随着计算机、网络技术的飞速发展以及人们对高质量生活办公条件的追求,建筑智能化与现代建筑的巧妙结合已成为当今发展的趋势。通信自动化、建筑设备自动化和办公自动化三个系统的集成,使原来建筑物从单纯注重弱电系统上升到一个更高的层次。随着智能应用的不断扩展,楼宇未来发展必将走向建筑智能化。
1 智能建筑行业市场现状
据相关资料数据显示,2012年我国建筑业不断飞速发展,在2005年首次突破200亿元之后以年增速近20%前进,给各地建筑市场带来了非常的机遇。随着人们对生活环境的安全性、高效性和舒适性有着越来越高的要求,建筑不再仅仅行使其基本功能,而逐渐成为人们追求高品质生活的标准,如果把建筑基建比作人的“身体”,那建筑智能化系统就好像是“灵魂”,这两个元素缺一不可。总之,智能化建筑不仅是人类的需求,也是时代的发展需要。
建筑智能化是一门涉及多学科、多技术的门类,覆盖相当广泛,包括电气设计、工程安装、弱电集成、计算机等,但又属于建筑行业的其中一个重要分支,多数时间并不为设计院所重视,设计院都把建筑智能化划在了电气专业,而建造师又把它划在了机电工程专业,而某些业主更是把建筑智能化划在了IT或信息化专业,建筑智能化的定义没有统一标准显得杂乱无章。我国建筑业普遍认同的定义为:智能建筑以建筑为平台,兼备通信、办公设备自动化,集系统、服务、管理优化组合,为客户提供一个高效、舒适、安全、便利的建筑环境。
近年来,随着网络环境日趋成熟,人们通过网络把世界各点联系起来的诉求愈发强烈,表现在居所住宅层面,即为“智能社区”的兴起与深入。智能社区以住宅为平台,利用有线和无线网络通信技术,包括综合布线系统、安全防范系统等弱电系统将与人们生活息息相关的设施有效集成,形成一个完整的系统,让居住者享受高科技带来的高品质享受。
智能建筑首先以三网合一构筑根基,所谓智能建筑三网合一就是在同一个网络上实现
音频、数据和视频的传送,通俗的来说就是客户端用户可以在单一的网络中实现打电话,办公业务数据交流和视频的浏览。智能建筑三网合一的基本涵义,即表现为三网在技术上趋向一致,网络层上可以实现互联互通、业务层上相互渗透和交叉、应用层上趋向统一。从长远来看,三网合一的最终结果是产生下一代网,但它不是现有三网的简单延伸和叠加,而应是各自优势的有机融合,实质上是一个类似于生物界优胜劣汰的演进过程。
就国内目前三网发展的形势而言,政策问题确实是三网融合的关键。目前,各个小区都在推广光纤入户,以提高人们通讯要求,随着光纤铺设成本降低,广播电视网进行双向改造,宽带技术的不断更新,IP技术的日新月异这一切都表明,三网融合在技术方面不再是问题。当前,我国已进入信息化社会,人们的工作和生活与通信和信息关系日益密切,随着信息网络时代的到来,智能化建筑是这一时代的必然产物,它的出现适应了社会信息化和经济国际化的需要。应该说对智能化建筑的需要在国内日益扩大和普及,并且逐渐趋向随时随地需要得到各种信息,从而产生普遍小型化和信息家庭化的倾向。人们可以享受所需的生活、文化、娱乐、办公和购物等各种信息服务。自2012年的“十八大”上提出我国要逐渐进入小康社会,让人们生活水平不断提高后,我国基础建设迎来了巨大的发展机遇,各级政府都投入巨资建设大工程,以科技为先导,提高城乡居民住宅的功能和质量,改善居住环境条件为目标,人们对住宅建筑提出了智能化的需求。
2 智能化住宅布线系统涵盖标准
