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關于智能建筑智能化網絡設計的幾點思考
摘要:本文討論了網絡布局、綜合布線和弱電方面的技術,配合圖片進行描述,以及從中獲得的現實指導意義。
關鍵詞:智能建筑 網絡設計
1 緒論
智能建筑(Intelligent Building)簡稱IB,是信息時代和計算機應用科學的必然產物,是現代高科技與建筑完美結合。它一般被認為是利用系統集成方法,將計算機技術、通訊技術、信息技術和建筑藝術有機結合,通過對設備的自動監控,對信息資源的管理和對使用者的信息服務及其建筑的優化組合,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 需求分析和設計標準
時下,智能建筑正向著集成化、智能化、協調化方向發展,實現智能化管理已成為重要標志。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、經濟效益等方面取得成功。在設計上考慮了以下幾點:①實用性——即能支持各種數據通信、多媒體技術以及信息管理系統等,并且能適應現代和未來技術的發展,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備,如微機、打印機、終端、服務器等;③開放性——即能支持任何廠家的任意網絡產品,支持任意網絡結構(總線型、星型、環型等);④模塊化——結構化布線系統中除去固定于建筑物內的水平線纜外,其所有的接插件都是積木式的標準件,以方便使用管理和擴充;⑤擴展性——實施后的結構化布線系統是可擴充的,以便將來有更大的需求時,很容易將設備安裝進去;⑥經濟性——一次性投資,維護費用極低,使整體投資達到最佳。
3 智能建筑中的弱電系統
智能建筑弱電技術的定義為智能建筑弱電系統是以建筑環境和系統集成為平臺,主要通過綜合布線系統作為傳輸網絡基礎通道,由各種弱電技術與建筑環境的各種設施有機結合和綜合運用形成各個子系統,從而構成了符合智能建筑功能等方面要求的建筑環境。
智能建筑中的弱電主要有兩類:一類是國家規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,或應急照明燈備用電源。另一類是載有語音、圖像、數據等信息的信息源,如電話、電視、計算機的信息。
智能建筑弱電技術基本涵義仍然是原來意義上的弱電技術,只不過隨著現代弱電高新技術的迅速發展,智能建筑中的弱電技術應用越來越廣泛。它是由現代計算機技術、現代通信技術、現代自動控制技術和現代圖像顯示技術、綜合布線技術、系統集成技術等現代信息技術以及其他現代高新技術與建筑技術的有機結合構成的,弱電技術的應用程度決定了智能建筑的智能化程度。
在總體結構上,我們建議設置一個中央控制室,所有子系統的控制中心(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省了不少人力、財力、物力。考慮到各種因素,中控室可以用玻璃墻隔成不同的區域,以放置各子系統的控制柜。
在各子系統配置上①安全防范系統:閉路電視監控系統:對大廈主要部位進行24小時實施監視。并作記錄,以便發生事故后備查。②信息管理系統:停車場系統:智能收費和管理系統。樓宇控制系統:實現機電設備的監控從而節約能源、節省經費;實現所有智能系統的集中管理。③信息網絡系統:以太網接入:為增值服務提供平臺。有線及衛星系統:獲得娛樂的主要手段。綜合布線系統:建立通訊網絡(即信息網絡)基礎通道。手機信號放大系統:處處無手機信號盲區。
網絡拓撲結構設計(如圖1)
綜合布線系統結構(如圖2)
綜合布線系統應采用星型拓撲結構,該結構下的每個分支子系統都是相對獨立的單元,對每個分支單元系統改動都不影響其他子系統。參考國際標準的規定,將建筑物綜合布線系統分為六個子系統:①工作區子系統②配線(水平)子系統③干線(垂直)子系統④設備間子系統⑤管理子系統⑥建筑群子系統。(如圖3)
工作區子系統(如圖4) 工作區子系統由終端設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展軟線,并在終端設備和輸入/輸出(I/O)之間搭接,相當于電話配線系統中連接話機的用戶線及話機終端部分。在智能大廈綜合布線系統中,工作區常用術語服務區(coveragearea)替代,通常服務區大于工作區。終端設備可以是電話、微機和數據終端,也可以是儀器儀表、傳感器探測器。
水平布線子系統(如圖5) 水平區子系統應由工作區用的信息插座,樓層分配線設備至信息插座的水平電纜、樓層配線設備和跳線等組成。一般情況,水平電纜應采用4對雙絞線電纜。在水平子系統有高速率應用的場合,應采用光纜,即光纖到桌面。水平子系統根據整個綜合布線系統的要求,應在二級交接間、交接間或設備間的配線設備上進行連接,以構成電話、數據、電視系統和監視系統,并方便地進行管理。水平子系統的電纜長度應小于90米,信息插座應在內部做固定線連接。
