新校區(qū)工程弱電系統(tǒng)設(shè)計
——以江蘇廣播電視大學(xué)武進(jìn)學(xué)院為例

王 濤 (江蘇廣播電視大學(xué)武進(jìn)學(xué)院,江蘇常州21 31 49)

隨著政府對教育投入的增加,很多地方的不少學(xué)校得到了異地重建的機(jī)會。這些建設(shè)工程的甲方通常就是學(xué)校本身或者是學(xué)校的上級教育主管部門。無論是誰,總的來講,甲方都是相對缺乏建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的非專業(yè)人士,因此在整個建設(shè)過程中,都有不少的教訓(xùn)。在這些教訓(xùn)的基礎(chǔ)上也總結(jié)出了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。作為工程的重要組成部分的弱電系統(tǒng),同樣如此。

過去的一年多時間,作為甲方的弱電系統(tǒng)總負(fù)責(zé)人,筆者全過程參與了江蘇廣播電視大學(xué)武進(jìn)學(xué)院新校區(qū)的建設(shè)。下面,筆者就新校區(qū)建設(shè)工程的弱電系統(tǒng)部分的設(shè)計進(jìn)行總結(jié)。

1 綜合布線系統(tǒng)

綜合布線系統(tǒng)是弱電系統(tǒng)的基礎(chǔ),也是施工量最大的單元,其設(shè)計好壞直接影響到后期弱電應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和可靠性。綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計是基于各弱電應(yīng)用子系統(tǒng)的需求的,同時兼顧建筑分布、房屋結(jié)構(gòu)、道路綠化等因素,大致可分為戶外系統(tǒng)和室內(nèi)系統(tǒng)2大部分。

1.1 戶外系統(tǒng)

戶外系統(tǒng)主要指信號主干的設(shè)計,包括傳輸介質(zhì)和管網(wǎng)。

1)傳輸介質(zhì) 傳輸介質(zhì)的選擇,考慮到光傳輸技術(shù)的靈活性以及施工難度相對低的特點(diǎn),建議能轉(zhuǎn)換成光信號傳輸?shù)男盘柖加霉饫w傳輸 (傳統(tǒng)上使用同軸電纜傳輸?shù)挠芯€電視主干信號也可轉(zhuǎn)換成光信號后通過光纖傳輸)。結(jié)合考慮傳輸鏈路的長度,統(tǒng)一使用單模光纜或多模光纜,不建議混用單模光纜和多模光纜,這會嚴(yán)重影響日后應(yīng)用的靈活性,因?yàn)橹挥邢嗤Ｊ降墓饫w才可以直接通過光纖跳線進(jìn)行跳接。在光纜芯數(shù)的選擇上,通常按照1∶2原則,如某段主干目前實(shí)際需求12芯光纜,則設(shè)計時應(yīng)選用24芯光纜。

2)管網(wǎng) 管網(wǎng)是非常要緊的環(huán)節(jié),需要考慮的因素很多。①管道數(shù)量和管徑設(shè)計都應(yīng)參照1∶2原則,在有條件的情況下,管路的設(shè)計盡量保證功能的單一性,減少共用管。另外,應(yīng)考慮不同單位的管路要盡量獨(dú)立,如電信、移動、聯(lián)通3家運(yùn)營商都要進(jìn)場做信號分布,都會有光纜進(jìn)場,此時各家都希望有各自獨(dú)立的管路,甲方通常不會允許運(yùn)營商自行挖溝排管,而是在現(xiàn)有管網(wǎng)中分配一些給他們使用,因此一開始的設(shè)計就應(yīng)將這樣的情形考慮進(jìn)去。②管材的選擇因地段而定。普通路段可以使用UPVC管或HDPE梅花管,穿越行車道路且無法深埋的路段應(yīng)采用KBG鋼管。③管路的走向應(yīng)盡量橫平豎直,發(fā)生方向變化的位置必須設(shè)置弱電井?？紤]到施工和盤放冗余線路的需要,單進(jìn)多出的手孔井的尺寸通常是600mm×600mm;多進(jìn)多出的手孔井的尺寸通常是600mm×900mm,對于管路特別復(fù)雜的弱電井需要設(shè)置尺寸更大的手孔井甚至是人孔井。手孔井通常埋深較淺,但還是應(yīng)低于600mm。井底應(yīng)有排水管通往附近的雨水井,因此,要求土建在設(shè)計排水系統(tǒng)時雨水井的井底標(biāo)高應(yīng)明顯低于弱電井的井底標(biāo)高,否則弱電井就會長期泡水。另外,相鄰井的間距不應(yīng)大于60m,因?yàn)?穿線器通常只有100m。④考慮到弱電系統(tǒng)的鏈路冗余,弱電管網(wǎng)要存在1～2條環(huán)通路徑。

