智能建筑弱電設(shè)計(jì)方案與綜合布線應(yīng)用研究

梁 征

（天津市第一輕工業(yè)學(xué)校，天津 300162）

0 引 言

建筑的弱電設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)其智能化的重要環(huán)節(jié)，弱電設(shè)計(jì)需要通過綜合布線來實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)互通。智能建筑是采用綜合布線來將中央處理設(shè)施和其他通信終端進(jìn)行互聯(lián)，進(jìn)而構(gòu)建一套完善的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)建筑通信、網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控、報(bào)警等的一體化功能[1]。弱電設(shè)計(jì)與綜合布線對(duì)建筑的智能化有著決定性的影響。

1 智能建筑弱電設(shè)計(jì)及綜合布線系統(tǒng)概述

1.1 智能建筑

“智能建筑”是從20世紀(jì)80年代傳入我國(guó)的，當(dāng)前國(guó)標(biāo)GB50314—2015《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中將其定義為以建筑物為平臺(tái)，融合了各類信息，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)與設(shè)施一體化，形成人-建-環(huán)互為協(xié)調(diào)的整合體，可以為居民提供高效、安全、健康、便捷的建筑環(huán)境。

隨著社會(huì)技術(shù)與科技的發(fā)展，建筑工程也產(chǎn)生了較大的改革與發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)在建筑電氣中的應(yīng)用，讓人們的生活以及對(duì)住所的需求都有了較大的改變與跳躍。

我國(guó)政府推動(dòng)的智慧城市、智能小區(qū)及智能家庭對(duì)信息技術(shù)在住宅建筑中的應(yīng)用提出了更高要求。智能小區(qū)與傳統(tǒng)住宅的建筑電氣之間存在明顯差異，智能和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)將滲透到每個(gè)家庭的日常生活中。城市建設(shè)中，節(jié)約土地資源的高密度城市，以資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)為重點(diǎn)的綠色建筑、以人類生存環(huán)境為核心的健康建筑、以社會(huì)保障為核心的安全城市、適應(yīng)現(xiàn)有城市的發(fā)展要求以及住宅建筑和公共建筑的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)為更具革命性的目標(biāo)。

現(xiàn)代建筑的社會(huì)生態(tài)正在發(fā)生著巨大的變化，在功能、形狀、性能、操作和與城市的互動(dòng)中形成新的概念和技術(shù)解決方案。建筑智能的本質(zhì)是建筑電氣系統(tǒng)的智能，即建筑電氣薄弱部分，是一種基于信息化的樓宇控制、土木工程、裝飾工程、電氣工程的系統(tǒng)，是互聯(lián)網(wǎng)與建筑相融合而生成的。

1.2 弱電設(shè)計(jì)

智能建筑未引入我國(guó)時(shí)，弱電設(shè)計(jì)主要指的是電話與廣播的系統(tǒng)方案和弱電槽等的鋪設(shè)方案。但在80年代后，弱電設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)一步擴(kuò)大，與智能化通信系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)拓展弱電設(shè)計(jì)的范圍。當(dāng)前，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，智能建筑弱電設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括綜合布線、網(wǎng)絡(luò)、電話、電視、廣播、電梯、照明及控制網(wǎng)等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[2]。

1.3 綜合布線系統(tǒng)

綜合布線系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱PDS，相當(dāng)于是建筑物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是把建筑物的弱電設(shè)計(jì)連接起來的紐帶，屬于對(duì)通信傳輸?shù)募?。在建筑物?nèi)，以模塊化的形式，將通信信號(hào)中的語音、圖像、文字資料及傳感器信號(hào)等信息，通過傳輸媒介進(jìn)行有目的的連接，并整合到一套統(tǒng)一的布線系統(tǒng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)建筑系統(tǒng)的有機(jī)整合[3]。

