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關(guān)于智能建筑智能化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的幾點思考
摘要:本文討論了網(wǎng)絡(luò)布局、綜合布線和弱電方面的技術(shù),配合圖片進(jìn)行描述,以及從中獲得的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞:智能建筑 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
1 緒論
智能建筑(Intelligent Building)簡稱IB,是信息時代和計算機(jī)應(yīng)用科學(xué)的必然產(chǎn)物,是現(xiàn)代高科技與建筑完美結(jié)合。它一般被認(rèn)為是利用系統(tǒng)集成方法,將計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)和建筑藝術(shù)有機(jī)結(jié)合,通過對設(shè)備的自動監(jiān)控,對信息資源的管理和對使用者的信息服務(wù)及其建筑的優(yōu)化組合,所獲得的投資合理、適合信息社會要求并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點的建筑物。
2 需求分析和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
時下,智能建筑正向著集成化、智能化、協(xié)調(diào)化方向發(fā)展,實現(xiàn)智能化管理已成為重要標(biāo)志。國外對智能大樓的研究早在80年代初就開始了,并在大廈出租率、投資回收率、經(jīng)濟(jì)效益等方面取得成功。在設(shè)計上考慮了以下幾點:①實用性——即能支持各種數(shù)據(jù)通信、多媒體技術(shù)以及信息管理系統(tǒng)等,并且能適應(yīng)現(xiàn)代和未來技術(shù)的發(fā)展,保證15~20年不落后;②靈活性——即任意信息點能夠連接不同類型的設(shè)備,如微機(jī)、打印機(jī)、終端、服務(wù)器等;③開放性——即能支持任何廠家的任意網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品,支持任意網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(總線型、星型、環(huán)型等);④模塊化——結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)中除去固定于建筑物內(nèi)的水平線纜外,其所有的接插件都是積木式的標(biāo)準(zhǔn)件,以方便使用管理和擴(kuò)充;⑤擴(kuò)展性——實施后的結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)是可擴(kuò)充的,以便將來有更大的需求時,很容易將設(shè)備安裝進(jìn)去;⑥經(jīng)濟(jì)性——一次性投資,維護(hù)費(fèi)用極低,使整體投資達(dá)到最佳。
3 智能建筑中的弱電系統(tǒng)
智能建筑弱電技術(shù)的定義為智能建筑弱電系統(tǒng)是以建筑環(huán)境和系統(tǒng)集成為平臺,主要通過綜合布線系統(tǒng)作為傳輸網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)通道,由各種弱電技術(shù)與建筑環(huán)境的各種設(shè)施有機(jī)結(jié)合和綜合運(yùn)用形成各個子系統(tǒng),從而構(gòu)成了符合智能建筑功能等方面要求的建筑環(huán)境。
智能建筑中的弱電主要有兩類:一類是國家規(guī)定的安全電壓等級及控制電壓等低電壓電能,有交流與直流之分,如24V直流控制電源,或應(yīng)急照明燈備用電源。另一類是載有語音、圖像、數(shù)據(jù)等信息的信息源,如電話、電視、計算機(jī)的信息。
智能建筑弱電技術(shù)基本涵義仍然是原來意義上的弱電技術(shù),只不過隨著現(xiàn)代弱電高新技術(shù)的迅速發(fā)展,智能建筑中的弱電技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。它是由現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代自動控制技術(shù)和現(xiàn)代圖像顯示技術(shù)、綜合布線技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)以及其他現(xiàn)代高新技術(shù)與建筑技術(shù)的有機(jī)結(jié)合構(gòu)成的,弱電技術(shù)的應(yīng)用程度決定了智能建筑的智能化程度。
在總體結(jié)構(gòu)上,我們建議設(shè)置一個中央控制室,所有子系統(tǒng)的控制中心(包括消防控制中心)都集中到中控室,這樣做既方便了管理又節(jié)省了不少人力、財力、物力�？紤]到各種因素,中控室可以用玻璃墻隔成不同的區(qū)域,以放置各子系統(tǒng)的控制柜。