1.2 室內(nèi)系統(tǒng)

室內(nèi)系統(tǒng)主要指樓宇內(nèi)的綜合布線設(shè)計,包括弱電橋架、弱電井、弱電間、樓宇主干、樓層及房間內(nèi)的布線設(shè)計。按照GB50311-2007的安裝工藝要求[1-3],樓宇中的綜合布線系統(tǒng)應(yīng)該是工作區(qū)子系統(tǒng)通過水平子系統(tǒng)進(jìn)入本層的管理間 (電信間)子系統(tǒng),然后通過垂直干線子系統(tǒng)進(jìn)入樓宇主設(shè)備間 (進(jìn)線間)最后接入戶外干線。但是實(shí)際設(shè)計中,為了日后施工和維護(hù)的方便,也為了節(jié)約成本,通常不會在樓宇的每一層都設(shè)置管理間,而是盡可能地多層合用一個管理間,最好能1棟樓只用1個管理間即主設(shè)備間,這樣無論是配線還是供電都很方便。“具體設(shè)置幾個管理間”的依據(jù)是 “保證每個信息點(diǎn)到管理間的距離在雙絞線的有效傳輸距離內(nèi)”,對基于超五類非屏蔽雙絞線的百兆以太網(wǎng),通常的設(shè)計是保證圖紙上的測量距離小于90m。

室內(nèi)系統(tǒng)中一個很重要的環(huán)節(jié)是橋架。橋架在布線工程中使用非常廣泛,橋架的設(shè)計尺寸也應(yīng)至少參照1∶2原則。在實(shí)踐中筆者就碰到了這樣的尷尬:教學(xué)樓每層的水平橋架設(shè)計時是100mm×100mm的,起初沒有遇到問題,布線完工后,橋架內(nèi)大概還有30%的空間。但是后來,3家電信運(yùn)營商要來做無線信號室內(nèi)分布。按理應(yīng)該讓3家自己安裝橋架,但會影響美觀,校方不同意,于是就要借用現(xiàn)有的橋架。而3家運(yùn)營商的施工方案都要求在水平橋架中布放直徑約30mm的饋線,一下子就把橋架撐滿了,有些部位甚至連橋架蓋版都蓋不上。

2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是弱電系統(tǒng)中的核心應(yīng)用,目前主要指的就是IP網(wǎng)絡(luò)。這個網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計可以借助廠家的力量——可以找?guī)讉€主流品牌的廠家過來給校區(qū)做方案設(shè)計,然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行評估、取舍和修改完善。通常,廠家都會很樂意出謀劃策,但是要注意一點(diǎn),廠家做的方案往往會十分強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)的健壯性和先進(jìn)性,因?yàn)檫@2點(diǎn)的支持需要增加設(shè)備投入,這是廠家的興趣。甲方在方案評估時,應(yīng)該對以下幾種建議進(jìn)行科學(xué)取舍。

2.1 雙中心

“雙中心”是指網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的冗余。多數(shù)學(xué)校應(yīng)該沒有必要建 “雙中心”,除非校園面積非常大,而且資金充裕,那么可以考慮。如果真的要建雙中心,那么2個數(shù)據(jù)中心在地理位置、供電、外圍線路等方面都應(yīng)該相互獨(dú)立,否則意義不大。

2.2 雙核心

“雙核心”是指核心交換機(jī)的冗余。雙核心又有2種形式,一種是有2臺核心交換機(jī),另一種是在一臺核心交換機(jī)上配置2套引擎及 “引擎?zhèn)浞荨薄：茱@然,前一種形式可以實(shí)現(xiàn) “引擎?zhèn)浞荨?還可以實(shí)現(xiàn) “端口備份”?！半p核心”直接提升了交換網(wǎng)絡(luò)的健壯性和可維護(hù)性。至于采用哪種形式,主要還是取決于資金狀況。

