综合布线系统设计包括系统总体设计、6个子系统设计和电气防护系统设计等部分。在设计时,首先要求保障系统符合相关的国际标准和国家标准,其次才能考虑线路的走向和美观程度。
综合布线系统可以包含建筑物所有信息传输系统,如数据、语音、监控等多种信号,支持多种厂商各类设备的集成与集中管理控制,通过统一规划、统一标准、模块化设计和统一建设实施,利用同轴电缆、双绞线或光缆介质(或某种无线方式)来完成各类信息的传输,以满足楼宇自动化、通信自动化、办公自动化的“3A”要求。而实际上大多数综合布线系统是只包含数据和语音的结构化布线系统,有些布线系统将有线电视、安全监控等其他信息传输系统加入进来,真正集成建筑物所有信息传输的综合布线还比较少,同时由于智能建筑物所有信息系统都是通过计算机来控制,综合布线系统和网络技术息息相关,在设计综合布线系统时应充分考虑到使用的网络技术,使两者在技术性能上得到统一,避免硬件资源冗余和浪费,最大程度地发挥综合布线系统的优点。
4.1 设计前的准备
设计人员在进行综合布线系统设计之前,必须对用户的信息需求情况作出比较准确的估算,并且要到建筑物现场勘察,熟悉掌握建筑物的结构,为系统设计打下良好的基础。
4.1.1 用户信息需求分析
综合布线系统的对象主要是智能建筑或智能化小区,为了使综合布线系统更好地满足客户需求,在综合布线系统工程规划及设计之前,必须对智能建筑或智能化小区的用户信息需求进行分析,用户信息需求分析就是对信息点的数量、位置及通信业务需要进行分析。分析结果是综合布线系统的基础数据,它的准确和完善程度将会直接影响综合布线系统的设计。
由于智能建筑和智能化小区使用功能、业务范围、人员数量、组成成分及对外联系的密切程度不同,每一个综合布线工程的建设规模、工程范围及性质都不一样,因此,必须对用户信息需求进行详细的分析。设计方以建设方提供的数据为依据,充分理解建筑物近期和将来的通信需求,最后分析得出信息点数量和信息点分布图,分析结果必须得到建设方的确认,只有得到双方认可的分析结果,才能作为设计的依据。
1.需求分析的基本要求
1)确定工作区数量和性质
对用户的信息需求分析,首先要确定建筑物中需要信息点的场所也就是综合布线系统中工作区的数量,摸清各工作区的用途和使用对象,从而为准确预测信息点的位置和数量创造条件。
2)以近期需求为主,兼顾长远发展需要
智能建筑一旦建成,其建筑性质、建设规模、结构形式、使用功能、楼层数量、建筑面积和楼层高度等一般都已固定,并在一定程度上决定其使用特点和用户性质(如办公楼或商贸业务楼等)。因此,智能建筑内近期设置的信息插座的位置和数量,在一般情况下是固定的。
综合布线系统也是随着新技术的发展和新产品的问世,逐步完善而趋向成熟。本着“近期为主,兼顾长远”为需求预测方针是非常必要的。建筑物内的综合布线系统主要是主干布线和水平布线,主干布线大多数都设置在建筑物弱电井,更换或扩充相对省事;水平布线是在建筑物的天花板内或管道里,如果要更换或增加水平布线,不但损坏建筑结构,影响整体美观,且施工费比初始投资的材料费高。目前,国际上各综合布线产品都只提出15年质量保证体系,并没有提出多少年投资保证。为了保护建筑物投资者的利益,可采取“总体规划,分步实施,水平布线尽量一步到位”的策略。因此,在用户信息需求分析中,以近期需求为主,兼顾考虑智能建筑的使用功能和用户性质在今后有可能变化,信息插座的分布数量和位置适当留有发展和应变的余地。例如:对今后有可能发展变化的房间和场所,要适当增加信息插座的数量,其位置也应布置得较为灵活,使之具有应变能力。
3)对各种信息终端统筹兼顾、全面调查预测
综合布线系统的主要特点之一是能综合话音、数据、图像和监控等设备的传输性能要求,具有较高的兼容性和互换性。它是将各种信息终端设备的插头与标准信息插座互相配套使用,以连接不同类型的设备(如计算机、电话机)。因此,在分析过程中,对所有信息终端设备都要统筹兼顾、全面考虑,不应偏废哪一种信息,以免造成遗漏。比如现在的综合布线工程中,语音和数据通信电缆常常采用同类的5e类或6类的UTP,方便今后互换通信链路。