目前,我国尚没有像国外对智能化住宅电信布线系统制定相应的技术标准。但是应该看到目前国外制订的家居布线系统的标准是建立在国际标准化组织/国际电工委员会标准ISO/IEC11801:1995《信息技术——用户房屋综合布线》和美国国家标准协会ANSI/EIA/TIA568A:1995《商务建筑电信布线标准》上的,因此,它与智能化建筑综合布线系统的原理基本是统一的,所用材料基本相同,所采用的布线结构也是类似的,但具体的应用有些差异。现行国外制订的家居布线标准是美国国家标准协会(ANSI)与TIA/EIATR-41.8分委员会的TR41.8.2工作小组于1991年5月制定第一个ANSI/TIA/EIA570的家居布线标准,但随着新技术不断涌现,智能化住宅对通信缆线带宽的要求越来越高,该家居标准已日渐不能满足客观要求,迫切需有新的家居布线标准来适应新的信息技术的不断发展。因此,1998年9月TIA/EIA协会正式修订及更新家居布线标准,并重新命名为ANSI/TIA/EIA570A《家居电信布线标准》。制订标准的目的主要是使家居电信布线的要求标准化,而标准内容主要考虑满足现在和今后一定时期的电信服务需要。在标准中,电信服务标准与家居单元的布线等级相对应,要求家居布线系统应能支持话音、数据、影像、视频、多媒体、家居自动化系统、环境保护管理、安全保卫、监控、有线电视、传感器和报警器以及对讲机等服务。该标准适用于新建、扩建和修建单个住宅建筑或建筑群体。
TIA/EIA570A的《家居电信布线标准》有以下修改的内容:
①该布线标准不涉及商业大楼等智能化建筑的内容;
②基本规范将跟从TIA(电信工业学会)手册中所更新的内容及标准;
③该布线标准制订家居布线的等级;
④该布线标准不涉及家居布线系统中的对外通信线路数量;
⑤在家居布线系统中认可的传输媒质有光缆、
同轴电缆、三类及五类非屏蔽对绞线对称电缆(UTP);
⑥该布线标准规定链路长度由通信引出端信息插座到配线箱不能超过90m(295英尺)、信道长度不能超过100m(328英尺);
⑦该布线标准中包括主干布线;
⑧该布线标准中包括固定装置的布线,例如对讲机、火警
感应器等;
⑨通信引出端(信息插座)和插头只适用于T568A接线方法以及使用4对UTP电缆,端接8位模块或插头。
《家居电信布线标准》TIA/EIA570A适用于单栋住宅或建筑群体的房屋建筑的电信布线系统和相关的管线和布线空间。这一标准规定的布线系统能在住宅建筑中支持各种电信服务,标准主要内容还包括建筑物内或建筑物之间的电信主干布线所有缆线。在标准中制订了两个等级系统,以便选择适合每一个家居单元相应的布线方案。等级系统的规定如表1所示。
由于《家居电信布线标准》(ANSI/TIA/EIA570A)实施时间并不是很长,实践经验并不丰富,因而可能还存在某些问题。因此,有些国外生产厂商根据国际标准和上述标准的基本精神,建议按照智能化住宅小区的建设规模、建筑级别和业主需求等因素划分等级,分别提出有不同的三种级别类型的设备配置和总体布局技术方案,现综合其基本情况可分为三级。
(1)低等级(又称基本型、经济型或普及型)
这种布线总体方案和设备配置,一般适合于低等级一般公寓或中小型住宅建筑,为中下级收入的家庭使用。能支持电话(话音)、计算机(数据)和电视,每家装一个配线盒,每家信息点最大约为5个,每个工作区均采用在墙上暗装的四个插座孔通信引出端。传输媒质采用75Ω同轴电缆和三类非屏蔽对绞线对称电缆,主干缆线采用三类非屏蔽对绞线对称电缆。
(2)中等级(又称扩展型或先进型)
这种布线总体方案和设备配置,一般适合于中等级灵活性要求高的公寓或中小型住宅建筑,大多为中高级收入的家庭使用。能支持电话(话音)、计算机(数据)和电视,每家装一个配线盒,每家信息点最多约8个。每个工作区均采用在墙上暗装的四个插座孔通信引出端。传输媒质采用75Ω同轴电缆和五类非屏蔽对绞线对称电缆,主干缆线采用五类非屏蔽对绞线对称电缆或光纤光缆。采用光缆传输系统时,光纤节点可为住宅小区内600个家庭服务,有利于今后扩建,并实现视频点播信息业务。
