智慧家庭CAD设计与实践

摘  要：FTTR全光Wi-Fi的商用，标志着第五代固定网络（the 5th generation Fixed networks，F5G）时代正式来临，目前智慧家庭是电信运营商2C的主要业务之一。为满足智慧家庭业务发展需求，智慧家庭工程师需快速向客户商洽、交付智慧家庭组网设计方案。文章对智慧家庭组网技术进行了研究，用内墙线法+拼图法实现CAD制图来进行智慧家庭组网方案设计。

关键词：智慧家庭组网;CAD工程制图;方案设计

中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：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

家庭是社會组成的基本单元，智慧家庭能满足新时代家庭用户智能化、精细化与个性化的生活需求[1]，承载着每个家庭对美好生活的向往。近几年来，国家和地方政府出台许多政策，引导和扶持智慧家庭产业的发展。2020年千兆5G、千兆宽带、新一代Wi-Fi6技术、光纤到房间（Fiber to The Room，FTTR）、全光Wi-Fi等新技术催生了许多智慧家庭应用，电信运营商在其中表现更为突出，“三大运营商也积极推进智慧家庭业务战略，推进消费者家庭生活的智慧化、信息化升级”[2]，相继出现了中国电信与中国联通的“三千兆”业务、中国移动的“全千兆”业务。

宽带网络是智慧家庭的基础。随着“宽带中国”国家战略的实施，我国已成为全球FTTH宽带用户最多的国家。截至2020年底，三家电信运营商的固定互联网宽带接入用户总数达4.84亿，100 Mbps及以上接入速率的用户占比达89.9%;1 000 Mbps及以上接入速率的用户数达640万[3]。在今年的3月24日工信部下发了《“双千兆”网络协同发展行动计划（2021-2023年）》，其中明确提出，到2023年底“千兆光纤网络具备覆盖4亿户家庭的能力，千兆宽带用户突破3 000万户”[4]，预示着智慧家庭市场进入蓬勃发展期，智慧家庭的发展建设促使人们生活幸福感、获得感得到提高。

1  智慧家庭组网技术

由于在家庭场景中用户的智能手机、平板电脑、台式电脑以及智能家居设备要联网，从网络健壮性、易用性角度考虑，智慧家庭组网技术基本上采用有线+无线的组网方式：有线（网线或光纤）入户，甚至到房间、桌面或台面;无线Wi-Fi覆盖各个房间，提供便捷的移动性接入。用到的网络主设备主要有光猫、无线路由器、网络机顶盒、融合盒子等，信号延伸设备有无线AP、面板AP、电力猫、无线中继器等。具体组网要依据用户的需求、户型大小、房间布局等因素来定，而无线AP放置点要根据每个房间里的信号质量和强度来综合考虑，尽量使没有无线AP的各房间的信号均衡，且要求都在-60 dbm以上，这样能保证每个房间里的上网速率使用户感到满意。

影响无线信号强度除了墙壁等物体的穿透损耗外，与材质、距离远近以及信道的同频干扰、邻频干扰有关，还与无线设备的性能有关。因此在设计智慧家庭组网方案时，要综合考虑以上诸多因素，为用户做好网络规划。做网络规划甚至是信号仿真，与户型图有密切关系。这时要用到CAD制图软件来画户型图，以此作为底图，进一步绘制智慧家庭网络施工图纸。笔者所用CAD软件是AutoDESK公司出品的AutoCAD2014，与其他CAD软件的操作方法、过程基本一致。

2  智慧家庭CAD制图

智慧家庭组网图绘制步骤主要分为四步：绘制通用图纸模板、绘制户型图、绘制智慧家庭组网图和最终输出图纸。

2.1  绘制通用图纸模板

一般可以绘制常用的A3横向、A4纵向两种图框备用。通用图纸模板中设置好绘图环境：单位默认，长度、角度都采用十进制，小数点0位;建立2～3种文字样式，对应字号为大号、中号、小号;建立图层，通用的图层有图框层、文字层、标注层、中心线层，还可新建设备层、线缆层、建筑物层，等等，图层建立要根据图面上的图形类型来划分，必须利用图层来管理图形，这样图面层次清晰、利于后期修改;加载必要的线型，大部分图形为细实线;合理设置线宽，线宽种类不宜超过3种，宽度遵守2倍递增原则。

