何海祖，鄭新陽

（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510230）

0 引言

港珠澳大橋外海橋隧轉(zhuǎn)換人工島位于離陸地20多km的伶仃洋外海海域，共有東、西2座人工島。2座人工島及島上建筑在整個港珠澳大橋項目中承擔著橋隧轉(zhuǎn)換、運營管理、商業(yè)旅游等功能，是國內(nèi)最大的外海清水混凝土建筑群，是伶仃洋上的“最美地標”。

建筑智能化系統(tǒng)作為工程的組成部分，為港珠澳大橋的行車安全和運營管理提供保障，必須滿足監(jiān)控、通訊、防災(zāi)、機電設(shè)備管理、辦公、生活等方面的功能和安全的需求，同時要滿足地標性建筑、外海建筑對美觀、耐久性要求，符合本工程項目建設(shè)的經(jīng)濟性要求。

本文主要介紹了人工島島上建筑智能化設(shè)置中綜合布線、通信及計算機網(wǎng)絡(luò)、建筑設(shè)備自動化、綜合安防[1-6]等系統(tǒng)相對獨特的設(shè)計。

1 工程簡介

港珠澳大橋外海橋隧轉(zhuǎn)換人工島的島上建筑包括：主體建筑、擋浪墻，以及包含越浪泵房、消防泵房、雨水泵房等在內(nèi)的輔助建筑群。

其中西人工島主體建筑為地下2層，地上4層的建筑，高度為20.2 m，總建筑面積約33 000 m2。島上建筑功能除了橋隧轉(zhuǎn)換及隧道運行所必須的供電、供水、消防、通訊監(jiān)控設(shè)施外，還包括大橋監(jiān)控及應(yīng)急指揮中心，大橋管理養(yǎng)護部門，邊防、邊檢、海關(guān)、海事、公安、消防、交警等機構(gòu)以及其它管理機構(gòu)的工作場所，食堂、宿舍等生活設(shè)施。東人工島主體建筑為地下2層，地上4層的建筑，高度為23.6 m，總建筑面積約41 900 m2；島上建筑功能除與西島類似外，還配置商業(yè)旅游綜合服務(wù)設(shè)施。東、西人工島主體建筑均位于隧道暗埋段之上，島上建筑處于高風壓、高溫、高濕、高鹽等惡劣環(huán)境。

2 建筑智能化設(shè)計思路

基于對建筑功能定位、需求、環(huán)境及建設(shè)目標的分析，提出了智能化系統(tǒng)的總體設(shè)計思路，重點關(guān)注以下方面：

1）擴展性

東、西人工島進駐單位的需求各不相同，多數(shù)單位有內(nèi)部的特殊要求，設(shè)計時各單位的需求存在很大的不確定性。為保證日后各項工作能夠順利進行，智能化系統(tǒng)的功能必須適應(yīng)不同進駐單位需求，特別是在通訊及計算機網(wǎng)絡(luò)方面。故系統(tǒng)的擴展性是考慮的重點。

2）前瞻性

智能化技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，在滿足各項功能的基礎(chǔ)上，還需滿足現(xiàn)有的技術(shù)應(yīng)用及今后的技術(shù)發(fā)展帶來的變化，成熟技術(shù)和新技術(shù)需綜合應(yīng)用。考慮無線技術(shù)對通訊、計算機網(wǎng)絡(luò)和綜合布線帶來的影響，考慮無線系統(tǒng)和有線系統(tǒng)的應(yīng)用有機結(jié)合，考慮將來的云技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能管理的應(yīng)用，考慮人工島不同數(shù)據(jù)遠程傳輸和處理的需求。

3）美觀性

地標性建筑、清水混凝土的建筑風格、詳細的建筑裝飾要求等美觀要求，使得智能化設(shè)計在設(shè)備選型、布置、安裝方面必須與建筑裝修設(shè)計緊密配合，在實現(xiàn)功能的前提下，盡可能隱蔽安裝，外露設(shè)備外形要求精致，排列有序、有韻律，并與整體裝修風格保持一致，做到最好的觀感要求。

4）耐久性

港珠澳大橋的使用設(shè)計年限為120 a，設(shè)備材料的選擇必須適應(yīng)外海的特殊環(huán)境，具有良好的耐久性，使用壽命長，能夠減少更換次數(shù)。

3 綜合布線系統(tǒng)

人工島上進駐單位多，各進駐單位均有其專有的通訊和網(wǎng)絡(luò)需求，一個可高速運行、結(jié)構(gòu)靈活、相對獨立、擴展方便的布線系統(tǒng)是人工島正常運營的基礎(chǔ)條件。為解決這一需求，綜合布線系統(tǒng)采用了辦公網(wǎng)、設(shè)備網(wǎng)等多套獨立布線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計思路以滿足不同的需求。