(3)高等级(又称完备型、超前型或领先型)
这种布线总体方案和设备配置,一般适合于高等级大中型住宅建筑,或家庭办公室、高级别墅式建筑,为高收入的家庭使用,能支持电话(话音)、计算机(数据)和电视,每家装一个配线盒,每家信息点约10个以上。每个工作区均采用在墙上暗装的四个插座孔通信引出端。传输媒质采用75Ω同轴电缆和五类非屏蔽对绞线对称电缆以及光纤光缆。采用光缆传输系统时,光纤节点可为住宅小区内600个家庭服务,由于光纤光缆作为主干缆线,目前可支持千兆位(Gbit)数据网络,又能适应今后实现视频点播和多媒体通信等信息需要,创造有利的基础条件。
3 单个智能化住宅建筑布线系统的标准
根据国外ANSI/TIA/EIA570A《家居电信布线标准》中规定的典型单个智能化住宅建筑布线系统(有的称家居布线系统)的范围和其总体布局及设备配置情况,其链路长度不应超过90m(295英尺);信道长度不应超过100m。在标准中对单个智能化住宅布线系统的设施均有其规定要求,具体设施要求需要说明的以下几点。
①配线设备(DD)是一个交叉连接的配线架,主要是端接两边所有缆线,架上装有连接硬件和临时跳接的跳线。配线设备主要为用户增减和改动服务,也为各种应用系统提供连接端口。根据标准规定配线设备必须安装在每个家庭内部,安装位置应选择在便于安装和维护的地方。从配线架到信息插座的信息缆线长度不能超过90m,如果加上两端跳线和连接线,则其总长度不能超过100m.配线设备预留的空间尺寸大小决定于《家居电信布线标准》中规定的服务等级和在住宅建筑中安装信息插座(通信引出端)的数量。在表2中列出为安装配线设备需要预留墙壁洞孔的尺寸。
②对于单个家庭的智能化住宅建筑综合布线系统的范围作出了相应规定,但分界点以外不属于标准范围,分界点通常位于房屋建筑的外墙,服务提供者应是接近分界点的位置;此外,终端设备处也不属于标准范围,所以中间部分的设备才是属于标准规定的范围。
③辅助分离信息插座(ADO)是将应用用户和服务提供者分开的一种方式。在单个家庭的智能化住宅建筑中,辅助分离信息插座(ADO)应在屋内安装在较合适的位置,要便于用户使用,最好是把它与配线设备(DD)安装在一起,都装在一个房间内,并要便于使用和维护。
④辅助分离缆线是把各种服务功能从分界点延伸到单个智能化住宅内的辅助分离信息插座(ADO)。当在多个智能化住宅的多层楼房时,则辅助分离缆线可以延伸到楼层配线架(FD)(有些厂商产品又称楼层服务接线盒),它可与辅助分离信息插座(ADO)合而为一,即不设楼层配线架(FD),简化结构和减少设备。
⑤信息缆线是从配线设备(DD)到各种信息插座的传输媒质(即信号传送的路径)。有时某一根信息缆线可以通过有转接点连接的形式,其要求应与《大楼通信综合布线系统第一部分:总规范》(YD/T926.1—1997)中的规定一致,所以每段信息缆线的链路长度不应超过90m(295英尺),加上跳线(或连接线)和设备电缆其信道长度不应超过100m(328英尺)。
⑥在新建的住宅建筑内部缆线路由要求采取隐蔽敷设方式;改建的建筑物内尽量采用隐蔽路由或暗敷管路。通常采取暗管设置在墙壁内部或天花板内,墙体内暗敷管路最好在墙面封闭前预先埋设,其它敷设缆线的方法可见有关标准规定。
⑦信息插座和连接器是单个智能化住宅建筑布线系统重要设备,它们必须与传输媒质互相匹配,且插座必须安装在固定的位置。
⑧设备电缆(或设备跳线)将信息插座连接到终端设备连接器;快接式跳线是用于配线设备内的中间直接或交叉连接。根据《大楼通信综合布线系统第一部分:总规范》(YD/T926.1—1997)中的规定,要求信道长度不应超过100m,链路长度不超过90m.因此,允许设备电缆或快接式跳线的总长度为10m.
