校園信息化建設中實驗室網絡布線的工程設計

王永強 趙玉海 王 磊 吳 兵*

20世紀90年代我國開始推進信息化建設，在本世紀初已經被人們廣泛接受并付諸實踐[1]。隨著計算機技術、網絡技術和通信技術的發展和應用，信息化已成為實現可持續化發展和提高競爭力的重要保障。然而根據國外權威機構的統計表明，總投資額不到整個系統10%的網絡布線會導致超過60%的網絡故障[2]。作為網絡建設的基礎平臺，網絡布線的工程設計與施工是校園信息化建設的基礎保證。高校的實驗室是進行教學科研的重要場所，如何圓滿完成高校實驗室網絡布線的工程設計與施工是本部門的工作重心之一。

1 綜合布線系統的工程設計

網絡布線系統是校園建筑物的傳輸網絡系統，支持數據、語音、視頻等多種設備，其投資約占整個網絡投資的5%～7%。大樓的綜合布線、布線橋架、管道等都是基礎建設，作為基礎建設不僅要滿足現在的需要，還要考慮今后發展的需要，因此要做到一次投資長期收益。

1.1 基本要求及可能出現的故障分析

布線設計與布線質量直接影響網絡的正常運行，安裝工藝是網絡布線的關鍵，例如網絡電纜，尤其是配線箱中的電纜，彎曲角度過于尖銳或捆綁過緊的位置容易產生近端串擾。多個子系統的線路復雜，需要相當的工程施工和管理經驗，否則會造成不堪設想的后果，如無法排除的干擾和很低的開通率；沒有完整的文檔資料導致的無法維修。高達50%～70%的網絡故障均由劣質布線系統所引起，網絡鏈路的強度取決于最薄弱鏈接的質量，任何一個系統部件包括接插件如果出現問題，整個系統可能會失去作用。網絡故障常分為兩類：一是連接故障，多是施工工藝或網絡意外損傷所致，如接線錯誤、短路開路；二是電氣特性故障，使信號傳輸達不到設計要求，導致數據的丟失或網絡性能的下降。

1.2 網絡布線工程設計流程

科學合理的綜合布線設計和管理對整個工程的實施具有重要意義，是后期信息化建設的關鍵步驟。網絡布線工程設計的基本流程如圖1所示，主要包括前期調研、方案設計、土建施工、技術安裝、網絡測試、文檔管理和故障維護等7個過程。

1.2.1 前期調研：詢問學校網絡需求，現場勘察建筑，根據建筑平面圖等結算線材用量，信息插座的數目和機柜定位、數量，做出布線調研報告。

1.2.2 方案設計：根據勘察數據做出布線材料預算表、工程進度安排表。

1.2.3 土建施工：協調施工單位與學校進行職責商談，提出布線許可，主要是鉆孔、布線、信息插座定位、機柜定位、做線纜標識。

1.2.4 技術安裝：主要是打信息模塊、打配線架、機柜內部安裝。

1.2.5 網絡測試：一般測試采用12點測試儀，主要測試通斷情況；深層測試須用線纜測試儀，根據TSB—67標準，對接線圖、長度、衰減量、近端串擾和傳播延遲五方面數據測試，并打印出測試報告。

1.2.6 文檔管理：提供材料實際用量表、測試報告、樓層和樓群配線表，為日后維護提供數據依據。

1.2.7 故障維護：當線路出現故障時，快速響應。

1.3 工程設計中需要注意的關鍵問題

綜合布線系統一般由六個子系統構成，分別是工作區子系統、水平布線子系統、垂直干線子系統、設備間子系統、管理子系統以及建筑群子系統[3]。每個子系統都涉及若干個關鍵問題，它決定了網絡數據傳輸的最大距離、網絡數據的傳輸速率、連接設備的選擇和傳輸的可兼容性、安全性、可靠性及有效性等，因此在綜合布線設計與施工過程中還需要注意以下4個方面的內容。

1.3.1 工作區信息插座點數的確定

按規范要求的增強型或綜合型考慮，工作區內連接線長度控制在3 m范圍內，信息插座安裝在墻上，距地30 cm[4]。對于大空間的PDS設計，建議只引到室內控制箱盒，留下兩條布線暗槽（電源與視頻各一條），待設備定位進入時，再作布置裝修，以免浪費材料。綜合布線的要求應在建筑設計圖中體現，以便施工時完成一些布線等前期工作，減少重復勞動。若在原建筑物基礎上與室內裝潢同步進行布線，須根據原建筑物資料以及裝潢設計要求進行安排，布線設計與裝潢設計之間要相互溝通。