根据调查收集到的基础资料和了解的工程建设项目的情况,参照类似智能建筑的建筑性质、建设规模和使用功能进行分析比较,初步得到综合布线系统工程设计所需的用户信息。
2.需求分析的对象
综合布线系统需求分析的对象有智能建筑、智能小区等两种类型。
综合布线系统是随着智能建筑的兴起而发展起来的。智能建筑是指建筑物的系统集成中心通过综合布线系统将各种终端设备,如通信终端(计算机、电话机、传真机等)、传感器(如烟雾、压力、温度、湿度等传感器)的连接,从而实现楼宇自动化、通信自动化和办公自动化(3A)的3大功能。
智能小区是继智能建筑后的又一个热点,随着智能建筑技术的发展,人们把智能建筑技术应用到一个区域内的多座建筑物中,将智能化的功能从一座大楼扩展到一个区域,实现统一管理和资源共享,这样的区域就称为智能小区。
从目前的发展情况看,智能小区可以分为以下几种。
①住宅智能小区(有时称为居民智能小区)。它是城市中居民居住生活的聚集地,小区内除基本住宅外,还需有与居住人口规模相适应的公共建筑、辅助建筑及公共服务设施。
②商住智能小区。它是由部分商业区和部分住宅区混合组成的,一般位于城市中繁华街道附近,有一边或多边是城市中的骨干道路,其两侧都是商业和贸易等房屋建筑。小区的其他边界道路或小区内部不是商业区域而有大量城市居民的住宅建筑。
③校园智能小区。它通常是由高等院校、科研院所和医疗机构等大型单位组成。在小区内除教学、科研和医疗等公共活动需要的大型智能化房屋建筑(如教学楼、科研楼和门诊住院楼)外,还有上述单位的大量集体宿舍和住宅楼,以及配套的公共建筑(如图书馆、体育馆等)。
3.需求分析的范围
综合布线系统工程设计的范围是用户信息需求分析的范围。这个范围包括信息覆盖的区域和区域上有什么信息两层含义,因此要从工程地理区域和信息业务种类两方面考虑这个范围。
1)工程区域的大小
综合布线系统的工程区域有单幢独立的智能建筑和由多幢组成的智能建筑群(包括校园式小区和智能化小区)两种。前者的用户信息预测只是单幢建筑的内部需要;后者则包括多幢组成的智能建筑群内部的需要。显然后者用户信息调查预测的工作量要增加若干倍。
2)信息业务种类的多少
从智能建筑的“3A”功能来说,综合布线系统应当满足以下几个子系统的信息传输要求:
①语音、数据、图像通信系统;②保安监控系统(闭路电视监控系统、防盗报警系统、可视对讲系统、巡更系统、门禁系统);③楼宇自控系统(空调、通风、给排水、照明、变配电、换热站等设备的监控与自动调节);④卫星电视接收系统;⑤消防监控系统。
虽然建筑物内的所有信息流、数据流均可接入综合布线系统。但限于技术和经济等因素,目前国内智能建筑的综合布线系统主要包括语音和数据通信的结构化布线系统,少数经济发达地区的综合布线系统也融入监控等其他信息传输子系统。随着技术水平和经济水平的提高,建筑物的智能化程度将越来越高,融入到综合布线系统中的信息子系统也将越来越多。因此,在用户信息需求分析时,要根据建筑物的功能和智能化程度的实际水平,作出综合布线系统中信息业务种类的需求分析。
4.用户信息需求量估算
综合布线系统工程中的用户信息包括语音、数据、图像和监控信号等,智能建筑的建筑规模、使用性质、工程范围和人员结构也不尽相同,因此信息点估算较为复杂,目前尚无完全准确估算的方法,即使有参考指标,也应随着经济社会不断发展变化的形势而不断修正、补充和完善。在使用这些数据和指标时,还应结合工程现场的实际情况,不宜生搬硬套,以免产生错误的后果。
对智能建筑信息需求量估算,除了通常按建筑面积的估算方法外,还可根据建筑性质,按其内部具体单位数量来估算,或采取人员数量和建筑面积相结合的方法进行估算,对于特殊的办公环境需求,还可按组织机构的设置,按参与活动和来往人员的多少,按经营规模的大小等来分析估算。
4.1.2 现场勘察
