校園信息化建設(shè)中實(shí)驗室網(wǎng)絡(luò)布線的工程設(shè)計

王永強(qiáng) 趙玉海 王 磊 吳 兵*

20世紀(jì)90年代我國開始推進(jìn)信息化建設(shè)，在本世紀(jì)初已經(jīng)被人們廣泛接受并付諸實(shí)踐[1]。隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，信息化已成為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)化發(fā)展和提高競爭力的重要保障。然而根據(jù)國外權(quán)威機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計表明，總投資額不到整個系統(tǒng)10%的網(wǎng)絡(luò)布線會導(dǎo)致超過60%的網(wǎng)絡(luò)故障[2]。作為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)平臺，網(wǎng)絡(luò)布線的工程設(shè)計與施工是校園信息化建設(shè)的基礎(chǔ)保證。高校的實(shí)驗室是進(jìn)行教學(xué)科研的重要場所，如何圓滿完成高校實(shí)驗室網(wǎng)絡(luò)布線的工程設(shè)計與施工是本部門的工作重心之一。

1 綜合布線系統(tǒng)的工程設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)是校園建筑物的傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、視頻等多種設(shè)備，其投資約占整個網(wǎng)絡(luò)投資的5%～7%。大樓的綜合布線、布線橋架、管道等都是基礎(chǔ)建設(shè)，作為基礎(chǔ)建設(shè)不僅要滿足現(xiàn)在的需要，還要考慮今后發(fā)展的需要，因此要做到一次投資長期收益。

1.1 基本要求及可能出現(xiàn)的故障分析

布線設(shè)計與布線質(zhì)量直接影響網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，安裝工藝是網(wǎng)絡(luò)布線的關(guān)鍵，例如網(wǎng)絡(luò)電纜，尤其是配線箱中的電纜，彎曲角度過于尖銳或捆綁過緊的位置容易產(chǎn)生近端串?dāng)_。多個子系統(tǒng)的線路復(fù)雜，需要相當(dāng)?shù)墓こ淌┕ず凸芾斫?jīng)驗，否則會造成不堪設(shè)想的后果，如無法排除的干擾和很低的開通率；沒有完整的文檔資料導(dǎo)致的無法維修。高達(dá)50%～70%的網(wǎng)絡(luò)故障均由劣質(zhì)布線系統(tǒng)所引起，網(wǎng)絡(luò)鏈路的強(qiáng)度取決于最薄弱鏈接的質(zhì)量，任何一個系統(tǒng)部件包括接插件如果出現(xiàn)問題，整個系統(tǒng)可能會失去作用。網(wǎng)絡(luò)故障常分為兩類：一是連接故障，多是施工工藝或網(wǎng)絡(luò)意外損傷所致，如接線錯誤、短路開路；二是電氣特性故障，使信號傳輸達(dá)不到設(shè)計要求，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失或網(wǎng)絡(luò)性能的下降。

1.2 網(wǎng)絡(luò)布線工程設(shè)計流程

科學(xué)合理的綜合布線設(shè)計和管理對整個工程的實(shí)施具有重要意義，是后期信息化建設(shè)的關(guān)鍵步驟。網(wǎng)絡(luò)布線工程設(shè)計的基本流程如圖1所示，主要包括前期調(diào)研、方案設(shè)計、土建施工、技術(shù)安裝、網(wǎng)絡(luò)測試、文檔管理和故障維護(hù)等7個過程。

1.2.1 前期調(diào)研：詢問學(xué)校網(wǎng)絡(luò)需求，現(xiàn)場勘察建筑，根據(jù)建筑平面圖等結(jié)算線材用量，信息插座的數(shù)目和機(jī)柜定位、數(shù)量，做出布線調(diào)研報告。

1.2.2 方案設(shè)計：根據(jù)勘察數(shù)據(jù)做出布線材料預(yù)算表、工程進(jìn)度安排表。

1.2.3 土建施工：協(xié)調(diào)施工單位與學(xué)校進(jìn)行職責(zé)商談，提出布線許可，主要是鉆孔、布線、信息插座定位、機(jī)柜定位、做線纜標(biāo)識。

