毕业设计论文高层办公楼建筑弱电设计.docx
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毕业设计论文高层办公楼建筑弱电设计
河北建筑工程学院
本科毕业设计（论文）
题
目
某高层办公楼建筑弱电设计
（一）
答辩委员会主席签字：
第1章绪论
1.1建筑电气概况
随着改革开放，内地与沿海、国内与过外的交往日益频繁，与之相适应的贸易管理大厦、各种住外办事用的写字楼，集吃、住、娱乐、购物、办公一条龙的综合楼随之兴起，高层超高层的建筑像雨后春笋般崛起。
由于各类民用、商用等建筑向大面积、高层、超高层、多功能、综合性用途发展，人民生活水平的提高，科学技术的发展，因此对建筑电气突出了更高的要求。
现代民用建筑电气技术是以电能、电子、电器设备及电气技术为手段来创造、维持和改善人民居住或工作的生活环境的电、光、声、冷和暖环境的一门跨学科的综合性的技术科学。
它是强电和弱电与具体建筑的有机结合。
随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，人们对有关供配电、照明、消防、防雷接地、通信、有线电视等系统的要求越来越高，使得建筑开始走向高品质、多功能领域，并进一步向多功能的纵深方向和综合应用方向发展。
建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下，进行工业与民用建筑建筑电气的设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理。
1.2工程概况
本工程位于河北省保定市。
功能为办公，建筑层数、层高、功能：
为地下一层，地上十六层，其中四层裙房。
地下一层为设备用房和戊类库房。
一～四层为敞开式办公，一层层高为5.1米，二～四层为4.2米，裙房四层为5.1米。
五～十六层为单间式办公室，层高为3.6米。
顶层为电梯机房，电梯机房层高3米。
建筑室内外高差0.45米。
建筑设计使用年限：
3类（50年）。
高层建筑防火分类：
二类公共建筑。
建筑耐火等级：
一级。
结构类型：
框架－剪力墙结构。
抗震设防烈度：
7度。
1.3设计要求
1、设计过程中，应具有高度的责任感，充分发挥主观能动性，按时高质量的完成毕业设计任务。
2、设计方案要符合国家各级有关技术标准和规范。
3、设计计算准确、完整，问题探讨清楚，方案流畅，书写工整，计算书按规定装订。
4、图纸表达清楚准确，图面清洁，折叠规范。
5、认真准备和完成毕业答辩。
1.4设计内容
1、电气照明设计
2、供配电系统设计
3、火灾自动报警及消防联动系统设计
4、电话、网络系统
5、入侵报警系统
6、安防监控系统
7、防雷接地系统
1.5图纸内容
1、图纸目录、说明、图例
2、低压配电系统图、竖向干线示意图、配电箱系统图
3、消防报警、电话、网络系统图
4、照明平面图
5、弱电平面图
6、消防平面图
7、防雷平面图
8、接地平面图
第2章综合布线系统设计
2.1综合布线系统概况：
综合布线系统是将语言信号，数字信号的配线，经过同一的规范设计，采用相同的传输介质，相同的信息插座，相同的交连和设备和适配器等，把这些不同信号综合到一套标准的布线中，大大简化了系统，用户不用顾及系统功能，只要把某种终端设备（如个人计算机，电话，视频设备等）插入标准信息插座，然后在管理间和设备间的交连设备上做相应的跳接，这个终端设备就被接入到各自的形系统中了，此系统为开放式网络平台，方便用户在需要时形成各自独立的子系统。
综合布线系统可以实现世界范围资源共享，综合信息数据库管理，电子邮件，个人数据库，报表处理，财务管理，电话会议，电视会议等。
2.2综合布线设计目标
系统设计原则为“技术先进、经济合理、符合标准”，达到所有相关设备科学、经济、有机地联为一体，从而形成一个安全高效、利于扩展的运行环境。
2.3工作区子系统
工作区布线子系统由终端设备连接到信息插座的连线和适配器组成。
它包括装配软线、适配器和连接所需的扩展软线，并在终端设备和I/O之间搭桥。
该系设计包括：
工作区设计、信息插座类型和数量确定等。
2.3.1工作区设计
办公楼工作区的服务面积根据办公要求，可分为三类。
第一类为用户终端较为密集场所，一个工作区的服务面积可按5-6m2进行估算；第二类为通常用户办公区，一个工作区的服务面积可按7-8m2进行估算；打三类为办公条件较宽敞，一个工作区的服务面积可按9-10m2进行估算。
