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别墅安防管理及智能家居控制系统的设计

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别墅建筑在结构上拓展了人们居住的空间,也极大地满足了人们生活起居的自由度,但如何在此基础上实现高效、舒适、安全、便利、环保的现代家居理念,则是别墅生活的重要课题。本文将以别墅建筑为基本构架,以人的生活起居为出发点,详细阐述别墅的安防管理及智能控制系统的设计,以供参考。

 
随着社会财富的积累及建筑业的高速发展,人们的居住环境得到了极大的改善,目前,在国内花园住宅小区建设得到空前发展的同时,别墅建设也得到了较快的发展,各地许多别墅在设计、施工、用料上已达到发达国家的水平。然而,在用各种建筑材料营造优美的居住环境这一硬件平台的同时,如何利用各种电子技术和软件将居住环境打造出人性、智慧的空间?也许一些房地产商和业主仍不清楚,存在着一定程度的投资、设计以及使用误区,以至于造成投入巨资,而不能实现预期的经济效益和使用效果。


别墅的一般特性
如何将别墅的软环境达到理想、现代的要求,笔者首先从别墅的一般特性来阐述。


在我国,别墅建筑一般为房地产商统一设计建设,往往也是别墅小区的建设模式,有封闭的建筑隔离,如围墙、天然山界、河流、隔断等,但均有统一的物业管理和公共管理设施。


从物业管理和公共设施角度来说,有小区的智能控制或管理系统,也称智能小区系统,其主要包括安防系统、电力管理系统、供暖系统、给排水系统、路灯管理系统、公共设施消防系统、环保系统、物业管理增值服务系统、通讯管理系统等。而安防系统又可分为周界报警系统、CCTV监控系统、保安巡更管理系统、公共设施报警、求助系统、出入口管理系统、管理中心机房等。


基于别墅小区公共环境的安防及智能控制或管理系统的设计,在我国已有相对成熟的设计标准,各别墅小区之间的差别较小,只不过是各系统之间的集成度和产品品牌不同而已。


别墅的安防管理系统
别墅的安防管理主要包括访客可视对讲系统、防盗、防灾及求助报警系统、环境监测技术报警系统、别墅局部出入口CCTV监控系统等,目前设计者往往将各子系统分散设计,独立管理。由于别墅毕竟是人们生活起居的空间,各子系统分散极易造成布线过多、过杂,终端操作设备过多,使用方式过多,不利于非专业人员的日常使用。针对此种情况,可以将访客可视对讲系统作为主要系统,以其独特的通讯、音频、视频传输平台,将其它安防子系统集成在一起,将各种探测前端联接到室内可视话机上,只在一个终端设备上进行操作,用户只需熟悉一个操作界面,所有信息能传输到物业中心的同一软件上进行管理即可,如图1所示。

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别墅内部智能控制系统
别墅内部智能控制系统在现阶段也称智能家居系统。


智能家居概念
智能家居是以住宅为平台,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,是集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。其关系如图2所示。


智能家居可以定义为一个过程或者一个系统,其利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术等,将与家居生活相关的各种子系统有机结合在一起(如图3所示),通过统筹管理,让家居生活更加舒适、安全、有效。


与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,提供舒适安全,高品位且宜人的家庭生活空间,还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具,提供全方位的信息交换功能,帮助人们有效安排时间,增强家居生活的安全性,基至为各种能源节约资金。


智能家居从功能上来说,主要分为家庭安防功能、家庭数据采集功能、家电及家庭电子设备控制、家庭信息管理平台和家庭能源控制功能等五大功能(如图4所示)。


·家庭数据采集功能:家庭数据采集功能主要实现水电气表的数据采集,同时也能实现对家庭和建筑设备的状态,故障数据的采集;
·家电及家庭电子设备控制:主要实现家电、电子设备的现场远程管理和控制,还可以预设不同模式,进行统一管理和控制,包括电话远程控制、Internet远程控制、遥控器控制、开关面板控制、智能终端键盘控制等方式;
·智能化小区信息网络:承担智能家居与小区管理中心与外界网络联系沟通的功能,主要实现宽带上网和家庭局域网电话交换或分接、有线电话的分配、智能化系统的端接、小区电子信息平台、信息广播和信息单播及访客留主功能;
·家庭能源控制:将能源控制设备连接到家庭智能终端,在一定程度上控制和管理家庭能源,达到环保、节能的功效。

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智能家居系统的设计
智能家居系统的设计是一个涉及到建筑结构、日常生活习惯、电气设备匹配、产品选型、室内装修协作等领域的系统性设计工作,而不是拿某个厂商的产品来做一个功能配置那样随意。其主要设计项目有:设计分析、点位设计、控制区域层级设计、控制模式设计、系统结构设计、工程布线设计、工程安装设计、应用说明编制等。


1.设计分析
在设计时首先要进行设计分析,主要对建筑结构、别墅内单元功能、电气设备的参数、管线分布、室内装饰及业主生活个性需求进行分析。


2.建筑结构
建筑结构主要指别墅的楼层结构、出入及活动的主要廊道、隔断及墙体材料,包括现代建筑中应用较多的落地玻璃门窗、玻璃隔断、绿色隔断、室内天井、隔热墙体等。这些结构对于灯光控制、温度控制及感应联动等产生较多影响。设计的原则是尽可能利用自然光线、自然温/湿度差,使人工灯光、人工温/湿度修补为辅助。


