智能楼宇课程设计楼宇智能化系统课程设计.doc

南京工程学院课程设计说明书(论文)题 目 楼宇智能化系统课程设计 课 程 名 称 楼宇课程设计 院 系 电力工程学院 专 业 智能建筑电气 班 级 智能081 学 生 姓 名 武浩 学 号 206081034 设 计 地 点 工程实践中心 指 导 教 师 金晓华 设计起止时间： 2011年11月4日至2011年11月18日目录课程设计任务书3第一章供配电系统的设计71.1综合布线系统组成71.2高压供电主接线方案101.3住宅低压配电121.4智能化住宅小区住户电力负荷的确定121.4.1智能住宅小区家用电器的分类121.4.2确定每户计算容量的原则121.5变压器容量估算131.5.2照明用电（公共场所）131.5.3无功功率补偿计算131.5.4发电机负荷计算（考虑停电与消防时）13第二章弱电系统的设计141、设计要求12 1.1设计的主要任务.13 1.2 设计的技术要求.132、设计过程.142.1配线子系统14 2.1.1水平缆线数量的统计14 2.1.2确定楼层配线设备的类型与数量15 2.1.3 水平路由的确定.15 2.2干线子系统.16 2.2.1干线线缆用量的设计162.3设备间子系统.17 2.4 布线点图的设计.18 参考文件19课程设计任务书 题 目 智能楼宇课程设计 课 程 名 称 楼宇智能化系统课程计 院（系、部、中心） 电力工程学院 专 业 电气工程及其自动化 （智能建筑电气） 班 级 智能081 起 止 日 期 2011117 指 导 教 师 金晓华 1课程设计应达到的目的（1） 熟练掌握智能楼宇的供配电系统设计；（2） 熟练掌握弱电系统设计；（3） 了解综合布线系统原则；（4） 熟悉楼宇的结构与构成。（5） 熟悉CAD的使用方法和技巧2课程设计题目及要求题目：楼宇课程设计要求：一供配电系统设计1. 对一栋七层住宅楼宇的供电系统进行设计。2. 分析确定高压供电主接线方案。3. 分析确定低压配电方案。4. 分析主变的台数，估算容量。二弱电系统设计1系统包括3#厂房的主干布线和水平布线； 2、各楼层的信息点布置； 3、大楼通信网络中心至各楼层弱电间的垂直干线系统，建议采用光纤；4、配线间布放、选型； 5、系统拓扑结构的选择，应能支持电话、数据、图文、图像等多媒体业务的需要。3课程设计任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求 设计文件和图纸要求1.设计说明书一份；2.图纸：（1）a供电系统一次接线图； b弱电系统图 （2）低压配电方案，包括a楼宇竖向配电图；b楼层电表箱图；c一层照明箱图；d户用箱接线图。 （3）3#厂房的综合布线图说明：（1）课程设计说明书用A4纸统一打印，按电力学院课程设计说明书规范统一要求书写并装订。（2）课程设计的程序上交，文件夹名称为学生姓名及学号的组合。（3）答辩：未经指导教师许可或无故不到者，缺勤率达50%的学生不能参加答辩。 答辩时，设计者在阐述自己的设计过程和结果，突出设计中遇到的主要问题和解决方法，回答教师提问。4主要参考文献1、张振昭，许锦标.楼宇智能化技术M.北京：机械工业出版社，20032、叶安丽.电梯控制技术M.北京：机械工业出版社，20073、杨岳.电气安全M.北京：机械工业出版社，20054、刘涤尘，王明阳，吴政球.电气工程基础M.武汉：武汉理工大学出版社，20025、刘化君.综合布线系统M.北京：机械工业出版社，20045课程设计进度安排起 止 日 期工 作 内 容2011117119201111101114201111151118 资料收集和整理供电系统的设计3#厂房综合布线系统的设计6成绩考核办法课程设计成绩的组成： 课程总评成绩分项比例表工作表现设计成果考核测评30%40%30%课程设计成绩评定需综合考虑以下因素：（1）工作表现：独立工作能力及设计过程的表现。占总成绩的30%。（2）设计成果：设计说明书（计算书、论文）、图纸、程序、作品等的质量。占总成绩的40%。