本工程大开间办公区属于第一类，按一个工作区6m2的服务面积进行估算。
办公室属于第三类，一个工作区的服务面积按10m2进行估算[12]。
（式2-1）
式中
——第n层工作区数量（取整数）
——第n层工作区总面积
——一个工作区服务面积
（式2-2）
式中
――第n层支持语音信息点的数量
――一个工作区内支持语音信息点的数量
（式2-3）
式中
――第n层支持数据的信息点的数量
――一个工作区支持信息点数量
以四层北侧办公区为例计算，办公区面积623m2，办公区域平均按6㎡为一个工作区，每个工作区接一步电话及一个计算机终端设备，每个工作区选用四孔超5类RJ45标准信息模块插座，距地0.3米安装。
（实际取104个）
（实际取104个）
（实际取104个）
表2-1本工程各层数据插孔和电话插孔一览表。
楼层
房间
数据插孔（个）
电话插孔（个）
信息插孔（总计）
一层
办公室
4
4
8
保安中心
3
3
6
办公区
88
88
176
二至四层
办公室
4
4
8
办公区南
46
46
92
办公区北
104
104
208
十五层
办公室
4
4
8
办公室
4
4
8
办公室
4
4
8
小会议室室
4
4
8
十六层
办公室
4
4
8
活动室
2
2
4
2.4水平子配线系统：
水平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。
该系统设计包括配线架、线缆类型及数量的确定、楼层配线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，每层一个。
2.4.1楼层配线间设计计算
以十五层为例进行设计计算：
FD采用RJ45模块配线架用于支持数据，采用IDC模块配线架用于支持语音，BD的MDF模块采用IDC配线架支持语音，ODF模块配线架支持数据。
1、IDC模块配线架：
由表2-1得：
Tn=16。
设计水平语音线缆选用六类4对8芯双绞线，而每个语音点接一部电话需要用1对2芯双绞线，每根六类线可接1部电话，且提供10%的预留量。
计算语音点数量Tp-15=Tn×（1+10%）=16×1.1=17.6，取偶数值18个。
至水平配线架IDC的基本单元数量Mhip=Tp-15÷24=0.75，取整数值1个。
至干线电缆侧配线架IDC的基本单元数量Mbip=Tp-15÷100=18÷100=0.18，取整数值1个。
IDC配线架总容量Pi=（Mhip+Mbip）×100=（1+1）×100=200对。
因此，干线语音线缆设计选用25对大对数电缆满足条件。
25对大对数电缆的根数Gp-15=Tp-15÷25=0.72，取整数值1根。
2、RI45配线架：
RI45配线架选用24口。
由表2-1得：
Td=16，设计水平数据选用光缆，提供10%的预留量。
交换机选用24端口的。
（1）计算数据点数量Td-15=Td×（1+10%）=16×1.1=17.6，取整数值18个。
至水平电缆侧RJ45配线架的基本单元数量Mhrd=Td-15÷24=18÷24=0.75，取整数为1个。
（2）至HUB干线电缆侧配线架至的基本单元数量Mhrd=Mhrd-1=1
（3）RJ45配线架总容量Pr-1=至RJ45配线架容量+至HUB配线架容量=（1+1）×24=48口。
（4）交换机台数=Td-15÷24=18÷24=0.75，取整数值1个。
3、HUB的数量：
集线器共支持数据插座18个，选用24端口集线器，则：
24端口集线器数量=18÷24=0.75台，取整数值1台。
4、LIU的数量：
理线器的数量=1+1+1=3个（比RJ45配线架多一个为光线预留）。
5、光缆规格及数量
光缆的芯数=集线器数量×2+冗余=1×2+2=4芯
因此，本设计光缆采用1根4芯光缆（其中2芯冗余）。
6、机柜
（1）2个RJ45配线架的基本单元高度为2U；
（2）200对IDC配线架为2个基本单元高度为2U；
（3）1台24端口的集线器高度为2U；
（4）1个光纤连接装置高度为1U；
（5）3个管理线架高度为3U；
（6）1个电源高度为2U；
15FD设备总高度12U；
15FD处机柜可采用规格为15U的19〞机柜。
表2-2楼层设备间设计计算表
层数
一层
二至四层
十六层
南
北
南
北
工作区数量
11
88
54
104
6
信息点数量
22
176
108
208
12
数据插座
11
88