⑨在配线设备(DD)附近(距离1.5m以内),为了便于安装施工和维护检修,应配有电源插座,要求一级智能化住宅建筑布线系统宜安装一个电源插座,二级智能化住宅建筑布线系统必须安装一个电源插座,电源插座的安装位置和高度应与配线设备以及相连接设备的安装高度相当,应满足用户使用需要和相应标准要求。
⑩信息插座(又称通信引出端)应根据智能化住宅建筑用户对信息的需求程度,应预先设置足够数量的信息插座,以便适应今后变化和发展的使用需要。
4 单个智能化住宅建筑内的布线系统
单个智能化住宅建筑内的布线系统是较常用的典型技术方案,下文举例说明,其业主要求应具备以下服务功能。
①与整个智能化社区计算机网络系统联网,以便共享互联网的信息;
②了解智能化社区的公开通知和有关信息;
③水、电、煤气等自动计量和采集数据;
④安全防范、监控监视和自动报警。
此外,还有其它自动化系统的功能也应考虑,如客厅和主要卧室以及其它卧室的智能功能等。目前,常用的单个智能化住宅建筑内部的典型布线系统有以下几个特点:
①配线设备(DD)和辅助分离信息插座(ADO)合设在一起,并是整个住宅建筑内布线系统的核心。它安装在屋外线路的引入进口处。该配线设备为盒体结构、密封性能好,便于用户连接使用和自行改变线路,操作简单,主要是其跳接设施适合于普通家庭使用需要。
②布线系统采用高性能的五类非屏蔽对绞线对称电缆(UTP),可以满足目前和今后话音及数据传送信息的要求。电视信号是采用75Ω同轴电缆分配到各个房间,且在传输信息的过程中保证系统性能较好的稳定性,不需配置适配器,简化了网络设备。
③在布线系统中采用二个孔或四个孔的信息插座,且是模块化结构,在设计中可根据用信息需求配置相应的插座接续模块。在典型布线系统中为四个孔信息插座,通常是一个孔用同轴电缆接续模块来连接电视,两个孔是用RJ45对绞线接续模块,以便连接电话机和计算机,另外一个孔则预留给未来的信息发展需要。两个RJ45接续模块上的标识盖,既可以便于区别模块的功能,又可以起到防尘的作用。
④智能化住宅建筑内的典型布线系统中的配线设备(DD)和辅助分离信息插座(ADO)是屋内外线路连接设备,它是一个枢纽装置,屋外线路引入该设备,而屋内线路由该设备引出后,采用星形网络拓扑结构。
⑤在新建的智能化住宅建筑内部布线系统的缆线,从信息插座(TO)到配线设备(DD)的整个线路段落,应采用暗敷管路的安装方式,不可使缆线暴露而采取毫不保护的敷设方式,以免缆线会遭到外力损伤的可能。
5 智能化住宅小区布线系统的总体布局方案
智能化小区包括居住区、商住区和校园区等不同类型,这里以居住区为主进行叙述,所以智能化住宅小区是重点内容,其它性质和类型的小区情况较为复杂,但可参考智能化建筑和智能化住宅小区的基本要求来考虑。
由于智能化住宅小区的性质和特点与其它小区有所不同,它是以居民住宅建筑为主,其它辅助建筑仅为少数,所以它与商贸区等街坊是有较大区别。为此,在智能化住宅小区综合布线系统的总体布局方案和网络拓扑结构设计时,必须根据智能化住宅小区的房屋平面布置、房屋建筑的性质和用户信息需求等实际情况来考虑。目前,我国智能化住宅小区的建设还尚未成熟,这方面的产品生产也不多,但是根据某些工程实施经验来看,智能化小区综合布线系统的总体布局和网络结构有以下特点:
①能化住宅小区的综合布线系统的总体布局方案和网络拓扑结构,基本与智能化建筑相同或类似,都采用星形网络拓扑结构;
②智能化住宅小区(或智能化社区)内的适中位置,设置建筑群配线架(CD)(有时与建筑物配线架BD合设),且靠近共用设备,成为智能化住宅小区所有房屋建筑布线系统管理中心,在智能化住宅小区综合布线系统总体布局和网络结构中,建筑群配线架(CD)就设在A楼,将所有设备和设施集中安装在楼内的设备间或设备中心,配线架间设在邻近设备间处,设备间内的设备有用户电话交换机、服务器、卫星接收设备、CATV交换器和保安系统等。由于配线架间和设备间比较邻近,且建筑群配线架(CD)和A楼的建筑物配线架(BD)合设,减少设备数量和缆线长度,有利于互相连接和便于维护使用以及管理,也能降低工程建设投资;