2.3 雙鏈路

“雙鏈路”是指傳輸鏈路的冗余。傳輸鏈路的冗余主要是通過環(huán)路來實(shí)現(xiàn)。同一物理通道上的線纜備份,意義不大。筆者建議,主干網(wǎng)絡(luò)中至少應(yīng)該設(shè)計有一個環(huán)路。

2.4 雙電源

“雙電源”是指設(shè)備電源的冗余。從以往的經(jīng)驗(yàn)來看,只有集中在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的設(shè)備才有必要配置冗余電源。

2.5 雙供電

“雙供電”是指房間供電線路的冗余。這里的兩路供電不是指一路市電、一路UPS,而是指房間內(nèi)有兩路獨(dú)立的市電,每路市電還配有獨(dú)立的UPS。這樣的配置對多數(shù)學(xué)校來講都過于夸張,而且,前提是設(shè)備采用了 “雙電源”,否則就沒有意義了。

2.6 WLAN覆蓋

目前看來,無線的應(yīng)用勢不可擋,所以新建學(xué)校還是應(yīng)該考慮WLAN的覆蓋的。目前802.11n的實(shí)施成本還較802.11g高出不少,因此建議在信息點(diǎn)位上可以按照802.11n來設(shè)計,實(shí)際的設(shè)備投入可以分階段實(shí)施。

3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心是技術(shù)要求最高的系統(tǒng)。正常情況下,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的設(shè)備會不斷增加,因此設(shè)計時,在房間面積、機(jī)柜數(shù)量、供電能力、空調(diào)功率等方面應(yīng)留足余量。

在給網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心選址的過程中,有一個容易忽視的要素—— “樓板承重”。普通房間的承重基本是在300kg/m2,而網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心所在房間的承重至少要達(dá)到600kg/m2,有條件的應(yīng)達(dá)到1000kg/m2。如果實(shí)在達(dá)不到的,應(yīng)采取 “設(shè)置支撐架”等措施分散承重。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心機(jī)柜中的設(shè)備通常都是密集存放,一個42U的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜在塞滿服務(wù)器后,往往重達(dá)250～300kg,而所占面積卻僅有0.5m2左右。除此以外UPS的電池柜是另一個重型設(shè)備,一般不建議堆放超過4層。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心中的多數(shù)環(huán)節(jié)建議參照GB50174-2008設(shè)計,但是在空調(diào)系統(tǒng)的選擇上,對多數(shù)學(xué)校而言,沒必要選擇價格昂貴的精密空調(diào)。另外,要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心一定要設(shè)計單獨(dú)的接地銅排。

4 技防系統(tǒng)

4.1 監(jiān)控子系統(tǒng)

現(xiàn)在的監(jiān)控系統(tǒng)有 “傳統(tǒng)方案” (采用 “模擬攝像機(jī)+數(shù)字錄像機(jī)”的方案)和 “全數(shù)字方案”(“網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)+存貯”的方案)2種。后者雖然被炒得很熱,但卻存在明顯的劣勢。①“全數(shù)字方案”的信號傳輸完全依賴網(wǎng)絡(luò),需要占用相當(dāng)大的帶寬。經(jīng)測試,單個CIF(352×288)畫質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)攝像頭,在畫面變化小于50%時的流量大約為100kbps,如果畫面變化大于50%,流量甚至超過500kbps。②“全數(shù)字方案”雖然在攝像機(jī)的布放上非常靈活 (原理上只要有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)點(diǎn)的地方就能布置 “網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)”),但是供電是個問題。縱然很多產(chǎn)品支持POE供電,但實(shí)施成本也要比傳統(tǒng)方式高不少。③同等價位的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在畫面素質(zhì)上遠(yuǎn)不如模擬攝像機(jī)。目前主流的千元以內(nèi)的攝像機(jī)普遍可以達(dá)到D1(704×576)的畫質(zhì),而這個價位上多數(shù)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)只能達(dá)到CIF的畫質(zhì)。④戶外使用時,網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的穩(wěn)定性普遍不如模擬攝像。這主要是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)包含的電子元器件要比模擬攝像復(fù)雜很多,導(dǎo)致對環(huán)境要求相對苛刻。因此,至少到目前為止,“全數(shù)字方案”火候未到。

