【正文】 發(fā)展在世界范圍內(nèi)一浪高過一浪，在歐洲、日本和東南亞等地區(qū)迅速刮起了建智能建筑之風。上個世紀80年代初，大量采用電子技術的家用電器面市，當時人們稱之為住宅電子化；80年代中期，將家用電器、通信設備與安保防災設備各自獨立的功能綜合為一體后，形成了住宅自動化概念；80年代末，由于通信與信息技術的發(fā)展，出現(xiàn)了對住宅中各種通信、家電、安保設備通過總線技術進行監(jiān)視、控制與管理的商用系統(tǒng)，這在美國稱為智慧屋、在歐洲稱為時髦屋，日本建設省在推進智能建筑概念時，提出了家庭總線系統(tǒng)概念。 智能建筑的組成智能建筑是在建筑這個平臺上，由三大子系統(tǒng)所構成。所謂三大系統(tǒng)，是指通信自動化系統(tǒng)（CA）、辦公自動化系統(tǒng)（OA）、建筑設備自動化系統(tǒng)（BA），它們一起構成了整個智能建筑。智能建筑中的電氣包括強電與弱電兩類:一類是國家規(guī)定的安全電壓等級及控制電壓等低電壓電能，有交流與直流之分，如24V直流控制電源，或應急照明燈備用電源。人們習慣把弱電方面的技術稱之為弱電技術。也是本文重點討論話題。尤其是隨著信息技術的發(fā)展，如計算機技術、控制技術、數(shù)字技術、顯示技術、網(wǎng)絡技術以及現(xiàn)代通信技術的發(fā)展，使建筑電氣技術實現(xiàn)了飛躍性的發(fā)展。隨著改革開放的不斷深入，與國際技術交往、合作愈加頻繁，從70年代末期的南京金陵飯店首開高層建筑國內(nèi)外合作設計的先例后，相繼在廣東、深圳、上海、北京等地陸續(xù)建設了一批高層建筑。在此期間，廣大設計單位紛紛感覺到建筑電氣技術的發(fā)展速度之快，是我們閉關自守這么多年所始料不及的。這種舉措，在當時確實起到了良好的作用，使我們進一步看到了自己的差距，也逐步了解了國外建筑電氣發(fā)展的情況。促進和加快了我國的建筑電氣技術的進步。至今為止全國已有數(shù)千座智能建筑相繼建成，令世界建筑界矚目，同時全國住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)示范工程也相繼建成。3 建筑電氣技術的綜合應用電氣技術是智能建筑中一個重要的部分，由于電子產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，新產(chǎn)品的應用已經(jīng)成為衡量一座建筑水平高低的主要標準之一。相信不久的將來，智能建筑也將成為普通百姓舒適的生活場所。一般人在勞動過程中，首先通過人的五官（眼、耳、鼻、舌、和皮）感受外界信息，將所得到的信息送入大腦并進行思維和判斷，然后大腦命令四肢完成某種動作。若被測量的是電量，可直接與各種智能儀器（電腦、機器人、和計算機）連接，并進行信號處理。 傳感器的分類由于被測信號的種類很多，而且一種被測量可以用不同種類的傳感器來測量，一種傳感器也許可以測量幾種被測信號，所以目前傳感器存在很多分類方式，這里介紹幾種基本的分類形式。物性傳感器利用外界信息使材料本身的固有性質(zhì)發(fā)生變化，通過檢測性質(zhì)的變化來檢測外界信息。在智能建筑中物性傳感器使用的比較廣泛，例如溫度、濕度傳感器在室內(nèi)環(huán)境的應用，氣體傳感器在廚房之中的應用等。將被測的信息通過傳感器直接轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器稱為直接型傳感器，將被測信息通過多于一次才變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅鞣Q為間接型傳感器。、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺五類傳感器。另外為了將多個傳感器得到的信息綜合利用，發(fā)展多信息處理技術，使機器人更準確、全面和低成本地獲取所處環(huán)境的信息，組成了機器人智能技術，如機器人的多感覺系統(tǒng)（robot sensory system）和多傳感器信息的集成與融合（multisensor integration and fusion）。