智能化建筑綜合布線系統(tǒng)系統(tǒng)中的設(shè)計與應(yīng)用

楊 珺

（鐵道部信息技術(shù)中心，北京100844）

隨著社會環(huán)境的改善，人類對其賴以修養(yǎng)生息的居住和辦公環(huán)境提出了更高的要求，因此以建筑物為平臺，兼?zhèn)渫ㄐ畔到y(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)等系統(tǒng)功能，向人們提供安全、高效、便捷、節(jié)能、環(huán)保、健康的智能化建筑在世界范圍蓬勃興起。

智能建筑是傳統(tǒng)建筑技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合，通常由樓宇自動化系統(tǒng)（Building Automation System，BAS），辦公自動化系統(tǒng)（Office Automation System，OAS），通信自動化系統(tǒng)（Communication Automation System，CAS），綜合布線系統(tǒng)（Generic Cabling System，GCS）和系統(tǒng)集成中心（System Integrated Center，SIC）5部分組成。其中綜合布線系統(tǒng)是繼水、電、氣之后4種必不可少的建筑物基礎(chǔ)設(shè)施，是智能建筑不可分割的整體，也是衡量建筑智能化程度的重要標(biāo)志。

1 綜合布線系統(tǒng)的特點、組成及標(biāo)準(zhǔn)

1.1 綜合布線系統(tǒng)的特點

（1）兼容性。兼容性是指系統(tǒng)自身是完全獨立的，與應(yīng)用系統(tǒng)相對無關(guān)，因而可以適用于多種應(yīng)用系統(tǒng)。它通過統(tǒng)一的規(guī)劃和設(shè)計，采用統(tǒng)一的傳輸介質(zhì)、信息插座、交連設(shè)備、適配器等將語音、數(shù)據(jù)以及圖像信號綜合到一套標(biāo)準(zhǔn)的布線系統(tǒng)中，解決了建筑物中各種信號的兼容問題，也使系統(tǒng)維護更為方便。

（2）開放性。綜合布線由于采用開放式體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)有嚴(yán)格的國際標(biāo)準(zhǔn)，因此可按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與各種設(shè)備相匹配，從而最大限度地支持其在智能建筑中的應(yīng)用。系統(tǒng)的開放性又使其具有可擴充性，在需升級擴容或更新改造時，通過簡單的跳線即可將設(shè)備擴充進去或重新安置。

（3）靈活性。綜合布線系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的傳輸線纜，相關(guān)連接硬件也均為積木式的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計，以方便管理和使用。

（4）可靠性。綜合布線系統(tǒng)采用高品質(zhì)的材料和組合壓接方式構(gòu)成一套高標(biāo)準(zhǔn)的信息傳輸通道。系統(tǒng)布線全部采用點到點端接，任一鏈路故障均不影響其他鏈路的運行，從而保證了系統(tǒng)的可靠性。且各應(yīng)用系統(tǒng)均采用相同傳輸媒體，可互為備用，間接增加了系統(tǒng)的可靠性。

（5）先進性。綜合布線系統(tǒng)采用光纖與雙絞線混合布線方式，對于普通用戶可采用8芯雙絞線配置，數(shù)據(jù)最大傳輸速率可達到155 Mbps，對于某些特殊用戶需求，還可將光纖引到桌面。

（6）經(jīng)濟性。綜合布線系統(tǒng)就是一種既具有良好的初投資特性，又具有很高的性能價格比的高科技產(chǎn)品。

1.2 綜合布線系統(tǒng)的組成

綜合布線系統(tǒng)采用開放式結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計方式，由6個獨立的子系統(tǒng)組成，如圖1。

（1）工作區(qū)子系統(tǒng) (Work Location)

圖1 綜合布線系統(tǒng)構(gòu)成圖

由用戶工作區(qū)信息插座以及延伸到工作站終端設(shè)備處的連接線纜、適配器等組成，將電話機、微機、攝像機、揚聲器等用戶終端與網(wǎng)絡(luò)連接起來。

（2） 水平子系統(tǒng)（Horizontal）

水平子系統(tǒng)即樓層配線子系統(tǒng)，它由每層配線架IDF至信息插座之間的線纜、信息插座（含轉(zhuǎn)接點及配套設(shè)施）組成，它將樓層內(nèi)的每個信息點與樓層配線架IDF相連。

（3）干線子系統(tǒng)（Back-bone）

干線子系統(tǒng)是由設(shè)備間的主配線架（MDF）至各樓層配線架（IDF）之間的連接電纜組成，它是建筑物的主干電纜，是樓層間垂直（或水平）干線電纜的統(tǒng)稱。

（4）管理子系統(tǒng)（Administration）

管理子系統(tǒng)設(shè)置在樓層配線間，它由樓層配線架、轉(zhuǎn)換插座、跳線等組成，提供了與其它子系統(tǒng)連接的手段。調(diào)整管理子系統(tǒng)的交接就可重新安排線路路由，使得傳輸線路能夠延伸到樓內(nèi)各個工作區(qū)，從而實現(xiàn)了綜合布線系統(tǒng)的靈活性。

