３．３《系统与设计》第三节---系统的设计（23张幻灯片）

课件23张PPT。 在日常生活和实践中，我们经常需要面对各种各样的设计，例如：
家庭室内装修设计
假期旅游行程设计
个人形象设计
学校田径运动会竞赛日程表设计等等。1、什么是系统设计？
2、系统设计应考虑的主要问题有哪些？
3、系统设计的一般步骤是什么？第三节 系统的设计（一）系统的设计 在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。 1．系统的设计的涵义： 2．系统设计应考虑的主要问题：（一）系统的设计（1）系统设计的目的与要求。
（2）系统各部分之间的相互联系与相互作用。
（3）系统设计方案的优化。理解：从系统的整体出发，以系统整体功能的最优为目的。理解：运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。依据系统的基本特性，既要考虑当前，也要考虑长远。理解：从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善个部分的设计。3．系统设计的一般步骤：（一）系统的设计（1）将系统分解为若干子系统；
（2）确定各子系统的目标、功能及其相互关系；
（3）对子系统进行技术设计和评价；
（4）对系统进行总体设计和评价。 可以概括为“总——分——总”。就是当我们要设计一个系统对象时，可以先将对象分解为一个子系统，分析和确定各个子系统的目标、功能以及它们之间的相互关系和结构组成，然后单独对每个子系统进行技术设计、评价及优化，最后对由完成的子系统作为构件的系统整体进行总体技术设计和评价。（二）简单系统的设计的实现： 系统设计多用于比较复杂的社会系统工程、经济系统工程、规划系统工程、生态系统工程、能源系统工程、交通运输系统工程、农业系统工程、工业及企业系统工程、军事系统工程等方面。（二）简单系统的设计的实现：案例分析：
手电筒照明供电部分的设计案例分析：
“室内住宅电气系统设计”（二）简单系统的设计的实现：案例分析一：手电筒照明供电部分的设计王丹遇到了照明问题，想解决这个问题就要用到系统设计。（一）王丹的目的：用所学过的知识，设计并制作一只简易的手电筒。
（二）设计要求：可照明的手电筒，携带方便，使用安全。
（三）设计分析：1．手电筒的结构：（1）可把手电筒看成一个整体
（2）再把手电筒照明供电部分分为两个子系统，一个是照明子系统；另一个是供电子系统。
（3）照明子系统的要素是灯泡、导线。
（4）供电子系统的要素是电源、开关。 2．手电筒的组装（1）将手电筒的各个要素按照一定的要求进行匹配，组装才能达到目的功能
（2）合理选择元器件：灯泡、干电池、导线、外包装（二）简单系统的设计的实现：（四）自发电手电筒1．设计目标：设计一个自动发电手电筒，用发电机代替干电池进行供电。2．工作原理：用手摇动手柄，使齿轮转动，带动由磁铁和线圈组成的发电机旋转，线圈在磁场中转动时切割磁感线产生感应电流，将机械能转化为电能，输出电流，使小灯泡发光。3 ．方案验证：
试验：测试玩具电动机能否改装为发电机
试验器材：玩具电动机、小灯泡、粗棉线、导线。
试验过程：
（1）在电动机的接头上连接小灯泡。
（2）在电动机的转轴上绕十几圈的棉线。
（3）用力快速抽动棉线，使电动机的转子迅速转动，观察小灯泡发光情况。
试验总结：当外力使电动机转子迅速旋转时，转子线圈中产生感应电流，小灯泡发光。玩具电动机经改装可以发电。
设计简单电路，画出电路图。
根据电路图，选择元器件，2．5V的灯泡、导线、发电机、大齿轮、小齿轮、发电机座子、手柄等。
通过手摇柄控制灯泡发光。
工作原理：手柄的轴与大齿轮轴连接，利用轮轴原理，把手运动带动大齿轮转动，大齿轮与小齿轮啮合提高小齿轮的转速，带动发电机的转子高速旋转，快速切割磁感线引起磁通量的变化，产生感应电动势，有了感应电流，使小灯泡持续发光。
自发电手电筒设计步骤（二）简单系统的设计的实现： 现在人们最大消费就是购房，当房子买下后，面临的就是装修问题了。在装修过程中，许多业主和装修公司都十分重视“木工活”、“瓦工活”的施工质量和效果，人们容易忽视住宅的室内电气设计，导致装潢完成后才发现有设计不合理之处，或住户对每条线路的走向一无所知，殊不知，对将来的使用影响最大的，既不是地上的砖铺得平不平，也不是墙壁上的涂料刷得是否牢固，而是室内电线、电话线、有线电视光缆的铺设是否安全合理，使用后出现了故障能不能检修，所以进行住宅室内电气线路设计很重要。
随着住户各类家用电器的逐渐增多，特别是空调、电热水器等大功率电器的使用，住宅电气设计由原来的纯照明向多功能的方向发展。为避免住户使用过程中的电气线路过载等状况的发生，运用系统的思想整体地进行电气线路的设计是非常必要的。（二）简单系统的设计的实现：下面我们就对一套135.6m2的三室二厅的新房室内电气线路进行系统的设计.案例分析二：室内住宅电气系统设计（二）简单系统的设计的实现：
