智能住宅区的弱电系统

智能住宅区的弱电系统

深圳市城市规划设计研究院陈永海

摘要：智能住宅区是新兴事物，还将持续发展，本文从智能住宅区这个视角介绍住宅区内的弱电系统，为智能住宅的发展提供一种新思路。

关键词：智能住宅区；通信；安全；管理；服务

1、概述

深圳市房地产一直处于良性发展中，发展商队除在住宅的平面布置、小区环境及建筑外立面很下功夫外，还将不同程度的智能引入住宅区。自日本东京在1989年建成首例高水平智能化住宅区后，随即世界其他一些城市也相继建成不同程度和水准的智能住宅区。概括地说，智能住宅区是指由网络连接的若干智能住宅及智能管理下各种公共设施的集合，通信技术、数据技术、网络技术及自动控制技术是智能建筑的支撑技术。智能住宅基本标准应满足以下要求：

A）提供舒适、安全、高品位、宜人的家庭空间；

B）信息高速公路进入家庭，提供快捷、全方位信息交换功能；

C）提供丰富多彩、高品位业余文化生活；

D）提供包括儿童教育、成人教育在内的多层次家庭和业余教育服务；

E）提供家庭保健、远程看护服务。

智能住宅区内的智能系统一般由通信、安全、管理、服务四个部分组成，本文以此为主线介绍智能住宅区的弱电系统。

2、通信系统

宽带IP网在技术上是三网（电话、数据、视频）融合的基础，三网融合也是大势所趋；然而在目前城域网中，语音与窄带数据虽已融为一体，但电话、宽带数据、视频真正融合还有很长一段路要走，从而一定程度上决定了智能住宅区中通信系统的构架是三网并行的格局。

2．1 电话

电话普及仅拉开通信大发展的序幕，如今多元化通信和Internet爆炸式发展，使得电话、窄带数据（ISDN）成为最基本的电信需求，这两者已融为一体，通过传统交换电路采用普通的双绞线接入即可实现。光纤接入网是近年来电信接入的主要技术，已基本实现光纤到大楼、光纤到小区；深圳市光纤接入网的网络结构由目标局、光交接点、光节点三级结构组成。在智能住宅区公共建筑或建筑单体内应设置光节点，光节点机房内置电话远端模块局、数字用户环路系统、光纤复用器、路由器、光纤节点机、光纤配线架及配套设施，方便住户电话、窄带数据的接入。深圳市智能住宅区内光节点的引人光纤（G．652型光缆）一般按12芯预留（2芯电话、2芯数据、2芯视频、6芯备用），一个光节点所带电话主线数在2000线以下，光节点需占建筑面积约20－30m2，超过2000线的智能住宅区宜设置多个光节点。

移动通信是近年来发展最快的通信行业之一，深圳市是国内第一个移动电话超过固定电话的城市。目前移动通信由广东移动和联通分公司经营，两者网络完全独立，移动通信的体制均采用GSM系统。随着用户快速增长和Internet宽带接入的需求，第三代移动通信（IMT－2000）即将到来；第三代移动通信是通信最高形式--个人通信的重要组成部分，其基站逐步从第二代的宏蜂窝+微蜂窝向第三代的微蜂窝十微微蜂窝转移，服务半径逐步变小（一百米到几百米），智能住宅区应预留两个及以上基站（移动和联通各一个）位置和基站光缆的引入、引出通道。

2．2 宽带数据

数据网即计算机通信网；随着基于Internet的新经济的成功，数据业务得到长足发展。智能住宅区内数据业务主要围绕Internet接入而展开的，宽带接入（≥2mb／s）是发展方向；Ethernet到桌面已是全球范围内不争的事实，GE（G位以太网）+ IP是最经济的数据网络模式。自2000年5月起，长城宽带、聚友网络、广东电信、中国网通等单位开始为新建的中、高层住宅免费提供宽带接入的基础网络设施。其具

体做法是在智能住宅区内设置宽带通信房，内置交换机、服务器以及数据处理设备；网络结构以10M／100M ／1000M以太网交换机为中心、星型拓朴结构放射至各家各户，实现10M宽带到户，解决信息高速公路"最后一公里"的接入难点；其城域部分通过光纤接入网或宽带IP城域网接入Internet，宽带通信设备机房约占建筑面积8－15m2。

