智能建筑弱電系統中綜合布線系統的設計與運用

崔 琳

蘭州建德工程建設監理咨詢有限責任公司河西分公司，甘肅 武威 733000

0 引言

弱電系統是建筑中不可或缺的重要部分，是發揮智能建筑功能的保障與前提。綜合布線系統是弱電系統的關鍵組成部分，是各系統間通信及信息傳輸的橋梁，是智能化技術得以實現的前提。綜合布線系統看似簡單，實則包含了工廠供電、變壓器、電磁干擾、電工基礎等多學科的綜合知識，布線設計對智能建筑的功能和居住體驗影響很大。文章規劃了一種新型綜合布線系統，可以更高效、便捷地應用在智能建筑中。

1 相關概念

1.1 智能建筑

智能建筑的概念自提出至今已有幾十年，宗旨是為人們創造更加舒適、便捷的居住環境，實現居民、建筑及周圍環境的和諧統一。改革開放以來，科技和經濟飛速發展，人們的生活經歷著日新月異的變化，對生活質量與居住體驗的要求也越來越高。政府和有關部門也積極順應發展潮流，致力于打造智慧城市、智能化小區[1]。智能建筑和傳統建筑在各方面都有很大的不同，前者是互聯網信息化與傳統產業結合的產物，核心特點為電氣系統的自動化，特別是弱電系統，可以采用網絡化模式控制建筑內各個子系統。

1.2 弱電系統

傳統的弱電系統需要鋪設弱電槽，多用于廣播、通信等領域。隨著建筑行業發展速度的增快、先進技術的廣泛運用，弱電系統包括的項目和覆蓋范圍不斷擴大，并將互聯網、大數據等先進技術融入其中，不再是過去的信息孤島。新型的弱電系統包含了多個子系統，功能更加完善智能。

1.3 綜合布線系統

綜合布線系統是為建筑內的計算機、通信及監控設備提供信息傳輸通道的裝備。它將語音、圖像等數據匯總，并連接至外部的局域網絡，是信息傳輸橋梁，幫助建筑內部各系統之間實現通信與信息交換，類似于信息中轉站，可以完成通信信息的收集、處理與傳輸。綜合布線系統的核心作用是使文字或圖像信息以數字信號的形式與傳輸媒介建立連接，幫助整個建筑建立互通互聯的架構。

綜合布線系統必要嚴格采用符合要求的材料，以非屏蔽雙絞線和光纖為主要傳輸媒介，以整個建筑為目標統一規劃設計，形成一套功能強大、完善靈活的布線系統。該系統可以傳輸各類數字化信息和功能型信息，如報警、監控信息等。綜合布線系統的布線應用同一個標準系統，需要依照國家規范和行業有關規定來確定各大子系統的接口。

2 綜合布線系統的組成

綜合布線系統的網絡架構大多運用星形架構，所有子系統首尾連接成一個整體，但是各子系統又可以獨立運行。綜合布線系統由以下部分組成。

2.1 工作區系統（work location system）

工作區系統包含適配器、電源插座等設備設施。

2.2 水平系統（horizontal system）

水平系統功能是把干線系統鋪設到用戶區域，系統的使用受樓層制約，常規情況下可在同一樓層內使用，一端布設在信息插座處，另一端布設在跳線架上。常規水平系統多采用4 對非屏蔽雙絞線，適用于通用的通信設備。若有傳輸需求，可以采取“光纖到桌面”的處理方式。若樓層面積過大、布線距離過長，會導致信號衰減、易受干擾等問題，可在同一樓層配備多個衛星接線間，作為水平線纜的中轉站，可保障信號長距離、高效、穩定地傳輸。

2.3 干線系統（backbone system）

干線系統主要包含電纜及光纜反饋線，通過干線系統建立設施與管理之間的聯系，管理的內容包含機房與其他各層的管理間。

2.4 設備間系統（equipment system）

設備間系統主要指一些輔助器件設施的集成，包括電纜、跳線架等。一般情況下，需要把設備間系統布置在同一樓層，這種設置方式不但便于管護，還能夠大幅降低成本[2]。規模較大的智能建筑的空間較大，一個設備間系統難以滿足整個建筑的布線需求，可根據實際情況設置多個設備間系統。

2.5 管理系統（administration system）

管理系統是連接干線系統和水平系統的橋梁，同時是同層組網能夠順利運行的有效保障。當局域網架構發生改變或需要優化改進時，管理系統不用再次布線，調整跳線形式就能滿足要求，大大降低了人工成本和時間成本，極為方便[3]。管理系統包括條線、雙絞線等。目前，對信息傳輸的快速性和準確性要求極高，光纖是滿足高傳輸要求的優良媒介。當管理系統中使用光纖網絡時，原有的跳線架無法滿足光纖的傳輸需求，需要對其進行優化。

2.6 建筑群系統（campus system）

建筑群系統主要用于建筑群落，可以將各個建筑間的通信信息整合至統一的平臺。需要以直埋或架空的方式敷設電纜，保證浪涌電壓被完全阻隔在電氣保護裝置外部，不會對智能建筑的弱電系統造成任何干擾與侵害[4]。