54
104
6
语音插座
11
88
54
104
6
IDC数量
至水平侧
1
2
2
3
1
至干线侧
1
1
1
2
1
总容量
200
300
300
500
200
RJ45数量
至水平侧
1
2
2
3
1
至干线侧
1
2
2
3
1
总量
24口
192口
120口
288口
24口
25对大对数电缆根数
1
4
3
5
1
集线器数量
1个12口
2个48口
1个48口+1个12口
3个48口
1个12口
19〞机柜规格
15U
25U
20U
35U
15U
理线器数
3
5
5
7
3
光纤根数
1（4芯）
1（6芯）
1（6芯）
1（8芯）
1（4芯）
2.4.2水平电缆类型确定
本系统中选用六类线，六类布线与基于光纤媒介的垂直干线一起使用，具有很强的超前性，适用于未来网络的扩展及升级（考虑到大开间写字楼必经过二次装修）。
楼层配线间与信息插座之间的水平布线均选用康普六类线（CAT6）非屏蔽4对8芯双绞线，型号1100D3-35-19。
2.4.3水平路由确定
本系统水平线缆、线槽路由按照要求沿走廊靠墙走位，就近原则从线槽出线，沿吊顶和墙面布置到各信息点。
线槽采用金属线槽。
以弱电桥架穿过一层北侧为例，计算其弱电使用桥架，如上同理得：
表2-3控制线缆横截面积计算
线类名称
外径d
S0
根数
S总
六类四对8芯
6.5
33
176
5808
SYV-75-5
7.5
44.2
10
442
RVV-2×1.5
1.5
10
15
据表得：
电缆总截面积：
S=6265mm2
桥架宽：
b=
=156.6mm其中：
h=100mm
由上述得：
电井至一层北侧的配电桥架应该选择200×100，选择型号为：
FQH-01-10-2。
表2-4弱电桥架选型表
规格
型号
厂家
200×100
FQH-01-10-2
中联
150×75
FQH-01-7.5-1.5
中联
100×50
FQH-01-5-1
中联
50×25
FQH-01-2.5-0.5
中联
2.5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。
干线子系统设计包括了确定干线电缆路由、干线类型及数量、设备间配线设备的类型和数量。
2.5.1主干线缆类型的确定
根据系统要求，本系统的主干线缆分为铜缆和光缆两大类型。
铜缆主干线主要用于语音信号的传输，采用UTP六类25对和100对UTP线缆，每层预留300对大对数，可以灵活方便的连接，同时很好地保证语音信号之间的抗干扰能力，充分保证通话质并提供10％以上的余量，同时为未来的拓展应用打下了良好的基础。
光缆主要用于数据信号传输，采用2根8芯多模室内光缆，并配1根六类非屏蔽双绞线做备份。
2.5.2干线路由的选择及走线方式
本次系统设计的主干线缆路由选择走弱电竖井，进入主机房部分将根据各楼层的实际情况确定。
由于楼层的所有I/O（输入/输出设备）并没有都在楼层电信间90m范围内，所以系统采用双通道干线系统，垂直干线经设备间由星型结构的干线布线系统连接至各楼层配线间。
2.6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，需要满足以下条件：
1、防盗：
网络中心设备间应设立较为坚固的防盗门，防止系统关键设备被盗，其余各主要建筑物设备间的钥匙应由专人保管；
2、防损：
设备间内配置专用机柜，所有重要设备尽可能放置在机柜之内，机柜钥匙由专人保管，设备间禁止无关人员随意出入；
3、防火：
设备间内配置灭火器，并定期检查；
4、防尘：
计算机、网络设备对设备间的洁净程度通常要求较高，经济条件许可时，尽量为设备间尤其是网管中心配置双层玻璃窗户，保持室内的洁净；
5、防潮：
计算机、网络设备属于电子类设备，日常需要注意防潮。
2.6.1设备间位置选取
考虑到以上条件和一层信息点较多，为了节省经济我们选择位于一层的安防中心控制室兼做语音及设备的主设备间,可直接将线路经过跳线架连接到各系统在安防中心的主机上。
语音设备间由此向各层管理间（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。
数据主设备间由此向各管理间星形配出数据多模光纤干线及六类铜缆级联主干，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。
为了节约经济将每层楼层配线间设置在弱电井内，由此星型配出本层水平线缆。
