智慧家庭CAD設計與實踐

摘? 要：FTTR全光Wi-Fi的商用，標志著第五代固定網絡（the 5th generation Fixed networks，F5G）時代正式來臨，目前智慧家庭是電信運營商2C的主要業務之一。為滿足智慧家庭業務發展需求，智慧家庭工程師需快速向客戶商洽、交付智慧家庭組網設計方案。文章對智慧家庭組網技術進行了研究，用內墻線法+拼圖法實現CAD制圖來進行智慧家庭組網方案設計。

關鍵詞：智慧家庭組網;CAD工程制圖;方案設計

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：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

家庭是社會組成的基本單元，智慧家庭能滿足新時代家庭用戶智能化、精細化與個性化的生活需求[1]，承載著每個家庭對美好生活的向往。近幾年來，國家和地方政府出臺許多政策，引導和扶持智慧家庭產業的發展。2020年千兆5G、千兆寬帶、新一代Wi-Fi6技術、光纖到房間（Fiber to The Room，FTTR）、全光Wi-Fi等新技術催生了許多智慧家庭應用，電信運營商在其中表現更為突出，“三大運營商也積極推進智慧家庭業務戰略，推進消費者家庭生活的智慧化、信息化升級”[2]，相繼出現了中國電信與中國聯通的“三千兆”業務、中國移動的“全千兆”業務。

寬帶網絡是智慧家庭的基礎。隨著“寬帶中國”國家戰略的實施，我國已成為全球FTTH寬帶用戶最多的國家。截至2020年底，三家電信運營商的固定互聯網寬帶接入用戶總數達4.84億，100 Mbps及以上接入速率的用戶占比達89.9%;1 000 Mbps及以上接入速率的用戶數達640萬[3]。在今年的3月24日工信部下發了《“雙千兆”網絡協同發展行動計劃（2021-2023年）》，其中明確提出，到2023年底“千兆光纖網絡具備覆蓋4億戶家庭的能力，千兆寬帶用戶突破3 000萬戶”[4]，預示著智慧家庭市場進入蓬勃發展期，智慧家庭的發展建設促使人們生活幸福感、獲得感得到提高。

1? 智慧家庭組網技術

由于在家庭場景中用戶的智能手機、平板電腦、臺式電腦以及智能家居設備要聯網，從網絡健壯性、易用性角度考慮，智慧家庭組網技術基本上采用有線+無線的組網方式：有線（網線或光纖）入戶，甚至到房間、桌面或臺面;無線Wi-Fi覆蓋各個房間，提供便捷的移動性接入。用到的網絡主設備主要有光貓、無線路由器、網絡機頂盒、融合盒子等，信號延伸設備有無線AP、面板AP、電力貓、無線中繼器等。具體組網要依據用戶的需求、戶型大小、房間布局等因素來定，而無線AP放置點要根據每個房間里的信號質量和強度來綜合考慮，盡量使沒有無線AP的各房間的信號均衡，且要求都在-60 dbm以上，這樣能保證每個房間里的上網速率使用戶感到滿意。

影響無線信號強度除了墻壁等物體的穿透損耗外，與材質、距離遠近以及信道的同頻干擾、鄰頻干擾有關，還與無線設備的性能有關。因此在設計智慧家庭組網方案時，要綜合考慮以上諸多因素，為用戶做好網絡規劃。做網絡規劃甚至是信號仿真，與戶型圖有密切關系。這時要用到CAD制圖軟件來畫戶型圖，以此作為底圖，進一步繪制智慧家庭網絡施工圖紙。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。通用圖紙模板中設置好繪圖環境：單位默認，長度、角度都采用十進制，小數點0位;建立2～3種文字樣式，對應字號為大號、中號、小號;建立圖層，通用的圖層有圖框層、文字層、標注層、中心線層，還可新建設備層、線纜層、建筑物層，等等，圖層建立要根據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，大部分圖形為細實線;合理設置線寬，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。圖銜樣式要依據公司或單位的規定，每家的做法有差異。

使用CAD繪制時，一般按1：1進行輸入繪制，在成圖并進行輸出時，則要根據所需圖紙的圖幅設置比例，根據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。當然也可以設置其他比例。

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：中軸線法和內墻線法，前者在建筑設計中采用較多，后者在室內設計中采用較多[5]。如果工程師能從建設單位或設計單位處拿到CAD原圖，則此項工作不用做，直接跳到繪制智慧家庭組網圖。

