校园信息化建设中实验室网络布线的工程设计

王永强 赵玉海 王 磊 吴 兵*

20世纪90年代我国开始推进信息化建设，在本世纪初已经被人们广泛接受并付诸实践[1]。随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展和应用，信息化已成为实现可持续化发展和提高竞争力的重要保障。然而根据国外权威机构的统计表明，总投资额不到整个系统10%的网络布线会导致超过60%的网络故障[2]。作为网络建设的基础平台，网络布线的工程设计与施工是校园信息化建设的基础保证。高校的实验室是进行教学科研的重要场所，如何圆满完成高校实验室网络布线的工程设计与施工是本部门的工作重心之一。

1 综合布线系统的工程设计

网络布线系统是校园建筑物的传输网络系统，支持数据、语音、视频等多种设备，其投资约占整个网络投资的5%～7%。大楼的综合布线、布线桥架、管道等都是基础建设，作为基础建设不仅要满足现在的需要，还要考虑今后发展的需要，因此要做到一次投资长期收益。

1.1 基本要求及可能出现的故障分析

布线设计与布线质量直接影响网络的正常运行，安装工艺是网络布线的关键，例如网络电缆，尤其是配线箱中的电缆，弯曲角度过于尖锐或捆绑过紧的位置容易产生近端串扰。多个子系统的线路复杂，需要相当的工程施工和管理经验，否则会造成不堪设想的后果，如无法排除的干扰和很低的开通率；没有完整的文档资料导致的无法维修。高达50%～70%的网络故障均由劣质布线系统所引起，网络链路的强度取决于最薄弱链接的质量，任何一个系统部件包括接插件如果出现问题，整个系统可能会失去作用。网络故障常分为两类：一是连接故障，多是施工工艺或网络意外损伤所致，如接线错误、短路开路；二是电气特性故障，使信号传输达不到设计要求，导致数据的丢失或网络性能的下降。

1.2 网络布线工程设计流程

科学合理的综合布线设计和管理对整个工程的实施具有重要意义，是后期信息化建设的关键步骤。网络布线工程设计的基本流程如图1所示，主要包括前期调研、方案设计、土建施工、技术安装、网络测试、文档管理和故障维护等7个过程。

1.2.1 前期调研：询问学校网络需求，现场勘察建筑，根据建筑平面图等结算线材用量，信息插座的数目和机柜定位、数量，做出布线调研报告。

1.2.2 方案设计：根据勘察数据做出布线材料预算表、工程进度安排表。

1.2.3 土建施工：协调施工单位与学校进行职责商谈，提出布线许可，主要是钻孔、布线、信息插座定位、机柜定位、做线缆标识。

1.2.4 技术安装：主要是打信息模块、打配线架、机柜内部安装。

1.2.5 网络测试：一般测试采用12点测试仪，主要测试通断情况；深层测试须用线缆测试仪，根据TSB—67标准，对接线图、长度、衰减量、近端串扰和传播延迟五方面数据测试，并打印出测试报告。

1.2.6 文档管理：提供材料实际用量表、测试报告、楼层和楼群配线表，为日后维护提供数据依据。

1.2.7 故障维护：当线路出现故障时，快速响应。

1.3 工程设计中需要注意的关键问题

综合布线系统一般由六个子系统构成，分别是工作区子系统、水平布线子系统、垂直干线子系统、设备间子系统、管理子系统以及建筑群子系统[3]。每个子系统都涉及若干个关键问题，它决定了网络数据传输的最大距离、网络数据的传输速率、连接设备的选择和传输的可兼容性、安全性、可靠性及有效性等，因此在综合布线设计与施工过程中还需要注意以下4个方面的内容。

1.3.1 工作区信息插座点数的确定

按规范要求的增强型或综合型考虑，工作区内连接线长度控制在3 m范围内，信息插座安装在墙上，距地30 cm[4]。对于大空间的PDS设计，建议只引到室内控制箱盒，留下两条布线暗槽（电源与视频各一条），待设备定位进入时，再作布置装修，以免浪费材料。综合布线的要求应在建筑设计图中体现，以便施工时完成一些布线等前期工作，减少重复劳动。若在原建筑物基础上与室内装潢同步进行布线，须根据原建筑物资料以及装潢设计要求进行安排，布线设计与装潢设计之间要相互沟通。

