超大型公共建筑智能化系統設計探討

文｜ 悉地國際設計顧問有限公司 殷晶晶

1 前言

隨著我國城市化進程的迅速發展，城市人口越來越多，各大城市均出現了地少人多的局面，城市越來越擁擠，土地資源的相對稀少性，必然造成建筑越建越大，越建越高，因此2萬平米以上的大型公建項目越來越多，10萬平米以上超大型公建項目也是屢見不鮮，當然擴大內需政策在一定程度上也促進了超大型公建項目數量的增長。這些超大型公共建筑的共同特征有：超大型地庫（2層或2層以上）、相應面積的裙樓及一棟或數棟（高層或超高層）塔樓組成。這些超大型公建一般都會冠以某某廣場、某某中心、某某CBD等，其都是一些地標性建筑。因此這些超大型公建投資巨大，對日后使用的安全、舒適、便捷性及日后管理的高效性都提出了很高的要求，而這些要求均與智能化系統的建設相關，因此超大型公共建筑項目的智能化系統建設越來越受重視。對于一個成功的公建項目而言，好的建筑設計只是給項目開了一個好“頭”，智能化系統建設的好才能給項目建設收一個好“尾”。

2 系統的設計

智能化系統的設計涉及面廣（建筑結構、水暖電、通信運營商、消防安防管理部門等）、子系統眾多（一般都有十余個子系統）、技術選型多（各種通信總線、聯網方式均可實現），因此在進行智能化系統工程設計時所采用的設計方法及特點不盡相同。下面僅針對筆者所理解及設計的超大型公建項目智能化系統的一些特點進行相關闡述。

2.1 超大型公建智能化系統的總體設計思路

為了使投資效益實現最大化，超大型公建項目一般由多種業態組成（商業、辦公、酒店、公寓、娛樂甚至還有豪宅），因此超大型公建項目一般是包含這些使用功能的綜合體。業主往往從日后運營管理角度出發，會提出不同業態區域由不同的物業管理公司進行獨立管理。因此超大型公建項目中往往不止一個管理中心（消控中心），存在多個物業管理中心。這就涉及到多個管理中心如何聯網，整個項目系統如何規劃的問題，目前一般采用這樣的模式，如圖1所示。

圖1

各分中心管轄區域的前端點位采用總線聯網進入所屬分中心，各分中心再采用數據總線方式與總管理中心聯網進行統一管理，當然總的管理中心也可由其中一個分中心兼用，我們稱這個模式為“橫向”模式。這種橫向模式，有多少個分中心就存在多少套核心管理設備，投資上比較浪費，且各分中心相對獨立，缺少互聯互通性；目前很多業主確定業態往往是根據最后的招商模式來確定的，且業態還會隨著日后更改，如采用橫向模式日后更改相當不便，靈活性很差。因此我們在進行超大型公建項目智能化系統設計時，應避免采用這種橫向模式，我們在進行整體設計時，宜采用“縱向”模式，如圖2所示。

圖2

整個項目的前端點位都進總的管理中心，再由總的管理中心將各分中心所轄區域的權限開放給各分中心，各分中心依照相應權限管理自己數據。這種縱向模式使整個項目僅采用一套核心設備，相對節約投資；且系統基于授權模式，業態更改后只需更改相應區域權限即可，實用性及可操作性大大提高。