在图纸模板中绘制好图幅线、图框线和图衔。图衔样式要依据公司或单位的规定，每家的做法有差异。

使用CAD绘制时，一般按1：1进行输入绘制，在成图并进行输出时，则要根据所需图纸的图幅设置比例，根据家庭住宅面积大小来选择比例，可用的比例有1：50、1：100、1：150和1：200。当然也可以设置其他比例。

2.2  绘制户型图

户型图为二维平面图。绘制户型平面图主要有两种方法：中轴线法和内墙线法，前者在建筑设计中采用较多，后者在室内设计中采用较多[5]。如果工程师能从建设单位或设计单位处拿到CAD原图，则此项工作不用做，直接跳到绘制智慧家庭组网图。

中轴线法操作过程包括五步：画中轴线，画墙体，画门、窗，画厨、卫器具，画家具、电器。中轴线是墙体的中心轴线，对于智慧家庭中的住宅已经竣工，甚至有些已完成家装设计，因而此方法不适合绘制智慧家庭的户型图。

内墙线法的操作步骤划分为六步：描内墙线，墙体，组合成房型，后面三步同中轴线法的后面三步。墙体由内墙线向外偏移而成，这是该方法的关键之处。如表1所示，Wi-Fi信号传播在穿透不同材质障碍物时减弱，承重墙穿透损耗远远高于间隔墙穿透损耗。智慧家庭的户型图绘制深度只要求到第四步插入门、窗，厨、卫器具和家具、电器可以不用绘制。

描内墙线的源图从客户或物业得到，或对购房合同中的平面图进行翻拍。拍摄的照片可能会有镜头畸变（如枕形、桶形、梯形、鱼眼形），此时需要对图片进行必要处理，不然误差较大。将图片插入CAD软件时，还要注意图片的宽高比保持不变，变形应在容许的误差范围内。

内墙线法绘制智慧家庭户型图的详细操作为：

（1）将插入CAD软件中的图片进行缩放处理，依据图片上标注的尺寸来进行参照缩放。如果图片上没有尺寸标注，可按典型物件的尺寸来作参照缩放，如标准门的宽度为900 mm，再根据实际测量值校正一下。

（2）描畫内墙线时要区分承重墙、非承重墙。描边线条应适当加粗、颜色亮显醒目，并打开正交。描内墙线时还要注意不相邻原则，以减少后面的图形编辑工作量。不相邻原则是指相邻房间的内部墙线只用画一条。

（3）往外偏移内墙线，偏移距离的典型值承重墙240 mm、非承重墙120 mm，或按实际测量数据。

（4）编辑修改，得到墙体。采用修剪、圆角、拉伸等图形编辑命令来完成操作，先补缺失的墙线，再修剪重叠、交叉线。

2～4步的操作结果示意如图1所示（图中黑色线表示承重墙，灰色线表示非承重墙）。

（5）删除重复线条，使图面简洁。在AutoCAD中使用overkill命令来消除重复线。在AutoCAD2011及以前版本中，overkill非内建命令，要先安装Express Tools工具。从AutoCAD2012开始这个命令自带，可以在“修改”菜单或者“修改II”工具条中找到这个命令。