1.3.2 水平系统

图1 网络布线工程设计的基本流程

在进行水平系统的设计时，非屏蔽双绞线（UTP）线缆长度的估算应≤90 m，可以考虑接插件、层配线架（FD）7～10 m的跳线。超过10 m，应从水平配线系统的90 m限额中减去。水平布线的方式要采用吊灯上线槽布线，若需要做地面线槽时，水平系统的设计要早点与结构配合，使地面线槽与结构施工同时进行，否则结构层做完后，再施工地面线槽比较困难。水平布线时，1根水平电缆（UTP）可接2个信息模块，1个插座安排2个信息模块时，一般敷2根UTP，分别支持语音和数据。每个配线架的语音和数据骨干电缆要分开，每个主配线语音终端和数据终端也要相应分开。

1.3.3 垂直干线

垂直干线总对数的计算根据增强型每个工作区选定3对对绞线；综合型每个工作区要在3对对绞线的基础上再增加光缆系统来设计。在统计每层总对数的基础上，再计算全部的双绞线对数，够25对或30对即算1根电缆。一般情况下，1根大对数电缆不跨层敷设，垂直干线系统的电缆根数就可确定，电缆长度根据在配电竖井及水平线槽的敷设长度也可确定。垂直干线的连接，按星形拓扑结构，采用点对点端接方法，由设备间引来的垂直大对数电缆，一直接到层间配线架。

1.3.4 接地

布线系统需要良好的接地环节，一个不正确的接地系统可能是整个网络的一个主要辐射干扰源。高频信号传输至少要两端都接地，而且必须是连续的。要提高信噪比，使噪声减少到最小，线缆系统的重点部分应全屏蔽，线缆必须被终结在配线架的背后。

2 供电、变配电及照明系统的工程设计

在实验室网络布线工程设计的同时需要兼顾实验室供电、变配电及照明系统的工程设计，为今后进一步的施工改造和实验室工作的正常开展奠定基础。

2.1 供电系统

供电系统要求全部管线到房间，而房间或大厅走廊的供电、照明细部要在装修设计时一并完成，须做到配备末端配电盒。考虑到目前学校日常支出中电费比例较大和由于超负荷停电故障频繁导致对教学工作的影响，因此用电负荷的计算准确与否对建筑的能源消耗至关重要。通常采用负荷密度法和需要系数相结合的作法进行估算，目前采用0.15 KVA/m2作为用电负荷的估算是适宜的，随建筑物的体量和功能不同，还应当进行适当的修正。

2.2 变配电系统

变配电室位置一般设在主楼底层，二路市电引入，室内的配电环网柜要有二进二出二环路，以便向其他建筑送电。每路负担可全部负荷，设母联开关、手动切换，切换时可断开部分非重要负荷。功率因数在变配电室集中补偿，cosΦ＞0.9。供配电系统的较大负荷或重要负荷为放射式出线，照明及一般负荷用树干式出线。照明干线选三相五线铜制线，在竖井内明敷。插接箱内的开关设分励脱扣装置，柜体上设电缆桥架，在机房内明敷；走廊上或穿过房间时，走吊顶内。采用空气开关控制，每一楼层设开关集中控制盒。施工时，穿过砼梁的管子在梁的部位要用大一些管径的套管，套在线管的外部来加强保护。预埋在砼柱中的尽量采用钢管。穿线前要用铁丝，后系一团布条清扫管内杂物、积水，待地面做完后方可穿线。决不可预埋管的同时把线穿入，以免施工时水泥浆进入管内，日后无法换线。

教师办公室电源系统需要确保教师电脑人手一台正常工作，室内四壁均有电源插座，保证电风扇、饮水机、打印机、录音机的使用；教室内电源系统能确保多媒体设备及“三机一幕”的正常使用，讲台上、黑板旁有电源插座，室内左右两壁的电源插座，供电扇、饮水机及临时电器使用。校长室、校园闭路教学系统、校园广播音响系统、计算机教室、综合电化教室、网络控制室等设电源专线。

2.3 照明系统

照明系统中重要的是注意光源和节能灯具的选用。不同的环境下，如普通教室、实验室、计算机教室、音乐欣赏室或多功能厅等的照度水平应控制在规范要求以内，其照明箱、插座、灯具安装和布置按规定制作。建筑物的主立面照明，采用专业厂家完成的方式。干线电缆一般用ZR-VV-T-1 KV聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套阻燃电力电缆；所有支线均选ZRBV-500 V阻燃导线，穿镀锌钢管暗敷。

3 相关配套设施的工程设计

网络布线系统是校园网建设的基础，在设计网络布线方案时一定要结合校园网的信息化建设需求。校园网络主要包括：计算机数据网络、电话语音网络、视频监控网络等，是各种相关信息网络的综合体统称。最新的国家规范《综合布线系统工程设计规范（GB50311-2007）》中总则要求：综合布线系统应与信息设施系统、信息化应用系统、公共安全系统、建筑设备管理系统统筹规划，相互协调，并按照各系统信息的传输要求优化设计[5]。下面是结合本学校的信息化建设，在网络布线设计施工中一定要考虑的问题。