综合布线的设计与施工人员必须熟悉建筑物的结构,他们主要是通过查阅建筑图纸和现场勘察两种方法来熟悉。勘察参与人包括工程负责人、布线系统设计人员、施工督导人员、项目经理及其他需要了解工程现场状况的人员,当然还应包括建筑单位的技术负责人,以便现场研究解决问题。
现场勘察人员到工地后对照“平面图”查看大楼,逐一确认以下任务。
①各楼层、走廊和房间、电梯、大厅等吊顶的情况,包括吊顶是否可以打开、吊顶高度、吊顶距梁的高度等。然后根据吊顶的情况确定水平主干线槽的铺设方法。对于新楼要确定是走吊顶内线槽,还是走地面线槽;对于旧楼改造工程需确定水平线槽的铺设路线。找到布线系统要用的电缆竖井,看竖井有无楼板,询问同一竖井内有哪些其他线路(包括自控系统、空调、消防、闭路电视、保安监视、音响等系统的线路)。
②计算机网络线路可与哪些线路共用槽道,特别注意不要与电话以外的其他线路共用槽道,如果需要共用,要有隔离设施。
③没有可用的电缆竖井,则要和甲方技术负责人商定垂直槽道的位置,并选择垂直槽道的种类是梯级式、托盘式、槽式桥架还是钢管等。
④在设备间和楼层配线间,要确定机柜的安放位置,确定到机柜的主干线槽的铺设方式,设备间和楼层配线间有无高架活动地板,并测量楼层高度数据,特别要注意的是一般主楼和裙楼、一层和其他楼层的楼层高度有所不同,同时还要确定卫星配线箱的安放位置。
⑤如果在竖井内墙上挂装楼层配线箱,要求竖井内有电灯,并且有楼板,而不是直通的。如果是在走廊墙壁上暗嵌配线箱,则要看墙壁是否要贴大理石,是否有墙围要做特别处理,是否离电梯厅或房间门太近。
⑥确定到卫星配线箱的槽道的铺设方式和槽道种类。
⑦讨论大楼结构方面尚不清楚的问题。一般包括:哪些是承重墙,大楼外墙哪些部分有玻璃幕墙,设备层在哪层,大厅的地面材质,各墙面的处理方法(如喷涂、贴大理石、木墙围等),柱子表面的处理方法(如喷涂、贴大理石、不锈钢包面等)。
4.2 系统设计原则与步骤
4.2.1 设计原则
综合布线系统设计应遵循如下设计原则。
①尽量将综合布线系统纳入到建筑物整体规划、设计和建设之中。对于新建楼宇和小区,在建筑物整体设计中,包含了综合布线系统的设备间、工作区信息插座位置、水平干线子系统和垂直干线子系统管线路由等内容的规划设计。
②合理规划综合布线系统融入的信息系统的种类与数量。综合布线系统是满足办公自动化(OA)、通信自动化(CA)、楼宇自动化(BA)的所有要求,还是仅完成电话和数据的信息传送,要综合考虑用户需求、建筑物功能、当地技术和经济的发展水平等因素。当然,尽可能将更多的信息系统纳入到综合布线系统。
③技术先进,适当超前。综合布线是预布线,在进行布线系统的规划设计时可适度超前,采用先进的概念、技术、方法和设备,做到既能反映当前水平,又具有较大发展潜力。目前,综合布线厂商都有15年、20年的质量保证,就是说在这段时间内布线系统不要有较大的变动,就能适应通信的需求。否则通信技术发展很快,按摩尔定律,每18个月计算机运行速度增加一倍,而要一次又一次地改造布线系统,将会造成大量人力、物力和财力的浪费。
④标准化的设计。在设计时应符合最新的综合布线标准,如TIA/EIA568B或ISO/IEC11801∶2002和GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》,除符合以上综合布线系统的标准规范外,还应符合在防火、接地、计算机站场地等方面的国家现行的相关强制性或推荐性标准规范的规定。在设计中必须选用符合国家或国际有关技术标准的定型产品,未经国家认可的产品或未经质量监督检验机构鉴定合格的设备及主要材料,不得在工程中使用。
⑤系统的可扩展性。综合布线系统应是开放式结构,应能支持语音、数据、图像及监控等系统的需要。在进行布线系统的设计时,应适当考虑今后信息业务种类和数量增加的可能性,预留一定的发展余地。实施后的布线系统将能在现在和未来适应技术的发展,真正实现3A功能。