3.别墅内单元功能
其是指别墅内空间单元的生活功能。要明确其功能所具有的特别智能需求。如家庭影院落区、家庭娱乐区、室、内外泳池区、健身房区、采光井休息区、客厅区、餐厅区、书房、卧室、地面或室中花园区等,不同的功能区域具有不同的控制对象和不同的控制方式。


4.电气设备的参数和管线设计
其是指建筑设计时已设计的基础电气设备,有的是智能家居的直接控制对象,有的是联动控制对象,有的是需要电气兼容性考虑的主体。所以对其参数和布线路径分析是必要的,如功率负荷,电压等级、EMC等级等。


5.室内装饰和业主生活个性需求
其是指每个功能区域设备或家具的安装位置,生活个性上的主要习惯方式,以及装饰上对可见设备的安装要求等,如床、沙发、餐桌、音响设备、空调机组等主要设施的安装位置、各种控制器或操作面板的安装位置等。


6.点位设计
有了上述的设计分析后,就可以进行详细的控制点位设计,在进行点位设计时尽可能详细,有的是单个控制点,有的是一个控制回路。所有的控制点均需在别墅平面布局设计图上标注,并编制出控制点位表(如表1所示),在点位表中应标注出主要设备的主要参数。

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7.控制区域层级设计
别墅有许多不同使用功能的区域,有的是该区域只要单独控制,有的是该区域需要控制其它一个或多个区域,有的是要控制一个楼层区域,有的是要控制几个楼层区域,有的是控制整个别墅区域。由此,则必须将整个别墅划分成不同的控制层级关系,一般而言,可将控制区域层级分为:点对点控制、区域控制、群控制、总控制。其中区域控制可以交叉,如多个房间对共同廊道的控制;群控制也可以交叉,如不同的楼层对共同廊道或天井平台,大型会客厅的控制。


8.控制模式设计
控制模式设计主要是指模拟业主实际生活的各种场景,将各种控制加以集成联动,也称场景控制,包括不同生活场景的相应配套设施和不同活动的行走路径。一般有全开/全关模式、酒吧模式、家庭影院模式、起夜模式、学习模式、工作模式、舒适模式、休息模式、经济模式等。设计时通常需与装饰设计师进行沟通。设计完毕,编制控制模式表,将各种模式与各种控制点位对应起来。


对于模式中对被控对象有参数要求的,则需标注,如舒适模式:打开客厅1号、5号灯光设备,并将5号灯光调至60%,温度调至23℃、湿度调至65%,新风系统调至中档等。


9.设备选型
在进行以上设计完毕后,即可以对厂家的产品进行选型。首先对厂家产品的品牌、系统结构、技术水平、子系统种类、控制方式、布线方式、安装方式等进行了解,在符合投资预算的前提下进行具体产品的选型,特别是对系统中控制器、执行器的技术参数、负荷能力、安装方式及布线方式要进行实际的验证或模拟演示。


10.系统结构设计
设备选型的同时,需将已选择的设备,根据厂家的系统原理,进行系统结构的设计,并反复验证系统中每一种设备的性能和参数是否满足上述的设计要求。


11.工程布线布管设计
系统结构设计完成后,可以根据厂家提供的布线规范,进行线材的选择和工程布线、布管设计,布线布管设计时,首先要考虑建筑结构及平面布局,对关键的区域或楼层要设计分线工程箱或汇线工程箱,系统中关键的线路要考虑设计冗余及以后扩展升级的预留及接口,对布线的排列和走势要充分考虑其它电气设备布线之间的电气兼容性,关键的EMC指标要查阅相关的检测报告和相关工程设计标准。


12.工程安装设计
以上设计完成后,可以根据厂家提供的产品安装参数进行安装设计。对墙面预埋的设备设计预埋参数,一般情况下要根据建筑结构及平面布局及操作便利等要素来设计。特别是控制器的安装位置、安装高度,以及执行器的安装位置,各种工程设备箱的安装位置要与装饰设计师及土建设计师进行沟通,真正体现与装饰风格溶为一体,甚至能点缀家庭装饰,操作使用人性化的特点。


13.编制系统功能应用说明
由于智能家居系统在我国发展的时间较短,系统相对于非专业人员来说是比较复杂的。为了能让非专业人员能理解设计方案,在所在设计完成后还必须对整个别设计的各子系统功能进行汇总,编制人性化的应用说明,可以结合厂家的操作手册来编写,对发展商的宣传以及业主将来的体验和应用将起到较好的作用。


14.标准问题
目前,我国尚未有智能家居的产品标准和专门的工程安装标准。在设计过程中我们可以参考以下标准:《全国住宅小区智能化技术示范工程建设要点与技术导则》、《住宅小区安全技术防范综合报警服务系统设计导则》、GB/T40314——2000《智能建筑设计标准》、GB17565 1998《防盗安全门通用技术条件》、JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》、GA/T75-94《安全防范工程程序要求》、TIA/EIA570-A《家居布线标准》、GBJ232-82《电气装置安装工程施工及验收规范》、DB32/366-1999《建筑智能化系统工程实施与验收规范》、DB32/T367-1999《建筑智能化系统工程评估标准》。

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