智慧家庭CAD設(shè)計(jì)與實(shí)踐

摘? 要：FTTR全光Wi-Fi的商用，標(biāo)志著第五代固定網(wǎng)絡(luò)（the 5th generation Fixed networks，F(xiàn)5G）時(shí)代正式來臨，目前智慧家庭是電信運(yùn)營(yíng)商2C的主要業(yè)務(wù)之一。為滿足智慧家庭業(yè)務(wù)發(fā)展需求，智慧家庭工程師需快速向客戶商洽、交付智慧家庭組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案。文章對(duì)智慧家庭組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了研究，用內(nèi)墻線法+拼圖法實(shí)現(xiàn)CAD制圖來進(jìn)行智慧家庭組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：智慧家庭組網(wǎng);CAD工程制圖;方案設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP391.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2021）05-0141-03

Smart Home CAD Design and Practice

HE Liang

（Hunan Post and Telecommunication College，Changsha? 410015，China）

Abstract：With the commercial of FTTR all-optical Wi-Fi，marking the official arrival of the F5G（the 5th generation Fixed networks）era，the smart home is now one of the main businesses of telecom operator 2C. To meet the needs of smart home business development，smart home engineers need to quickly negotiate and deliver smart home networking design solutions to customers. The article investigates smart home networking technology and uses the interior wall line method + jigsaw method to implement CAD mapping for smart home networking solution design.

Keywords：smart home networking;CAD engineering drawing;solution design

0? 引? 言

家庭是社會(huì)組成的基本單元，智慧家庭能滿足新時(shí)代家庭用戶智能化、精細(xì)化與個(gè)性化的生活需求[1]，承載著每個(gè)家庭對(duì)美好生活的向往。近幾年來，國(guó)家和地方政府出臺(tái)許多政策，引導(dǎo)和扶持智慧家庭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2020年千兆5G、千兆寬帶、新一代Wi-Fi6技術(shù)、光纖到房間（Fiber to The Room，F(xiàn)TTR）、全光Wi-Fi等新技術(shù)催生了許多智慧家庭應(yīng)用，電信運(yùn)營(yíng)商在其中表現(xiàn)更為突出，“三大運(yùn)營(yíng)商也積極推進(jìn)智慧家庭業(yè)務(wù)戰(zhàn)略，推進(jìn)消費(fèi)者家庭生活的智慧化、信息化升級(jí)”[2]，相繼出現(xiàn)了中國(guó)電信與中國(guó)聯(lián)通的“三千兆”業(yè)務(wù)、中國(guó)移動(dòng)的“全千兆”業(yè)務(wù)。

寬帶網(wǎng)絡(luò)是智慧家庭的基礎(chǔ)。隨著“寬帶中國(guó)”國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施，我國(guó)已成為全球FTTH寬帶用戶最多的國(guó)家。截至2020年底，三家電信運(yùn)營(yíng)商的固定互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入用戶總數(shù)達(dá)4.84億，100 Mbps及以上接入速率的用戶占比達(dá)89.9%;1 000 Mbps及以上接入速率的用戶數(shù)達(dá)640萬[3]。在今年的3月24日工信部下發(fā)了《“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》，其中明確提出，到2023年底“千兆光纖網(wǎng)絡(luò)具備覆蓋4億戶家庭的能力，千兆寬帶用戶突破3 000萬戶”[4]，預(yù)示著智慧家庭市場(chǎng)進(jìn)入蓬勃發(fā)展期，智慧家庭的發(fā)展建設(shè)促使人們生活幸福感、獲得感得到提高。

1? 智慧家庭組網(wǎng)技術(shù)