（3）考核测评：课程设计结束前，指导教师应采用考试或答辩等形式对所指导的学生进行测评。如采用答辩形式，需填写课程设计答辩记录，测评成绩占总成绩的30%。（4）有创新的设计可以根据情况适当加分。教研室审查意见：教研室主任签字： 年 月 日院（系、部、中心）意见：主管领导签字： 年 月 日一、供配电系统设计1、对一栋七层住宅楼宇的供电系统进行设计。2、分析确定高压供电主接线方案。3、分析确定低压配电方案。 4、分析主变的台数，估算容量。二、综合布线系统的组成综合布线系统是一套用于建筑物或建筑群内的传输网络,它将语音、图像、数据等设备彼此相连，也能使上述设备与外部通信网络连接。综合布线系统设计应具有开放性、灵活性和扩展性，并对其服务的设备有一定的独立性。工程项目中综合布线系统设计的产品类别及链路、信道等级确定，应按建筑物的功能、应用网络、业务终端类型、业务的需求及发展、性能价格、现场安装条件等因素综合考虑。 美国标准的综合布线系统的组成在美国标准商业建筑电信布线标准和我国标准建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范中，把综合布线划分为六个部分，即工作区子系统、水平（配线）子系统、干线（垂直）子系统、设备间子系统、管理子系统和建筑群子系统，其结构如下图所示。从图中可以看出，这六个部分中的每一部分都相对独立，可以单独设计，单独施工。更改其中一个子系统时，均不会影响其他子系统。1工作区子系统一个独立的需要设置终端设备的区域宜划分为一个工作区。工作区子系统的范围应从通信引出端(信息插座)开始到终端设备的接线处为止,它由终端设备连接到信息插座(TO)的连线(或软线)组成,如下图所示,包括装配软线、连接器和连接所需的扩展软线等，但不包括终端设备。2水平子系统水平子系统是由工作区的信息插座及到楼层配线间的线缆组成，如下图所示。通常线缆一端接在信息插座上，另一端接在配线架上。线缆一般为电缆或光缆，长度规定为90 m；信息插座可以是8针(脚)模块化插座，也可以是由电缆（如RJ45）和光纤插座（如ST、SC、LC）组成的多媒体插座。3干线子系统干线子系统又称垂直干线子系统，它由设备间和楼层配线间的连接线缆组成，是建筑物综合布线系统的主干部分。线缆一般为大对数双绞线电缆或多芯光缆，两端分别端接在设备间和楼层配线间的配线架上,如下图所示。干线子系统的线缆常常设在电缆竖井内或上升管路内。干线电缆长度为90 m，多模光纤长度为2000 m，单模光纤长度为3000 m。水平子系统与干线子系统的区别在于：水平子系统通常处在同一层;干线子系统通常位于垂直的弱电间，并采用大对数双绞线电缆或多芯光缆，而水平子系统多为4对双绞电缆或两芯光缆。这些双绞电缆能支持大多数终端设备。在需要较高宽带应用时，水平子系统也可以采用“光纤到桌面”的方案。 当水平工作面积较大时，需要在这个区域设置二级交接间。这时干线线缆、水平线缆连接方式将有所变化。一种情况是干线线缆端接在楼层配线架上，水平线缆一端连接在楼层配线间的配线架上;另一种情况是干线线缆直接接到二级交接间的配线架上，这时的水平线缆一端接在二级交接间的配线架上，另一端接在信息插座上。点对点端接是最简单、最直接的配线方法，电信间的每根干线电缆直接从设备间延伸到指定的楼层电信间。4设备间子系统设备间是在每一栋大楼内的适当位置放置综合布线线缆和相关连接硬件及其应用系统设备的场所，是设置电信设备、计算机网络设备和建筑物配线设备，进行网络管理的场所。设备间子系统由设备间的线缆、连接器和有关的支撑硬件组成,其作用是采用跳线或接插线把应用系统的主设备连接起来，如计算机网络交换机的端口用接插线连接到配线架上。5管理子系统管理子系统处在配线间及设备间的配线区域，它由配线间的交叉连线和互接连线以及标识符等组成，应对工作区、电信间、设备间、进线间的配线设备、缆线、信息插座模块等设施按一定的模式进行标识和记录。交叉连线和互接连线为连接各个子系统提供了手段，并且通过交连和互连等方式将通信线路定位或重新定位在建筑物的不同部分，从而管理通信线路。