2 智能建筑弱電設(shè)計(jì)及綜合布線應(yīng)用案例

2.1 工程概況

某智能建筑弱電設(shè)計(jì)與綜合布線的工程，一共7層，其中地上6樓，地下1樓。該建筑是用以賓館功能，因此對(duì)建筑的弱電設(shè)計(jì)要高于普通的居民或辦公樓。結(jié)合該工程的特殊需要，應(yīng)合理地進(jìn)行弱電化設(shè)計(jì)，在考慮經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合布線。

2.2 智能建筑弱電設(shè)計(jì)

對(duì)智能建筑弱電進(jìn)行設(shè)計(jì)，其弱電設(shè)計(jì)的主要載體是電氣的主接線。該主接線能對(duì)一定區(qū)域里每種設(shè)施之間的功能關(guān)系和回路關(guān)系造成一系列的影響，還能在配套用電設(shè)備與有關(guān)電氣設(shè)備的挑選中、在極端保護(hù)與自動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行中起著重要作用。低壓電氣中的主接線可分為單母線和雙母線兩部分。其中，單母線可以分為兩種不同的形式，即單母接線與分段連接。如果智能化住宅小區(qū)的功能表現(xiàn)地相對(duì)單一，一般在9樓或以上，那么居民用電的負(fù)荷將相對(duì)較低。因此，為了保持負(fù)載功耗的實(shí)用性與安全性，應(yīng)采用雙電源提供用電的形式，還要采用擁有變壓器功能和電流互感器的開關(guān)柜來完成電壓、功率和電流的精準(zhǔn)測(cè)量。

3 智能建筑綜合布線應(yīng)用

考慮到該智能建筑工程為賓館，要求功能具有較好的可拓展性，因此選擇開放式的綜合布線，對(duì)其功能使用模塊化設(shè)計(jì)。該工程的綜合布線系統(tǒng)主要包括6個(gè)相互獨(dú)立又聯(lián)系的子系統(tǒng)：（1）工作區(qū)子系統(tǒng)；（2）水平子系統(tǒng)；（3）管理子系統(tǒng)；（4）垂直干線子系統(tǒng)；（5）設(shè)備間子系統(tǒng)；（6）建筑群子系統(tǒng)[4]。

此外，綜合布線采用的是星狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠結(jié)合各種適配器與傳輸媒介，形成針對(duì)性的邏輯拓?fù)?。主要層被設(shè)計(jì)在主機(jī)房?jī)?nèi)，并由此為起點(diǎn)，輻射到每個(gè)樓層中，其傳輸媒介是光纖以及485/484等線纜。水平方面的拓?fù)浔辉O(shè)計(jì)在每個(gè)樓層的配線房中，從配線架傳出的水平雙絞線與所在樓層的信息點(diǎn)進(jìn)行連接。

3.1 工作間子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)一般是從TO信息點(diǎn)引出的，連接到各個(gè)終端，如客房、辦公室、收銀臺(tái)、設(shè)備房及洗消間等的信息插座上。該系統(tǒng)的主要部件包括裝配軟線、適配器以及必要的拓展軟線。運(yùn)用這3種主要的部件可以在終端與I/O進(jìn)行連接。工作間子系統(tǒng)的UTP/FTP跳線同窗采用軟線類型，雙絞線的芯通常采用多股細(xì)銅絲，且為了保證軟度，一般不大于5 m。此外，信息點(diǎn)的設(shè)置結(jié)合該建筑工程的具體需要，共設(shè)置了112個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)、97個(gè)語音點(diǎn)。其中，信息插座一般周邊要配備相應(yīng)的電源供給設(shè)備，兩者之間的距離要大于30 cm。

3.2 水平子系統(tǒng)

水平子系統(tǒng)主要是同一樓層內(nèi)的線路鋪設(shè)，終端連接到信息插座或者是中轉(zhuǎn)點(diǎn)上。該系統(tǒng)的主要部件包括信息插座、水平電纜及中轉(zhuǎn)點(diǎn)。電纜主要是UTP類型的，從管理間的配線架導(dǎo)出至中轉(zhuǎn)點(diǎn)或者是工作間的電纜最大距離不能超過90 m，而工作區(qū)、中轉(zhuǎn)點(diǎn)的電纜總長(zhǎng)不能超過10 m。水平電纜和工作間類似，使用五類雙絞線，或者是光纖。