按傳感器的檢測對象分為溫度傳感器、光敏傳感器、壓力傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、濕度傳感器、離子傳感器和生物傳感器等。 傳感技術在智能建筑中的應用 智能材料結構的定義智能材料結構,是將具有仿生命功能材料(如傳感元件、驅(qū)動元件和控制系統(tǒng)) 融合于基體材料中,使工程結構及構件具有人們期望的智能功能。識別分析判斷行動傳感 控制系統(tǒng) 驅(qū)動圖1 智能材料結構系統(tǒng)90年代以來,歐美、日本等國以及中國在建筑物、鐵路、橋梁、海洋平臺、水壩和高速公路等結構的健康監(jiān)測和安全評定的智能結構系統(tǒng)研究等方面形成了多學科交叉研究熱點,并取得了一些實質(zhì)性的進展「2」。 土木工程中智能材料結構的基本功能包括: ①感受內(nèi)外部荷載。 ③確定結構安全狀況。利用傳統(tǒng)傳感元件組成的長期監(jiān)測系統(tǒng),實時在線地反應諸類情況比較困難,必須引進新的傳感、動作和控制機理和器件。以下將介紹有關智能建筑土木工程智能結構中新的傳感器技術及其應用。受載荷作用時,壓電材料兩電極上將產(chǎn)生極性相反的束縛電荷,且電荷的密度D與外界約束力或變形成正比。壓電陶瓷材料作為傳感元件,具有很高的靈敏度、良好的線性響應特性和相當寬的頻響范圍。 壓電陶瓷的機械特征與混凝土的機械特征較近,這必將在對土木工程的結構進行綜合診斷、安全評估等工作中發(fā)揮特定的作用。它們克服了單一壓電陶瓷具有脆性大,抗機械沖擊能力弱,極限應變小的缺點。 若對PCM 的壓電相與基體材料相組合形式進行設計,構造出具有壓電正交異性的傳感元件,可用以檢測平面應變場中任一方向的應變之值以及e結構表面的全場應力分布。 ②光纖可對任何導致光纖中光信號(相位、偏光性、頻率、波長及光強) 變化的物理量(溫度、應變、壓力等多種參數(shù)) 進行測量。 ④不受電磁干擾等優(yōu)點。(2) 建筑系統(tǒng)和輔助設施的管理和控制,如光纖網(wǎng)絡既起到傳感器的作用,又起到信息傳輸網(wǎng)絡的作用。光纖在工程中實際應用及原理詳見表1。大壩的位移測量。Brillouin散射「4」是指由介質(zhì)中的聲學聲子引起的一種非彈性光散射。埋入式光纖傳感器在混凝土結構中的應用,包括了混凝土在養(yǎng)護期的熱應變及溫度檢測、結構內(nèi)部應變檢測和振動測量以及裂縫檢測等方面。 形狀記憶合金傳感元件「4」形狀記憶合金SMA(Sharp Memory Alloy) 就是指具有形狀記憶效應的合金。SMA在經(jīng)受較大變形(一般最大可達到6 %～8 %) 以后,在一定溫度和應力條件下變形消失,合金可以恢復到初始形狀。采用電阻應變絲埋入復合材料結構內(nèi)部,根據(jù)受力分析的情況組成傳感網(wǎng)絡陣列,由于絲和宿主材料膠合,性能較穩(wěn)定,而且形狀、面積可以根據(jù)需要確定。電阻應變絲的傳感原理可用公式表示為ΔR/ R = Ksε ( 3 )式中ε為構件上的應變。在智能材料結構中應用電阻應變絲測量應變的主要優(yōu)點是:(1) 性能穩(wěn)定,很容易研制成與結構材料相配合的絲材,這種絲材僅受應變影響。(3) 相配合的儀表很成熟,很容易與計算機及其他設備兼容。它們中的大部分都將被逐步地應用到土木工程結構中,其中有的已正在大型結構中發(fā)揮作用,例如光纖已被用于三峽大壩。如何將它們完備地與宿主構件有機、優(yōu)化地集成一體,形成適用、可靠的土木工程智能材料結構,需要更多的同仁們,集材料學、光電子學、化學、結構力學、結構工程學、控制理論和計算機技術、網(wǎng)絡技術等多門學科的知識,努力做好以下幾方面的工作:(1) 探索和研究新的功能材料。(3) 從傳感的機理研究相關的細觀力學等。同時極大地改善人們的居住條件和工作環(huán)境,充分體現(xiàn)“以人為本”的廿一世紀的建筑主題思想。 綜合布線系統(tǒng)技術 綜合布線系統(tǒng)概述綜合布線系統(tǒng)GCS（Generic Cabling System）是建筑物內(nèi)部或建筑群之間的傳輸網(wǎng)絡，也是智能建筑中數(shù)據(jù)、語音以及多媒體通信的基礎平臺。