（5） 設(shè)備間子系統(tǒng)（Equipment）

設(shè)備間內(nèi)設(shè)置了大樓的進出線設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備、主配線架以及電話及計算機主機等設(shè)備，它把公共系統(tǒng)的各種不同設(shè)備（如計算機主機、數(shù)字程控用戶交換機、樓宇自控設(shè)備等通信或電子設(shè)備）互連起來，它是整個建筑的主要布線區(qū)。

（6） 建筑群子系統(tǒng)（Cam-pus）

樓群配線架與其它建筑物的大樓配線架之間的纜線及配套設(shè)備設(shè)施組成的系統(tǒng)稱為建筑群子系統(tǒng)，它將鄰近的各建筑物內(nèi)的綜合布線系統(tǒng)形成一個統(tǒng)一的整體。

1.3 綜合布線的標(biāo)準(zhǔn)

智能化建筑已逐步發(fā)展成為一種產(chǎn)業(yè)，針對國內(nèi)布線市場的發(fā)展，信息產(chǎn)業(yè)部會同有關(guān)部門共同制定了《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》（GB/T50311-2000）和《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程施工及驗收規(guī)范》（GB/T50311-2000），規(guī)范了國內(nèi)的布線施工和布線測試，也為網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展和普及起到了積極的作用。

2 綜合布線系統(tǒng)的工程設(shè)計與應(yīng)用

2.1 綜合布線系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境

綜合布線系統(tǒng)可用于全數(shù)字式程控交換機系統(tǒng)；語音信箱、電子信箱、語音應(yīng)答和可視圖文系統(tǒng)；建筑物內(nèi)無繩電話通信系統(tǒng)、可視電話、電視會議系統(tǒng)；建筑物內(nèi)信息管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)（樓宇自動化管理）；建筑物內(nèi)、外各信息傳輸網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)；共用天線電視系統(tǒng)、公共廣播傳呼系統(tǒng)等多種應(yīng)用環(huán)境。

2.2 綜合布線的應(yīng)用舉例

鐵路某單位辦公樓是一座現(xiàn)代化智能型建筑，占地面積約為1 500 m2，總建筑面積約2.1萬m2，分為地上12層和地下2層。布線系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計，最終為通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及廣播系統(tǒng)等各系統(tǒng)的應(yīng)用提供一個安全的、開放的、靈活的、先進的和可擴展的應(yīng)用平臺。

該寫字樓機房及主配線間均部署在一層，每層均配備有獨立的配線間。

2.2.1 總體架構(gòu)設(shè)計

綜合布線系統(tǒng)中常見的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 綜合布線系統(tǒng)常見的拓撲結(jié)構(gòu)

本工程網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用星形拓撲結(jié)構(gòu)，由一個中心主結(jié)點（主配線架，設(shè)置在主配線間內(nèi)）向外輻射到各從結(jié)點（樓層配線架，設(shè)置在樓層配線間內(nèi)）組成。主干通道采用多模室內(nèi)光纜沿弱電井豎向敷設(shè)，工作區(qū)水平布線使用超5類非屏蔽雙絞線，每一條從中心結(jié)點到從中心結(jié)點的線路均與其它線路相對獨立，主結(jié)點采用集中式訪問控制策略。

2.2.2 設(shè)計方案

（1）建筑群子系統(tǒng)

通信采用24芯單模室外光纜作為網(wǎng)絡(luò)通道用于與其它建筑物的信息交換，則采用3類大對數(shù)非屏蔽銅纜。

（2）垂直子系統(tǒng)

樓內(nèi)垂直子系統(tǒng)采用室內(nèi)多模光纖和3類大對數(shù)非屏蔽銅纜和沿弱電井垂直敷設(shè)。

（3）水平子系統(tǒng)

走廊部分的布線采用金屬線槽在吊頂內(nèi)敷設(shè)，房間內(nèi)則采用阻燃PVC管暗埋方式引至各信息點。所有區(qū)域均采用6類非屏蔽8芯雙絞線，信息、廣播、通信及視頻監(jiān)控系統(tǒng)共用此布線系統(tǒng)。

（4）工作區(qū)子系統(tǒng)

本系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)分為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)兩部分，在辦公區(qū)域內(nèi)的每個辦公座位布放內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)信息源點；在外網(wǎng)專用區(qū)、開放辦公區(qū)的部分辦公座位、專家區(qū)、主管區(qū)、洽談室和會議室等有外網(wǎng)需求的地點布放外網(wǎng)信息源點。

（5）設(shè)備間子系統(tǒng)

采用48口光纖配線架連接來自建筑群的數(shù)據(jù)主干光纖和至各電信間的數(shù)據(jù)主干光纖。通信系統(tǒng)采用的3類大對數(shù)非屏蔽銅纜，全部卡接在普通110配線架上。設(shè)備間內(nèi)設(shè)備全部采用機柜安裝，機柜為19 inch標(biāo)準(zhǔn)，并配有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備專用配電電源及風(fēng)扇。