2.2 系統總線的選擇

智能化系統傳輸總線協議很多，如RS485、ModBus、BACnet、LonWorks、CAN、EIB等，這些總線協議不是傳輸速率低就是傳輸距離短，如采用較多的RS485協議，傳輸速率最大只有10Mbps，傳輸距離最大為1200m（不加中繼），其在大型公建項目上實用性較差。以上這些協議的通用性也差，一個項目若采用了這些協議，很難統一，所以系統聯網困難（需采用價格不菲的協議轉換器）。而智能化系統中必備的視頻監控系統，在超大型公建項目中常常有數百點甚至上千點的規模，如采用傳統的模擬同軸電纜傳輸，其每個前端攝像機的信號線都需進入管理中心，即由點直接到終端，大家可以想象數百根視頻線加上其他系統的總線都進入管理中心，管理中心的線槽需要多大，施工上有多困難，還有SYV75-5的傳輸距離僅為300m，遇到超高層或超大面積的項目根本不適合。因此在超大型項目上采用數字視頻傳輸技術，在前端將模擬視頻信號處理成數字信號，主干采用TCP/IP網絡化傳輸是必然的，在很多大型項目中為了傳輸視頻信號都設計有視頻專用網絡。在局域網系統中采用較多的是 OM3級多模光纜，其帶寬已經是萬兆，普通攝像機碼流僅為2Mbps，標清攝像機為4Mbps，即使采用高清攝像機碼流也就為8Mbps。因此在視頻網絡傳輸中即使采用高清碼流傳輸，萬兆主干的網絡系統扣除一些網絡開銷，也可數百點高清碼流運行如果在項目設計中架設的視頻網絡系統單單運行視頻碼流，顯然比較浪費，而其他智能化子系統如樓宇自控系統、一卡通系統、報警系統、廣播系統等，這些子系統的傳輸數據量都不大，每個系統10Mbps數據量都已足夠。因此將它們的數據都集中在同一個TCP/IP網絡中運行是可行的，當然要采用一些技術做保障，如采用VLAN將各子系統進行分隔、采用組播技術、QoS 技術及安全策略、高核心引擎的高可靠性核心網絡設備、鏈路上采用備用設計等。因此在設計超大型公建項目的智能化系統時，規劃整個物業網（如圖3所示），使智能化子系統都運行在物業網上（消防系統由于系統較為封閉，還是采用傳統傳輸方式）。將智能化子系統傳輸協議采用TCP/IP，架構都基于網絡平臺，那么進入管理中心的線纜僅僅有數十根光纖即可，極大地簡化施工及節約線槽空間，并為日后系統擴容預留了足夠的數據空間及線槽空間。

圖3

2.3 智能尋車

超大型的公共建筑，一般都有一個兩層或以上的大型地下車庫，車位通常有數百甚至上千個，顧客進入車庫車位引導系統的指引方便停車。當顧客取車時，由于地下車庫空間大，方向不易識別，場景和標志物類似，顧客往往會花很長時間找車，有的甚至找不到自己的車，因此在大型車庫中采用智能尋車系統十分必要，其可以節約顧客找車的時間，提高車庫的利用率。目前基于反向尋車的技術主要有三種：基于視頻（利用前端攝影機實時回傳視頻圖像，獲得車輛的車牌號碼信息，進行車輛定位）、基于刷卡（利用分布于停車場各個區域的刷卡定位終端，進行刷卡定位）、基于取票（在停車場各個區域的條碼出票機上取條碼票，票上打印中文車輛位置信息，取車時在液晶查詢終端讀取此票）。基于視頻的定位需要在車庫安裝相當數量的攝像機，造價高；基于取票的定位其紙票為一次性，不能重復使用，不環保；而基于卡片的定位，其定位精度高，可靠性高，可重復使用，同時還可實現消費、交停車費等功能，其最適合在大型車庫中做反向尋車。

顧客在停車入位后，車位引導系統感知到有車輛入位后，即啟動旁邊相應的智能尋車系統的刷卡定位終端進行聲光提示，客戶必須按照提示在附近的刷卡定位終端上刷卡，從而做到車輛定位。其余終端處于休眠狀態，節約電能，激活終端采用聲光報警提示，防止用戶遺忘刷卡或刷錯位置。當顧客找車時，只須就近找一個刷卡定位終端，直接刷卡查詢，顯示屏上就會顯示車位信息，如某層、某分區。也可以在電梯口設置一個液晶觸摸屏進行查詢，刷卡后，系統即可在車庫地圖上顯示車輛所在的位置區域，以及從查詢地點到車輛所在區域的最近路線。

2.4 統一消費

很多超大型的公共建筑其內部通常有大型shopping mall、餐飲、購物、娛樂等商業模式可通過，存在眾多租賃或自持商戶。超大型公共建筑內部通常還有辦公及酒店（公寓）業態，其可作為一“微型城市”，生活在建筑內的人可以實現上班、住宿、消費、娛樂等足不出“戶”。物業管理公司可采用統一消費模式，發行自己的消費卡，免去其內部商戶申請銀聯POS機費用，顧客也可實現無紙化（電子錢包）消費。短期停留人員進入建筑內部的人員可以領一張IC卡，對其充入一定的金額，就可以在建筑內部實現停車繳費、購物消費、酒店住宿等，出建筑時再進行統一結算；建筑內部常駐人員可以憑借這張卡實現建筑內部所有消費，甚至可以交物業費（水電煤）等；對進入建筑以購物為主的客戶，該卡還可以跟內部商家聯動、打折返點等來刺激消費。