1.3.2 水平系統

圖1 網絡布線工程設計的基本流程

在進行水平系統的設計時，非屏蔽雙絞線（UTP）線纜長度的估算應≤90 m，可以考慮接插件、層配線架（FD）7～10 m的跳線。超過10 m，應從水平配線系統的90 m限額中減去。水平布線的方式要采用吊燈上線槽布線，若需要做地面線槽時，水平系統的設計要早點與結構配合，使地面線槽與結構施工同時進行，否則結構層做完后，再施工地面線槽比較困難。水平布線時，1根水平電纜（UTP）可接2個信息模塊，1個插座安排2個信息模塊時，一般敷2根UTP，分別支持語音和數據。每個配線架的語音和數據骨干電纜要分開，每個主配線語音終端和數據終端也要相應分開。

1.3.3 垂直干線

垂直干線總對數的計算根據增強型每個工作區選定3對對絞線；綜合型每個工作區要在3對對絞線的基礎上再增加光纜系統來設計。在統計每層總對數的基礎上，再計算全部的雙絞線對數，夠25對或30對即算1根電纜。一般情況下，1根大對數電纜不跨層敷設，垂直干線系統的電纜根數就可確定，電纜長度根據在配電豎井及水平線槽的敷設長度也可確定。垂直干線的連接，按星形拓撲結構，采用點對點端接方法，由設備間引來的垂直大對數電纜，一直接到層間配線架。

1.3.4 接地

布線系統需要良好的接地環節，一個不正確的接地系統可能是整個網絡的一個主要輻射干擾源。高頻信號傳輸至少要兩端都接地，而且必須是連續的。要提高信噪比，使噪聲減少到最小，線纜系統的重點部分應全屏蔽，線纜必須被終結在配線架的背后。

2 供電、變配電及照明系統的工程設計

在實驗室網絡布線工程設計的同時需要兼顧實驗室供電、變配電及照明系統的工程設計，為今后進一步的施工改造和實驗室工作的正常開展奠定基礎。

2.1 供電系統

供電系統要求全部管線到房間，而房間或大廳走廊的供電、照明細部要在裝修設計時一并完成，須做到配備末端配電盒。考慮到目前學校日常支出中電費比例較大和由于超負荷停電故障頻繁導致對教學工作的影響，因此用電負荷的計算準確與否對建筑的能源消耗至關重要。通常采用負荷密度法和需要系數相結合的作法進行估算，目前采用0.15 KVA/m2作為用電負荷的估算是適宜的，隨建筑物的體量和功能不同，還應當進行適當的修正。

2.2 變配電系統

變配電室位置一般設在主樓底層，二路市電引入，室內的配電環網柜要有二進二出二環路，以便向其他建筑送電。每路負擔可全部負荷，設母聯開關、手動切換，切換時可斷開部分非重要負荷。功率因數在變配電室集中補償，cosΦ＞0.9。供配電系統的較大負荷或重要負荷為放射式出線，照明及一般負荷用樹干式出線。照明干線選三相五線銅制線，在豎井內明敷。插接箱內的開關設分勵脫扣裝置，柜體上設電纜橋架，在機房內明敷；走廊上或穿過房間時，走吊頂內。采用空氣開關控制，每一樓層設開關集中控制盒。施工時，穿過砼梁的管子在梁的部位要用大一些管徑的套管，套在線管的外部來加強保護。預埋在砼柱中的盡量采用鋼管。穿線前要用鐵絲，后系一團布條清掃管內雜物、積水，待地面做完后方可穿線。決不可預埋管的同時把線穿入，以免施工時水泥漿進入管內，日后無法換線。

教師辦公室電源系統需要確保教師電腦人手一臺正常工作，室內四壁均有電源插座，保證電風扇、飲水機、打印機、錄音機的使用；教室內電源系統能確保多媒體設備及“三機一幕”的正常使用，講臺上、黑板旁有電源插座，室內左右兩壁的電源插座，供電扇、飲水機及臨時電器使用。校長室、校園閉路教學系統、校園廣播音響系統、計算機教室、綜合電化教室、網絡控制室等設電源專線。

2.3 照明系統

照明系統中重要的是注意光源和節能燈具的選用。不同的環境下，如普通教室、實驗室、計算機教室、音樂欣賞室或多功能廳等的照度水平應控制在規范要求以內，其照明箱、插座、燈具安裝和布置按規定制作。建筑物的主立面照明，采用專業廠家完成的方式。干線電纜一般用ZR-VV-T-1 KV聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套阻燃電力電纜；所有支線均選ZRBV-500 V阻燃導線，穿鍍鋅鋼管暗敷。

3 相關配套設施的工程設計

網絡布線系統是校園網建設的基礎，在設計網絡布線方案時一定要結合校園網的信息化建設需求。校園網絡主要包括：計算機數據網絡、電話語音網絡、視頻監控網絡等，是各種相關信息網絡的綜合體統稱。最新的國家規范《綜合布線系統工程設計規范（GB50311-2007）》中總則要求：綜合布線系統應與信息設施系統、信息化應用系統、公共安全系統、建筑設備管理系統統籌規劃，相互協調，并按照各系統信息的傳輸要求優化設計[5]。下面是結合本學校的信息化建設，在網絡布線設計施工中一定要考慮的問題。

