无处不在的绿色畅想——绿色、环保的世博轴信息系统

文｜美国康宁公司企业网技术经理 房 毅

无处不在的绿色畅想
——绿色、环保的世博轴信息系统

文｜美国康宁公司企业网技术经理 房 毅

1851年，首届世博会在英国伦敦的水晶宫举行，这个由钢铁、玻璃和木头制成的伟大建筑开始迎接50多万来自各方的宾客；与此同时，在大西洋对岸的美国，诞生了一家专注于玻璃和硅材料的公司——美国康宁公司。世博会在150多年来展示了众多对人类社会发展产生深刻影响的重大发明，引来声声的热烈喝彩；康宁公司也在150多年的发展过程中，不断积极创造改善人类生活的创新和技术，从而获得来自各方的认可和褒奖。

斗转星移，时空转变，150多年后，当两位巨人在中国上海聚首时，又为了一个共同的目标而伫立和牵手，因为这片广受全球关注，激情与热情并发的土地上正在积极地准备迎接2010年的世界博览会。除了希望为民众和游客带来创新的科技和应用之外，世博组织者和包括康宁公司在内的建设者以及各参展方更希望共同协作和努力，将绿色、环保的理念贯穿在世博会规划、建设、运营、展示和后续利用的每个阶段，实现“绿色世博、生态世博”，让人们由衷感叹：“城市，让生活更美好”。

建筑材料可循环利用、保温隔热、碳排放为零、利用自然光和太阳能、最大化自然通风并可降低能耗等全新理念和设计不断触动我们的心灵和丰富我们的视野，众多的世博建筑群落都运用了自然、节能、绿色、零排放和重复循环等各种各样的最新技术。作为上海世博会“一轴四馆”的五大永久性建筑之首，世博轴更是以提高能源资源利用效率，减少废物排放，引领未来城市发展的模式，让“资源节约、环境友好” 和绿色、生态的理念，成为上海世博园区一道美丽的风景为自身义不容辞的责任。

作为世博轴工程和美国馆的建设参与者，康宁公司高度认同并且也在贯彻着这些理念。“绿色实践”也成为康宁公司为本届世博会提供各项支持的口号。作为光纤通信系统的全球领导者，康宁公司本身所发展的产业就是绿色和环保的。我们所熟知的光纤就是取材于石英这种自然界广泛存在的自然资源，并且在信息的传输过程中，不会产生热能和对于环境的电磁辐射和干扰，能够降低能源使用和碳排放量5%～15%；同时，由于光纤的尺寸较小，制造所使用的自然资源也非常少，我们通过图1举例说明：为提取1kg用于制造铜缆的铜，需要消耗500kg的环境资源（挖掘地面、工业用水等），而得到同样质量用于制造光纤的基础材料——玻璃，所消耗的环境资源总量不足3kg。

这是一个多么令人印象深刻的对比。再结合信息传输线缆说明：对于一个24根全部由铜缆系统组成的万兆以太网链路来说，按每条链路平均长度41.5m计算，需要33kg的铜作原料，而全部由光纤系统组成的相同链路数量的网络则仅仅需要一根48芯的光缆就足够了。这样长度的光缆需要的玻璃原料只有56g，而制造出这些数量的一整卷铜缆与光缆所需要的相关环境资源，则分别达到16.5t和168g。这些事例充分地说明了光纤对于环保和绿色的重要性。

那么除了选择光纤以外，广大观众和游客所看不见的“隐蔽工程”——存在于建筑物或者建筑群装修内部的信息传输系统还能如何做到环保和绿色？下面我们为大家揭示这些不为普通民众所熟知的应用，看一看它们如何体现和执行“资源节约、环境友好”这一理念。

通常，被用于敷设的线缆都是一个复合体，除了核心的部件，即用于信号传输的光纤和铜线之外，电缆必须具备众多的保护部件（如图2所示），用于保护其中的核心部分安全并保证其可靠地传递信息。线缆的外皮因为材料的不同而有不同的环境特性。出于环保和安全的考虑，线缆所涉及的火灾安全的主要技术指标是CO2电缆的阻燃性、烟雾的密度和气体的有毒性。燃烧过程中的热释放量或者燃烧中产生的卤酸（HCL）释放量、气体腐蚀性、烟雾浓度及气体毒性是决定线缆对于环境的污染和人们能否安全脱离火灾现场的主要因素。

在应用这类产品时，可以根据应用环境选择不同的线缆外皮材料。目前主要有三种类别的线缆，它们分别对应着相应的测试过程，即送风燃烧测试（Plenum级别）、直立燃烧测试（Riser级别）和阻燃低烟无卤（LSZH）测试。低烟无卤，顾名思义，就是线缆材料中不含卤素。因为这样的材料在燃烧过程中会放出有毒性的气体，危及人身安全和环境。此外，这样的线缆还必须具备一定的阻燃性能，超过限定的温度发生燃烧时，烟雾密度须低于某一标准值。目前这类线缆由于环保、绿色和燃烧不会对环境、人群造成危害而被大家所普遍接受。通过了解这些材料的测试过程，我们更加容易理解它是如何实现环保和安全的：

