0　引　言
　　隨著計算機控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展,智能建筑對自動化水平要求越來越高,采用的電子設(shè)備越來越多,集成度越來越高,信息存儲量也越來越大,但耐壓等級卻較低,對外界干擾極其敏感,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、電梯機房設(shè)備、中央空調(diào)設(shè)備的起/停信號和雷電干擾等。弱電系統(tǒng)在運行中常常由于抗干擾措施不當,輕則使設(shè)備的工作可靠性降低,產(chǎn)生誤碼、錯碼、誤動作、系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失,重則使系統(tǒng)處于死機、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和設(shè)備的先進性,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)包含樓宇自動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)和通信與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)4大部分。每個系統(tǒng)內(nèi)又包含了數(shù)個不同功能的子系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的集成構(gòu)成了整個智能建筑的弱電系統(tǒng),是一個典型的分布式客戶機/服務(wù)器(C /S)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖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)場的實時數(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)計成分布式控制系統(tǒng),由現(xiàn)場設(shè)備級、控制級和操作管理級構(gòu)成3級結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)由幾臺操作站/工程師站、幾個控制站,通過控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)系統(tǒng)的通信。操作站一般為PC 機, 控制站可選用各類DDC控制器或PLC產(chǎn)品,而控制網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)可以是LonWorks總線、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)為樹型或總線型結(jié)構(gòu),一個節(jié)點上的干擾不會影響到其他節(jié)點。
(2) 網(wǎng)絡(luò)中的分支接口采用T型連接器,保證各個操作站、控制站的獨立性,增強網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抗干擾能力。若通信線纜受到干擾,不會影響到整個網(wǎng)絡(luò)。
2. 2　設(shè)備選型上的抗干擾
　　PC機選用高抗干擾性能的工業(yè)控制計算機,適于長期在惡劣環(huán)境下連續(xù)運行。控制站的各種功能板卡的抗干擾性強,如開關(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。
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信號衰減的措施。普通的通信電纜長度每增加1 m,信號衰減0. 8 dB,每個分支器信號衰減14 dB,每個電纜接頭信號衰減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,必須交叉時應(yīng)垂直交叉。避免與動力線平行敷設(shè),并盡量避開大的感性設(shè)備。
(5) 避開高溫及易受腐蝕區(qū)域,保持電纜的屏蔽層。
3　信號線路上的干擾及處理措施
3. 1　感應(yīng)干擾及處理措施
　　任何交變電信號都會通過耦合途徑傳播到鄰近的線路上去,因為在鄰近的線路之間或強電力電磁設(shè)備與線路之間存在著分布電容及各自對地的電容,并且線路之間還存在互感,這些信號的大小決定著感應(yīng)信號的強弱。
受干擾線路對地的阻抗為
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 ———線間分布電容
Uo ———干擾電壓
CA 、CB ———鄰近的兩條線對地電容由式(2)可知,有時感應(yīng)電壓很大,會對弱電系統(tǒng)造成很大的失真。在進行綜合布線時,消除干擾的有效措施有:
(1) 長距離傳輸信號線宜采用小節(jié)距的雙絞線。當兩對雙絞線長距離平行敷設(shè)時,每隔一段距離應(yīng)做一次位置交叉,以抑制噪聲。
(2) 當多根雙絞線在一起敷設(shè)時,最好采用不同節(jié)距的雙絞線。
(3) 信號線不與動力線平行敷設(shè),使信號線免于強磁場的干擾。
(4) 對采用橋架式敷設(shè)的現(xiàn)場,盡量使用雙絞線或幾何中心重合的四芯線(纜) 。
(5) 傳輸線中應(yīng)盡可能避免使用不連續(xù)連接的接插件,長距離傳輸線的終端應(yīng)并聯(lián)一阻抗器件進行阻抗匹配。
(6) 投資允許的情況下,對模擬量信號采用屏蔽電線(纜) ,并結(jié)合絞合敷設(shè)的方式。
3. 2　信號線路上的其他干擾及處理措施
　　無論是輸入/輸出信號線,還是通信信號線,在敷設(shè)時經(jīng)常會遇到金屬管道、一次儀表接線有外露接頭等現(xiàn)象。由此引入的干擾,小則需要由具有隔離或濾波作用的接口元件來減弱或消除,大則會使控制系統(tǒng)誤動作,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時,不使接頭外露。
(2) 信號線在電纜溝或明敷時采用穿管敷設(shè)的方式,并盡量避開上下水、通風及其他金屬管道。
(3) 對來自室內(nèi)變電系統(tǒng)的開關(guān)量信號采用繼電器進行隔離。

4　過電壓保護措施
　　由過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。過電壓保護方式有信號隔離方式、放電方式、開路方式和短路方式幾種,采用最多的是后兩種方式。過電壓保護功能往往通過安裝于設(shè)備的電源、信號等線路上的各種電涌保護器( SPD)實現(xiàn)。目前的保護器具有以下幾個功能模塊: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、不同應(yīng)用場所的SPD。常用的有電源、通信信號、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)接口等保護器。
4. 1　SPD的安裝位置
　　第一級SPD (電壓開關(guān)型)保護從室外引來的線路,安裝在總電源進線處,如變壓器低壓側(cè)或總配電柜內(nèi)。第二級SPD (限壓型)保護后續(xù)配電盤的設(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)過電壓的設(shè)備配電箱內(nèi),如車間級控制室、中央控制室、變配電室等的配電箱內(nèi)。同時為防止高電位竄入,應(yīng)對所有室外照明或動力線路的配電箱安裝SPD。第三級SPD (浪涌吸收器)保護需要將瞬態(tài)過電壓限制到特定水平的電子設(shè)備,安裝在計算機設(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
(1) 保護器的額定工作電壓與設(shè)備或線路承載的工作電壓越接近越好,即第一級SPD