由于在家庭場(chǎng)景中用戶的智能手機(jī)、平板電腦、臺(tái)式電腦以及智能家居設(shè)備要聯(lián)網(wǎng)，從網(wǎng)絡(luò)健壯性、易用性角度考慮，智慧家庭組網(wǎng)技術(shù)基本上采用有線+無線的組網(wǎng)方式：有線（網(wǎng)線或光纖）入戶，甚至到房間、桌面或臺(tái)面;無線Wi-Fi覆蓋各個(gè)房間，提供便捷的移動(dòng)性接入。用到的網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備主要有光貓、無線路由器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒、融合盒子等，信號(hào)延伸設(shè)備有無線AP、面板AP、電力貓、無線中繼器等。具體組網(wǎng)要依據(jù)用戶的需求、戶型大小、房間布局等因素來定，而無線AP放置點(diǎn)要根據(jù)每個(gè)房間里的信號(hào)質(zhì)量和強(qiáng)度來綜合考慮，盡量使沒有無線AP的各房間的信號(hào)均衡，且要求都在-60 dbm以上，這樣能保證每個(gè)房間里的上網(wǎng)速率使用戶感到滿意。

影響無線信號(hào)強(qiáng)度除了墻壁等物體的穿透損耗外，與材質(zhì)、距離遠(yuǎn)近以及信道的同頻干擾、鄰頻干擾有關(guān)，還與無線設(shè)備的性能有關(guān)。因此在設(shè)計(jì)智慧家庭組網(wǎng)方案時(shí)，要綜合考慮以上諸多因素，為用戶做好網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。做網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃甚至是信號(hào)仿真，與戶型圖有密切關(guān)系。這時(shí)要用到CAD制圖軟件來畫戶型圖，以此作為底圖，進(jìn)一步繪制智慧家庭網(wǎng)絡(luò)施工圖紙。筆者所用CAD軟件是AutoDESK公司出品的AutoCAD2014，與其他CAD軟件的操作方法、過程基本一致。

2? 智慧家庭CAD制圖

智慧家庭組網(wǎng)圖繪制步驟主要分為四步：繪制通用圖紙模板、繪制戶型圖、繪制智慧家庭組網(wǎng)圖和最終輸出圖紙。

2.1? 繪制通用圖紙模板

一般可以繪制常用的A3橫向、A4縱向兩種圖框備用。通用圖紙模板中設(shè)置好繪圖環(huán)境：?jiǎn)挝荒J(rèn)，長(zhǎng)度、角度都采用十進(jìn)制，小數(shù)點(diǎn)0位;建立2～3種文字樣式，對(duì)應(yīng)字號(hào)為大號(hào)、中號(hào)、小號(hào);建立圖層，通用的圖層有圖框?qū)?、文字層、?biāo)注層、中心線層，還可新建設(shè)備層、線纜層、建筑物層，等等，圖層建立要根據(jù)圖面上的圖形類型來劃分，必須利用圖層來管理圖形，這樣圖面層次清晰、利于后期修改;加載必要的線型，大部分圖形為細(xì)實(shí)線;合理設(shè)置線寬，線寬種類不宜超過3種，寬度遵守2倍遞增原則。

在圖紙模板中繪制好圖幅線、圖框線和圖銜。圖銜樣式要依據(jù)公司或單位的規(guī)定，每家的做法有差異。

使用CAD繪制時(shí)，一般按1：1進(jìn)行輸入繪制，在成圖并進(jìn)行輸出時(shí)，則要根據(jù)所需圖紙的圖幅設(shè)置比例，根據(jù)家庭住宅面積大小來選擇比例，可用的比例有1：50、1：100、1：150和1：200。當(dāng)然也可以設(shè)置其他比例。

2.2? 繪制戶型圖

戶型圖為二維平面圖。繪制戶型平面圖主要有兩種方法：中軸線法和內(nèi)墻線法，前者在建筑設(shè)計(jì)中采用較多，后者在室內(nèi)設(shè)計(jì)中采用較多[5]。如果工程師能從建設(shè)單位或設(shè)計(jì)單位處拿到CAD原圖，則此項(xiàng)工作不用做，直接跳到繪制智慧家庭組網(wǎng)圖。

中軸線法操作過程包括五步：畫中軸線，畫墻體，畫門、窗，畫廚、衛(wèi)器具，畫家具、電器。中軸線是墻體的中心軸線，對(duì)于智慧家庭中的住宅已經(jīng)竣工，甚至有些已完成家裝設(shè)計(jì)，因而此方法不適合繪制智慧家庭的戶型圖。

