智能建筑弱电系统中综合布线系统的设计与运用

崔 琳

兰州建德工程建设监理咨询有限责任公司河西分公司，甘肃 武威 733000

0 引言

弱电系统是建筑中不可或缺的重要部分，是发挥智能建筑功能的保障与前提。综合布线系统是弱电系统的关键组成部分，是各系统间通信及信息传输的桥梁，是智能化技术得以实现的前提。综合布线系统看似简单，实则包含了工厂供电、变压器、电磁干扰、电工基础等多学科的综合知识，布线设计对智能建筑的功能和居住体验影响很大。文章规划了一种新型综合布线系统，可以更高效、便捷地应用在智能建筑中。

1 相关概念

1.1 智能建筑

智能建筑的概念自提出至今已有几十年，宗旨是为人们创造更加舒适、便捷的居住环境，实现居民、建筑及周围环境的和谐统一。改革开放以来，科技和经济飞速发展，人们的生活经历着日新月异的变化，对生活质量与居住体验的要求也越来越高。政府和有关部门也积极顺应发展潮流，致力于打造智慧城市、智能化小区[1]。智能建筑和传统建筑在各方面都有很大的不同，前者是互联网信息化与传统产业结合的产物，核心特点为电气系统的自动化，特别是弱电系统，可以采用网络化模式控制建筑内各个子系统。

1.2 弱电系统

传统的弱电系统需要铺设弱电槽，多用于广播、通信等领域。随着建筑行业发展速度的增快、先进技术的广泛运用，弱电系统包括的项目和覆盖范围不断扩大，并将互联网、大数据等先进技术融入其中，不再是过去的信息孤岛。新型的弱电系统包含了多个子系统，功能更加完善智能。

1.3 综合布线系统

综合布线系统是为建筑内的计算机、通信及监控设备提供信息传输通道的装备。它将语音、图像等数据汇总，并连接至外部的局域网络，是信息传输桥梁，帮助建筑内部各系统之间实现通信与信息交换，类似于信息中转站，可以完成通信信息的收集、处理与传输。综合布线系统的核心作用是使文字或图像信息以数字信号的形式与传输媒介建立连接，帮助整个建筑建立互通互联的架构。

综合布线系统必要严格采用符合要求的材料，以非屏蔽双绞线和光纤为主要传输媒介，以整个建筑为目标统一规划设计，形成一套功能强大、完善灵活的布线系统。该系统可以传输各类数字化信息和功能型信息，如报警、监控信息等。综合布线系统的布线应用同一个标准系统，需要依照国家规范和行业有关规定来确定各大子系统的接口。

2 综合布线系统的组成

综合布线系统的网络架构大多运用星形架构，所有子系统首尾连接成一个整体，但是各子系统又可以独立运行。综合布线系统由以下部分组成。

2.1 工作区系统（work location system）

工作区系统包含适配器、电源插座等设备设施。

2.2 水平系统（horizontal system）

水平系统功能是把干线系统铺设到用户区域，系统的使用受楼层制约，常规情况下可在同一楼层内使用，一端布设在信息插座处，另一端布设在跳线架上。常规水平系统多采用4 对非屏蔽双绞线，适用于通用的通信设备。若有传输需求，可以采取“光纤到桌面”的处理方式。若楼层面积过大、布线距离过长，会导致信号衰减、易受干扰等问题，可在同一楼层配备多个卫星接线间，作为水平线缆的中转站，可保障信号长距离、高效、稳定地传输。

2.3 干线系统（backbone system）

干线系统主要包含电缆及光缆反馈线，通过干线系统建立设施与管理之间的联系，管理的内容包含机房与其他各层的管理间。

2.4 设备间系统（equipment system）

设备间系统主要指一些辅助器件设施的集成，包括电缆、跳线架等。一般情况下，需要把设备间系统布置在同一楼层，这种设置方式不但便于管护，还能够大幅降低成本[2]。规模较大的智能建筑的空间较大，一个设备间系统难以满足整个建筑的布线需求，可根据实际情况设置多个设备间系统。

2.5 管理系统（administration system）

管理系统是连接干线系统和水平系统的桥梁，同时是同层组网能够顺利运行的有效保障。当局域网架构发生改变或需要优化改进时，管理系统不用再次布线，调整跳线形式就能满足要求，大大降低了人工成本和时间成本，极为方便[3]。管理系统包括条线、双绞线等。目前，对信息传输的快速性和准确性要求极高，光纤是满足高传输要求的优良媒介。当管理系统中使用光纤网络时，原有的跳线架无法满足光纤的传输需求，需要对其进行优化。

2.6 建筑群系统（campus system）

建筑群系统主要用于建筑群落，可以将各个建筑间的通信信息整合至统一的平台。需要以直埋或架空的方式敷设电缆，保证浪涌电压被完全阻隔在电气保护装置外部，不会对智能建筑的弱电系统造成任何干扰与侵害[4]。