1.2.4 技術(shù)安裝：主要是打信息模塊、打配線架、機(jī)柜內(nèi)部安裝。

1.2.5 網(wǎng)絡(luò)測試：一般測試采用12點(diǎn)測試儀，主要測試通斷情況；深層測試須用線纜測試儀，根據(jù)TSB—67標(biāo)準(zhǔn)，對接線圖、長度、衰減量、近端串?dāng)_和傳播延遲五方面數(shù)據(jù)測試，并打印出測試報告。

1.2.6 文檔管理：提供材料實(shí)際用量表、測試報告、樓層和樓群配線表，為日后維護(hù)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1.2.7 故障維護(hù)：當(dāng)線路出現(xiàn)故障時，快速響應(yīng)。

1.3 工程設(shè)計中需要注意的關(guān)鍵問題

綜合布線系統(tǒng)一般由六個子系統(tǒng)構(gòu)成，分別是工作區(qū)子系統(tǒng)、水平布線子系統(tǒng)、垂直干線子系統(tǒng)、設(shè)備間子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)以及建筑群子系統(tǒng)[3]。每個子系統(tǒng)都涉及若干個關(guān)鍵問題，它決定了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲缶嚯x、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸速率、連接設(shè)備的選擇和傳輸?shù)目杉嫒菪?、安全性、可靠性及有效性等，因此在綜合布線設(shè)計與施工過程中還需要注意以下4個方面的內(nèi)容。

1.3.1 工作區(qū)信息插座點(diǎn)數(shù)的確定

按規(guī)范要求的增強(qiáng)型或綜合型考慮，工作區(qū)內(nèi)連接線長度控制在3 m范圍內(nèi)，信息插座安裝在墻上，距地30 cm[4]。對于大空間的PDS設(shè)計，建議只引到室內(nèi)控制箱盒，留下兩條布線暗槽（電源與視頻各一條），待設(shè)備定位進(jìn)入時，再作布置裝修，以免浪費(fèi)材料。綜合布線的要求應(yīng)在建筑設(shè)計圖中體現(xiàn)，以便施工時完成一些布線等前期工作，減少重復(fù)勞動。若在原建筑物基礎(chǔ)上與室內(nèi)裝潢同步進(jìn)行布線，須根據(jù)原建筑物資料以及裝潢設(shè)計要求進(jìn)行安排，布線設(shè)計與裝潢設(shè)計之間要相互溝通。

1.3.2 水平系統(tǒng)

圖1 網(wǎng)絡(luò)布線工程設(shè)計的基本流程

在進(jìn)行水平系統(tǒng)的設(shè)計時，非屏蔽雙絞線（UTP）線纜長度的估算應(yīng)≤90 m，可以考慮接插件、層配線架（FD）7～10 m的跳線。超過10 m，應(yīng)從水平配線系統(tǒng)的90 m限額中減去。水平布線的方式要采用吊燈上線槽布線，若需要做地面線槽時，水平系統(tǒng)的設(shè)計要早點(diǎn)與結(jié)構(gòu)配合，使地面線槽與結(jié)構(gòu)施工同時進(jìn)行，否則結(jié)構(gòu)層做完后，再施工地面線槽比較困難。水平布線時，1根水平電纜（UTP）可接2個信息模塊，1個插座安排2個信息模塊時，一般敷2根UTP，分別支持語音和數(shù)據(jù)。每個配線架的語音和數(shù)據(jù)骨干電纜要分開，每個主配線語音終端和數(shù)據(jù)終端也要相應(yīng)分開。