內(nèi)墻線法的操作步驟劃分為六步：描內(nèi)墻線，墻體，組合成房型，后面三步同中軸線法的后面三步。墻體由內(nèi)墻線向外偏移而成，這是該方法的關(guān)鍵之處。如表1所示，Wi-Fi信號(hào)傳播在穿透不同材質(zhì)障礙物時(shí)減弱，承重墻穿透損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于間隔墻穿透損耗。智慧家庭的戶型圖繪制深度只要求到第四步插入門、窗，廚、衛(wèi)器具和家具、電器可以不用繪制。

描內(nèi)墻線的源圖從客戶或物業(yè)得到，或?qū)?gòu)房合同中的平面圖進(jìn)行翻拍。拍攝的照片可能會(huì)有鏡頭畸變（如枕形、桶形、梯形、魚眼形），此時(shí)需要對(duì)圖片進(jìn)行必要處理，不然誤差較大。將圖片插入CAD軟件時(shí)，還要注意圖片的寬高比保持不變，變形應(yīng)在容許的誤差范圍內(nèi)。

內(nèi)墻線法繪制智慧家庭戶型圖的詳細(xì)操作為：

（1）將插入CAD軟件中的圖片進(jìn)行縮放處理，依據(jù)圖片上標(biāo)注的尺寸來進(jìn)行參照縮放。如果圖片上沒有尺寸標(biāo)注，可按典型物件的尺寸來作參照縮放，如標(biāo)準(zhǔn)門的寬度為900 mm，再根據(jù)實(shí)際測(cè)量值校正一下。

（2）描畫內(nèi)墻線時(shí)要區(qū)分承重墻、非承重墻。描邊線條應(yīng)適當(dāng)加粗、顏色亮顯醒目，并打開正交。描內(nèi)墻線時(shí)還要注意不相鄰原則，以減少后面的圖形編輯工作量。不相鄰原則是指相鄰房間的內(nèi)部墻線只用畫一條。

（3）往外偏移內(nèi)墻線，偏移距離的典型值承重墻240 mm、非承重墻120 mm，或按實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)。

（4）編輯修改，得到墻體。采用修剪、圓角、拉伸等圖形編輯命令來完成操作，先補(bǔ)缺失的墻線，再修剪重疊、交叉線。

2～4步的操作結(jié)果示意如圖1所示（圖中黑色線表示承重墻，灰色線表示非承重墻）。

（5）刪除重復(fù)線條，使圖面簡(jiǎn)潔。在AutoCAD中使用overkill命令來消除重復(fù)線。在AutoCAD2011及以前版本中，overkill非內(nèi)建命令，要先安裝Express Tools工具。從AutoCAD2012開始這個(gè)命令自帶，可以在“修改”菜單或者“修改II”工具條中找到這個(gè)命令。

（6）畫門、窗。依據(jù)實(shí)際情況的位置開門洞、窗洞，再插入門、窗圖塊，或采用簡(jiǎn)易圖來表示，如圖2所示。

在實(shí)際工作中，源圖可能獲取不到。此時(shí)繪制戶型圖要采用內(nèi)墻線法+拼圖法。繪圖前，需到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘察，測(cè)量室內(nèi)每間房的開間、進(jìn)深尺寸并詳細(xì)記錄，畫出草圖，在草圖上標(biāo)明每個(gè)房間的尺寸、門窗位置，應(yīng)區(qū)分承重墻和非承重墻。依據(jù)草圖上的各房間內(nèi)部尺寸來畫內(nèi)墻線，再往外偏移得到墻體。然后依照房與房相鄰關(guān)系、墻與墻對(duì)齊關(guān)系來將各分立的房間拼接成整體房型。其他操作跟上述的內(nèi)墻線法中操作類似。