在各子系統(tǒng)配置上①安全防范系統(tǒng):閉路電視監(jiān)控系統(tǒng):對大廈主要部位進(jìn)行24小時實施監(jiān)視。并作記錄,以便發(fā)生事故后備查。②信息管理系統(tǒng):停車場系統(tǒng):智能收費(fèi)和管理系統(tǒng)。樓宇控制系統(tǒng):實現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控從而節(jié)約能源、節(jié)省經(jīng)費(fèi);實現(xiàn)所有智能系統(tǒng)的集中管理。③信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng):以太網(wǎng)接入:為增值服務(wù)提供平臺。有線及衛(wèi)星系統(tǒng):獲得娛樂的主要手段。綜合布線系統(tǒng):建立通訊網(wǎng)絡(luò)(即信息網(wǎng)絡(luò))基礎(chǔ)通道。手機(jī)信號放大系統(tǒng):處處無手機(jī)信號盲區(qū)。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(如圖1)
綜合布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(如圖2)
綜合布線系統(tǒng)應(yīng)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)下的每個分支子系統(tǒng)都是相對獨(dú)立的單元,對每個分支單元系統(tǒng)改動都不影響其他子系統(tǒng)。參考國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,將建筑物綜合布線系統(tǒng)分為六個子系統(tǒng):①工作區(qū)子系統(tǒng)②配線(水平)子系統(tǒng)③干線(垂直)子系統(tǒng)④設(shè)備間子系統(tǒng)⑤管理子系統(tǒng)⑥建筑群子系統(tǒng)。(如圖3)
工作區(qū)子系統(tǒng)(如圖4) 工作區(qū)子系統(tǒng)由終端設(shè)備連接到信息插座的連線(或軟線)組成。它包括裝配軟線、連接件和連接所需的擴(kuò)展軟線,并在終端設(shè)備和輸入/輸出(I/O)之間搭接,相當(dāng)于電話配線系統(tǒng)中連接話機(jī)的用戶線及話機(jī)終端部分。在智能大廈綜合布線系統(tǒng)中,工作區(qū)常用術(shù)語服務(wù)區(qū)(coveragearea)替代,通常服務(wù)區(qū)大于工作區(qū)。終端設(shè)備可以是電話、微機(jī)和數(shù)據(jù)終端,也可以是儀器儀表、傳感器探測器。
水平布線子系統(tǒng)(如圖5) 水平區(qū)子系統(tǒng)應(yīng)由工作區(qū)用的信息插座,樓層分配線設(shè)備至信息插座的水平電纜、樓層配線設(shè)備和跳線等組成。一般情況,水平電纜應(yīng)采用4對雙絞線電纜。在水平子系統(tǒng)有高速率應(yīng)用的場合,應(yīng)采用光纜,即光纖到桌面。水平子系統(tǒng)根據(jù)整個綜合布線系統(tǒng)的要求,應(yīng)在二級交接間、交接間或設(shè)備間的配線設(shè)備上進(jìn)行連接,以構(gòu)成電話、數(shù)據(jù)、電視系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng),并方便地進(jìn)行管理。水平子系統(tǒng)的電纜長度應(yīng)小于90米,信息插座應(yīng)在內(nèi)部做固定線連接。
管理間子系統(tǒng)(如圖6) 管理間子系統(tǒng)應(yīng)由交接間的配線設(shè)備,輸入/輸出設(shè)備等組成,也可應(yīng)用于設(shè)備間子系統(tǒng)中。其主要設(shè)備是配線架、跳線、交換機(jī)或集線器、理線器、機(jī)柜等。其主要功能是對本層樓所有的信息點實現(xiàn)配線管理及功能變換,以及連接本樓層的水平子系統(tǒng)和垂直干線子系統(tǒng)。
垂直干線子系統(tǒng)(如圖7) 垂直干線子系統(tǒng)應(yīng)由設(shè)備間子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)和水平子系統(tǒng)的引入口設(shè)備之間的相互連接電纜組成。它連接通訊室、設(shè)備間和入口設(shè)備,包括主干電纜、中間交換和主交接、機(jī)械終端和用于主干到主干交換的接插線或插頭。主干布線要采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),接地應(yīng)符合EIA/TIA607規(guī)定的要求。垂直干線子系統(tǒng)應(yīng)由設(shè)備間的配線設(shè)備和跳線以及設(shè)備間至各樓層分配線間的連接電纜組成。
設(shè)備間子系統(tǒng)(如圖8) 設(shè)備間子系統(tǒng)應(yīng)由綜合布線系統(tǒng)的建筑物進(jìn)線設(shè)備、電話、數(shù)據(jù)、計算機(jī)等各種主機(jī)設(shè)備及其保安配線設(shè)備等組成。設(shè)備間內(nèi)的所有進(jìn)線終端設(shè)備應(yīng)采用色標(biāo)區(qū)別各類用途的配線區(qū)。設(shè)備間子系統(tǒng)是布線系統(tǒng)最主要的管理區(qū)域,所有樓層的資料都由電纜或光纖電纜傳送至此。通常,此系統(tǒng)安裝在計算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和程控機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)房內(nèi)。