1.3.3 垂直干線

垂直干線總對數(shù)的計算根據(jù)增強(qiáng)型每個工作區(qū)選定3對對絞線；綜合型每個工作區(qū)要在3對對絞線的基礎(chǔ)上再增加光纜系統(tǒng)來設(shè)計。在統(tǒng)計每層總對數(shù)的基礎(chǔ)上，再計算全部的雙絞線對數(shù)，夠25對或30對即算1根電纜。一般情況下，1根大對數(shù)電纜不跨層敷設(shè)，垂直干線系統(tǒng)的電纜根數(shù)就可確定，電纜長度根據(jù)在配電豎井及水平線槽的敷設(shè)長度也可確定。垂直干線的連接，按星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用點(diǎn)對點(diǎn)端接方法，由設(shè)備間引來的垂直大對數(shù)電纜，一直接到層間配線架。

1.3.4 接地

布線系統(tǒng)需要良好的接地環(huán)節(jié)，一個不正確的接地系統(tǒng)可能是整個網(wǎng)絡(luò)的一個主要輻射干擾源。高頻信號傳輸至少要兩端都接地，而且必須是連續(xù)的。要提高信噪比，使噪聲減少到最小，線纜系統(tǒng)的重點(diǎn)部分應(yīng)全屏蔽，線纜必須被終結(jié)在配線架的背后。

2 供電、變配電及照明系統(tǒng)的工程設(shè)計

在實(shí)驗室網(wǎng)絡(luò)布線工程設(shè)計的同時需要兼顧實(shí)驗室供電、變配電及照明系統(tǒng)的工程設(shè)計，為今后進(jìn)一步的施工改造和實(shí)驗室工作的正常開展奠定基礎(chǔ)。

2.1 供電系統(tǒng)

供電系統(tǒng)要求全部管線到房間，而房間或大廳走廊的供電、照明細(xì)部要在裝修設(shè)計時一并完成，須做到配備末端配電盒?？紤]到目前學(xué)校日常支出中電費(fèi)比例較大和由于超負(fù)荷停電故障頻繁導(dǎo)致對教學(xué)工作的影響，因此用電負(fù)荷的計算準(zhǔn)確與否對建筑的能源消耗至關(guān)重要。通常采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)相結(jié)合的作法進(jìn)行估算，目前采用0.15 KVA/m2作為用電負(fù)荷的估算是適宜的，隨建筑物的體量和功能不同，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?/p>

2.2 變配電系統(tǒng)

變配電室位置一般設(shè)在主樓底層，二路市電引入，室內(nèi)的配電環(huán)網(wǎng)柜要有二進(jìn)二出二環(huán)路，以便向其他建筑送電。每路負(fù)擔(dān)可全部負(fù)荷，設(shè)母聯(lián)開關(guān)、手動切換，切換時可斷開部分非重要負(fù)荷。功率因數(shù)在變配電室集中補(bǔ)償，cosΦ＞0.9。供配電系統(tǒng)的較大負(fù)荷或重要負(fù)荷為放射式出線，照明及一般負(fù)荷用樹干式出線。照明干線選三相五線銅制線，在豎井內(nèi)明敷。插接箱內(nèi)的開關(guān)設(shè)分勵脫扣裝置，柜體上設(shè)電纜橋架，在機(jī)房內(nèi)明敷；走廊上或穿過房間時，走吊頂內(nèi)。采用空氣開關(guān)控制，每一樓層設(shè)開關(guān)集中控制盒。施工時，穿過砼梁的管子在梁的部位要用大一些管徑的套管，套在線管的外部來加強(qiáng)保護(hù)。預(yù)埋在砼柱中的盡量采用鋼管。穿線前要用鐵絲，后系一團(tuán)布條清掃管內(nèi)雜物、積水，待地面做完后方可穿線。決不可預(yù)埋管的同時把線穿入，以免施工時水泥漿進(jìn)入管內(nèi)，日后無法換線。