監(jiān)控系統(tǒng)中還有一個重要的組成部分是電視監(jiān)控墻。這應(yīng)該是一個非常有用的設(shè)備,其方便性顯而易見,但問題是,實(shí)際的使用率往往很低。經(jīng)調(diào)查,大多數(shù)的單位在監(jiān)控系統(tǒng)建好后的半年甚至更短的時間內(nèi),會經(jīng)常去看看電視墻,但很快就會失去興趣。對多數(shù)單位而言,監(jiān)控系統(tǒng)的存在,主要用處不在于抓捕實(shí)時事件,而是在事件發(fā)生后可以調(diào)看錄像。因此,從實(shí)用的角度來講,做電視墻是很浪費(fèi)的行為——畢竟用1～2臺電腦,配幾個顯示器就完全可以實(shí)現(xiàn)它的功能了。

此外,監(jiān)控子系統(tǒng)在設(shè)計時,還要注意戶外的攝像機(jī)的避雷、防潮和植物等問題。其中植物的問題主要表現(xiàn)在藤蔓類植物的攀爬以及喬木樹冠的遮擋。

4.2 周界子系統(tǒng)

現(xiàn)在周界的方案主要是 “紅外對射”和 “電子圍欄”?！凹t外對射”是比較老的技術(shù),優(yōu)點(diǎn)是成本較低,缺點(diǎn)是誤報率高,因此通常要配合監(jiān)控攝像機(jī)使用。目前,“電子圍欄”的主流是脈沖電子圍欄,相對 “紅外對射”有誤報率低的優(yōu)點(diǎn),但成本相對高些。

綜合考慮,建議在監(jiān)控能照顧到的部位可以采用 “紅外對射”,其他需要布防的區(qū)域可以考慮 “電子圍欄”,畢竟外觀上有一定的震懾作用。此外,周界子系統(tǒng)在設(shè)計時,戶外的設(shè)備設(shè)施同樣需要注意避雷、防潮和植物遮擋等問題。

4.3 巡更子系統(tǒng)

巡更子系統(tǒng)是技防系統(tǒng)中實(shí)施最方便的,成本也相對很低。巡更點(diǎn)的設(shè)置也很靈活,增減都很方便,只要選擇一個可靠的品牌,基本沒什么要擔(dān)心的。

5 公共廣播系統(tǒng)

公共廣播系統(tǒng)通常包括4部分:教室廣播、鈴聲廣播、操場廣播和戶外背景音樂。大體有3種方案:“傳統(tǒng)定壓廣播”、“純數(shù)字IP廣播”和 “FSK可尋址廣播”?！皞鹘y(tǒng)定壓廣播”技術(shù)成熟,成本較低,可集中供電,但功能單一,不能實(shí)現(xiàn)靈活分區(qū),無法實(shí)現(xiàn)集中控制。“純數(shù)字IP廣播”,技術(shù)先進(jìn),控制靈活,但過度依賴IP網(wǎng)絡(luò),而且成本太高,還很難實(shí)現(xiàn)集中供電?！癋SK可尋址廣播”,基于射頻信號傳輸,可集中控制,可靈活分區(qū),也可實(shí)現(xiàn)區(qū)域集中供電,成本較 “純數(shù)字IP廣播”低不少。

對公共廣播系統(tǒng)而言,“集中供電”是很重要的。如果沒有集中供電,一旦停電了,聽力考試該如何進(jìn)行?如果是集中供電,就只要將功放等設(shè)備接上UPS就可以了。因此,筆者推薦采用 “FSK可尋址廣播”方案。

6 有線電視系統(tǒng)

學(xué)校的有線電視系統(tǒng)的主要目的是廣播自辦節(jié)目。傳統(tǒng)的方案是:首先,信號源經(jīng)調(diào)制器轉(zhuǎn)為射頻信號;然后,各路信號進(jìn)入無源混頻器進(jìn)行多路混合;接下來,通過有源干線放大器進(jìn)入主干傳入;最后通過分支分配器接終端電視機(jī)。筆者僅就樓宇間主干信號的遠(yuǎn)距離傳輸給出一個建議:使用光纖進(jìn)行主干傳輸,成本并不比傳統(tǒng)的粗纜方案高,但是靈活很多。

[1]陶新林.弱電工程布線設(shè)計與施工所需注意的幾個問題[J].智能建筑與城市信息,2010(12):80-82.

[2]丁峰.校園弱電系統(tǒng)中管道的設(shè)計和施工 [J].網(wǎng)絡(luò)與信息,2010(12):46-47.

[3]張洪忠.校園弱電系統(tǒng)建設(shè)的基本策略[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2010(8):27-29.