現(xiàn)代化的智能建筑主要由三部分組成:建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OAS)和信息通信系統(tǒng)(CAS)。利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)將這三個(gè)系統(tǒng)集成于智能建筑中，形成統(tǒng)一的管理系統(tǒng)，對(duì)語音、數(shù)據(jù)、視頻、監(jiān)控等不同信號(hào)的配線進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計(jì)，將其綜合在標(biāo)準(zhǔn)的布線系統(tǒng)中，作為建筑物之間、建筑群內(nèi)部以及智能建筑與外界通信的傳輸網(wǎng)絡(luò)。

 

 

智能建筑中線纜密布、各種設(shè)備繁多、微電子設(shè)備復(fù)雜，并且它們自身的防護(hù)能力薄弱。因此，為保證各子系統(tǒng)和眾多的設(shè)備安全、正常、可靠地運(yùn)行，必須采取專門的措施對(duì)它們加以保護(hù)，防雷、接地和抗干擾是常用的、必要的和有效的保護(hù)方法。

 

一、智能建筑的防雷

 

1.智能建筑的防雷措施

智能建筑的防雷主要是防止感應(yīng)雷和直擊雷對(duì)它的破壞。雷電能使周圍的金屬物產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和感應(yīng)電流，嚴(yán)重干擾無線通信和有線通信，一旦這種干擾侵入微電子設(shè)備的信號(hào)入口端，將使這些微電子設(shè)備中的器件被擊穿、燒毀，從而使網(wǎng)絡(luò)癱瘓、設(shè)備報(bào)廢。因雷擊而造成設(shè)備損壞的例子不勝枚舉，某高校就曾發(fā)生因雷擊損壞校園網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而使校園網(wǎng)中斷一個(gè)多月的事件。

 

根據(jù)智能建筑的功能、發(fā)生雷擊的可能性大小及后果、建筑物本身的重要性，通常智能建筑都應(yīng)具備以下幾種防雷措施。

 

(1)天線的防雷保護(hù)天線通常裝設(shè)在建筑物頂部，要求天線與屋頂上的防雷裝置連接在一起，且連接點(diǎn)不能少于兩點(diǎn)。如果天線超出大樓的雷電防護(hù)范圍時(shí)，則應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的避雷針對(duì)天線進(jìn)行防雷保護(hù)，并且避雷針的引下線要與天線防雷接地裝置可靠地連接在一起。

 

(2)供電系統(tǒng)的防雷保護(hù)可對(duì)供電系統(tǒng)采用避雷器進(jìn)行分級(jí)保護(hù)。從高壓柜、低壓柜、主配電箱到各分配電箱進(jìn)行分級(jí)保護(hù)，把雷電過電壓降到設(shè)備能夠承受的水平。

 

(3)對(duì)進(jìn)出建筑物的金屬管、電線、線纜的防雷保護(hù)進(jìn)出建筑物的各種金屬管道、電纜以及引入、引出線，要求在進(jìn)出口處與建筑物的防雷接地裝置相連接。如電纜的金屬外皮和鋼套管等要與電氣設(shè)備的接地裝置相連接。在電纜線轉(zhuǎn)換成架空線的地方還要裝設(shè)避雷器加以防護(hù)。

 

(4)對(duì)信息及傳輸網(wǎng)絡(luò)的防雷保護(hù)應(yīng)根據(jù)雷電對(duì)電子信息設(shè)備不同的干擾、襲擊途徑來采取相應(yīng)的措施。如雷電引起的雷電波、感應(yīng)過電壓會(huì)沿導(dǎo)線(配電線、信號(hào)線和天線等)侵入各電子設(shè)備。雷電能量還有可能直接作用在電子設(shè)備上損壞元器件或是導(dǎo)致其誤動(dòng)作;雷電還可能通過地電位反擊來損壞電子元器件、導(dǎo)線及器件的絕緣。

 

針對(duì)以上可能出現(xiàn)的情況，可以采取以下的應(yīng)對(duì)措施加以防護(hù):對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行等電位連接;將纜線裝入金屬管道后再進(jìn)行敷設(shè)，用以加強(qiáng)屏蔽，減小雷電感應(yīng)的干擾;有條件的可對(duì)設(shè)備、機(jī)房和建筑物也采用屏蔽措施;加裝避雷器以限制進(jìn)入設(shè)備的雷電壓幅值。另外，還可以根據(jù)電子信息設(shè)備的不同特點(diǎn)采用分組保護(hù)。

 

據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)資料顯示，雷擊損壞電子信息設(shè)備的事故70%以上是雷電由供電線路侵人后造成的。因此，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)供電系統(tǒng)的防雷保護(hù)工作。

 

2.智能建筑的接地

 

建筑物的接地按連接方式可以分為單獨(dú)接地和聯(lián)合接地兩大類。

 