上述两个子系统一般设计为两套布线系统：电话和窄带数据采用一般双绞线，宽带数据采用五类线或超五类线。在成本允许的情况下也可在建筑单体内布设结构化布线；结构化布线采用系列高质量的标准材料（五类线或超五类线），以模块化的组合方式，把语音、数据、图像和部分控制信息用统一的传输媒质进行综合，组成一套标准、灵活的开放布线系统。由于住宅内各类用户相对固定，结构化布线的许多优点得不到充分利用。

2．3 视频

Internet爆炸式发展，使得深圳市有线电视网络从单向广播式网络向双向交互式网络方向发展，网络由中心、光节点两级结构向中心、分中心、小区管理站和片区机房（光节点）四级结构转变。智能住宅区内应设置片区机房，实行有线电视网络的上、下行信号分离，片区机房内置电源机房、光配线架、线路传输设备、放大器、分支分配器等，视频信号从片区机房通过常见的分支分配的HFC网至各家各户。片区机房覆盖用户数在500－2000户之间，超过2000户时宜设置多个片区机房，每个片区机房占建筑面积约10－20m2。高档智能住宅内还可通过HFC网实施视频点播，该系统投资费用较高，目前国内较少见。

对于没有宽带数据布线的现状住宅，在改造成智能住宅区的过程中，实现宽带接入相对困难一些，电信部门广泛采用是利用现有铜芯双绞线，通过ADSL、VDSL、G．lite、Etherloop等技术实现宽带接入；有线电视部门则通过Cable Modem实现宽带接入；而新型运营商则采用无线方式通过本地多点分配业务（LMDS）来实现宽带接入。

多种宽带接入方式为住户提供宽敞的通信平台，构筑数字化社区，方便住户从事电子邮件、股票操作、网上购物、远程医疗、家居办公等。

3、安全系统

安全系统是智能住宅区的重要组成部分。住宅区内一般设置保安安全管理中心（以下简称保安中心），各安全子系统生机及控制设备均布置在保安中心，安全系统由周边及环境报警系统（周边防盗报警系统、闭路电视监控系统、巡更系统）、楼宇对讲系统和家庭防盗报警系统构成，层层设防、严密监控、综合管理，让业主生活在无形防盗网之中，反而比有形防盗网更安全、更舒适。

3．1 周边及环境报警

3.1.1 周边防盗报警

周边防盗报警系统由红外线对射器和接收器、报警主机及传输缆线组成。在住宅区四周围墙上装设若干组红外线发射器和接收器；当红外接收器探测到有人越墙（遮断红外线）而入时，报警主机立即发出报警信号，并显示报警区域；报警主机还可以向110报警中心自动报警。探测红外线必须调到特定的频率，接收器相应地配有频率、相位鉴别电路，以防止其它光源的干扰。红外探测距离有21m、30m…200m多种选择。另外，也可利用热感式红外线探测器（探测人体的温度：不同的温度发射红外线的波长不同，人体辐射的红外线波长在10mm左右）和微波物体移动探测器（利用超高频无线电波探测：有物体移动时，反射波与发射波的频率不同）来进行布防。

3.1.2 闭路电视监控

闭路电视监控系统由摄像机、矩阵控制器、录像机、监视器、传输缆线等组成，在住宅区重要区域和公共场所安装摄像机（镜头、高速云台、控制器），让控制室内值班人员通过电视墙一目了然全面了解住宅区发生的情况，保安中心通过录像机能实时记录、以备查证；通过矩阵控制器在控制台切换操作，跟踪监察。周边环境红外线报警信号可作为相应区域摄像机报警输入信号，一旦报警，相应摄像机自动跟踪。系统控制部分采用智能数字图像运动跟踪报警器来实现全自动操作控制。各类摄像机设置情况如下：A．在住宅区人员和车辆出入口安装固定摄像机、固定支架及自动光圈、手动对焦镜头，24小时监视车辆及人员出入情况。

B．在住宅区重要道路和重要区域安装多台全天候、低照度固体摄影像机、六倍可变镜头，全方位云台，全天候防护罩（附雨刷、风扇、加热器）、摄像机可变倍、变焦、变距、云台可上下左右转动；部分摄像机与红外线对射器报警信号联动，此类摄影像机一般设置在住宅区内制高点。