建筑群子系統(tǒng)(如圖9) 建筑群子系統(tǒng)由二個以上建筑物的電話、數(shù)據(jù)、監(jiān)視系統(tǒng)組成一個建筑群綜合布線系統(tǒng),其連接各建筑物之間的纜線和配線設(shè)備,組成建筑群子系統(tǒng)。建筑群子系統(tǒng)所需要的硬件主要包括:導(dǎo)線、電纜、光纜以及防止電纜上的脈沖進(jìn)入建筑物的電氣保護(hù)裝置等。
綜合布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及典型配置(綜合布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))(如圖10)
典型配置為每個工作區(qū)有二個或以上信息插座;每個工作區(qū)的配線電纜為2條4對對絞電纜;采用增值接式或插接交接硬件;每個工作區(qū)的干線電纜至少4對對絞線。
4 綜合布線以及測試技術(shù)
在綜合布線系統(tǒng)工程實施過程中,由于線纜、銅纜、光纜和接插件以及相應(yīng)配套的產(chǎn)品是我們和用戶共同選定的,雖然這些線纜和接插件都滿足IS011801、EIA/TIA568A、TSB-36、TSB-40、TSB-67等標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品均通過了UL認(rèn)證,但因設(shè)計和實施過程中是將這些線纜和接插件有機(jī)地結(jié)合在一起的,其整個工程過程中加入了大量的人為因素,必將對整個纜線系統(tǒng)在諸如連接正確性,接續(xù)可靠性,短路,開路,信號衰減,近端串?dāng)_(NEXT),突發(fā)性干擾,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的連接可靠性,誤碼率及整體性能等方面產(chǎn)生很大的影響。因此,有必要在諸方面對整個布線系統(tǒng)進(jìn)行全面測試,以向用戶證明纜線系統(tǒng)的安裝和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安裝是合格的。綜合布線的質(zhì)量至關(guān)重要,事實上,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工作時,設(shè)備是很少出故障的,所產(chǎn)生的錯誤有60%是安裝問題,因此認(rèn)真測試保證質(zhì)量是確保網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。
對綜合布線測試技術(shù)而言,第一,驗證測試。第二,鏈路或信道的認(rèn)證測試。
對于光纜鏈路的關(guān)鍵物理參數(shù):衰減:①衰減是光在光沿光纖傳輸過程中光功率的減少。②對光纖網(wǎng)絡(luò)總衰減的計算:光纖損耗(LOSS)是指光纖輸出端的功率Power out與發(fā)射到光纖時的功率Power in的比值。③損耗是同光纖的長度成正比的,所以總衰減不僅表明了光纖損耗本身,還反映了光纖的長度。④光纜損耗因子(α):為反映光纖衰減的特性,我們引進(jìn)光纜損耗因子的概念。⑤對衰減進(jìn)行測量:因為光纖連接到光源和光功率計時不可避免地會引入額外的損耗。所以在現(xiàn)場測試時就必須先進(jìn)行對測試儀的測試參考點的設(shè)置(即歸零的設(shè)置)。對于測試參考點有好幾種的方法,主要是根據(jù)所測試的鏈路對象來選用的這些方法,在光纜布線系統(tǒng)中,由于光纖本身的長度通常不長,所以在測試方法上會更加注重連接器和測試跳線上�；夭〒p耗: 反射損耗又稱為回波損耗,它是指在光纖連接處,后向反射光相對輸入光的比率的分貝數(shù),回波損耗愈大愈好,以減少反射光對光源和系統(tǒng)的影響。改進(jìn)回波損耗的方法是,盡量選用將光纖端面加工成球面或斜球面是改進(jìn)回波損耗的有效方法。插入損耗: 插入損耗是指光纖中的光信號通過活動連接器之后,其輸出光功率相對輸入光功率的比率的分貝數(shù)。插入損耗愈小愈好。插入損耗的測量方法同衰減的測量方法相同。
具體測試方法(如圖11):
5 總結(jié)
現(xiàn)在,人類建筑行為有很大程度資源、環(huán)境的破壞。日本研究表明:在環(huán)境總體污染中與建筑業(yè)有關(guān)的占34%。在能源方面,建筑業(yè)也是個耗能大戶,據(jù)統(tǒng)計,全球50%的能量消耗與建筑的建造與使用過程中有關(guān)。而智能建筑可以提高設(shè)備功能,減少運(yùn)行人員,而且利用控制系統(tǒng),可有效的節(jié)約能源消耗,降低運(yùn)行成本。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。
隨著信息社會的到來,由于自動控制技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,智能建筑發(fā)展的比例越來越大。因此,智能建筑要走節(jié)能、擁有健康環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展道路是必然的。
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