它相当于电话系统中机房配线架（柜）、楼层配线箱或电话分线盒部分。管理子系统如下图所示。6建筑群子系统建筑群由两个或两个以上的建筑物组成,这些建筑物之间彼此要进行信息交流，就需要信息传输通道。建筑群子系统由连接各建筑物的线缆组成,它将一个建筑物中的线缆延伸到建筑群的另外一些建筑物中的通信设备和装置上。建筑群子系统提供楼群之间通信所需的硬件设施，其中包括电缆、光缆以及防止电缆上的脉冲电压进入建筑物的电气保护装置等。二、高压配电系统设计1.计算、设计过程，首先是负荷计算，确定变压器的容量，然后是高压系统和低压系统的设计，接下来是照明设计，最后说明导线计算和选择。1）按当地情况要求，10KV高压配电系统采用环网供电方式，其进出线电源柜选用以SF6作为灭弧介质的负荷开关柜来分合额定值以下的负荷，并配以手动开合弹簧储能操作机构，馈线柜装有负荷开关及负荷开关联动的高压熔断器，后者作为短路保护，当短路时，熔断器熔断并联动负荷开关脱扣分断，在馈线柜电缆侧设有接地开关，按地需要可使电缆接地，接地开关与负荷开关之间亦有机械联锁装置2）高压配电室与低压配电室合为一处，设在地下一层。为提高功率因数，低压侧设置了带功率因数自动补偿装置的无功补偿器，柜内设体积小的干式电容器，补偿后高压侧功率因数不低于0.95. 2、低压配电系统设计低压配电系统共设三段母线，其中一段TM1正常工作母线，向一般负荷供电；另外两段为保安母线，正常情况下，由TM1变压器供电；市电停电时，由发电机供电。TM1工作母线和发电机供电间设有带机械和电气联锁的切换开关，其中一段保安母线向消防等公共负荷供电，另一段向重要负荷供电的开关带别脱扣，当发生火灾时，消防控制室发出指令可解除列重要负荷，使柴油发电机组向消防供电。低压线路的接线方式：放射式、树干式、链式3、住宅低压配电3.1 负荷的计算住宅小区规模比较小，可不考虑电梯和中央空调等用电设备，主体为家庭住宅用电，统计一户的用电设备，如下表：序号负荷名称功率W数量（个）总计W1节能照明8151202录音机501503VCD/DVD501504饮水机50015005空调2000120006电视机10011007计算机10031008电风扇601609电冰箱140114010油烟机120112011通风机130113012组合音响300130013电饭煲800180014电热水器800180015洗衣机10001100016微波炉20001200017电磁炉20001200018电熨斗800180019吸尘器5001500 总计 11570据统计，居民用电高峰出现在夏季19时至22时时间段，此时的用电负荷约是用电设备容量的50 ，所以应取需要系数K =0.5。又因居民住宅中较大的用电设备多为电热设备，故功率因数可按09取值。= K = 05× 11570 = 5785.0 W=3.2 小区负荷计算及配电变压器选择 (1)同时系数中小城市住宅小区内的居民由于作息时间、生活习惯和爱好各有不同，同时系数一般均较小，其取值与小区的规模有关，户数多时应取较小值，户数少时应取较大值。本文建议同时系数=按以下范围取值：50户以下取055，5099户取050，1OO199户取045，200399户取040，400户及以上取0·35。(2)变压器容量由于中小城市住宅小区绝大多数为三级负荷，供配电系统一般不考虑环网和双电源。根据民用建筑电气设计规范和小容量多布点以利于节能的原则，居住小区变电所内单台变压器容量不宜大于630 kVA。（3）计算假设七层楼有四个单元，每个单元有两户，计算出本栋楼共56户，同时系数为0.5。 因为容量小于最大允许容量值，故该供配电系统中只用到了一台变压器外加一台备用变压器。33 低压配电图 4、低压断路器选择方法:1、低压断路器选择1）.按照电压和电流选择额定电压UN=UL额定电流IN I302）.断流能力校验Ioc Ik（3）3）.保护灵敏度Sp=Ik.min/Iop 1.34）.