0　引　言
　　隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展,智能建筑對(duì)自動(dòng)化水平要求越來(lái)越高,采用的電子設(shè)備越來(lái)越多,集成度越來(lái)越高,信息存儲(chǔ)量也越來(lái)越大,但耐壓等級(jí)卻較低,對(duì)外界干擾極其敏感,很容易受到各種干擾。
　　智能建筑環(huán)境存在著大量的電氣干擾源,如大型的變配電設(shè)備、電梯機(jī)房設(shè)備、中央空調(diào)設(shè)備的起/停信號(hào)和雷電干擾等。弱電系統(tǒng)在運(yùn)行中常常由于抗干擾措施不當(dāng),輕則使設(shè)備的工作可靠性降低,產(chǎn)生誤碼、錯(cuò)碼、誤動(dòng)作、系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失,重則使系統(tǒng)處于死機(jī)、故障和癱瘓的狀態(tài)。因此,在智能建筑弱電系統(tǒng)的建設(shè)中不僅要注重性能指標(biāo)和設(shè)備的先進(jìn)性,更要做好系統(tǒng)的防干擾。
1　智能建筑弱電系統(tǒng)構(gòu)成
　　智能建筑的弱電系統(tǒng)包含樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)和通信與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)4大部分。每個(gè)系統(tǒng)內(nèi)又包含了數(shù)個(gè)不同功能的子系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的集成構(gòu)成了整個(gè)智能建筑的弱電系統(tǒng),是一個(gè)典型的分布式客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器(C /S)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。
　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為IBMS管理層、系統(tǒng)管理層(含控制層)和設(shè)備層。系統(tǒng)中硬件采用通信網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)和各子系統(tǒng)之間的通信連接,采集各子系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);網(wǎng)絡(luò)基于TCP / IP協(xié)議的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu),軟件基于WindowsNT/XP操作系統(tǒng)。
2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的抗干擾
2. 1　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的抗干擾
　　系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上考慮抗干擾是最根本、最有效的措施。以樓宇自控系統(tǒng)為例,其結(jié)構(gòu)多設(shè)計(jì)成分布式控制系統(tǒng),由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)、控制級(jí)和操作管理級(jí)構(gòu)成3級(jí)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)由幾臺(tái)操作站/工程師站、幾個(gè)控制站,通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的通信。操作站一般為PC 機(jī), 控制站可選用各類(lèi)DDC控制器或PLC產(chǎn)品,而控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)可以是LonWorks總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)等。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的抗干擾措施主要有:
(1) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為樹(shù)型或總線(xiàn)型結(jié)構(gòu),一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的干擾不會(huì)影響到其他節(jié)點(diǎn)。
(2) 網(wǎng)絡(luò)中的分支接口采用T型連接器,保證各個(gè)操作站、控制站的獨(dú)立性,增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抗干擾能力。若通信線(xiàn)纜受到干擾,不會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。
2. 2　設(shè)備選型上的抗干擾
　　PC機(jī)選用高抗干擾性能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī),適于長(zhǎng)期在惡劣環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行�？刂普镜母鞣N功能板卡的抗干擾性強(qiáng),如開(kāi)關(guān)量I/O板選用具有光電隔離性能的,模擬量I/O板選用具有隔離、濾波和限幅性能的。系統(tǒng)中各種I/O接口、網(wǎng)絡(luò)接口元件的抗干擾性能強(qiáng)。
2. 3　系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)上的抗干擾
　　系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)上的抗干擾主要是針對(duì)信號(hào)衰減的措施。普通的通信電纜長(zhǎng)度每增加1 m,信號(hào)衰減0. 8 dB,每個(gè)分支器信號(hào)衰減14 dB,每個(gè)電纜接頭信號(hào)衰減1 dB。主要措施如下:
(1) 規(guī)劃好電纜的敷設(shè)方向,使距離最短,分支器和電纜接頭最少,并緊密連接。
(2) 主控制站兩邊的分支點(diǎn)數(shù)和距離應(yīng)盡可能一致,保證網(wǎng)絡(luò)阻抗的良好匹配。
(3) 網(wǎng)絡(luò)兩端應(yīng)接入終端電阻或終端器。
(4) 通信電纜與高壓電纜間距至少應(yīng)保證每千伏40 cm,必須交叉時(shí)應(yīng)垂直交叉。避免與動(dòng)力線(xiàn)平行敷設(shè),并盡量避開(kāi)大的感性設(shè)備。
(5) 避開(kāi)高溫及易受腐蝕區(qū)域,保持電纜的屏蔽層。
3　信號(hào)線(xiàn)路上的干擾及處理措施
3. 1　感應(yīng)干擾及處理措施
　　任何交變電信號(hào)都會(huì)通過(guò)耦合途徑傳播到鄰近的線(xiàn)路上去,因?yàn)樵卩徑�的線(xiàn)路之間或強(qiáng)電力電磁設(shè)備與線(xiàn)路之間存在著分布電容及各自對(duì)地的電容,并且線(xiàn)路之間還存在互感,這些信號(hào)的大小決定著感應(yīng)信號(hào)的強(qiáng)弱。
受干擾線(xiàn)路對(duì)地的阻抗為
Z = ZF ZJ / ( ZF + ZJ ) (1)
式中　ZF ———發(fā)送端內(nèi)阻抗
ZJ ———接收端內(nèi)阻抗感應(yīng)電壓為
U = jωCAB ZUo /1 + jω(CAB + CB ) Z≈jω
CAB ZUo (2)
式中　CAB ———線(xiàn)間分布電容
Uo ———干擾電壓
CA 、CB ———鄰近的兩條線(xiàn)對(duì)地電容由式(2)可知,有時(shí)感應(yīng)電壓很大,會(huì)對(duì)弱電系統(tǒng)造成很大的失真。在進(jìn)行綜合布線(xiàn)時(shí),消除干擾的有效措施有:
(1) 長(zhǎng)距離傳輸信號(hào)線(xiàn)宜采用小節(jié)距的雙絞線(xiàn)。當(dāng)兩對(duì)雙絞線(xiàn)長(zhǎng)距離平行敷設(shè)時(shí),每隔一段距離應(yīng)做一次位置交叉,以抑制噪聲。
(2) 當(dāng)多根雙絞線(xiàn)在一起敷設(shè)時(shí),最好采用不同節(jié)距的雙絞線(xiàn)。
(3) 信號(hào)線(xiàn)不與動(dòng)力線(xiàn)平行敷設(shè),使信號(hào)線(xiàn)免于強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾。
(4) 對(duì)采用橋架式敷設(shè)的現(xiàn)場(chǎng),盡量使用雙絞線(xiàn)或幾何中心重合的四芯線(xiàn)(纜) 。
(5) 傳輸線(xiàn)中應(yīng)盡可能避免使用不連續(xù)連接的接插件,長(zhǎng)距離傳輸線(xiàn)的終端應(yīng)并聯(lián)一阻抗器件進(jìn)行阻抗匹配。
(6) 投資允許的情況下,對(duì)模擬量信號(hào)采用屏蔽電線(xiàn)(纜) ,并結(jié)合絞合敷設(shè)的方式。
3. 2　信號(hào)線(xiàn)路上的其他干擾及處理措施
　　無(wú)論是輸入/輸出信號(hào)線(xiàn),還是通信信號(hào)線(xiàn),在敷設(shè)時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到金屬管道、一次儀表接線(xiàn)有外露接頭等現(xiàn)象。由此引入的干擾,小則需要由具有隔離或?yàn)V波作用的接口元件來(lái)減弱或消除,大則會(huì)使控制系統(tǒng)誤動(dòng)作,甚至損壞所連接的I/O接口。
消除這些干擾的措施有:
(1) 在處理一次儀表接線(xiàn)時(shí),不使接頭外露。
(2) 信號(hào)線(xiàn)在電纜溝或明敷時(shí)采用穿管敷設(shè)的方式,并盡量避開(kāi)上下水、通風(fēng)及其他金屬管道。
(3) 對(duì)來(lái)自室內(nèi)變電系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)采用繼電器進(jìn)行隔離。

4　過(guò)電壓保護(hù)措施
　　由過(guò)電壓沖擊造成的危害和故障也是造成智能建筑弱電系統(tǒng)不能正常工作的重要因素。過(guò)電壓保護(hù)方式有信號(hào)隔離方式、放電方式、開(kāi)路方式和短路方式幾種,采用最多的是后兩種方式。過(guò)電壓保護(hù)功能往往通過(guò)安裝于設(shè)備的電源、信號(hào)等線(xiàn)路上的各種電涌保護(hù)器( SPD)實(shí)現(xiàn)。目前的保護(hù)器具有以下幾個(gè)功能模塊:氣體放電模塊、ZnO壓敏模塊、限流電阻模塊、瞬變抑制二極管模塊、熱沖擊保險(xiǎn)和熱斷路器模塊。功能模塊的選擇和搭配不同,就形成了不同功能、不同型號(hào)、不同應(yīng)用場(chǎng)所的SPD。常用的有電源、通信信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)接口等保護(hù)器。
4. 1　SPD的安裝位置
　　第一級(jí)SPD (電壓開(kāi)關(guān)型)保護(hù)從室外引來(lái)的線(xiàn)路,安裝在總電源進(jìn)線(xiàn)處,如變壓器低壓側(cè)或總配電柜內(nèi)。第二級(jí)SPD (限壓型)保護(hù)后續(xù)配電盤(pán)的設(shè)備,安裝在下端帶有大量弱電、信息系統(tǒng)設(shè)備或需限制暫態(tài)過(guò)電壓的設(shè)備配電箱內(nèi),如車(chē)間級(jí)控制室、中央控制室、變配電室等的配電箱內(nèi)。同時(shí)為防止高電位竄入,應(yīng)對(duì)所有室外照明或動(dòng)力線(xiàn)路的配電箱安裝SPD。第三級(jí)SPD (浪涌吸收器)保護(hù)需要將瞬態(tài)過(guò)電壓限制到特定水平的電子設(shè)備,安裝在計(jì)算機(jī)設(shè)備、電子設(shè)備及控制設(shè)備前或最近的插座箱內(nèi)。
4. 2　SPD安裝注意事項(xiàng)
(1) 保護(hù)器的額定工作電壓與設(shè)備或線(xiàn)路承載的工作電壓越接近越好,即第一級(jí)SPD