智能化建筑综合布线系统系统中的设计与应用

杨 珺

（铁道部信息技术中心，北京100844）

随着社会环境的改善，人类对其赖以修养生息的居住和办公环境提出了更高的要求，因此以建筑物为平台，兼备通信系统、信息化应用系统、设备管理系统、公共安全系统等系统功能，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的智能化建筑在世界范围蓬勃兴起。

智能建筑是传统建筑技术与现代信息技术的结合，通常由楼宇自动化系统（Building Automation System，BAS），办公自动化系统（Office Automation System，OAS），通信自动化系统（Communication Automation System，CAS），综合布线系统（Generic Cabling System，GCS）和系统集成中心（System Integrated Center，SIC）5部分组成。其中综合布线系统是继水、电、气之后4种必不可少的建筑物基础设施，是智能建筑不可分割的整体，也是衡量建筑智能化程度的重要标志。

1 综合布线系统的特点、组成及标准

1.1 综合布线系统的特点

（1）兼容性。兼容性是指系统自身是完全独立的，与应用系统相对无关，因而可以适用于多种应用系统。它通过统一的规划和设计，采用统一的传输介质、信息插座、交连设备、适配器等将语音、数据以及图像信号综合到一套标准的布线系统中，解决了建筑物中各种信号的兼容问题，也使系统维护更为方便。

（2）开放性。综合布线由于采用开放式体系结构已经有严格的国际标准，因此可按统一标准与各种设备相匹配，从而最大限度地支持其在智能建筑中的应用。系统的开放性又使其具有可扩充性，在需升级扩容或更新改造时，通过简单的跳线即可将设备扩充进去或重新安置。

（3）灵活性。综合布线系统采用标准的传输线缆，相关连接硬件也均为积木式的标准化、模块化设计，以方便管理和使用。

（4）可靠性。综合布线系统采用高品质的材料和组合压接方式构成一套高标准的信息传输通道。系统布线全部采用点到点端接，任一链路故障均不影响其他链路的运行，从而保证了系统的可靠性。且各应用系统均采用相同传输媒体，可互为备用，间接增加了系统的可靠性。

（5）先进性。综合布线系统采用光纤与双绞线混合布线方式，对于普通用户可采用8芯双绞线配置，数据最大传输速率可达到155 Mbps，对于某些特殊用户需求，还可将光纤引到桌面。

（6）经济性。综合布线系统就是一种既具有良好的初投资特性，又具有很高的性能价格比的高科技产品。

1.2 综合布线系统的组成

综合布线系统采用开放式结构、模块化设计方式，由6个独立的子系统组成，如图1。

（1）工作区子系统 (Work Location)

图1 综合布线系统构成图

由用户工作区信息插座以及延伸到工作站终端设备处的连接线缆、适配器等组成，将电话机、微机、摄像机、扬声器等用户终端与网络连接起来。

（2） 水平子系统（Horizontal）

水平子系统即楼层配线子系统，它由每层配线架IDF至信息插座之间的线缆、信息插座（含转接点及配套设施）组成，它将楼层内的每个信息点与楼层配线架IDF相连。

（3）干线子系统（Back-bone）

干线子系统是由设备间的主配线架（MDF）至各楼层配线架（IDF）之间的连接电缆组成，它是建筑物的主干电缆，是楼层间垂直（或水平）干线电缆的统称。

（4）管理子系统（Administration）

管理子系统设置在楼层配线间，它由楼层配线架、转换插座、跳线等组成，提供了与其它子系统连接的手段。调整管理子系统的交接就可重新安排线路路由，使得传输线路能够延伸到楼内各个工作区，从而实现了综合布线系统的灵活性。

（5） 设备间子系统（Equipment）

设备间内设置了大楼的进出线设备、网络互连设备、主配线架以及电话及计算机主机等设备，它把公共系统的各种不同设备（如计算机主机、数字程控用户交换机、楼宇自控设备等通信或电子设备）互连起来，它是整个建筑的主要布线区。

（6） 建筑群子系统（Cam-pus）

楼群配线架与其它建筑物的大楼配线架之间的缆线及配套设备设施组成的系统称为建筑群子系统，它将邻近的各建筑物内的综合布线系统形成一个统一的整体。

1.3 综合布线的标准

智能化建筑已逐步发展成为一种产业，针对国内布线市场的发展，信息产业部会同有关部门共同制定了《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）和《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》（GB/T50311-2000），规范了国内的布线施工和布线测试，也为网络的迅速发展和普及起到了积极的作用。

2 综合布线系统的工程设计与应用

2.1 综合布线系统应用环境

综合布线系统可用于全数字式程控交换机系统；语音信箱、电子信箱、语音应答和可视图文系统；建筑物内无绳电话通信系统、可视电话、电视会议系统；建筑物内信息管理系统、办公自动化系统、监控系统（楼宇自动化管理）；建筑物内、外各信息传输网络管理系统；共用天线电视系统、公共广播传呼系统等多种应用环境。

2.2 综合布线的应用举例

铁路某单位办公楼是一座现代化智能型建筑，占地面积约为1 500 m2，总建筑面积约2.1万m2，分为地上12层和地下2层。布线系统采用结构化设计，最终为通信系统、网络系统、视频监控系统以及广播系统等各系统的应用提供一个安全的、开放的、灵活的、先进的和可扩展的应用平台。