辦公網(wǎng)主要用于服務(wù)島內(nèi)大橋管理局及各進駐單位的數(shù)據(jù)和語音通訊的需求。不同進駐單位辦公網(wǎng)的需求均不相同，需要按要求設(shè)置多個獨立的辦公網(wǎng)，各網(wǎng)絡(luò)的具體要求也不盡相同，如光纖的芯數(shù)、類型、數(shù)量以及接口形式；主干線纜的起點、終點位置；進線間、管理間位置等。設(shè)備網(wǎng)主要用于連接人工島建筑內(nèi)的各種數(shù)字式的智能化系統(tǒng)，比如視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁控制系統(tǒng)、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)等。設(shè)備網(wǎng)與各辦公網(wǎng)之間相互隔離，確保了網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。

由于項目的特殊性，施工圖設(shè)計時未能獲得進駐單位對通訊和計算機網(wǎng)絡(luò)方面的具體需求，進駐的運營商及其對項目的技術(shù)要求也無法了解，為保證項目的進度，解決這些前期不確定的需求，通過與業(yè)主多輪的溝通，收集、分析了進駐單位及運營商可能的需求，在通訊和計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備空間、管線路由空間設(shè)計上綜合考慮今后可能出現(xiàn)的需求，同時配合管線綜合設(shè)計，保證機電管線的工業(yè)風格和建筑美觀需求。

1）在設(shè)備管理空間方面，在人工島建筑內(nèi)規(guī)劃了多個MDF間、FD樓層配線間[2]，通過分散設(shè)備管理間的方法，解決多個布線系統(tǒng)共用管理間產(chǎn)生的線纜管理空間問題。

2）在路由空間方面，除了人工島智能化系統(tǒng)所需要的路由空間外，還綜合考慮交通工程、移動通訊運營商的路由空間，機電管線采用BIM技術(shù)進行詳細設(shè)計，確保所有的需求都能得到滿足。

3）在可靠性方面，各單位的通訊及計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)均可相互獨立，每個進駐單位需求都得到滿足，實現(xiàn)各自系統(tǒng)的獨立性、可靠性。

4 通訊及計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

東、西人工島數(shù)據(jù)、語音通訊系統(tǒng)主要考慮大橋運營管理部門、公共及專用的使用需求、島上建筑智能化系統(tǒng)的需求。進駐單位特定的以及商業(yè)開發(fā)預(yù)留的網(wǎng)絡(luò)、電話通訊設(shè)備由其自建。

為滿足整體網(wǎng)絡(luò)傳輸性能、覆蓋范圍的要求，考慮美觀和以后使用的靈活性，人工島上的辦公區(qū)域、商業(yè)區(qū)域大部分語音和數(shù)據(jù)終端接口采用了組網(wǎng)靈活、擴展方便的無線AP覆蓋，輔以少量的有線終端相結(jié)合的方案[7]。通過無線通訊與有線通訊相結(jié)合的方式，根據(jù)末端的使用要求，配置適合的模擬或數(shù)字設(shè)備，滿足大橋運營管理和進駐單位常規(guī)通訊需求，同時降低造價。

2座人工島的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)均采用雙核心、雙鏈路設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用模塊化、層次化設(shè)計理念。網(wǎng)絡(luò)由很多更加便于復(fù)制、改造和擴展的模塊構(gòu)成，在添加或者移除1個模塊時，并不需要重新設(shè)計整個網(wǎng)絡(luò)。每個模塊可以在不影響其他模塊或者網(wǎng)絡(luò)核心的情況下投入使用或者停止使用，提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性。

部分終端采用相對于傳統(tǒng)模擬電話通訊系統(tǒng)有系統(tǒng)易擴容、攜帶信息量大、功能多樣等優(yōu)點的IP數(shù)字電話機。

5 建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)

人工島上建筑機電設(shè)備類型復(fù)雜、數(shù)量多，并且諸多的機電設(shè)備之間存在著內(nèi)在的相互聯(lián)系，為滿足建筑所需的通風空調(diào)、給排水、公共照明、夜景照明、電梯、數(shù)據(jù)機房等設(shè)備的綜合管理、調(diào)度、監(jiān)視、操作和控制等需求，達到節(jié)能及高效管理的目的，設(shè)置建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)（BAS）[1]。

在系統(tǒng)的可靠性上，BAS系統(tǒng)采用分布式系統(tǒng)和多層次結(jié)構(gòu)。在任何控制器失效時，各DDC均能繼續(xù)獨立運作，保證各機電設(shè)備正常運營，不影響人工島的日常運維工作。系統(tǒng)控制主機、現(xiàn)場控制器采用UPS集中供電及現(xiàn)場供電相結(jié)合方式，確保系統(tǒng)供電有好的可靠性和靈活性。