③智能化住宅小区综合布线系统总体布局和网络结构中,各栋楼房(如B、C、D楼等)内的建筑物配线架(BD)一般均设在每个楼的底下第一个楼层,以便连接本身楼内所有的建筑物主干子系统和外面引入楼内的电缆;
④根据美国国家标准《商业建筑物电信布线标准》TIA/EIA568A中规定,每栋楼内设在各个楼层的楼层配线架(FD)或每个住宅建筑配线设备(DD)与信息插座之间的最远距离应在90m以内,如超过这个距离,应设法调整楼层配线架(FD)或DD的距离,或增加楼层配线架的数量。但在实际工程设计中,要根据智能化住宅小区不同的建筑分布状况,采取多种多样的规划方案;
⑤每个住宅建筑内均装有一个住宅建筑的配线设备(DD和ADO),根据住宅内用户信息终端设备的需要,可选择不同款式、规格及技术要求的连接信息端口接插件以及面板(即组成通信引出端或信息插座),其安装方式有明装或暗装,应根据用户信息需要和结合今后可能发展的因素来决定;
⑥智能化住宅小区的缆线类型、规格和数量应根据缆线所处地位和客观环境以及用户信息需求等因素进行考虑。
6 低层、多层或高层智能化住宅建筑的建筑物主干布线子系统方案
智能化住宅小区中的居民住宅建筑可按照我国国家标准中楼层的层数划分规定作为标准。对于通信布线等系统规范中有以下规定内容:
①有线电缆系统(包括电视共用天线系统)的线路应预埋到住宅建筑套内,并应满足有线电视网的要求,一类住宅建筑每套设一个终端插座,其它类住宅建筑每套设两个;②电话通信线路应预埋管线到住宅建筑套内;③每套住宅建筑宜预留
门铃管路。
在规范中按住宅建筑不同使用面积、居住空间组成的成套普通住宅类型分为一~四类,其居住空间个数和使用面积不宜小于表3中的规定。
目前,我国尚未制定智能化住宅建筑的有关规定。因此,应该参照上述的《住宅设计规范》的国家标准中的有关规定执行。根据我国目前智能化住宅建筑的基本情况,在建筑物内部的综合布线系统主干布线系统,一般有以下几种典型的技术方案。①低层或多层智能化住宅建筑的主干布线系统;②中高层和高层智能化住宅建筑的主干布线系统。此外,A楼的建筑群配线架(CD)与公用通信网或智能化住宅小区内的通信网有线路连接。中高层和高层智能化住宅建筑的综合布线系统与高层智能化建筑的方案基本相同或类似,但一般有两种主干布线系统方案。
7 综合布线市场未来发展
在中国综合布线市场未来技术方面,将呈现出两个发展方向。一是向高速、高密度、智能化的方向发展,包括预端接、电子配线架、万兆铜缆、测试验收等领域的新技术,都将帮助用户解决布线系统效率,乃至IT资源的优化管理问题,进而成为用户青睐的技术选择。另一方面,面对布线产品的同质化竞争趋势,绿色环保也成为引领布线市场技术发展的重要方向。在我国“十二五”规划“以科学发展为主题,以加快转变经济发展方式为主线”的精神指引下,中国的布线市场可以做好以下几项工作。
(1)市场发展与标准编制
标准是规范布线市场健康发展的重要技术文件。但是布线行业的迅速发展使我们认识到,我们的技术基础工作往往落后于市场的需要。《综合布线系统工程设计规范》GB50311-2007与《综合布线系统工程验收规范》GB50312-2007的内容还是以5e类与6类布线的内容为主,急需进行修订立项。《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008已经在修订过程中。
针对这样一种局面,中国工程建设标准化协会信息通信专业委员综合布线工作组以编写布线行业技术白皮书的方式,起到了补充与完善国家标准内容的作用。白皮书积极引入国外标准新的内容,并与国内相关标准技术要求、产品应用、工程案例等方面相结合,有很好的适用价值,深受市场的欢迎。技术白皮书的编写会随着布线行业的发展而不断地进行下去。