（一）系统设计的目的： 方便住户使用，满足住户的舒适和审美要求，便于维修，安装规范，确保室内电气线路的安全。（二）简单系统的设计的实现：（二）设计要求:1 ．用电负荷：照明用电负荷800w，娱乐用电负荷1500w，厨房用电负荷1300w，空调用电负荷3000w。最大功率P=800w+1500w+1300w+3000w=11100w
2．照明和各种家用电器使用安全、方便，相互之间影响小，便于维修。
3．当某一回路发生故障时，不影响其他回路的正常工作。（二）简单系统的设计的实现：（三）设计分析1．各用电设备正常工作时有多大的电流？需要什么样的电线？
2．室内照明、插座、空调的电线如何进行敷设？
3．如何使各用电设备的故障不会影响其它回路的使用？1、电线截面（平方毫米）的排列：
1 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185……
生产厂制造铝芯绝缘线的截面通常从2.5开始
铜芯绝缘线则从1开始
祼铝线从16开始
祼铜线则从10开始
2、铝心绝缘线载流量与截面的倍数关系：
口诀： 10下五，100上二，25、35，四、三界，70、95，两倍半。 ①穿管、温度，八九折。 ②祼线加一半。 ③ 铜线升级算。
3、铝芯绝缘线，环境温度这25℃，举例说明：
[例1] 6平方毫米的，按“10下五”算得载流量为30安。
[例2] 150平方毫米的，按“10上二”算得载流量为300安。
[例3] 70平方毫米的，按“70、95两倍半”算得载流量为175安。
4、10平方毫米的，穿管、高温
穿管（八折） 40安（10×5×0.8=40）。
高温（九折） 45安（10×5×0.9=45）。
穿管又高温（七折） 35安（10×5×0.7=35）。
5、对于祼铝线的载流量，口诀指出“祼线加一半”，即按公式计算后再加一半（乘1.5）。这是指同样截面的铝芯绝缘线与祼铝线比较，载流量可加大一半。
[例] 16平方毫米祼铝线， 96安（16×4×1.5=96）。
6、对于铜导线的载流量，口诀指出“铜线升级算”，即将铜导线的截面按截面排列顺序提升一级，再按相应的铝线条件计算。 计算各用电负荷所需电流、电线照明用电负荷800w：
娱乐用电负荷1500w？
厨房用电负荷1300w？
空调用电负荷3000w？
最大功率P=11100w？I=800/220=3.6A
铝线：1.5平方 铜线：1平方（二）简单系统的设计的实现：（四）设计方案：2．电源配电箱
电源通过住宅的专用配电箱再进入室内房间，配电箱中应有短路、过载和漏电保护，具有过负载、
过电压和漏电保护功能。分别控制照明，空调，插座等。开关的工作电流应与终端电器的最大工作电流相匹配。1．电路的设计
用电负荷最大值约为11.1kw，通过安全电流11.1kw/220v=51A,电流过大各线路必须采用单独的电路回路。
室内配电系统采用多回路形式，本例设计有照明回路、插座回路、空调回路，对于厨房、浴室设立单独回路。（二）简单系统的设计的实现：3．导线与电气设备选择
（1）导线:为了防火、维修及安全，最好选用有标志的“国标” 塑料或橡胶绝缘保护层的单股铜芯电线，接线选用绿黄双色线，接开关线(火线)用红、白、黑、紫等任一种。但在同一家装工程中用线的颜色用途应一致。
（2）电气设备：电源配电箱、电表、控制开关漏电保护开关、电源插座、开关面板、插座的选材面板的尺寸应与预埋的接线盒的尺寸一致；表面光洁、品牌标志明显，有防伪标志和国家电工安全认证的标志；开关开启时手感灵活，插座稳固，铜片要有一定的厚度；面板的材料应有阻燃性和坚固性。（二）简单系统的设计的实现：（五）线路布置1．智能系统：在住宅电气线路设计中应预埋电话线、有线电视信号线、视频线、网络线，在客厅和三间睡房预埋电话线、有线电视信号线、视频线、选择其中一间睡房作为书房，预埋网络线。
2．照明回路：在睡房、客厅、饭厅、厨房、浴室、凉台室安装一个主光源吊灯，在睡房和客厅的墙壁上安装辅助光源壁灯。
3．功能电路：厨房放置冰箱、电饭堡、电热水器，排气扇电源插座，浴室安装淋浴器、洗衣机的电源插座，睡房和客厅安装空调的电源插座，书房安装娱乐电视机、音响、电脑等的电源插座都是独立的电源回路。（二）简单系统的设计的实现：4．线路布置图：在形成了住宅的电气线路设计方案后，绘制出线路走向位置尺寸图和线路布线图，编写《电气线路设计说明书》草拟布线图。（1）划线。确定线路终端插座，开关，面板的位置，在墙面标画出准确的位置和尺寸。
（2） 开槽。
（3）电源线配线
（4） 埋设暗盒及敷设PVC电线管。
（5） 穿线。
（6） 安装开关，面板，各种插座，强弱电箱和灯具。
（7） 检查。
（8） 完成电路布线图，并向住户反馈设计方案，根据住户的意见进行修正。提交设计单位备案。小结（一）系统的设计
1．系统的设计的涵义：
2．系统设计应考虑的主要问题：
3．系统设计的一般步骤
（二）简单系统的设计的实现①应增加管道和集水设备；
②实现定时排水浇洒；
③当集水设备装满时，通过下水道排水。(3) 运用系统的思想解决，方案如下：练习