單獨(dú)接地將直流接地、保護(hù)接地和防雷接地分開設(shè)置。單獨(dú)接地的優(yōu)點(diǎn)是可以消除來自地線的干擾源，是因?yàn)橹悄芙ㄖ械挠行┰O(shè)備如通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備等要求單獨(dú)接地而采取的接地措施、為了防止不同的接地系統(tǒng)之間引入不同電位而導(dǎo)致人身和設(shè)備事故，根據(jù)接地規(guī)范的要求，各接地系統(tǒng)間的距離必須大于2Om，且接地極與接地線間要保持絕緣，絕緣電阻要求在2MΩ以上，接地電阻應(yīng)小于4Ω。

 

聯(lián)合接地是指將各種接地通過接地線全部連接在一起所構(gòu)成的接地方式。除特殊情況外，一棟建筑物中只能存在一個(gè)接地系統(tǒng)，以防止引入不同電位而導(dǎo)致人身和設(shè)備事故。所以，智能建筑中的智能系統(tǒng)設(shè)備的接地如無特殊要求，均采用聯(lián)合接地方式。

 

(1)聯(lián)合接地的優(yōu)點(diǎn)智能建筑采用聯(lián)合接地的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的，具體有以下幾點(diǎn)。

 

①聯(lián)合接地的總接地電阻比較小(一般在1Ω以下，有的只有0.2Ω甚至更小)，這是因?yàn)楦鹘拥貥O是并聯(lián)的。

②在同樣的接地電阻值大小要求下，采用聯(lián)合接地可以減少接地極數(shù)量，簡(jiǎn)化接地系統(tǒng)，節(jié)約投資。

③采用聯(lián)合接地時(shí)，即便有一個(gè)接地體發(fā)生故障不起作用，對(duì)接地的影響也不大，可由其他接地體來完成接地工作，提高了接地的可靠性。

④利用智能建筑的基礎(chǔ)鋼筋作接地極用時(shí)，可以得到比人工接地極小得多的接地電阻，有利于減小接觸電壓，便于接地電流的散流。

 

(2)聯(lián)合接地的缺點(diǎn)

 

①因?yàn)槁?lián)合接地的接地電阻很小，接地電流可能會(huì)很大，如果接地線(截面)選擇不當(dāng)，則很容易燒毀接地線，使一些設(shè)備失去可靠的接地。

②聯(lián)合接地時(shí)，接地線和所有外部導(dǎo)電部分和外露金屬部分相連。當(dāng)發(fā)生故障并在接地線上呈現(xiàn)很高的電壓時(shí)，此高電壓將加到電氣設(shè)備的金屬外殼和外部導(dǎo)電部分上，有可能損壞設(shè)備的絕緣，造成觸電事故傷害人身。

③防雷接地、保護(hù)接地、電氣設(shè)備的工作接地和電子信息設(shè)備采取聯(lián)合接地時(shí)，雷電流或是電力設(shè)備接地故障電流可能會(huì)引起電子信息設(shè)備的性能不穩(wěn)、誤動(dòng)作或是拒動(dòng)作等故障的發(fā)生。

 

(3)智能建筑聯(lián)合接地的原則智能建筑中各種接地先按下列原則進(jìn)行連接后，再全部接到由基部鋼筋等做成的聯(lián)合接地網(wǎng)上。

 

①保護(hù)接地和系統(tǒng)接地可采取聯(lián)合接地。

②計(jì)算機(jī)設(shè)備接地和電醫(yī)療氣設(shè)備接地可以和電子信息設(shè)備接地、計(jì)算機(jī)線路濾波器接地、計(jì)算機(jī)機(jī)殼接地采用聯(lián)合接地。

③防雷接地必須單獨(dú)和接地網(wǎng)連接。

④保護(hù)接地和電子信息設(shè)備的接地可采用聯(lián)合接地。

⑤聯(lián)合接地時(shí)，通常情況下其接地電阻不超過lΩ；在接觸電壓和跨步電壓不超過安全值時(shí)，總接地電阻也可以超過lΩ。

 

(4)智能建筑采用聯(lián)合接地的特點(diǎn)

 

①提供基準(zhǔn)電位值。聯(lián)合接地為建筑物內(nèi)的通信和電子信息設(shè)備提供了基準(zhǔn)電位，從而消除各電路流經(jīng)公共接地線阻抗時(shí)糯合所產(chǎn)生的干擾，避免了電路受電磁和“地電位差”的影響。

②足夠的熱穩(wěn)定性。智能建筑內(nèi)的鋼筋很多，總的截面積很大，不管是雷電流或是故障電流均不會(huì)使其熔斷，因此，聯(lián)合接地是安全的。

③減小相對(duì)電位差。智能建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋網(wǎng)基礎(chǔ)，具有很高的導(dǎo)電性能，各部分緊密地連接在一起形成導(dǎo)電性非常好的“法拉第籠”。當(dāng)雷電流從頂部鋼筋沿引下線流入基礎(chǔ)鋼筋進(jìn)入大地時(shí)，建筑物的電位上升，如圖7-1所示。對(duì)地而言，建筑物內(nèi)的相關(guān)設(shè)備的電位上升了U，但對(duì)建筑物而言，它們的電位只上升了ΔU。ΔU稱為雷擊時(shí)對(duì)地現(xiàn)在電位，一般不超過真正對(duì)地電位U的1%。大接地電流系統(tǒng)中，如果接地電阻按2000/I選用，則接地電阻所產(chǎn)生的對(duì)地電位U不超過20OOV，人和設(shè)備的承受的電位不超過2000V的1%，即20V，顯然這個(gè)電壓對(duì)人而言是安全的。其他系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，聯(lián)合接地極所呈現(xiàn)的電壓都小于2000V，所以，智能建筑采用聯(lián)合接地時(shí)，對(duì)人、設(shè)備都是安全的。因?yàn)殡妷褐当容^小，所以不會(huì)造成通信設(shè)備和電子信息等弱電設(shè)備的性能不穩(wěn)或誤動(dòng)、拒動(dòng)等故障的發(fā)生。