C．在电梯轿箱天花上安装吸项式半球形摄像机，内含3.6mm固定光圈镜头，监控电梯内情况。

当摄像机数量较少时，各摄像机的视频信号和云台的控制信号的缆线可从保安中心直接放射至各监控点。当摄像机数量较多时，可分片或按楼栋设置视频矩阵，由视频矩阵收集其附近摄像机的视频信号和云台的控制信号，再通过光缆集中送至保安中心，这样可减少室外缆线数量，网络结构清晰，同时便于维护管理，此种方式主要适应较大的智能住宅区。保安中心一般设置多台18寸的监视器组成电视墙，一台轮值巡检或利用画面分割同时显示其它摄像机情况，一台专用对可疑点定格、放大、编辑，其余多台显示其它重要部位。

3.1.3 巡更

巡更系统由现场电子鉴到器、保安中心电脑和传输缆线组成，用于规范保安员上岗情况，电子鉴到器设在住宅区内主要道路、盲点、死角等处；中心电脑事先存储保安员巡更路线，鉴到时间等；若保安员未鉴到时，中心电脑会立即提醒值班人员去了解情况及早发现问题。该干系统也是管理系统一部分，实施时与服务系统（IC卡）统一实施。

3．2 楼宇对讲

楼宇对讲系统由对讲主机、室内分机、管理主机和传输缆线组成。在住宅区内设可视对讲，户主可直观地了解访客情况，控制门锁开启，各栋对讲主机与保安中心管理主机联网，保安中心可随时了解住户求救信号。

3．3 不自禁家庭防盗报警

家庭防盗报警系统是由保安中心管理主机、家庭报警器、各类传感器和传输缆线组成。家庭被盗的切入点主要是门和窗，传感器对家庭重要地点和区域布防，品质齐全的传感器能代替传统家居内钢筋防盗网，让业主生活在更安全、舒适的环境之中，不再有牢笼感觉，各类传感器如下：

A．门磁感应器：主要装在门及门框上，非法闯入时，家庭主机报警，管理主机会显示报警地点和性质。B．红外线感应器：主要装在窗户和阳台附近，红外探测非法闯入者。较新的窗户和阳台布防技术采用"幕帘式红外探头"，通过薄薄的一层电子束来保护窗户和阳台。

C．玻璃破碎探测器：装在面对玻璃位置，通过检测玻璃破碎的高频声而报警。

D．吸顶式热感红外探测器：安装在客厅，通过检测测人体温度来报警。

E．煤气泄漏探测器：安装在厨房，当煤气泄漏到一定浓度而报警。

F．烟感探测器：安装在卧室和客厅，检测家居环境烟气浓度而报警。

G．紧急求助按钮：一般装设在较隐蔽地方，家庭发生紧急情况（如打劫、突发疾病），直接向保安中心求助。

对于没有设置家庭防盗管线的现状住宅，在改造成智能住宅区的过程中，若要安装家庭防盗报警系统，可采用无线通讯方式，各类传感器与家庭报警主机无需敷设管线。

保安中心的管理主机能及时显示各传感器的报警状态及性质，家庭主机有留守和布防两种状态，主人回家时，在延时时间内解除防盗系统，以免误报。

4、管理系统

住宅区内设置物业管理中心，为了便于管理，与保安中心合建，物业管理主要包括水电气自动抄表计费系统、停车场管理系统、楼宇自控系统和家电自动控制系统。

4．1 路水电气自动抄表计费

自动抄表系统由现场数据采集器、管理中心管理主机和传输缆线组成。在三表较集中位置（如一户）设数据采集器，水表、电表、气表（应为电子表，最好是数字表）读数随时收集，并存储在存储器中，数据采集器采用总线方式与管理中心电脑生机相接，管理中心可计费、打印、也可利用银行的数据网络传到各职能管理部门，实现电子自动抄表到户，免中介。

4．2 停车管理

住宅区出入日设置摄像机辅助车辆管理外，还设置停车管理系统，系统是由道闸、IC卡读写器、管理电脑和传输缆线组成。车主手持智能IC卡，只需将IC卡在读写机（有效距离）轻晃一下，系统能完成检验、记录、核算、收费等计算工作，同时道闸自动启闭；对于来访车，由值班人员发放临时卡，管理机自动计时，核算收费，透明度高。私家车库亦可设置IC卡读写器，使之与车库门自动联动，读写器可详细记录私家车资料，只有多种资料核实无误后才放行。此系统与后述的服务信息化（IC卡系统）统一实施。4．3 楼宇自控

楼宇自控系统由管理主机、执行机构、各类传感器及传输缆线组成，对小区内机电设备实现自动控制。以计算机控制、管理为核心，以各类传感器和执行机构对区内电力（空调）、照明、电梯、给排水、喷淋灌溉等进行检测，实行分散控制、集中管理，起到节能、减少维护人员、延长设备使用寿命等作用。

