0　引　言
　　隨著計算機控制技術、網絡技術和信息技術的發展,智能建筑對自動化水平要求越來越高,采用的電子設備越來越多,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。
　　智能建筑環境存在著大量的電氣干擾源,如大型的變配電設備、電梯機房設備、中央空調設備的起/停信號和雷電干擾等。弱電系統在運行中常常由于抗干擾措施不當,輕則使設備的工作可靠性降低,產生誤碼、錯碼、誤動作、系統數據丟失,重則使系統處于死機、故障和癱瘓的狀態。因此,在智能建筑弱電系統的建設中不僅要注重性能指標和設備的先進性,更要做好系統的防干擾。
1　智能建筑弱電系統構成
　　智能建筑的弱電系統包含樓宇自動化系統、辦公自動化系統、安全防范系統和通信與網絡系統4大部分。每個系統內又包含了數個不同功能的子系統。這些系統的集成構成了整個智能建筑的弱電系統,是一個典型的分布式客戶機/服務器(C /S)結構。網絡拓撲圖如圖1所示。
　　系統結構分為IBMS管理層、系統管理層(含控制層)和設備層。系統中硬件采用通信網關實現和各子系統之間的通信連接,采集各子系統現場的實時數據;網絡基于TCP / IP協議的以太網結構,軟件基于WindowsNT/XP操作系統。
2　系統結構設計上的抗干擾
2. 1　網絡結構上的抗干擾
　　系統在結構設計上考慮抗干擾是最根本、最有效的措施。以樓宇自控系統為例,其結構多設計成分布式控制系統,由現場設備級、控制級和操作管理級構成3級結構。系統由幾臺操作站/工程師站、幾個控制站,通過控制網絡實現系統的通信。操作站一般為PC 機, 控制站可選用各類DDC控制器或PLC產品,而控制網絡的實現可以是LonWorks總線、工業以太網等。
網絡結構上的抗干擾措施主要有:
(1) 網絡結構為樹型或總線型結構,一個節點上的干擾不會影響到其他節點。
(2) 網絡中的分支接口采用T型連接器,保證各個操作站、控制站的獨立性,增強網絡系統的抗干擾能力。若通信線纜受到干擾,不會影響到整個網絡。
2. 2　設備選型上的抗干擾
　　PC機選用高抗干擾性能的工業控制計算機,適于長期在惡劣環境下連續運行。控制站的各種功能板卡的抗干擾性強,如開關量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。系統中各種I/O接口、網絡接口元件的抗干擾性能強。
2. 3　系統通信網絡上的抗干擾
　　系統通信網絡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) 規劃好電纜的敷設方向,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和距離應盡可能一致,保證網絡阻抗的良好匹配。
(3) 網絡兩端應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保證每千伏40 cm,必須交叉時應垂直交叉。避免與動力線平行敷設,并盡量避開大的感性設備。
(5) 避開高溫及易受腐蝕區域,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 ———發送端內阻抗
ZJ ———接收端內阻抗感應電壓為
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,有時感應電壓很大,會對弱電系統造成很大的失真。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距的雙絞線。當兩對雙絞線長距離平行敷設時,每隔一段距離應做一次位置交叉,以抑制噪聲。
(2) 當多根雙絞線在一起敷設時,最好采用不同節距的雙絞線。
(3) 信號線不與動力線平行敷設,使信號線免于強磁場的干擾。
(4) 對采用橋架式敷設的現場,盡量使用雙絞線或幾何中心重合的四芯線(纜) 。
(5) 傳輸線中應盡可能避免使用不連續連接的接插件,長距離傳輸線的終端應并聯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) ,并結合絞合敷設的方式。
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,在敷設時經常會遇到金屬管道、一次儀表接線有外露接頭等現象。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) 對來自室內變電系統的開關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備的電源、信號等線路上的各種電涌保護器( SPD)實現。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、不同應用場所的SPD。常用的有電源、通信信號、網絡和數據接口等保護器。
4. 1　SPD的安裝位置
　　第一級SPD (電壓開關型)保護從室外引來的線路,安裝在總電源進線處,如變壓器低壓側或總配電柜內。第二級SPD (限壓型)保護后續配電盤的設備,安裝在下端帶有大量弱電、信息系統設備或需限制暫態過電壓的設備配電箱內,如車間級控制室、中央控制室、變配電室等的配電箱內。同時為防止高電位竄入,應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)保護需要將瞬態過電壓限制到特定水平的電子設備,安裝在計算機設備、電子設備及控制設備前或最近的插座箱內。
4. 2　SPD安裝注意事項
(1) 保護器的額定工作電壓與設備或線路承載的工作電壓越接近越好,即第一級SPD