3 综合布线系统的设计步骤

3.1 水平系统设计步骤

水平系统的线缆敷设一般采用星型拓扑结构，线缆的最远铺设距离可达90 m。若采用光纤，距离还会更长。具体设计步骤如下。

（1）根据理论公式精确计算配线间的数量及面积。

（2）严格按照建筑设计图纸规划配线间的位置。

（3）仔细参考建筑施工图纸，规划最合理的布线路径。目前智能建筑中应用比较广泛的是地板下管道布线形式。

（4）根据设计图纸和实际应用的要求，明确水平系统布线电缆的规格，包括芯数及类型。以布线标准作参照，可选择FIP、STP 和UTP 等类型的双绞线。在高速率、长距离的信息传输应用中，多模光缆是优选。

（5）根据理论公式计算光缆长度。

式中：C1为光缆长度；L、S分别为信息插座和配线间之间的最远距离和最短距离；N为同个楼层所安装的插座数量。

3.2 干线系统设计步骤

（1）明确干线系统的铺设范围，如果楼层配线间与和其连接的所有信息插座的最大铺设间距均在75 m内，则单干线系统是最优选择；若敷设距离大于75 m，双干线系统比单干线系统更满足实际要求[5]。

（2）确定垂直干线通道。

（3）根据实际需要选择线缆的类型、规格和数量。

（4）确定电缆路由。

（5）根据数学公式估算线缆总长。

式中：C2为线缆总长度；H为水平长度；V为竖向长度。

3.3 设备间系统设计步骤

设备间系统是智能建筑弱电系统中十分重要的子系统，核心功能是对进线设施和配线架进行管控。若布线管控系统出现异常状况，设备间系统可以对其进行维护。具体的设计步骤如下。

（1）规划设备间的安装位置。理论上设备间最好设在建筑的中心位置，还需要远离强振源、噪声源、干扰源和易燃易爆物等危险品[6]。

（2）根据理论公式估算设备间的建筑面积。

（3）确定设备间的布局与空间尺寸。设备间的高度通常在2.5～2.7 m，门高约为2×0.9 m，A 级承重≥500 kg/m2。

3.4 管理系统设计步骤

该系统通常配置在智能建筑各层的配线间中，设计目标是明确配线架和主配线架的类别和尺寸。

3.5 建筑群系统设计步骤

建筑群的最小配置不可少于2 个建筑，通常指多个建筑的集群。各个建筑间通过线缆及配线设备等连接，主要的设计步骤如下。

（1）明确线缆的起始铺设地。

（2）明确干线系统的选型、干线线缆的数量和铺设形式。

（3）明确主配线架能容数量[7]。

4 综合布线系统的运用

4.1 对BAS 的支持

通常情况下BAS 是指拥有综合性能的管控平台，运用了互联网通信、计算机、自动控制等多种技术，可以监测与控制智能建筑内的电气设备[8]。BAS 系统的硬件组成主要有主控制器、现场控制器、执行设备及传感装置等，应用最广泛的形式是集散型控制系统，属于二级网络。该系统内的节点多为操作站和服务器，实行集中显示、统一管控，传输介质采用同轴电缆或双绞线。系统内连接的全部节点都是DI3C，即直接数字式控制器，可确保与上下级节点网络通信时，数据传输的高效性、准确性和稳定性[9]。新型的智能建筑弱电系统中的综合布线系统改进了传统BAS 系信通信效率低、安装位置不合理等诸多缺点。

4.2 对OAS 的支持

OAS 是使用计算机、通信、系统科学等技术辅助办公的自动化控制手段。核心工作包括电子传输与显示、物业管理、共用信息库及其他日常事物的处理等，主要实现智能建筑中电子设备采集到的数据的传输、交换和管理，并管理各种信息、辅助决策。多种高科技技术的融合，大大提高了OAS 系统的管理效果。

在智能建筑内部办公的企业涉及的行业和领域众多，对网络和设备接口的要求也千差万别，大大增加了布线的难度和复杂性[10]。综合布线系统的广泛应用，使系统的优势得以充分发挥，并不受布线的制约与限制，显著地提高了系统运行稳定性，为使用者提供更快捷、更优良的体验[11]。

4.3 对CAS 的支持

CAS 主要负责传输智能建筑中各种形式的图文信息，服务的设备既有传真机、固定通话设备等传统设施，也有卫星通信等领先技术产品。其依托综合布线工艺，能够达成多频段的数据稳定高效不失真的传输，数据传输的效果与质量满足B-ISDN 的要求。

对于监控和有线电视系统的非常规视频信号的传输可增加适配器，以实现不同线缆之间的转换和阻抗匹配。综合布线系统的应用很好地解决了传统建筑内布线互不兼容、干扰严重的问题。从分散式向集中式的转变，实现了布线系统的突破与变革，大大提升了设计、施工、应用、管理、维护、升级改造的效率[12]。

5 结束语

总而言之，智能建筑弱电系统中综合布线系统的运用解决了传统布线方式难兼容、易受干扰等诸多难题。该布线系统具有显著的扩展性、灵活性、开放性特点，有助于操作人员对电气设施进行运用与管控，不仅满足了用户的要求，也推动了建筑行业的智能化发展。