智能建筑弱電設計方案與綜合布線應用研究

梁 征

（天津市第一輕工業學校，天津 300162）

0 引 言

建筑的弱電設計是實現其智能化的重要環節，弱電設計需要通過綜合布線來實現信息的互聯互通。智能建筑是采用綜合布線來將中央處理設施和其他通信終端進行互聯，進而構建一套完善的系統，實現建筑通信、網絡、監控、報警等的一體化功能[1]。弱電設計與綜合布線對建筑的智能化有著決定性的影響。

1 智能建筑弱電設計及綜合布線系統概述

1.1 智能建筑

“智能建筑”是從20世紀80年代傳入我國的，當前國標GB50314—2015《智能建筑設計標準》中將其定義為以建筑物為平臺，融合了各類信息，實現通信網絡與設施一體化，形成人-建-環互為協調的整合體，可以為居民提供高效、安全、健康、便捷的建筑環境。

隨著社會技術與科技的發展，建筑工程也產生了較大的改革與發展。互聯網與物聯網在建筑電氣中的應用，讓人們的生活以及對住所的需求都有了較大的改變與跳躍。

我國政府推動的智慧城市、智能小區及智能家庭對信息技術在住宅建筑中的應用提出了更高要求。智能小區與傳統住宅的建筑電氣之間存在明顯差異，智能和物聯網等技術將滲透到每個家庭的日常生活中。城市建設中，節約土地資源的高密度城市，以資源節約和環境保護為重點的綠色建筑、以人類生存環境為核心的健康建筑、以社會保障為核心的安全城市、適應現有城市的發展要求以及住宅建筑和公共建筑的建設和運營為更具革命性的目標。

現代建筑的社會生態正在發生著巨大的變化，在功能、形狀、性能、操作和與城市的互動中形成新的概念和技術解決方案。建筑智能的本質是建筑電氣系統的智能，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，是互聯網與建筑相融合而生成的。

1.2 弱電設計

智能建筑未引入我國時，弱電設計主要指的是電話與廣播的系統方案和弱電槽等的鋪設方案。但在80年代后，弱電設計內容進一步擴大，與智能化通信系統進行聯系，運用計算機技術拓展弱電設計的范圍。當前，結合物聯網技術和計算機技術，智能建筑弱電設計的主要內容包括綜合布線、網絡、電話、電視、廣播、電梯、照明及控制網等系統的設計[2]。

1.3 綜合布線系統

綜合布線系統，簡稱PDS，相當于是建筑物的神經網絡，是把建筑物的弱電設計連接起來的紐帶，屬于對通信傳輸的集成。在建筑物內，以模塊化的形式，將通信信號中的語音、圖像、文字資料及傳感器信號等信息，通過傳輸媒介進行有目的的連接，并整合到一套統一的布線系統內，實現建筑系統的有機整合[3]。

2 智能建筑弱電設計及綜合布線應用案例

2.1 工程概況

某智能建筑弱電設計與綜合布線的工程，一共7層，其中地上6樓，地下1樓。該建筑是用以賓館功能，因此對建筑的弱電設計要高于普通的居民或辦公樓。結合該工程的特殊需要，應合理地進行弱電化設計，在考慮經濟、安全、可靠的基礎上進行綜合布線。

2.2 智能建筑弱電設計

對智能建筑弱電進行設計，其弱電設計的主要載體是電氣的主接線。該主接線能對一定區域里每種設施之間的功能關系和回路關系造成一系列的影響，還能在配套用電設備與有關電氣設備的挑選中、在極端保護與自動設備的運行中起著重要作用。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的功能表現地相對單一，一般在9樓或以上，那么居民用電的負荷將相對較低。因此，為了保持負載功耗的實用性與安全性，應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柜來完成電壓、功率和電流的精準測量。

3 智能建筑綜合布線應用

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，對其功能使用模塊化設計。該工程的綜合布線系統主要包括6個相互獨立又聯系的子系統：（1）工作區子系統；（2）水平子系統；（3）管理子系統；（4）垂直干線子系統；（5）設備間子系統；（6）建筑群子系統[4]。

此外，綜合布線采用的是星狀的拓撲結構。這種結構能夠結合各種適配器與傳輸媒介，形成針對性的邏輯拓撲。主要層被設計在主機房內，并由此為起點，輻射到每個樓層中，其傳輸媒介是光纖以及485/484等線纜。水平方面的拓撲被設計在每個樓層的配線房中，從配線架傳出的水平雙絞線與所在樓層的信息點進行連接。

3.1 工作間子系統

該子系統一般是從TO信息點引出的，連接到各個終端，如客房、辦公室、收銀臺、設備房及洗消間等的信息插座上。該系統的主要部件包括裝配軟線、適配器以及必要的拓展軟線。運用這3種主要的部件可以在終端與I/O進行連接。工作間子系統的UTP/FTP跳線同窗采用軟線類型，雙絞線的芯通常采用多股細銅絲，且為了保證軟度，一般不大于5 m。此外，信息點的設置結合該建筑工程的具體需要，共設置了112個數據點、97個語音點。其中，信息插座一般周邊要配備相應的電源供給設備，兩者之間的距離要大于30 cm。

3.2 水平子系統

水平子系統主要是同一樓層內的線路鋪設，終端連接到信息插座或者是中轉點上。該系統的主要部件包括信息插座、水平電纜及中轉點。電纜主要是UTP類型的，從管理間的配線架導出至中轉點或者是工作間的電纜最大距離不能超過90 m，而工作區、中轉點的電纜總長不能超過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

管理子系統一般位于樓層的配線間，與水平子系統相連，也是主干層的設置位置。該系統的主要部件包括整棟建筑與各個樓層的配線架、跳線及轉換插座。運用這4種部件，使用者能夠在該系統中實現線纜的拓展、修改、連接與增加，并能夠實現更高線路的路徑。不同的功能需要使用不同的線路路由。將該系統與其他系統進行連接，可以將整個布線形成一個綜合的系統。修改管理子系統中線纜的連接方式，能夠修改整個建筑中弱電設計與信息的聯通方式。該智能建筑的綜合布線中，管理子系統的連接有3類：水平與干線、主干線之間及進樓設施之間。通過色標對線纜進行標記，方便管理[5]。

3.4 垂直干線子系統

垂直干線子系統主要是連接主設備和各個樓層的配線房。垂直干線子系統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，采用的是分層的星型結構。6層樓中，每層都采用該子系統與建筑的主設備房進行連接，以25對為一個組合單位進行連接。

3.5 設備間子系統

設備間子系統是整個智能建筑的數據、信息、語音及垂直干線子系統線纜連接的終點，也是所有線纜的傳輸終點。設備間子系統的主要部件就是信息的接收裝置、設備主機等部件。該智能建筑的設備間設置在一樓位置，與電梯相鄰，并預留了拓展位置。設備間設置了過流、過壓及防雷等設施，根據AN SI/TIA/EIA-569要求規劃。

3.6 建筑群子系統

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

4 結 論

智能建筑弱電設計與綜合布線通常包括配電自動化設計、布線六大子系統的設計。智能建筑弱電設計與綜合布線共同為建筑的智能化提供了神經網絡的支撐效果。通過綜合布線，能夠將網絡、電話、電視、廣播、電梯及照明等弱電信息進行整合。本文給出的智能建筑工程案例，采用六個模塊化的拓撲結構進行弱電設計和綜合布線，以確保智能建筑具備更好的拓展性和先進性，保障智能建筑的信息傳輸和安全可靠，實現建筑系統各類文字信號、視頻信號及圖像信號等的有機整合。