④接地電阻低。智能建筑基礎(chǔ)下面的鋼筋很多，只要形成連續(xù)牢靠的電氣連接，即使在土壤電阻率很高的地方，根據(jù)對(duì)多個(gè)建筑物基礎(chǔ)接地網(wǎng)的實(shí)際測(cè)量，聯(lián)合接地的電阻一般均在lΩ以下，有的甚至低于0.2Ω。如此低的接地電阻，即使高壓系統(tǒng)采用聯(lián)合接地也是安全的，接地電流的散流方便，產(chǎn)生的電位差不會(huì)超過允許的范圍。

 

 

二、智能建筑的抗干擾

 

電磁干擾無處不在。電磁干擾能使智能建筑中的電圖7-1智能建筑遭雷擊子信息設(shè)備產(chǎn)生誤碼、誤動(dòng)作，使信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲污后電位變化情況染。電磁干擾嚴(yán)重的，會(huì)導(dǎo)致電子元器件和設(shè)備的損壞，影響設(shè)備的正常工作或便其工作性能下降。因此，凈化建筑物中的電磁環(huán)境，防止雜散電磁波的干擾，提高智能建筑內(nèi)電子侶息系統(tǒng)和設(shè)備的抗干擾能力就顯得非常必要?？垢蓴_正成為智能建筑必不可少的技術(shù)措施。

 

首先了解一下對(duì)智能建筑內(nèi)設(shè)備造成干擾的干擾源。

 

1.干擾源

智能建筑系統(tǒng)的干擾源主要有以下幾點(diǎn)。

 

(1)廣播、通信、雷達(dá)和導(dǎo)航設(shè)備的信號(hào)頻譜。這些設(shè)備的發(fā)射功率大，通常會(huì)產(chǎn)生有用信號(hào)和無用信號(hào)干擾。

(2)工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療以及感應(yīng)式加熱設(shè)備的輻射磁場(chǎng)。這些設(shè)備的發(fā)射功率大，屏蔽不嚴(yán)時(shí)造成功率泄漏，發(fā)生高次諧波干擾。

(3)架空電力線及電氣牽引系統(tǒng)的電磁干擾。如城市電車在滑動(dòng)受電時(shí)偶爾產(chǎn)生的火花或電弧。

(4)汽車及日光燈照明設(shè)備的電磁干擾。汽車的干擾主要來自點(diǎn)火系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、風(fēng)扇以及電動(dòng)機(jī)等。日光燈啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生電擊脈沖，由此可造成射頻干擾及傳導(dǎo)干擾。日光燈工作時(shí)鎮(zhèn)流器會(huì)產(chǎn)生工頻諧波干擾造成供電質(zhì)量下降。

(5)公用電源、靜電放電和電磁脈沖的干擾。

 

2.干擾的傳播路徑

上述各種干擾信號(hào)在智能建筑系統(tǒng)中傳播的方式主要有電容耦合、電感耦合、電磁波輻射以及通過接地系統(tǒng)、電源線、信號(hào)線和控制線等來傳播。

各種干擾信號(hào)以傳導(dǎo)和輻射的方式對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。消除和抑制各種干擾信號(hào)的主要方法和措施有電場(chǎng)屏蔽、電磁屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽、電子設(shè)備接地、等電位接地和濾波等。

 

3.抗干擾措施

(1)為防止供電電壓在受雷擊時(shí)或其他原因所產(chǎn)生的波動(dòng)，電子設(shè)備應(yīng)采取穩(wěn)壓電源供電。

(2)選擇智能化機(jī)房的位置時(shí)應(yīng)考慮遠(yuǎn)離強(qiáng)功率發(fā)射源及電梯的機(jī)房。

(3)盡量采用屏蔽線纜，并對(duì)其屏蔽層進(jìn)行可靠的接地。

(4)建筑物內(nèi)的鋼筋要全部焊接連通，保證電氣上的連通。

(5)對(duì)容易被干擾的電路或容易產(chǎn)生干擾的電路進(jìn)行屏蔽或隔離。

(6)在電源端采用低通濾波器，消除電網(wǎng)中的高頻干擾。

(7)防止各種接地之間的相互干擾。

(8)根據(jù)環(huán)境申的電磁干擾情況來采用有效的屏蔽方法

(9)采用隔離和光纖數(shù)字傳輸技術(shù)。

(10)使用電源線路濾波器對(duì)照明裝置電源接線端子進(jìn)行屏蔽。