4．4 家电自动控制

家电自动控制系统局限在家庭住户内，通过一定程序控制家电开关，达到遥控空调、音响、窗帘等，住户内控制信号通过每户照明配电箱的照明分支回路传送。该系统属锦上添花的智能系统，适合高档住宅如别墅。

5、服务系统（IC卡系统）

住户办事方便、迅捷、生活安全、舒适是高水平物业管理致力方向。服务系统就是让住户通过一张IC 卡可以在住宅区内自由方便进出、泊车、消费、交纳费用等，实现一卡通。IC卡系指非接触IC卡，非接触式IC卡也称射频卡，它成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来，解决无源（卡中无电源）和接触这一难题，IC卡自带大线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路，通过天线方式对卡中信息进行读写，通讯协议采用半双工通讯方式，其优点如下：

A）可靠性高，使用寿命长（完全封闭封装，防水汽、静电、震动、电磁干扰）。

B）操作方便、快捷。

C）防止冲突、抗干扰性好。

D）适用范围广，一卡多用。

E）体积小，重量轻，成本低，便于携带。IC卡系统与前文所述巡更系统、停车管理系统可共同实施。由于IC卡具有16个不同加密扇区，将IC卡扇区赋予不同值，就会具有不同功能，让不同身份使用。在会所、娱乐场所设IC卡消费站，在管理中心也设置IC卡消费站，方便住户消费和缴纳费用。此卡还可以建立门禁、住户档案和住户医疗档案等。目前IC卡己广泛使用，同时市场上也开始使用成本更低的ID卡。

6、其它

6．l 消防系统

当住宅区包括中高层或高层住宅时，住宅区内应设消防控制中心，将各栋区域报警器及消防控制信号、消防通讯信号与消防中心控制主机（或联动柜）联网，消防控制中心一般与保安中心合建，以便减少值班人员。

6．2 保安对讲

住宅区内设置小功率无线对讲，生机设在保安中心，手持机一般由保安员随身携带，以便保安员与保安中心及时联系，其通讯协议采单工方式，无线电频率应在"无线电管理委员会"申请。

6．3 背景音乐

住宅区内为改善人文景观，可在管理中心设置扩音机，扬声器设置公共活动场所、主要道路旁、娱乐场所；室内采用吸顶式扬声器，室外采用柱式扬声器。

6．4 智能中心

保安中心与管理中心合建为智能中心（含消防控制中心），在目前三网（语音、数据、视频）还未融合的前提下，智能中心应分别考虑电信光节点、有线电视片区机房及宽带数据通信机房的设备用房要求。目前，深圳市大部分智能小区（特别是一般小区）普遍存在通信机房不足的问题，不便宽带接入业务的开展。智能中心内设置各系统主机及控制设备，通过计算机内多媒体中文系统、报警软件、数据库软件操作

及测试软件来对住宅区内控制器、传感器统一注册、登记管理，定时巡检，模拟显示区内各元件状态，特别是报警状态。

6．5 系统集成

系统集成是智能住宅区较重要环节，主要指利用计算机网络及软件将子系统集成，创建数字化社区，积极推进信息化建设。系统集成包括两部分内容，一是组建住宅区计算机网络，二是将各子系统集成，让住宅区各弱电系统成为一个有机整体。

6．6 通信管道

智能小区内各子系统较多，各类电缆、光缆及导线也较多；住宅区内设置通信管道，所有室外缆线均敷设在通信管道内。通信管道采用f114硬质塑料管或双壁波汶管，管道容量除考虑需实施智能系统缆线占用管道外，还应预留30%左右的备用量，以便开展新业务，管道容量以4－8f114为宜，检查并采用手孔。目前，深圳市智能住宅区（特别是一般小区）室外管道普遍存在容量偏小的问题，约为2－3f114。

7、小结

随着微电子、通信技术进步和以人为本的主题思想逐步推广，智能住宅区内的弱电系统还有进一步增多的趋势；选择不同子系统集成则形成不同程度的智能住宅区，故总体策划特别重要。发展商及规划设计单位直在施工图设计前仔细规划，建设时留有发展余地，实施时各子系统分步进行。对楼内配管及线路、室外管道、区内通信机房应预留充分，软件编制时系统预留扩展接口；让智能住宅区的各弱电系统成为一个有机的整体。