主配線間線纜經(jīng)防靜電地板進入相應(yīng)機柜，在完成分組、上架、理線、綁扎后需進行最后的線纜卡接，并保證線纜的安全和理線的整齊美觀。

2.2.3 設(shè)備配置

（1）綜合布線系統(tǒng)信息點的配置

本工程工作區(qū)均采用基本配置，每個工作區(qū)配置2個雙口插座，1個為信息插座，根據(jù)所屬網(wǎng)絡(luò)不同分別屬于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或外部網(wǎng)絡(luò)，另1個為電話插座；每個生活區(qū)也配置2個插座，1個為雙口信息插座，另1個為單口電話插座。

每層均在樓梯間以及走廊兩端各布設(shè)1臺網(wǎng)絡(luò)攝像機；在以樓梯為界的兩側(cè)走廊中部各布設(shè)1架廣播。

（2）傳輸介質(zhì)的選擇

本工程采用光纖和雙絞線混合布線方式，既能滿足組近期通信業(yè)務(wù)、計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)等需要，同時干線光纜的高帶寬特性為將來的發(fā)展提供了足夠的裕量，通過主干通道可同時傳輸多路實時多媒體信息，滿足遠期業(yè)務(wù)需求。同時水平工作區(qū)選用6類雙絞線，既保證系統(tǒng)目標(biāo)得以滿足，也不會增加額外的工程造價。

（3）各類跳線及接插件選型

本工程選用6類標(biāo)準(zhǔn)，纜線、連接硬件、跳線、連接線等配件必須都為6類，才能保證整個系統(tǒng)為6類。

2.2.4 拓撲結(jié)構(gòu)的選擇

總體而言，拓撲結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)吞吐量、響應(yīng)時間、可靠性、接口特性、軟件開銷、建筑結(jié)構(gòu)以及經(jīng)濟性要求。本工程選用了星形拓撲結(jié)構(gòu)，具有如下優(yōu)點：

（1）可靠性。要保障系統(tǒng)中一個結(jié)點出現(xiàn)故障不能使整個布線系統(tǒng)癱瘓，要保障故障容易檢測和隔離。

（2）靈活性。要保障系統(tǒng)可以方便地移動、增加或刪除與水平布線相連接的信息點。

（3）可擴充性。要保障系統(tǒng)未來擴充發(fā)展的需要，路由要短，同時要保障安全，應(yīng)便于擴充與安裝。

2.3 實際應(yīng)用中的注意事項

（1）電源需求

在每個工作區(qū)內(nèi)應(yīng)預(yù)留交流電源插座（5孔）一組，使用功率可按1 kW計算；在主配線間及樓層配線間內(nèi)預(yù)留交流電源插座組（4-5個獨立或組合插座）一處，使用功率可按1.6 kW計算。

系統(tǒng)設(shè)備用電要有可靠的交流電源供電，為了保證供電的可靠性，需要采用雙電源供電方式，并考慮備用電源。

（2）系統(tǒng)防火/防水要求

所有線纜均為阻燃線纜，敷線后使用防火材料有效封閉地板洞；在易燃的區(qū)域和大樓豎井內(nèi)沒有用鋼管保護的電纜或光纜，應(yīng)采用防火和防毒的電纜；壁掛設(shè)備后應(yīng)附防火背板。

（3）系統(tǒng)抗電磁干擾要求

所有設(shè)備間、配線間以及豎井內(nèi)金屬構(gòu)件均應(yīng)可靠接地，在主/樓層配線間預(yù)留接地端子，接地電阻≤1Ω。關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)連線上串接防雷防浪涌電壓的網(wǎng)絡(luò)保護器。

所有線纜均封閉于鍍鋅金屬線槽內(nèi)以屏蔽電磁干擾，弱電金屬線槽的敷設(shè)應(yīng)與強電線槽保持一定間距，最低不小于30 cm。

3 結(jié)束語

綜合布線的重要性體現(xiàn)在智能建筑的各個方面，是現(xiàn)代化大樓內(nèi)部的“信息高速公路”，是信息高速公路在現(xiàn)代大樓內(nèi)的延伸。

人們將后工業(yè)時代的環(huán)保意識和安全舒適的內(nèi)容注入到智能化工程的設(shè)計思想，在繼承節(jié)能、高效的原則基礎(chǔ)上，對人的活動空間、溫濕度、光照等舒適性因素進行了更加細化和優(yōu)化的智能管理。具有樓宇自動化系統(tǒng)的建筑物提供舒適的工作環(huán)境，以及綜合性自動化監(jiān)控管理功能。智能建筑不僅僅可為人們提供舒適、便利的環(huán)境，還具有可持續(xù)發(fā)展的節(jié)能功效。智能建筑應(yīng)該成為人類與自然和諧共存，可持續(xù)發(fā)展的建筑。