2.6.2主设备间配置
主设备间管理设备全部采用19英寸标准机房主机柜安装，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。
而主配线架选用卡接式配线架，光配线架选用光缆收发器。
2.7管理子系统
管理子系统是指干线接线间的分配线架（IDF）由交叉连接的端接硬件及快接式跳线等组成，以实现对信息点的灵活管理。
2.7.1理线间
管理间内作为连接数据水平电缆和水平语音电缆的配线架，采用6类配线架，安装在标准19英寸机柜中。
管理间内作为连接室内光纤主干的光纤配线架，采用光纤配线架，光纤配线架为19英寸机架安装式，使用和维护都十分方便。
2.7.2跳线的选择
设备铜缆跳线采用专用的RJ45-RJ45快捷式跳线。
这种跳线采用超长护套跳线将跳线弯曲部分对信道的影响降低到最低点，以满足串绕和阻抗匹配对零误码系统整体信道传输的要求。
第3章闭路电视监控系统
3.1一般规定
1、系统的制式宜与通用的电视制式一致。
2、闭路监视电视宜采用黑白电视系统；当需要观察色彩信息时，可采用彩色电视系统。
3、系统宜由摄像、传输、显示及控制等四个主要部分组成。
当需要记录监视目标的图像时，应设置磁带录像装置。
在监视目标的同时，当需要监听声音时，可配置声音传输、监听和记录系统[16]。
4、系统的设备、部件、材料的选择均符合下列规定：
（1）采用符合现行的国家和行业有关标准的定型产品；
（2）系统采用设备和部件的视频输入和输出阻抗以及电缆的特性阻抗均应为75Ω，音频设备的输入、输出阻抗应为高阻抗或600Ω；
（3）系统选用的各种配套设备的性能及技术要求协调一致。
3.2闭路电视监控系统的组成
闭路电视监控系统主要由摄像机、视频切换器、监视器、录像机与控制台等设备组成。
摄像机安装在监视现场，它通过摄像管将光信号转变为电信号，经同轴电缆传输到监控室的监视器，使之还原为图像。
3.3前端设计
3.3.1摄像机安装位置选择
1、监视机房设在一层监控室，本工程所有摄像机均采用枪式彩色摄像机；
2、在本工程地下车库出入口，一层出入口，各层电梯前室，楼梯前室和走廊两端设监视摄像机；
3.3.2镜头的选择
1、镜头焦距的选择公式
选择镜头时应根据摄像机安装位置到被监视目标的距离及监视目标的范围来决定，即：
F=
（式3-1）
F=
（式3-2）
式中H为视场高度（m）；W为视场宽度；L为镜头至被设物体的距离；
F为镜头焦距（mm）；a为像场高度；b为像场宽度。
2、镜头焦距选择计算
镜头起着被摄体收集光信号的作用，选择时应与摄像机尺寸相匹配，一般要不小于摄像机尺寸，本设计中采用1/3英寸的与摄像机匹配。
在走廊、出入口、电梯前室、楼梯前室、大厅等处用广角镜头。
摄像机需要隐蔽安装时，可隐藏在天花板或墙壁内，镜头可采用棱镜镜头。
以十六层走廊为例设计其选用摄像机的焦距镜头，设计中已知走廊宽1.89m，高2.45m，摄像最大距离为10.05m。
由上述知：
H=2.45m，W=2.4m，L=10.05m。
查《安防与电视电话系统施工表3-2得：
1/3in镜头，a=3.6mm，b=4.8mm。
则有：
F=
=
=14.77mm
F=
=
=20.01mm
为了有完整的视场角度，所以焦距应该选择14mm左右的1/3in镜头，这样摄像机可摄取最佳的范围满足要求景物的图像。
其他房间选取的镜头焦距如下表所示。
表3-1镜头焦距选择
房间
L（m）
H（m）
W（m）
a（mm）
b（mm）
F（mm）
走廊
10.05
2.45
2.4
3.6
4.8
14
东门
8.8
3.8
3
4.6
6.4
10
门厅
8.8
3.8
5.7
4.6
6.4
9.5
楼梯前室
3.2
2.45
3.18
3.6
4.8
4.7
合用前室
5.8
2.45
4.4
3.6
4.8
6.2
3、摄像机的选择与安装
安全监控系统中的摄像机通常由高灵敏成像的CCD固体摄像器件、调整镜头与光圈组成。
其图像是否清晰、准确，直接决定电视监控系统的性能。
本设计中根据摄像范围和对其工作的要求及镜头的要求选择采用1/3英寸或1/2英寸制式的彩色摄像机等。
每层房间采用摄像的规格、数量及安装高度如下表所示。
表3-2摄像机布置
位置
楼层
走廊
合用前室
出入口
前室
总计
一层
南侧
1
2
5
1
9
北层
1
4
5
二至四层
南侧
1
2
1
4
北侧
1
1
1
3
十五层
2
2