(2)智能管理与物联网
目前的智能配线系统主要采用“第9针”与“端口”技术,如何实现布线系统“端至端”所有配线设备的管理,如何引入物联网的理念,将电子标签射频技术应用于整个配线系统(线缆、桥架、模块、箱(盒)体、机柜等)的资产与安全集成管理,有待我们去研发、应用、推广。
(3)光纤宽带接入与三网融合
光纤宽带接入,采用光纤传输介质将通信业务从业务中心延伸至小区、路边、建筑物、用户、直至终端,实现配线网络的融合,以满足语音、数据、图像、多媒体的应用,涉及到园区与建筑物整个光配线网络,因此光纤与光器件会随电信运营商与有线电视业务提供者在接入网的建设中被得到充分的运用。
(4)家居布线系统与
智能家居
家居布线系统是住宅建筑的基础设施,是实现智慧家庭(信息通信、家电控制、紧急呼叫、烟雾告警、一卡通、表具计量抄送、照明与
窗帘控制等)信息采集、控制的最基本单元。按照国家标准的要求,每一户都应该设置家居配线箱,家居配线箱可以有不同功能的组合(配线、以太交换机、电话交换机、有线电视、弱电控制模块等),并且户内的家居布线要一步到位。光纤入户为家居布线的发展趋势,也为国内的布线厂家开拓了新的领域。
(5)绿色环保与降低能耗
根据IDC报告指出,数据中心作为企业应用和运营的核心,其不断升级的能耗问题已经越来越受到服务商和用户的关注。在企业日益增长的降低能耗成本,成就高绩效、环保型企业的诉求下,绿色数据中心应运而生,尤其是对于电信运营商来说,能耗成本目前占总成本比例较大,未来会对绿色数据中心有更多的关注。实际上,更应当在软硬件结合的智能管理系统上有所投资。
要达到绿色环保,应从线缆采用上,考虑材料是否具有阻燃、低烟、无毒的性能能,够达到的防火等级。由于这个问题与消防有关,所以布线市场一直处于争议的状态,需要我们对市场进一步地去做好技术上的正确引导与相应规范的推广工作。
(6)工程质量与系统检测
强化符合规范要求的,布线系统工程的检测工作的落实,是布线工程质量与网络正常运行的有效保障。特别是对于数据中心机房布线的测试内容与测试方法,需要在我们国家的相关标准中加以补充与完善。另外,对于智能配线系统(包括硬件与软件)应该作为专项工程验收。工程检测环节的工作已经引起行业的高度重视,但还有不尽人意的地方,需要布线领域各个方面做好宣传贯彻工作。
(7)结构化布线与智能建筑
智能建筑弱电系统在信息的采集、上传、集成管理等方面正在朝向网络化与数字化发展。在建筑物中,结构化布线使得多种业务的融合传输已经重新被提到议事日程上来,融合的布线系统可以充分利用综合布线的每一线对,采用PoE降低人工成本、简化施工、节约材料、降低能耗,将会在监控系统、楼宇自控系统等系统中被得到广泛的应用。
(8)信息通信发展与布线系统升级改造
中国的综合布线市场从1993年开始至今,已经走过了20年。早期的布线系统大都以3类、5类铜缆与OM1、OM2多模光缆布线系统为主,有的布线工程布线产品已经过了质保期。由于信息通信的发展,计算机网络已经从10M/100M/1000M发展至10G/40G/100G传输速率的应用,原有的布线系统完全无法满足网络的新的需求。因此,布线系统的改造与扩容势在必行。
我国的布线市场是激励竞争的市场。在利益的驱动下,假冒伪劣、以次充好的布线产品依然充斥市场,更为恶劣的是打着国外知名品牌的旗号,行招摇撞骗扎之实,扰乱了布线市场的健康发展。在工程中,不符需求与规范的设计;不切合实际,盲目追求高档产品;施工不规范,不进行系统检测等现象依然存在。在这样的状况下,需要发挥媒体与网络的积极造势作用,宣传国家的法规政策,推广新技术、新产品的应用,使得布线市场健康有序地发展。
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