2.3? 繪制智慧家庭組網(wǎng)圖

把戶型平面圖作為底圖，在此基礎(chǔ)上增加設(shè)備布局和線纜走線。

設(shè)備布局事前要與用戶充分溝通，確定業(yè)務(wù)需求，從而確定設(shè)備的放置位置。在做設(shè)計(jì)方案時(shí)，若涉及有線改造或新布線，要周全考慮有線布線的施工難度、美觀、干擾及安全等問題，還應(yīng)妥善考慮無線設(shè)備的信號(hào)穿透損耗的問題。

在圖面上布線采用的方法分為兩種：一是線纜布線采用多段線或直線繪制，畫線時(shí)注意橫平豎直。在布線操作時(shí)，要兼顧走線路由設(shè)計(jì)。此方法有利于測(cè)量線纜長(zhǎng)度，適應(yīng)于需重新布線的場(chǎng)合。二是線纜布線采用圓弧、直線、樣條曲線繪制，不考慮走線路由設(shè)計(jì)，主要標(biāo)示信息點(diǎn)位及接線。此方法適應(yīng)于無須布線的場(chǎng)合。

“為了保證制圖質(zhì)量，除了要滿足各專業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)范和圖紙表達(dá)的內(nèi)容深度要求之外，在圖紙整體版面質(zhì)量上也應(yīng)有要求”[6]。組網(wǎng)圖畫完后，應(yīng)對(duì)圖面進(jìn)行必要清理，使圖面整潔、干凈，圖面排版效果好。

最終的智慧家庭組網(wǎng)工程圖（未加圖框）如圖3所示。

2.4? 圖紙輸出

繪制完成的圖紙要進(jìn)行輸出，如果是打印出圖，可以從模型空間中打印出圖、從布局空間中打印出圖。從模型空間中打印出圖前，先將之前繪制好的圖紙圖框插入到模型空間，插入時(shí)要按輸出比例反向放大再框住智慧家庭組網(wǎng)圖。從布局空間中打印出圖的方法相對(duì)更加靈活，將圖紙圖框插入到布局空間中，添加合適的視口，調(diào)整好智慧家庭組網(wǎng)圖的顯示比例和位置，注意隱匿視口線。

如果是電子版出圖，按上面的進(jìn)行虛擬打印成圖片、PDF文件，或在布局空間中截圖。得到的電子版作為附件或直接插入到設(shè)計(jì)方案的文檔中。電子版出圖要注意設(shè)置合適的清晰度，分辨率在600像素/英寸以上。

3? 結(jié)? 論

當(dāng)千兆時(shí)代來臨，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程持續(xù)加速，智慧家庭不再局限于生活、娛樂、社交，而與智慧教育、智慧家居、智慧醫(yī)療、智慧養(yǎng)老、智慧辦公、智慧安防、智慧社區(qū)等多個(gè)領(lǐng)域相互滲透，各種數(shù)字化應(yīng)用將滿足人們對(duì)美好生活的需求。C端個(gè)人、家庭用戶極速增長(zhǎng)，智慧家庭將是萬億級(jí)的市場(chǎng)。智慧家庭工程師應(yīng)掌握CAD工程制圖來完成快速設(shè)計(jì)、快速交付任務(wù)的技能，提升支撐智慧家庭業(yè)務(wù)能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 趙燕.5G時(shí)代智慧家庭：從單品智能到場(chǎng)景智能 [N].通信產(chǎn)業(yè)報(bào)，2020-10-26（第6版）.

[3] 運(yùn)行監(jiān)測(cè)協(xié)調(diào)局.2020年通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào) [R/OL].（2021-01-22）.https：//www.miit.gov.cn/gxsj/tjfx/txy/art/2021/art_057a331667154aaaa6767018dfd79a4f.html.

[4] 中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部.“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年） [R/OL].（2021-03-24）.http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-03/25/content_5595693.htm.

[5] 王文華，任培培.AutoCAD繪制戶型圖的方法探析 [J].商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，15（5）：51-53.

[6] 何亮.通信工程CAD快速制圖途徑 [J].中國(guó)新通信，2019，21（6）：10-12.

作者簡(jiǎn)介：何亮（1973—），男，漢族，湖南益陽人，講師，本科，研究方向：通信技術(shù)和職業(yè)教育。