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

內墻線法的操作步驟劃分為六步：描內墻線，墻體，組合成房型，后面三步同中軸線法的后面三步。墻體由內墻線向外偏移而成，這是該方法的關鍵之處。如表1所示，Wi-Fi信號傳播在穿透不同材質障礙物時減弱，承重墻穿透損耗遠遠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、衛器具和家具、電器可以不用繪制。

描內墻線的源圖從客戶或物業得到，或對購房合同中的平面圖進行翻拍。拍攝的照片可能會有鏡頭畸變（如枕形、桶形、梯形、魚眼形），此時需要對圖片進行必要處理，不然誤差較大。將圖片插入CAD軟件時，還要注意圖片的寬高比保持不變，變形應在容許的誤差范圍內。

內墻線法繪制智慧家庭戶型圖的詳細操作為：

（1）將插入CAD軟件中的圖片進行縮放處理，依據圖片上標注的尺寸來進行參照縮放。如果圖片上沒有尺寸標注，可按典型物件的尺寸來作參照縮放，如標準門的寬度為900 mm，再根據實際測量值校正一下。

（2）描畫內墻線時要區分承重墻、非承重墻。描邊線條應適當加粗、顏色亮顯醒目，并打開正交。描內墻線時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部墻線只用畫一條。

（3）往外偏移內墻線，偏移距離的典型值承重墻240 mm、非承重墻120 mm，或按實際測量數據。

（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，先補缺失的墻線，再修剪重疊、交叉線。

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

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

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

在實際工作中，源圖可能獲取不到。此時繪制戶型圖要采用內墻線法+拼圖法。繪圖前，需到現場進行實地勘察，測量室內每間房的開間、進深尺寸并詳細記錄，畫出草圖，在草圖上標明每個房間的尺寸、門窗位置，應區分承重墻和非承重墻。依據草圖上的各房間內部尺寸來畫內墻線，再往外偏移得到墻體。然后依照房與房相鄰關系、墻與墻對齊關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墻線法中操作類似。

2.3? 繪制智慧家庭組網圖

把戶型平面圖作為底圖，在此基礎上增加設備布局和線纜走線。

設備布局事前要與用戶充分溝通，確定業務需求，從而確定設備的放置位置。在做設計方案時，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，還應妥善考慮無線設備的信號穿透損耗的問題。

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，畫線時注意橫平豎直。在布線操作時，要兼顧走線路由設計。此方法有利于測量線纜長度，適應于需重新布線的場合。二是線纜布線采用圓弧、直線、樣條曲線繪制，不考慮走線路由設計，主要標示信息點位及接線。此方法適應于無須布線的場合。

“為了保證制圖質量，除了要滿足各專業的設計規范和圖紙表達的內容深度要求之外，在圖紙整體版面質量上也應有要求”[6]。組網圖畫完后，應對圖面進行必要清理，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，插入時要按輸出比例反向放大再框住智慧家庭組網圖。從布局空間中打印出圖的方法相對更加靈活，將圖紙圖框插入到布局空間中，添加合適的視口，調整好智慧家庭組網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計方案的文檔中。電子版出圖要注意設置合適的清晰度，分辨率在600像素/英寸以上。

3? 結? 論

當千兆時代來臨，經濟、社會的數字化轉型進程持續加速，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、智慧醫療、智慧養老、智慧辦公、智慧安防、智慧社區等多個領域相互滲透，各種數字化應用將滿足人們對美好生活的需求。C端個人、家庭用戶極速增長，智慧家庭將是萬億級的市場。智慧家庭工程師應掌握CAD工程制圖來完成快速設計、快速交付任務的技能，提升支撐智慧家庭業務能力。

參考文獻：

[1] 荊楚網.光纖直達房間 中國電信全光WiFi在武漢正式商用 [EB/OL].（2021-03-25）.http：//news.cnhubei.com/content/ 2021-03/25/content_13697438.html.

[2] 趙燕.5G時代智慧家庭：從單品智能到場景智能 [N].通信產業報，2020-10-26（第6版）.

[3] 運行監測協調局.2020年通信業統計公報 [R/OL].（2021-01-22）.https：//www.miit.gov.cn/gxsj/tjfx/txy/art/2021/art_057a331667154aaaa6767018dfd79a4f.html.

[4] 中華人民共和國工業和信息化部.“雙千兆”網絡協同發展行動計劃（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].商丘職業技術學院學報，2016，15（5）：51-53.

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

作者簡介：何亮（1973—），男，漢族，湖南益陽人，講師，本科，研究方向：通信技術和職業教育。