管理間子系統(如圖6) 管理間子系統應由交接間的配線設備,輸入/輸出設備等組成,也可應用于設備間子系統中。其主要設備是配線架、跳線、交換機或集線器、理線器、機柜等。其主要功能是對本層樓所有的信息點實現配線管理及功能變換,以及連接本樓層的水平子系統和垂直干線子系統。
垂直干線子系統(如圖7) 垂直干線子系統應由設備間子系統、管理子系統和水平子系統的引入口設備之間的相互連接電纜組成。它連接通訊室、設備間和入口設備,包括主干電纜、中間交換和主交接、機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撲結構,接地應符合EIA/TIA607規定的要求。垂直干線子系統應由設備間的配線設備和跳線以及設備間至各樓層分配線間的連接電纜組成。
設備間子系統(如圖8) 設備間子系統應由綜合布線系統的建筑物進線設備、電話、數據、計算機等各種主機設備及其保安配線設備等組成。設備間內的所有進線終端設備應采用色標區別各類用途的配線區。設備間子系統是布線系統最主要的管理區域,所有樓層的資料都由電纜或光纖電纜傳送至此。通常,此系統安裝在計算機系統、網絡系統和程控機系統的主機房內。
建筑群子系統(如圖9) 建筑群子系統由二個以上建筑物的電話、數據、監視系統組成一個建筑群綜合布線系統,其連接各建筑物之間的纜線和配線設備,組成建筑群子系統。建筑群子系統所需要的硬件主要包括:導線、電纜、光纜以及防止電纜上的脈沖進入建筑物的電氣保護裝置等。
綜合布線拓撲結構以及典型配置(綜合布線拓撲結構)(如圖10)
典型配置為每個工作區有二個或以上信息插座;每個工作區的配線電纜為2條4對對絞電纜;采用增值接式或插接交接硬件;每個工作區的干線電纜至少4對對絞線。
4 綜合布線以及測試技術
在綜合布線系統工程實施過程中,由于線纜、銅纜、光纜和接插件以及相應配套的產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等標準,產品均通過了UL認證,但因設計和實施過程中是將這些線纜和接插件有機地結合在一起的,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在諸如連接正確性,接續可靠性,短路,開路,信號衰減,近端串擾(NEXT),突發性干擾,計算機網絡的連接可靠性,誤碼率及整體性能等方面產生很大的影響。因此,有必要在諸方面對整個布線系統進行全面測試,以向用戶證明纜線系統的安裝和網絡系統安裝是合格的。綜合布線的質量至關重要,事實上,計算機網絡工作時,設備是很少出故障的,所產生的錯誤有60%是安裝問題,因此認真測試保證質量是確保網絡安全運行的關鍵。
對綜合布線測試技術而言,第一,驗證測試。第二,鏈路或信道的認證測試。
對于光纜鏈路的關鍵物理參數:衰減:①衰減是光在光沿光纖傳輸過程中光功率的減少。②對光纖網絡總衰減的計算: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,我們引進光纜損耗因子的概念。⑤對衰減進行測量: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。所以在現場測試時就必須先進行對測試儀的測試參考點的設置(即歸零的設置)。對于測試參考點有好幾種的方法,主要是根據所測試的鏈路對象來選用的這些方法,在光纜布線系統中,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,回波損耗愈大愈好,以減少反射光對光源和系統的影響。改進回波損耗的方法是,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。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
現在,人類建筑行為有很大程度資源、環境的破壞。日本研究表明:在環境總體污染中與建筑業有關的占34%。在能源方面,建筑業也是個耗能大戶,據統計,全球50%的能量消耗與建筑的建造與使用過程中有關。而智能建筑可以提高設備功能,減少運行人員,而且利用控制系統,可有效的節約能源消耗,降低運行成本。智能建筑不僅僅可為人們提供舒適,便利的環境,還具有可持續發展的節能功效。智能建筑應該成為人類與自然和諧共存,可持續發展的建筑。
隨著信息社會的到來,由于自動控制技術及計算機技術的發展,智能建筑發展的比例越來越大。因此,智能建筑要走節能、擁有健康環境的可持續發展道路是必然的。
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