该写字楼机房及主配线间均部署在一层，每层均配备有独立的配线间。

2.2.1 总体架构设计

综合布线系统中常见的网络拓扑结构如图2。

图2 综合布线系统常见的拓扑结构

本工程网络结构采用星形拓扑结构，由一个中心主结点（主配线架，设置在主配线间内）向外辐射到各从结点（楼层配线架，设置在楼层配线间内）组成。主干通道采用多模室内光缆沿弱电井竖向敷设，工作区水平布线使用超5类非屏蔽双绞线，每一条从中心结点到从中心结点的线路均与其它线路相对独立，主结点采用集中式访问控制策略。

2.2.2 设计方案

（1）建筑群子系统

通信采用24芯单模室外光缆作为网络通道用于与其它建筑物的信息交换，则采用3类大对数非屏蔽铜缆。

（2）垂直子系统

楼内垂直子系统采用室内多模光纤和3类大对数非屏蔽铜缆和沿弱电井垂直敷设。

（3）水平子系统

走廊部分的布线采用金属线槽在吊顶内敷设，房间内则采用阻燃PVC管暗埋方式引至各信息点。所有区域均采用6类非屏蔽8芯双绞线，信息、广播、通信及视频监控系统共用此布线系统。

（4）工作区子系统

本系统计算机网络分为内部网络和外部网络两部分，在办公区域内的每个办公座位布放内部网络信息源点；在外网专用区、开放办公区的部分办公座位、专家区、主管区、洽谈室和会议室等有外网需求的地点布放外网信息源点。

（5）设备间子系统

采用48口光纤配线架连接来自建筑群的数据主干光纤和至各电信间的数据主干光纤。通信系统采用的3类大对数非屏蔽铜缆，全部卡接在普通110配线架上。设备间内设备全部采用机柜安装，机柜为19 inch标准，并配有网络设备专用配电电源及风扇。

主配线间线缆经防静电地板进入相应机柜，在完成分组、上架、理线、绑扎后需进行最后的线缆卡接，并保证线缆的安全和理线的整齐美观。

2.2.3 设备配置

（1）综合布线系统信息点的配置

本工程工作区均采用基本配置，每个工作区配置2个双口插座，1个为信息插座，根据所属网络不同分别属于内部网络或外部网络，另1个为电话插座；每个生活区也配置2个插座，1个为双口信息插座，另1个为单口电话插座。

每层均在楼梯间以及走廊两端各布设1台网络摄像机；在以楼梯为界的两侧走廊中部各布设1架广播。

（2）传输介质的选择

本工程采用光纤和双绞线混合布线方式，既能满足组近期通信业务、计算机网络拓扑结构等需要，同时干线光缆的高带宽特性为将来的发展提供了足够的裕量，通过主干通道可同时传输多路实时多媒体信息，满足远期业务需求。同时水平工作区选用6类双绞线，既保证系统目标得以满足，也不会增加额外的工程造价。

（3）各类跳线及接插件选型

本工程选用6类标准，缆线、连接硬件、跳线、连接线等配件必须都为6类，才能保证整个系统为6类。

2.2.4 拓扑结构的选择

总体而言，拓扑结构的选择应综合考虑系统吞吐量、响应时间、可靠性、接口特性、软件开销、建筑结构以及经济性要求。本工程选用了星形拓扑结构，具有如下优点：

（1）可靠性。要保障系统中一个结点出现故障不能使整个布线系统瘫痪，要保障故障容易检测和隔离。

（2）灵活性。要保障系统可以方便地移动、增加或删除与水平布线相连接的信息点。

（3）可扩充性。要保障系统未来扩充发展的需要，路由要短，同时要保障安全，应便于扩充与安装。

2.3 实际应用中的注意事项

（1）电源需求

在每个工作区内应预留交流电源插座（5孔）一组，使用功率可按1 kW计算；在主配线间及楼层配线间内预留交流电源插座组（4-5个独立或组合插座）一处，使用功率可按1.6 kW计算。

系统设备用电要有可靠的交流电源供电，为了保证供电的可靠性，需要采用双电源供电方式，并考虑备用电源。

（2）系统防火/防水要求

所有线缆均为阻燃线缆，敷线后使用防火材料有效封闭地板洞；在易燃的区域和大楼竖井内没有用钢管保护的电缆或光缆，应采用防火和防毒的电缆；壁挂设备后应附防火背板。

（3）系统抗电磁干扰要求

所有设备间、配线间以及竖井内金属构件均应可靠接地，在主/楼层配线间预留接地端子，接地电阻≤1Ω。关键的网络设备的数据连线上串接防雷防浪涌电压的网络保护器。

所有线缆均封闭于镀锌金属线槽内以屏蔽电磁干扰，弱电金属线槽的敷设应与强电线槽保持一定间距，最低不小于30 cm。

3 结束语

综合布线的重要性体现在智能建筑的各个方面，是现代化大楼内部的“信息高速公路”，是信息高速公路在现代大楼内的延伸。

人们将后工业时代的环保意识和安全舒适的内容注入到智能化工程的设计思想，在继承节能、高效的原则基础上，对人的活动空间、温湿度、光照等舒适性因素进行了更加细化和优化的智能管理。具有楼宇自动化系统的建筑物提供舒适的工作环境，以及综合性自动化监控管理功能。智能建筑不仅仅可为人们提供舒适、便利的环境，还具有可持续发展的节能功效。智能建筑应该成为人类与自然和谐共存，可持续发展的建筑。