教師辦公室電源系統(tǒng)需要確保教師電腦人手一臺正常工作，室內(nèi)四壁均有電源插座，保證電風(fēng)扇、飲水機(jī)、打印機(jī)、錄音機(jī)的使用；教室內(nèi)電源系統(tǒng)能確保多媒體設(shè)備及“三機(jī)一幕”的正常使用，講臺上、黑板旁有電源插座，室內(nèi)左右兩壁的電源插座，供電扇、飲水機(jī)及臨時電器使用。校長室、校園閉路教學(xué)系統(tǒng)、校園廣播音響系統(tǒng)、計算機(jī)教室、綜合電化教室、網(wǎng)絡(luò)控制室等設(shè)電源專線。

2.3 照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)中重要的是注意光源和節(jié)能燈具的選用。不同的環(huán)境下，如普通教室、實(shí)驗室、計算機(jī)教室、音樂欣賞室或多功能廳等的照度水平應(yīng)控制在規(guī)范要求以內(nèi)，其照明箱、插座、燈具安裝和布置按規(guī)定制作。建筑物的主立面照明，采用專業(yè)廠家完成的方式。干線電纜一般用ZR-VV-T-1 KV聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套阻燃電力電纜；所有支線均選ZRBV-500 V阻燃導(dǎo)線，穿鍍鋅鋼管暗敷。

3 相關(guān)配套設(shè)施的工程設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)是校園網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)，在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)布線方案時一定要結(jié)合校園網(wǎng)的信息化建設(shè)需求。校園網(wǎng)絡(luò)主要包括：計算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、電話語音網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等，是各種相關(guān)信息網(wǎng)絡(luò)的綜合體統(tǒng)稱。最新的國家規(guī)范《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范（GB50311-2007）》中總則要求：綜合布線系統(tǒng)應(yīng)與信息設(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃，相互協(xié)調(diào)，并按照各系統(tǒng)信息的傳輸要求優(yōu)化設(shè)計[5]。下面是結(jié)合本學(xué)校的信息化建設(shè)，在網(wǎng)絡(luò)布線設(shè)計施工中一定要考慮的問題。

3.1 電教中心設(shè)計

電教中心是日常教學(xué)服務(wù)與設(shè)備管理之處，設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：電教中心應(yīng)設(shè)在校園干線綜合體的中間位置；盡可能靠近建筑物外線電纜引入?yún)^(qū)和網(wǎng)絡(luò)接口，靠近樓梯口；電教中心室內(nèi)溫度應(yīng)保持在15～30oC，相對濕度30%～55%，室內(nèi)無塵土，通風(fēng)良好，有較好的照明度；配備保險窗、消防設(shè)施，使用防火防盜門等；室內(nèi)有端接空間、備用電源，接地系統(tǒng)符合要求；確定電器插座的類型、數(shù)量、位置和電纜的類型、長度，要留有一定的余地。

3.2 網(wǎng)絡(luò)測試方案

測試中對于近端串?dāng)_的測試要進(jìn)行雙向測試，決不能使用非標(biāo)準(zhǔn)測試方式，雖然快速測試在故障查找時是有效的，但在布線認(rèn)證的測試中不可使用[6]。使用帶有近端串?dāng)_等電氣特性故障定位的測試儀器可立即對所測鏈路進(jìn)行故障排除，否則由施工人員對布線逐點(diǎn)地檢測、修復(fù)。

學(xué)校網(wǎng)絡(luò)管理人員參與布線的認(rèn)證測試并保留測試結(jié)果，如接線圖、鏈路長度、衰減、近端串?dāng)_、特性阻抗、傳輸延遲等數(shù)據(jù)，作為將來網(wǎng)絡(luò)管理的基準(zhǔn)測試參數(shù)。建網(wǎng)時完整的布線測試和良好的文檔管理是保障網(wǎng)絡(luò)健康的最好辦法。克服電纜故障的三個方法：第一、購買高性能的電纜，此處決不可吝嗇；第二、由質(zhì)量信譽(yù)高（有授權(quán)的）的安裝公司來負(fù)責(zé)施工；第三、認(rèn)真測試布線。