當然物業公司還可與銀行洽談開通消費卡與銀行卡圈存業務，消費人員可以通過自助圈存機自助充值。物業管理公司還可以根據卡的消費記錄對區域內的客流量、消費類別進行分析，為招商提供各種數據分析。

2.5 智能疏散

超大型公共建筑具有樓層多、空間分割多變、人流量大的特點，這就決定了人們在日常行走時也要借助于指示牌或標志指示燈，更不用說發生緊急狀況時進行有效有序的疏散。當建筑發生火災時，如果某個疏散通道被大火阻隔，那么沿此走道上的疏散指示標志逃生的人員反而會面對更大的危險。而智能疏散系統采用動態疏散指示燈結合火災自動報警信號可以有效的解決疏散不明的問題。智能疏散系統的主機通過與火災自動報警系統聯動，采集火災報警數據，根據現場火災情況通過計算機自動選擇最佳逃生路線后調整現場動態疏散指示標志方向動態引導人員逃生。上海金茂大廈曾經做過一次測試，讓數名年輕消防員從250m高處輕裝快步跑到首層安全出口，最快的記錄是35分鐘，由此可見當高層（超高層）大樓發生火災時，將人員引導疏散到地面是不切實際的。在高層建筑中應采取分段疏散模式，將受影響區域的相關人員疏散到避難層（區）或安全區域；不受影響區域可暫時不疏散以免引起恐慌，大家都向地面跑，必然造成擁擠和踩踏，反而影響疏散，造成不必要的傷亡。只有在極端失控事件發生時，才按照應急的預案有序地疏散整棟建筑的人群。當環境已經處于煙霧彌漫時，燈光疏散已不能滿足要求，這時還可結合聲音疏散，聲音引導系統可以利用哈斯效應，利用走廊天花安裝的揚聲器，由于相鄰兩個揚聲器的電延時，從安全出口的揚聲器開始，依次發出聲音使逃生者聽到向安全出口逃生。超大型公建應結合語音、燈光及視頻監控等有利于人員及時準確疏散的各種手段，應向智能化、綜合化方向發展。

2.6 智能照明

超大型公共建筑內部常常有數千甚至上萬個燈光回路，如此眾多的燈光若采用物業人員進行手動開關管理，顯然不太適宜（需要增加相關物業人員開銷，且人總有疏忽的時候，造成該關的燈不關而浪費電能，當某些回路有故障時，人工也不能及時發現及時維修），因此在超大型公共建筑中引入智能照明系統十分必要。在地下車庫可以采用移動感應器，根據車輛進出情況實現車來燈亮，車走燈滅；在公共區域可以采用照度控制與時間控制相結合，實現按自然光源照度及工作時間自動開/關燈；室外泛光照明與景觀照明可根據預先設置的時間表定時控制，根據不同節日及事件的不同，采用不同的照明模式；房間內可以采用智能照明面板對房間內照明進行多模式化控制（手動、時間自動、遙控、場景等）。通過智能照明系統可以極大地提高物業管理人員的工作效率，還可以實現故障自動報警，延長光源壽命，更重要的還可以節約20%～40%的電能。

3 結束語

總之，超大型公共建筑的智能化系統的設計只要我們從整體上著手，在細節上重視，做到各系統的點、面有序結合，在人們生命財產安全等方面多做一些考慮，對日后使用的便捷性、舒適性、管理高效性多做一些考慮，就能設計出好的作品。當然一個好的智能化系統的設計是建立在與業主方、管理方的充分溝通，通過詳細了解其需求基礎之上，背離了這點，再好的設計都是徒勞，閉門造車是設計不出令大家都滿意的作品。同時，超大型公共建筑雖然在一定程度上拉動了經濟的發展，也提高了一些城市的知名度，但其本質還是高投資、高能耗、高管理成本的建筑，在項目立項時一定要充分論證，還要考慮到其與周邊環境的協調性，一棟超大型公共建筑會對周邊的交通、光照度等會產生很多社會性的影響。