过电流保护与导线的配合4.5Ia1Iop二、弱电系统设计1设计要求 1系统包括3#厂房的主干布线和水平布线； 2、各楼层的信息点布置； 3、大楼通信网络中心至各楼层弱电间的垂直干线系统，建议采用光纤； 4、配线间布放、选型； 5、系统拓扑结构的选择，应能支持电话、数据、图文、图像等多媒体业务的需要 1.1 设计的主要任务根据厂房中1层至4层各房间的具体结构,依据使用要求,对各子系统进行设计。确定每个房间信息口的数量、类型和位置，依据设定的信息点的数目，计算出所用线缆数量，绘制出相关图纸。对课程设计进行总结，撰写课程设计报告。1.2设计的技术要求（1）设计应符合EIA/TIA-568民用建筑线缆标准和ISO/IEO11801国际标准;（2）整个网络规划应符合实际情况,拓扑结构合理、科学、具有先进技术；（3）缆线的路由和敷设方式应满足规范和实际需要的要求；（4）与其他各子系统的连接要合理；（5）根据各个房间的功能，分别考虑信息点的 富裕量；（6）课程设计报告书写规范、文字通顺、图表清楚、数据完整、结论明确。3# 厂房综合布线系统的信息点主要分为语音点、数据点、无线AP点和光纤到桌面信息点四种类型。信息点设置原则：（1） 按照设计要求和厂房建筑布局，在普通独立办公室按照每卡位设置一组信息点（其中一组包括1个数据点、1个语音点，下同）。（2） 在领导办公室设置2组信息点，方便领导接入网络以及对其它设备接入的需要，另外在领导办公区预留一个光纤到桌面信息插座适应更高带宽和高传输速率应用和提高保密级别工作的需要并保证其在无线AP覆盖区内；（3） 在厂房的给楼层的会议室（小型）、档案室、服务间、资料室、洽谈室、管理室等均设置1组信息点；（4） 在一楼停车场车入口各设一组信息点，用于停车管理。（5） 厂房内办公区、工程中心、财务、外地项目办公室等场所均按每5平方米设置1组信息点考虑；（6） 其它场所按照实际及功能的需要设置信息点数量。（7） 各办公区域和办公室配置冗余备份，即满足将来扩展的需要；又为以后“上下班一卡通系统”留足空间。2、 设计过程根据3#厂房功能定位要求和充分考虑到信息点布局的合理性，减少不必要重复信息点，同时也要兼顾系统的扩充性和将来使用功能的变更，信息点安装具体数量还应按实际需求做适量调整。在详细审核厂房建筑图纸后，在原有规划的基础上，信息点统计和标号如表2.1所示，具体施工设置见平面设计图纸。本工程一共布置了296个信息点，其中语音152个，数据144个，无线AP6个，FDDT7个。楼层数据点语音点一层89二层3638三层4441四层4951五层1010总计144152共计296个信息点，其中语音152个，数据144个， 2.1 配线子系统（水平子系统）配线子系统是整个布线系统的一部分，它由工作区的信息插座、信息插座至楼层配线设备(FD)的配线电缆和光纤、楼层配线设备和跳线等组成。配线子系统设计包括信息插座安装方式、信息插座类型和数量确定、配线线缆类型及数量的确定、电信间的配线设备类型及数量的确定、水平布线路由选择。楼层配线间选在弱电井房间内，每层分东西两个。各楼层的电信间至本楼层工作区水平干线系统采用六类线(CAT6)非屏蔽双绞线（UTP）铺设，部分领导办公区域数据信息点采用光纤到桌面的形式，以便于数据和语音的交换使用。配线子系统示意图如图1.2所示。图1.2 配线子系统示意图2.1.1水平缆线数量的统计水平线缆的用量按下式计算：水平线缆平均长度 =(XmaxXmin)÷2端接容限(铜缆6m，光缆12m)×1.1每箱缆线可布信息点数 = 每箱缆线长度（305米）÷水平线缆平均长度线缆箱数 = 信息点数÷每箱缆线可布信息点数在水平系统中，光纤主要考虑光纤到桌面（FTTD）光纤的使用量。每层缆线计算过程与结果如表1.2所示。表1.2楼层缆线计算过程与结果楼层缆线类型最大长度（m）最小长度(m)每个信息点平均长度(m)信息点数（个）缆线箱数（箱）总缆线箱（盘）数一层超五类UTP387860.2174 78二层超五类UTP41123119.27429三层超五类UTP2813192.78526四层超五类UTP104540.910014五层超五类UTP198062.7205 2.1.2确定楼层配线设备的类型与数量在本系统中，1层和5层信息点数较少，所以1层和5层的配线架分别安放在2层和4层。