3.3 建筑群外線設(shè)計

建筑群外線的設(shè)計通常有兩種常用做法：一是地下管道敷設(shè)，采用水泥管塊、PVC管和鋼管，敷設(shè)時按規(guī)定間距留有人孔井，管塊孔的選擇要留有備用余量；二是直埋，采用鎧裝銅纜或鎧裝光纜，地下直埋敷設(shè)，深度≥50 cm。

3.4 電視監(jiān)視設(shè)計

電視監(jiān)視設(shè)計最重要的是監(jiān)視點(diǎn)的選擇。攝像頭安置一般在多功能廳、綜合電化教室、電視演播室和首層出入口等處。當(dāng)被監(jiān)視的空間范圍大、需調(diào)整距離的場所，要選用變焦鏡頭和遙控云臺，相反則選擇定焦鏡頭。

云臺控制一般為0～350 o轉(zhuǎn)角，黑白攝像機(jī)的目標(biāo)最低照度在10 Lx以上，彩色攝像機(jī)的目標(biāo)最低照度在50 Lx以上。在平面布線上，這部分電纜很多，要采用橋架和線槽。在進(jìn)入攝像機(jī)位一段，建筑施工時要預(yù)留兩根SC25鍍鋅鋼管。

安裝過程中還應(yīng)注意以下事項：避免鏡頭直對強(qiáng)光；注意支架安裝牢固；線纜走線合理、隱蔽（預(yù)先埋線），控制線與電源線盡量分開，接線處詳細(xì)標(biāo)好記號，以便日后維修；注意電源線接地狀況；鏡頭安裝時要突出重點(diǎn)，不留死角、盲區(qū)。

3.5 有線電視系統(tǒng)的設(shè)計

有線電視系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足學(xué)校對節(jié)目頻道數(shù)量及內(nèi)容的要求，包括：本地有線電視臺電視節(jié)目及自辦教育節(jié)目。傳輸分配系統(tǒng)的設(shè)計，采用“分支—分配—分支”方式比較簡單靈活。干線用SYKV-75-12或SYKV-75-12-9，用戶線采用SYKV-75-5，距地面30 cm暗裝86出線盒，用戶電平控制在67±5 dB。分配器、分支器在電器豎井內(nèi)距地1.4 m明裝，豎井外使用盒裝，在吊頂上5 cm處，吊頂留檢修口。無吊頂處，距頂板30 cm明裝。

另外，設(shè)計施工時要為多媒體演播室、學(xué)校電視臺、校園廣播音響系統(tǒng)、文印打字室和食堂售飯菜系統(tǒng)等預(yù)留電源、各類端口及接頭。

4 結(jié)束語

實(shí)驗室網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)的工程設(shè)計是整個網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)的藍(lán)圖和總體框架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計的質(zhì)量將直接影響到網(wǎng)絡(luò)工程的質(zhì)量和性價比。在設(shè)計綜合布線系統(tǒng)方案時，應(yīng)該從綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計原則出發(fā)，根據(jù)設(shè)計流程，在總體設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計，以保證綜合布線系統(tǒng)工程的科學(xué)合理和便于執(zhí)行。

[1]張啟浩.涉密網(wǎng)絡(luò)布線工程設(shè)計與施工[J].智能建筑與城市信息，2010(3)：37-40.

[2]嚴(yán)瑋，張弛，孫喆.基于科研建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)智能化綜合布線管理技術(shù)應(yīng)用[J].天津電力技術(shù)，2010(4)：6-8.

[3]沙晶晶.建設(shè)校園網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)[J].網(wǎng)絡(luò)與信息，2010(10)：46.

[4]趙潔.綜合布線系統(tǒng)淺析[J].電腦知識與技術(shù)，2010，36(6)：10274-10276.

[5]陳道存，劉鍇.智能靈活型校園網(wǎng)絡(luò)布線研究與實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù)，2010，19(6)：5169-5170，5172.

[6]祝榮興.綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010(11)：297-298.