（1）低烟测试：国际电工委员会IEC颁布的标准IEC 61034是一个针对烟密度的规范。相关的测试实验由一个3m3的透明立方体和一个带光源的光度测量系统组成，以酒精为燃烧源。由一个鼓风机确保线缆燃烧产生的烟雾均匀分布在立方体内，酒精燃烧时，记录仪会记下光减弱量。烟密度是以透光率量度，如果透光率能达到60%，该线缆材料就达到低烟标准，透光率越高，线缆外皮燃烧时所释放的烟雾就越少。

（2）无卤测试：无卤就是不含卤素。线缆在燃烧时不会散发酸性气体，可以确保人员安全和有源设备不受腐蚀。国际标准IEC 60754是针对燃烧气体腐蚀性的规范，此测试是量度在燃烧时线缆外皮物料所产生的卤酸气体酸度，通过水溶液的pH值和导电率来测定。测试实验规定，燃烧炉预热到800℃，把一根内置样品的石英管推入炉内，同时开始记时。在样品燃烧的前5分钟，每隔1分钟测一次pH值和电传导性能，接下来的25分钟每隔5分钟测一次。一般无卤线缆材料的pH值会大于4.3。pH值越少，即表示物料的卤酸气体酸度越高。

（3）阻燃测试：对于单根电缆的阻燃标准。试验规定，一根60cm长的试样垂直固定在前壁开通的金属箱内，丙烷燃烧器从距试样的上部固定端450mm的位置上向试样喷射火焰长度175mm的火焰，火焰锥与电缆以45度角接触，如果试样燃烧损坏部分距离固定端下部不超过50mm，即通过测试。

康宁公司为2010年绿色世博提供阻燃低烟无卤的线缆，用于实现通信系统的信号传输，不论语音、数据还是图像，各种各样的信号在这样的绿色通道中穿梭、飞驰，不但信息很安全，人类和环境也很安全。

光纤的直径非常小，仅为125μm，中心用于传输光信号的玻璃芯径更小，不同的光纤类别有一定的差异，在8～65μm范围之间，大致与人的头发的粗细相当。在光纤为我们所使用的过程中，不同光纤之间的连接是不可避免的，这个难题是伴随着光纤的诞生而产生的。在过去的30多年中，众多专家、学者和科技人员已经不断创新，发明出了科技化程度较高的专业设备，可以在较短的时间内完成细小光纤之间的高精密度的固定连接（主要原理是采用专用的设备在高压放电所产生的高温下，将连接点两端的石英熔化，再将其连接在一起）。但是，即便如此，还是存在设备成本高，专业化程度高，施工中存在材料耗费的问题、需有电源保证，以及反复施工造成材料浪费。如何让施工过程变得简单，不需要复杂的设备，尽可能节约能源，最小化带来废料和环境污染呢？康宁公司一直在积极探索，力求发明一些新的方法，解决这些问题。终于，1989年，康宁公司再一次证明了自身的价值，研发出了新型的现场安装光纤接头，到目前为止，这种类型的接头在全球应用的数量已经超过了4000万个。2008年，“创新”无止境的企业文化再一次涌动，促使康宁对安装方式和方法做出革命性的突破。当你手中拿着图3中所示的安装工具时，或许你根本无法对它的最终用途产生任何的联想，因为几乎没有人可以想象到，这样的工具与光纤系统的工程和施工是紧密相连的。这种类似市场上流行的自动数码相机的高科技装备，可以使操作者非常简单、容易地完成操作。它具备检错功能，可以帮助使用者及时发现和纠正操作过程的错误，从而让每一个使用者可以在1～2分钟之内完成合格的安装，并且，这个过程中不需要其他的辅助材料，还能减少现场产生的材料浪费。

徜徉在世博轴这一世博园区空间景观和人流交通的主轴线上，你看到是占地接近10个足球场面积的中央交通景观轴线上矗立的巨大白色“膜结构” 和6个巨型圆锥状“阳光谷”（如图4所示），它们为游客起到很好的遮阳作用，同时，“阳光谷”可将新鲜空气和阳光引入地下千米长的人行步道。通过喷雾、利用自然风、采用黄浦江水源和热地泵等环保降温方式，游客可在世博轴上舒适地行走。是的，你有理由发出由衷的感叹，科学和技术带给我们如此美妙的感受，人类在和自然的共同发展中不断地创造着新的高度。同时，你也不应该忽视，在你的周围，有着众多的绿色通道——它们是由玻璃纤维组成的，运载着成千上万的语音、数据和图像信号，不仅时刻服务着你的信息系统，也为节能和增绿而持续地付出着努力。