由于主干线采用光缆和铜缆传输，所以楼层配线架需分别选择铜缆配线架和光缆配线架，其配线设备类型选择如下：1、110配线架：连接语音缆电缆的配线架采用19英寸RJ45口110配线架，此种配线架背面进线采用110端接方式，正面全部为RJ45口用于跳接配线，它主要分为24口，36口，48口，96口几种，本设计中考虑到经济和冗余采用48口的配线架。2、网络设备均选用神州数码各类交换机，主要包括核心交换机、汇聚层交换机、接入层交换机。信息点数及配线设备的类型，每楼层配线设备数量的计算过程和结果如下：表1.3 楼层配线设备的计算过程与结果楼层FD语音点数（个）FD数据点数（个）干线侧语音配线架数（个）设备侧语音配线架端口数设备侧语音配线架数（个）数据配线架数（个）交换机端口类型（口）交换机台数（台）总配线架数（个）一层44471242224153二层424512423242三层444112444244四层596122436246说明：在确定设备数量时已充分考虑余量，增强系统的灵活性以便以后扩展需要。2.1.3水平路由的确定 本系统水平线缆、线槽路由按照要求沿走廊靠墙走位，且按照就近原则从线槽出线，沿吊顶和墙面布置到各信息点。线槽采用鸿雁牌120×50的金属线槽。2.2 干线子系统干线子系统由设备间的建筑物配线设备（BD）和跳线以及设备间至各楼层电信间的干线缆线组成。它提供建筑物的干线电缆的路由。它由大对数铜缆和光缆组成，它的一端端接于设备机房的主配线架上，另一端通常端接在楼层电信间的各个管理分配线架上。干线子系统的设计应既满足当前的需要，同时又能适应以后的发展。2.2.1干线线缆用量的统计干线缆线的长度按实际层高及实际距离逐层计算，计算时每段线缆长度含有10%的备用部分和端接容量。干线线缆的用量按下式计算：干线线缆长度 =(垂直长度+水平距离)端接容差(铜缆6m，光缆12m)×1.1至各层干线缆线计算过程与结果如表1.4所示。表1.4 各层干线线缆的计算过程与结果楼层三类100/25大对数电缆（m）6芯多模光缆（m）垂直长度水平长度根数净长度总长度垂直长度水平长度根数净长度总长度1002510025一层038014605703814667三层81001110011611681002100248四层12381342521561238342177合计20176251881683292017661884922.3设备间子系统设备间是整个配线系统的中心单元，它的环境条件的考虑是否恰当都直接影响到将来信息系统的正常运行及维护使用的灵活性，为了节省经济选择位于厂房的3层的西侧会议室旁空房作为语音及数据的主设备间（具体位置见图），面积大约10m2.，经主干线路经过主跳线架(MDF)连接到各系统主机上。语音设备间位于3层主网络计算中心机房旁，由此向各层管理间(IDF)星形配出干线线缆，以开通语音终端、多用户终端及远程通道。系统数据主设备间位于3层网络计算中心机房内，由此向各管理间星形配出数据多模光纤干线及3类铜缆级联主干，用以沟通数据主设备间与各管理间中网络设备的主干高速数据通道，开通各楼层网络设备终端。为了节约经济3层的西面的楼层配线间也位于设备间内，由此星型配出本层水平线缆。主设备间管理设备全部采用机房主机柜安装，机柜为19英寸标准，并配有网络设备专用配电电源及风扇，可将设备间网络设备一同放置其中。此种安装模式具有整齐美观、可靠性高、防尘、保密性好、安装规范、并具有一定的屏蔽作用等优点。主配线架选用1200门插接式配线架，光配线架选用光缆收发器。2.4布线点图的设计参考文献1、张振昭，许锦标.楼宇智能化技术M.北京：机械工业出版社，20032、叶安丽.电梯控制技术M.北京：机械工业出版社，20073、杨岳.电气安全M.北京：机械工业出版社，20054、刘涤尘，王明阳，吴政球.电气工程基础M.武汉：武汉理工大学出版社，20025、刘化君.综合布线系统M.北京：机械工业出版社，2004