1
5
十六层
2
2
1
5
3.4传输部分设计
在闭路电视监控系统中，其任务是把现场摄像机发出的信号传送到控制中心。
传输介质的功能是将前端送来的视频信号传送到末端。
它一般包括线缆、调制解调设备等。
3.4.1传输方式
本设计系统采用图像信号传输方式，可实现多芯线直接传输、遥控信号经数字编码用电（光）缆传输、视频信号实现一线多传。
3.4.2线型选择
本工程简单设计视频传输，摄像机仅包含视频线和电源线，其中视频线敷设采用SYV-75-5/CT/JDG20SCE，电源线采用RVV-2×1.5/CT/JDG20SCE。
3.4.3线路敷设
本设计采用电缆桥架敷设，并加金属盖板保护，局部为穿钢管敷设。
同时应注意：
电源线、图像信号线和控制信号线等应分管敷设，且不与其他系统的管路、线槽、桥架或电缆合用。
信号传输线与低压电力线的平行及交叉间距不小于0.3m，与通信线平行及交叉间距不小于0.1m。
3.4.4控制方式选择
本设计系统考虑到实际情况和以后有系统扩充的可能，所以采用数据编码微机控制方式。
3.5终端设计
终端是把现场传来的电信号转换成图像在监视设备上显示，如果有必要的话，还可以用录像机录下来供分析研究使用。
在安防中心设计控制矩阵主机，采用16台19英寸监视器作为电视墙，1台21英寸的监视器作为主监视器。
录像系统设计采用2台16路数码硬盘录像机，同时配置2台19英寸纯平显示器进行实时监视。
第4章火灾自动报警及消防联动控制系统
4.1总则
根据《高层民用建筑设计防火规范》[4]本工程属二级保护对象，系统采用集中报警控制系统，专设消防控制室，其中设有集中报警控制器一台，其中包含联动盘、广播盘、联动控制盘、消防电话控制盘及主机电源各一台。
1、在一层设消防控制中心，负责对楼火灾监测及消防联动控制。
2、消防报警及联动系统采用海湾公司设备。
3、报警回路为二总线制，线路沿金属线槽经过电井引至各层,各层联动控制线、消防广播线均穿管暗敷。
4、探测器部分采用感烟探测器或感温探测器，吸顶安装，手动报警按钮暗装，下皮距地1.5米，按“步行距离不大于30米”的原则设置，消防模块现场定位。
5、按规范设置消防广播系统，并与正常广播结合，火灾时强切至火灾广播。
火灾发生时，按本层以上、下层进行广播。
消防广播扬声器均为3W，有吊顶处用嵌入式，无吊顶处壁挂，下皮距地2.5米[5]。
6、设消防电话。
7、凡是消防用电均采用双路供电，末端切换，使用耐火电缆，穿钢管暗敷设。
8.设应急照明系统，包括疏散指示灯、出口指示灯和备用照明。
均采用双路电源切换，末端自投。
9、联动控制：
用手动或自动方式控制所有的消防联动设备，其中消火栓泵、喷淋泵、正压送风机、排烟机在控制中心设置多线制的直接手动控制。
火灾时按要求启动各类消防设备，执行电梯迫降，并切断非消防负荷电源。
4.2探测器选择与布置
4.2.1探测器的选择
探测器种类的选择应根据探测区域内的环境条件，火灾特点，房间高度，安装场所的气流状况，选用其所适宜类型的探测器或者几种探测器的组合。
1、根据火灾特点，环境条件及安装场所确定探测器的类型火灾受可燃物质的类别，着火的性质，可燃物质的分布，着火场所的条件，新鲜空气的供给程度以及环境等因素的影响，把火灾的发生与发展分为四个阶段：
前期、早期、中期、晚期。
作为商场与住宅等民用建筑火灾应控制在前期和早期，感烟探测器作为前期、早期报警是非常有效的，故本工程中均采用感烟探测器。
2、根据房间高度选探测器，由于各种探测器特点各异，其适于房间高度也不尽一致，为了使选择的探测器能更有效的达到保护的目的，下表列出了几种常用的探测器对房间高度的要求。
表4-1根据房间高度选择探测器
房间高度
感烟探测器
感温探测器
火焰探测器
一级
二级
三级
12不适合
不适合
不适合
不适合
适合
8适合
不适合
不适合
不适合
适合
6适合
适合
不适合
不适合
适合
4适合
适合
适合
不适合
适合
h<=4
适合
适合
适合
适合
适合
4.2.2探测器数目的确定要求
1、探测区域内每个房间应至少设置一个火灾探测器。
一个探测区域内所设置探测器的数量应按下式计算：
（个）（式4-1）
式中N一个探测区域内所设置探测器的数量。
S一个探测区域的面积
A探测器的保护面积
k称为安全修正系数。
根据规范医院为一级保护对象k取0.9。
2、
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