在系統(tǒng)擴展性方面，系統(tǒng)采用通訊總線與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊混合的架構(gòu)方式；在控制網(wǎng)絡(luò)層，DDC控制器之間通過通訊總線方式聯(lián)網(wǎng)；DDC控制器的通訊總線與管理層設(shè)備之間采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)方式連接通訊[8]。不論是通過總線亦或是通過TCP/IP協(xié)議在控制網(wǎng)絡(luò)層增加DDC控制器都是非常便捷的。BAS系統(tǒng)與冷凍泵、冷卻泵、冷水機組、電梯系統(tǒng)等機電設(shè)備均通過通訊接口進行數(shù)據(jù)傳輸，具有施工簡便、節(jié)約成本、靈活多用等特點。

6 綜合安防系統(tǒng)

為維護人工島建筑公共安全和預(yù)防災(zāi)害事故的發(fā)生，并提供安全、有序的運營環(huán)境，2座人工島均設(shè)置了視頻監(jiān)控系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、綜合安防管理平臺等組成的綜合安防系統(tǒng)。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用全高清1080P數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，具有高清晰、易擴展、適合遠距離傳輸、易于記錄查找等特點，攝像機采用POE供電方式，減少了末端供電線路[5]；系統(tǒng)可滿足大橋管理局、有需要的上級單位對人工島視頻監(jiān)控信號進行信息共享、遠程傳輸?shù)囊蟆?/p>

入侵報警系統(tǒng)具有與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動功能，與視頻監(jiān)控系統(tǒng)一起組成一個綜合、立體的安防防范體系。門禁控制系統(tǒng)在東人工島所有的設(shè)備用房、運營管理用房的區(qū)域設(shè)置門禁點，將公共區(qū)域與運營辦公區(qū)域隔離；在西人工島，門禁點位則設(shè)置在宿舍區(qū)域、辦公室等區(qū)域[3]，方便運營管理。

島面的閘口車輛管理系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)與遠程的服務(wù)器連接，通過車牌自動識別系統(tǒng)，自動對比數(shù)據(jù)庫中車輛的黑白名單，達到車輛無人進出管理、節(jié)省運維成本的目的。

綜合安防管理平臺是整個人工島安全防范系統(tǒng)的核心。通過安全管理系統(tǒng)將視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、門禁控制系統(tǒng)、電子巡查系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)通過以太網(wǎng)組網(wǎng)[1]，采用標準的數(shù)據(jù)交換/通信技術(shù)，進行中央集成，生成安防綜合數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)各安防子系統(tǒng)之間的聯(lián)動控制管理功能，從而使保安人員對所有全局事件進行集中管理。

7 特殊環(huán)境下的設(shè)計

人工島建筑處于高溫、高濕、高鹽分的外海環(huán)境，并容易受到臺風、暴雨等特殊天氣的影響。針對特殊環(huán)境，本項目采用了多種應(yīng)對措施。比如采用不銹鋼橋架抵抗高腐蝕環(huán)境；網(wǎng)絡(luò)機房采用精密空調(diào)應(yīng)對高溫高濕環(huán)境；安裝于架空區(qū)域的設(shè)備選用室外型來應(yīng)對臺風情況等。在2018年9月，人工島建筑受到了超強臺風“山竹”的襲擊，但是島上的機電設(shè)備運行狀態(tài)良好，各系統(tǒng)運行正常，經(jīng)受住了16級超強臺風的考驗。

人工島建筑作為伶仃洋的新地標，對整體裝修風格有著非常高的要求。設(shè)計階段，要結(jié)合建筑的功能設(shè)計、精裝修的風格，對末端設(shè)備的外形和安裝位置、高度和方式進行精心設(shè)計，滿足功能需求的同時，保證與外觀協(xié)調(diào)一致。

8 結(jié)語

港珠澳大橋外海橋隧轉(zhuǎn)換人工島是港珠澳大橋橋隧轉(zhuǎn)換、行車安全、運營管理的重要設(shè)施，建筑智能化系統(tǒng)是島上建筑不可缺少的、重要的組成部分。智能化系統(tǒng)在通訊保障、安全防災(zāi)、機電設(shè)備管理等方面發(fā)揮著重大的作用，智能化系統(tǒng)安全、可靠、高效的運行，是大橋智慧運行的保障條件。

高品質(zhì)的設(shè)計，并不是取決于應(yīng)用了多少新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)；而是取決于是否切實地解決了項目的實際需求，是否達到了項目的建設(shè)目標，在滿足安全、可靠、適用的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了經(jīng)濟與美觀的平衡。