3.3 管理子系統(tǒng)

管理子系統(tǒng)一般位于樓層的配線間，與水平子系統(tǒng)相連，也是主干層的設(shè)置位置。該系統(tǒng)的主要部件包括整棟建筑與各個(gè)樓層的配線架、跳線及轉(zhuǎn)換插座。運(yùn)用這4種部件，使用者能夠在該系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)線纜的拓展、修改、連接與增加，并能夠?qū)崿F(xiàn)更高線路的路徑。不同的功能需要使用不同的線路路由。將該系統(tǒng)與其他系統(tǒng)進(jìn)行連接，可以將整個(gè)布線形成一個(gè)綜合的系統(tǒng)。修改管理子系統(tǒng)中線纜的連接方式，能夠修改整個(gè)建筑中弱電設(shè)計(jì)與信息的聯(lián)通方式。該智能建筑的綜合布線中，管理子系統(tǒng)的連接有3類：水平與干線、主干線之間及進(jìn)樓設(shè)施之間。通過色標(biāo)對(duì)線纜進(jìn)行標(biāo)記，方便管理[5]。

3.4 垂直干線子系統(tǒng)

垂直干線子系統(tǒng)主要是連接主設(shè)備和各個(gè)樓層的配線房。垂直干線子系統(tǒng)的主要部件就是線纜。本智能建筑工程中的垂直干線子系統(tǒng)，采用的是分層的星型結(jié)構(gòu)。6層樓中，每層都采用該子系統(tǒng)與建筑的主設(shè)備房進(jìn)行連接，以25對(duì)為一個(gè)組合單位進(jìn)行連接。

3.5 設(shè)備間子系統(tǒng)

設(shè)備間子系統(tǒng)是整個(gè)智能建筑的數(shù)據(jù)、信息、語音及垂直干線子系統(tǒng)線纜連接的終點(diǎn)，也是所有線纜的傳輸終點(diǎn)。設(shè)備間子系統(tǒng)的主要部件就是信息的接收裝置、設(shè)備主機(jī)等部件。該智能建筑的設(shè)備間設(shè)置在一樓位置，與電梯相鄰，并預(yù)留了拓展位置。設(shè)備間設(shè)置了過流、過壓及防雷等設(shè)施，根據(jù)AN SI/TIA/EIA-569要求規(guī)劃。

3.6 建筑群子系統(tǒng)

建筑群子系統(tǒng)介質(zhì)選擇原則為樓和樓之間在2 km以內(nèi)、傳輸介質(zhì)為室外光纖、可采用埋入地下或架空（4 m以上）方式、需要避開動(dòng)力線及注意光纖彎曲半徑。建筑群子系統(tǒng)施工要點(diǎn)：路由起點(diǎn)、終點(diǎn)；線纜長(zhǎng)度、入口位置、媒介類型、所需勞動(dòng)費(fèi)用以及材料成本計(jì)算。建筑群子系統(tǒng)所在的空間還有對(duì)門窗、天花板、電源、照明及接地的要求。

4 結(jié) 論

智能建筑弱電設(shè)計(jì)與綜合布線通常包括配電自動(dòng)化設(shè)計(jì)、布線六大子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。智能建筑弱電設(shè)計(jì)與綜合布線共同為建筑的智能化提供了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的支撐效果。通過綜合布線，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)、電話、電視、廣播、電梯及照明等弱電信息進(jìn)行整合。本文給出的智能建筑工程案例，采用六個(gè)模塊化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行弱電設(shè)計(jì)和綜合布線，以確保智能建筑具備更好的拓展性和先進(jìn)性，保障智能建筑的信息傳輸和安全可靠，實(shí)現(xiàn)建筑系統(tǒng)各類文字信號(hào)、視頻信號(hào)及圖像信號(hào)等的有機(jī)整合。