3.1 電教中心設計

電教中心是日常教學服務與設備管理之處，設計時應注意以下幾點：電教中心應設在校園干線綜合體的中間位置；盡可能靠近建筑物外線電纜引入區和網絡接口，靠近樓梯口；電教中心室內溫度應保持在15～30oC，相對濕度30%～55%，室內無塵土，通風良好，有較好的照明度；配備保險窗、消防設施，使用防火防盜門等；室內有端接空間、備用電源，接地系統符合要求；確定電器插座的類型、數量、位置和電纜的類型、長度，要留有一定的余地。

3.2 網絡測試方案

測試中對于近端串擾的測試要進行雙向測試，決不能使用非標準測試方式，雖然快速測試在故障查找時是有效的，但在布線認證的測試中不可使用[6]。使用帶有近端串擾等電氣特性故障定位的測試儀器可立即對所測鏈路進行故障排除，否則由施工人員對布線逐點地檢測、修復。

學校網絡管理人員參與布線的認證測試并保留測試結果，如接線圖、鏈路長度、衰減、近端串擾、特性阻抗、傳輸延遲等數據，作為將來網絡管理的基準測試參數。建網時完整的布線測試和良好的文檔管理是保障網絡健康的最好辦法。克服電纜故障的三個方法：第一、購買高性能的電纜，此處決不可吝嗇；第二、由質量信譽高（有授權的）的安裝公司來負責施工；第三、認真測試布線。

3.3 建筑群外線設計

建筑群外線的設計通常有兩種常用做法：一是地下管道敷設，采用水泥管塊、PVC管和鋼管，敷設時按規定間距留有人孔井，管塊孔的選擇要留有備用余量；二是直埋，采用鎧裝銅纜或鎧裝光纜，地下直埋敷設，深度≥50 cm。

3.4 電視監視設計

電視監視設計最重要的是監視點的選擇。攝像頭安置一般在多功能廳、綜合電化教室、電視演播室和首層出入口等處。當被監視的空間范圍大、需調整距離的場所，要選用變焦鏡頭和遙控云臺，相反則選擇定焦鏡頭。

云臺控制一般為0～350 o轉角，黑白攝像機的目標最低照度在10 Lx以上，彩色攝像機的目標最低照度在50 Lx以上。在平面布線上，這部分電纜很多，要采用橋架和線槽。在進入攝像機位一段，建筑施工時要預留兩根SC25鍍鋅鋼管。

安裝過程中還應注意以下事項：避免鏡頭直對強光；注意支架安裝牢固；線纜走線合理、隱蔽（預先埋線），控制線與電源線盡量分開，接線處詳細標好記號，以便日后維修；注意電源線接地狀況；鏡頭安裝時要突出重點，不留死角、盲區。

3.5 有線電視系統的設計

有線電視系統的設計應滿足學校對節目頻道數量及內容的要求，包括：本地有線電視臺電視節目及自辦教育節目。傳輸分配系統的設計，采用“分支—分配—分支”方式比較簡單靈活。干線用SYKV-75-12或SYKV-75-12-9，用戶線采用SYKV-75-5，距地面30 cm暗裝86出線盒，用戶電平控制在67±5 dB。分配器、分支器在電器豎井內距地1.4 m明裝，豎井外使用盒裝，在吊頂上5 cm處，吊頂留檢修口。無吊頂處，距頂板30 cm明裝。

另外，設計施工時要為多媒體演播室、學校電視臺、校園廣播音響系統、文印打字室和食堂售飯菜系統等預留電源、各類端口及接頭。

4 結束語

實驗室網絡綜合布線系統的工程設計是整個網絡工程建設的藍圖和總體框架結構，網絡工程設計的質量將直接影響到網絡工程的質量和性價比。在設計綜合布線系統方案時，應該從綜合布線系統的設計原則出發，根據設計流程，在總體設計的基礎上進行系統的詳細設計，以保證綜合布線系統工程的科學合理和便于執行。

[1]張啟浩.涉密網絡布線工程設計與施工[J].智能建筑與城市信息，2010(3)：37-40.

[2]嚴瑋，張弛，孫喆.基于科研建設的網絡智能化綜合布線管理技術應用[J].天津電力技術，2010(4)：6-8.

[3]沙晶晶.建設校園網絡結構化布線系統[J].網絡與信息，2010(10)：46.

[4]趙潔.綜合布線系統淺析[J].電腦知識與技術，2010，36(6)：10274-10276.

[5]陳道存，劉鍇.智能靈活型校園網絡布線研究與實現[J].電腦知識與技術，2010，19(6)：5169-5170，5172.

[6]祝榮興.綜合布線系統的設計與應用研究[J].現代商貿工業，2010(11)：297-298.