（6）画门、窗。依据实际情况的位置开门洞、窗洞，再插入门、窗图块，或采用简易图来表示，如图2所示。

在实际工作中，源图可能获取不到。此时绘制户型图要采用内墙线法+拼图法。绘图前，需到现场进行实地勘察，测量室内每间房的开间、进深尺寸并详细记录，画出草图，在草图上标明每个房间的尺寸、门窗位置，应区分承重墙和非承重墙。依据草图上的各房间内部尺寸来画内墙线，再往外偏移得到墙体。然后依照房与房相邻关系、墙与墙对齐关系来将各分立的房间拼接成整体房型。其他操作跟上述的内墙线法中操作类似。

2.3  绘制智慧家庭组网图

把户型平面图作为底图，在此基础上增加设备布局和线缆走线。

设备布局事前要与用户充分沟通，确定业务需求，从而确定设备的放置位置。在做设计方案时，若涉及有线改造或新布线，要周全考虑有线布线的施工难度、美观、干扰及安全等问题，还应妥善考虑无线设备的信号穿透损耗的问题。

在图面上布线采用的方法分为两种：一是线缆布线采用多段线或直线绘制，画线时注意横平竖直。在布线操作时，要兼顾走线路由设计。此方法有利于测量线缆长度，适应于需重新布线的场合。二是线缆布线采用圆弧、直线、样条曲线绘制，不考虑走线路由设计，主要标示信息点位及接线。此方法适应于无须布线的场合。

“为了保证制图质量，除了要满足各专业的设计规范和图纸表达的内容深度要求之外，在图纸整体版面质量上也应有要求”[6]。组网图画完后，应对图面进行必要清理，使图面整洁、干净，图面排版效果好。

最终的智慧家庭组网工程图（未加图框）如图3所示。

2.4  图纸输出

绘制完成的图纸要进行输出，如果是打印出图，可以从模型空间中打印出图、从布局空间中打印出图。从模型空间中打印出图前，先将之前绘制好的图纸图框插入到模型空间，插入时要按输出比例反向放大再框住智慧家庭组网图。从布局空间中打印出图的方法相对更加灵活，将图纸图框插入到布局空间中，添加合适的视口，调整好智慧家庭组网图的显示比例和位置，注意隐匿视口线。

如果是电子版出图，按上面的进行虚拟打印成图片、PDF文件，或在布局空间中截图。得到的电子版作为附件或直接插入到设计方案的文档中。电子版出图要注意设置合适的清晰度，分辨率在600像素/英寸以上。

3  结  论

当千兆时代来临，经济、社会的数字化转型进程持续加速，智慧家庭不再局限于生活、娱乐、社交，而与智慧教育、智慧家居、智慧医疗、智慧养老、智慧办公、智慧安防、智慧社区等多个领域相互渗透，各种数字化应用将满足人们对美好生活的需求。C端个人、家庭用户极速增长，智慧家庭将是万亿级的市场。智慧家庭工程师应掌握CAD工程制图来完成快速设计、快速交付任务的技能，提升支撑智慧家庭业务能力。

参考文献：

[1] 荆楚网.光纤直达房间 中国电信全光WiFi在武汉正式商用 [EB/OL].（2021-03-25）.http：//news.cnhubei.com/content/ 2021-03/25/content_13697438.html.

[2] 赵燕.5G时代智慧家庭：从单品智能到场景智能 [N].通信产业报，2020-10-26（第6版）.

[3] 运行监测协调局.2020年通信业统计公报 [R/OL].（2021-01-22）.https：//www.miit.gov.cn/gxsj/tjfx/txy/art/2021/art_057a331667154aaaa6767018dfd79a4f.html.

[4] 中华人民共和国工业和信息化部.“双千兆”网络协同发展行动计划（2021-2023年） [R/OL].（2021-03-24）.http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-03/25/content_5595693.htm.

[5] 王文华，任培培.AutoCAD绘制户型图的方法探析 [J].商丘职业技术学院学报，2016，15（5）：51-53.

[6] 何亮.通信工程CAD快速制图途径 [J].中国新通信，2019，21（6）：10-12.

作者简介：何亮（1973—），男，汉族，湖南益阳人，讲师，本科，研究方向：通信技术和职业教育。