3 綜合布線系統的設計步驟

3.1 水平系統設計步驟

水平系統的線纜敷設一般采用星型拓撲結構，線纜的最遠鋪設距離可達90 m。若采用光纖，距離還會更長。具體設計步驟如下。

（1）根據理論公式精確計算配線間的數量及面積。

（2）嚴格按照建筑設計圖紙規劃配線間的位置。

（3）仔細參考建筑施工圖紙，規劃最合理的布線路徑。目前智能建筑中應用比較廣泛的是地板下管道布線形式。

（4）根據設計圖紙和實際應用的要求，明確水平系統布線電纜的規格，包括芯數及類型。以布線標準作參照，可選擇FIP、STP 和UTP 等類型的雙絞線。在高速率、長距離的信息傳輸應用中，多模光纜是優選。

（5）根據理論公式計算光纜長度。

式中：C1為光纜長度；L、S分別為信息插座和配線間之間的最遠距離和最短距離；N為同個樓層所安裝的插座數量。

3.2 干線系統設計步驟

（1）明確干線系統的鋪設范圍，如果樓層配線間與和其連接的所有信息插座的最大鋪設間距均在75 m內，則單干線系統是最優選擇；若敷設距離大于75 m，雙干線系統比單干線系統更滿足實際要求[5]。

（2）確定垂直干線通道。

（3）根據實際需要選擇線纜的類型、規格和數量。

（4）確定電纜路由。

（5）根據數學公式估算線纜總長。

式中：C2為線纜總長度；H為水平長度；V為豎向長度。

3.3 設備間系統設計步驟

設備間系統是智能建筑弱電系統中十分重要的子系統，核心功能是對進線設施和配線架進行管控。若布線管控系統出現異常狀況，設備間系統可以對其進行維護。具體的設計步驟如下。

（1）規劃設備間的安裝位置。理論上設備間最好設在建筑的中心位置，還需要遠離強振源、噪聲源、干擾源和易燃易爆物等危險品[6]。

（2）根據理論公式估算設備間的建筑面積。

（3）確定設備間的布局與空間尺寸。設備間的高度通常在2.5～2.7 m，門高約為2×0.9 m，A 級承重≥500 kg/m2。

3.4 管理系統設計步驟

該系統通常配置在智能建筑各層的配線間中，設計目標是明確配線架和主配線架的類別和尺寸。

3.5 建筑群系統設計步驟

建筑群的最小配置不可少于2 個建筑，通常指多個建筑的集群。各個建筑間通過線纜及配線設備等連接，主要的設計步驟如下。

（1）明確線纜的起始鋪設地。

（2）明確干線系統的選型、干線線纜的數量和鋪設形式。

（3）明確主配線架能容數量[7]。

4 綜合布線系統的運用

4.1 對BAS 的支持

通常情況下BAS 是指擁有綜合性能的管控平臺，運用了互聯網通信、計算機、自動控制等多種技術，可以監測與控制智能建筑內的電氣設備[8]。BAS 系統的硬件組成主要有主控制器、現場控制器、執行設備及傳感裝置等，應用最廣泛的形式是集散型控制系統，屬于二級網絡。該系統內的節點多為操作站和服務器，實行集中顯示、統一管控，傳輸介質采用同軸電纜或雙絞線。系統內連接的全部節點都是DI3C，即直接數字式控制器，可確保與上下級節點網絡通信時，數據傳輸的高效性、準確性和穩定性[9]。新型的智能建筑弱電系統中的綜合布線系統改進了傳統BAS 系信通信效率低、安裝位置不合理等諸多缺點。

4.2 對OAS 的支持

OAS 是使用計算機、通信、系統科學等技術輔助辦公的自動化控制手段。核心工作包括電子傳輸與顯示、物業管理、共用信息庫及其他日常事物的處理等，主要實現智能建筑中電子設備采集到的數據的傳輸、交換和管理，并管理各種信息、輔助決策。多種高科技技術的融合，大大提高了OAS 系統的管理效果。

在智能建筑內部辦公的企業涉及的行業和領域眾多，對網絡和設備接口的要求也千差萬別，大大增加了布線的難度和復雜性[10]。綜合布線系統的廣泛應用，使系統的優勢得以充分發揮，并不受布線的制約與限制，顯著地提高了系統運行穩定性，為使用者提供更快捷、更優良的體驗[11]。

4.3 對CAS 的支持

CAS 主要負責傳輸智能建筑中各種形式的圖文信息，服務的設備既有傳真機、固定通話設備等傳統設施，也有衛星通信等領先技術產品。其依托綜合布線工藝，能夠達成多頻段的數據穩定高效不失真的傳輸，數據傳輸的效果與質量滿足B-ISDN 的要求。

對于監控和有線電視系統的非常規視頻信號的傳輸可增加適配器，以實現不同線纜之間的轉換和阻抗匹配。綜合布線系統的應用很好地解決了傳統建筑內布線互不兼容、干擾嚴重的問題。從分散式向集中式的轉變，實現了布線系統的突破與變革，大大提升了設計、施工、應用、管理、維護、升級改造的效率[12]。

5 結束語

總而言之，智能建筑弱電系統中綜合布線系統的運用解決了傳統布線方式難兼容、易受干擾等諸多難題。該布線系統具有顯著的擴展性、靈活性、開放性特點，有助于操作人員對電氣設施進行運用與管控，不僅滿足了用戶的要求，也推動了建筑行業的智能化發展。