能远远高于超五类 标准，最适用于1000Mbps的数据传输。 2.2.3 同轴电缆2.2.3 同轴电缆 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 智能建筑网络传输介质2.2 智能建筑网络传输介质 图2-7 同轴电缆的基本结构 外套 屏蔽层（外导体） 绝缘层 内导体 内导体 绝缘层 屏蔽层（外导体） 外套 在智能建筑中，同轴电缆主要用于有线电视网的 传输介质，在它上面可以开通视频图像通信和交 互式信息服务。在闭路电视监控系统中，也大量 使用同轴电缆传输视频信号。 2.2.4光纤2.2.4光纤 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 智能建筑网络传输介质2.2 智能建筑网络传输介质 图2-8 光纤的结构 光纤具有传输容量大（目前可达6400Gbps）、损耗低、 线径细、重量轻、不受电磁干扰等优点，在智能建筑 中，光纤是计算机网络的干线传输介质。 单芯光纤4芯光纤 分散型多芯光纤 光纤 缓冲层 抗拉线 外壳抗拉线 外壳 纤芯 纤芯 剥皮线 抗拉线 外壳 光在光纤中的传播 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 智能建筑网络传输介质2.2 智能建筑网络传输介质 图2-10 光纤传输模式示意图 包层 包层（n2 包层 包层 包层 芯n1 芯 芯 A B C D A B C A 单模光纤 多模变率光纤 多模光纤 折射率 折射率 折射率 ① ② ③n1 n2 θ ψ θa 图2-9 光在光纤中的传播 光纤信道 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 智能建筑网络传输介质2.2 智能建筑网络传输介质 图2-11 光纤信道的简化方框图 光源光调制器光纤线路 调制电信号 电信号处理 电信号输入 光检测器 解调电信号 电信号处理 电信号输出 光发射机1 光发射机2 光发射机N 合 波 器 光接收机1 2 N 光功率 放大 （BA） 光线路放大 （OA） 光线路放大 （OA） 分 波 器 光前置放大 （PA） 1 2 N 1 2 N 12N .. .... 发送端 接收端 光接收机 光接收机 图2-13 光纤传输中的光波分复用技术 光纤应用及特点 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 智能建筑网络传输介质2.2 智能建筑网络传输介质 光纤具有下列优点⑴较大的带宽;⑵尺寸小而重 量轻;⑶较低的衰减;⑷电磁隔离;⑸较大的转发器 间距. 在智能建筑中，光纤用于构建计算机网络的干线传 输系统，也用于多路视频信号的干线传输介质。由 于光纤的传输距离长（10Gbps/10km）,用它作为干 线所组成的一个计算机网络，在逻辑上仍然是一个 LAN，但是其覆盖