綜合布線系統(tǒng)是為適應綜合業(yè)務數(shù)字化的需求而發(fā)展起來的一種布線方式，它為智能大廈和智能建筑群中的信息設施提供了多廠家產(chǎn)品兼容，模塊化擴展、更新與系統(tǒng)靈活重組的可能性；為用戶創(chuàng)造了現(xiàn)代信息系統(tǒng)環(huán)境，強化了控制與管理。該系統(tǒng)將語音、數(shù)據(jù)、圖像信號的布線與建筑物安全報警、監(jiān)控管理信號的布線綜合在一個標準的布線系統(tǒng)內(nèi)。綜合布線的硬件包括傳輸介質(zhì)（ 非屏蔽雙絞線、大對數(shù)電纜和光纜等）、配線架、標準信息插座、適配器、光電轉(zhuǎn)換設備、系統(tǒng)保護設備等。為了適應網(wǎng)絡傳輸帶寬和速率的發(fā)展，綜合布線新產(chǎn)品相繼問世，從最初的3類線、5類線到6類線，甚至出現(xiàn)了超前于標準的7類布線系統(tǒng)產(chǎn)品，以滿足千兆網(wǎng)的需求。銅纜從三類到五類、超五類、六類甚至更高類別，從銅纜發(fā)展到光纜，技術和產(chǎn)品不斷更新，充分體現(xiàn)了其發(fā)展的迅速以及智能建筑應用新技術的廣闊前景。⑴ 開放性綜合布線系統(tǒng)采用開放式體系結構，符合多種現(xiàn)行國際標準，它幾乎對所有著名廠商的產(chǎn)品都是開放的，并支持所有的通信協(xié)議。⑵ 靈活性綜合布線系統(tǒng)的靈活性主要表現(xiàn)在三個方面：靈活組網(wǎng)、靈活變位和應用類型的靈活變化。為了適應不同的網(wǎng)絡結構，可以在綜合布線系統(tǒng)管理間進行跳線管理，使系統(tǒng)連接成為星型、環(huán)型、總線型等不同的邏輯結構，靈活地實現(xiàn)不同拓撲結構網(wǎng)絡的組網(wǎng)；當終端設備位置需要改變時，除了進行跳線管理外，不需要進行更多的布線改變，使工位移動變得十分靈活；同時，綜合布線系統(tǒng)還能夠滿足多種應用的要求，如數(shù)據(jù)終端、模擬或數(shù)字式電話機、個人計算機、工作站、打印機和主機等，使系統(tǒng)能靈活地聯(lián)接不同應用類型的設備。⑷ 擴展性綜合布線系統(tǒng)（包括材料、部件、通訊設備等設施）嚴格遵循國際標準，因此，無論計算機設備、通訊設備、控制設備隨技術如何發(fā)展，將來都可很方便地將這些設備連接到系統(tǒng)中去。系統(tǒng)采用光纖和雙絞線作為傳輸介質(zhì)，為不同應用提供了合理的選擇空間。語音主干系統(tǒng)采用大對數(shù)電纜，既可作為話音的主干，也可作為數(shù)據(jù)主干的備份；數(shù)據(jù)主干采用光纜，光纜帶寬為多路實時多媒體信息傳輸留有足夠容量。最底層是物理布線，與物理布線直接相關的是數(shù)據(jù)鏈路層，即網(wǎng)絡的邏輯拓撲結構。無論網(wǎng)絡技術如何變化，其局部網(wǎng)絡邏輯拓撲結構都是總線型、環(huán)型、星型、樹型或以上幾種形式的結合。 綜合布線系統(tǒng)的組成綜合布線系統(tǒng)由六個子系統(tǒng)組成，包括工作區(qū)子系統(tǒng)、水平區(qū)子系統(tǒng)、管理間子系統(tǒng)、垂直干線子系統(tǒng)、設備間子系統(tǒng)及建筑群子系統(tǒng)。因此，系統(tǒng)易于擴充，布線易于重新組合，也便于查找和排除故障。它包括水平配線系統(tǒng)的信息插座、連接信息插座和終端設備的跳線以及適配器。工作區(qū)的每個信息插座都應該支持電話機、數(shù)據(jù)終端、計算機及監(jiān)視器等終端設備，同時，為了便于管理和識別，有些廠家的信息插座做成多種顏色：黑、白、紅、藍、綠、黃，這些顏色的設置應符合TIA/EIA 606 標準。一般情況，水平電纜應采用4 對雙絞線電纜。水平子系統(tǒng)根據(jù)整個綜合布線系統(tǒng)的要求，應在二級交接間、交接間或設備間的配線設備上進行連接，以構成電話、數(shù)據(jù)、電視系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)，并方便地進行管理。⑶ 管理間子系統(tǒng)管理間子系統(tǒng)設置在樓層分配線設備的