3.1 电教中心设计

电教中心是日常教学服务与设备管理之处，设计时应注意以下几点：电教中心应设在校园干线综合体的中间位置；尽可能靠近建筑物外线电缆引入区和网络接口，靠近楼梯口；电教中心室内温度应保持在15～30oC，相对湿度30%～55%，室内无尘土，通风良好，有较好的照明度；配备保险窗、消防设施，使用防火防盗门等；室内有端接空间、备用电源，接地系统符合要求；确定电器插座的类型、数量、位置和电缆的类型、长度，要留有一定的余地。

3.2 网络测试方案

测试中对于近端串扰的测试要进行双向测试，决不能使用非标准测试方式，虽然快速测试在故障查找时是有效的，但在布线认证的测试中不可使用[6]。使用带有近端串扰等电气特性故障定位的测试仪器可立即对所测链路进行故障排除，否则由施工人员对布线逐点地检测、修复。

学校网络管理人员参与布线的认证测试并保留测试结果，如接线图、链路长度、衰减、近端串扰、特性阻抗、传输延迟等数据，作为将来网络管理的基准测试参数。建网时完整的布线测试和良好的文档管理是保障网络健康的最好办法。克服电缆故障的三个方法：第一、购买高性能的电缆，此处决不可吝啬；第二、由质量信誉高（有授权的）的安装公司来负责施工；第三、认真测试布线。

3.3 建筑群外线设计

建筑群外线的设计通常有两种常用做法：一是地下管道敷设，采用水泥管块、PVC管和钢管，敷设时按规定间距留有人孔井，管块孔的选择要留有备用余量；二是直埋，采用铠装铜缆或铠装光缆，地下直埋敷设，深度≥50 cm。

3.4 电视监视设计

电视监视设计最重要的是监视点的选择。摄像头安置一般在多功能厅、综合电化教室、电视演播室和首层出入口等处。当被监视的空间范围大、需调整距离的场所，要选用变焦镜头和遥控云台，相反则选择定焦镜头。

云台控制一般为0～350 º转角，黑白摄像机的目标最低照度在10 Lx以上，彩色摄像机的目标最低照度在50 Lx以上。在平面布线上，这部分电缆很多，要采用桥架和线槽。在进入摄像机位一段，建筑施工时要预留两根SC25镀锌钢管。

安装过程中还应注意以下事项：避免镜头直对强光；注意支架安装牢固；线缆走线合理、隐蔽（预先埋线），控制线与电源线尽量分开，接线处详细标好记号，以便日后维修；注意电源线接地状况；镜头安装时要突出重点，不留死角、盲区。

3.5 有线电视系统的设计

有线电视系统的设计应满足学校对节目频道数量及内容的要求，包括：本地有线电视台电视节目及自办教育节目。传输分配系统的设计，采用“分支—分配—分支”方式比较简单灵活。干线用SYKV-75-12或SYKV-75-12-9，用户线采用SYKV-75-5，距地面30 cm暗装86出线盒，用户电平控制在67±5 dB。分配器、分支器在电器竖井内距地1.4 m明装，竖井外使用盒装，在吊顶上5 cm处，吊顶留检修口。无吊顶处，距顶板30 cm明装。

另外，设计施工时要为多媒体演播室、学校电视台、校园广播音响系统、文印打字室和食堂售饭菜系统等预留电源、各类端口及接头。

4 结束语

实验室网络综合布线系统的工程设计是整个网络工程建设的蓝图和总体框架结构，网络工程设计的质量将直接影响到网络工程的质量和性价比。在设计综合布线系统方案时，应该从综合布线系统的设计原则出发，根据设计流程，在总体设计的基础上进行系统的详细设计，以保证综合布线系统工程的科学合理和便于执行。

[1]张启浩.涉密网络布线工程设计与施工[J].智能建筑与城市信息，2010(3)：37-40.

[2]严玮，张弛，孙喆.基于科研建设的网络智能化综合布线管理技术应用[J].天津电力技术，2010(4)：6-8.

[3]沙晶晶.建设校园网络结构化布线系统[J].网络与信息，2010(10)：46.

[4]赵洁.综合布线系统浅析[J].电脑知识与技术，2010，36(6)：10274-10276.

[5]陈道存，刘锴.智能灵活型校园网络布线研究与实现[J].电脑知识与技术，2010，19(6)：5169-5170，5172.

[6]祝荣兴.综合布线系统的设计与应用研究[J].现代商贸工业，2010(11)：297-298.