智能建筑网络化：综合布线工程师的新课题

      笔者曾经去过西安的半坡遗址，在那里看到了先人们生活和居住的建筑，为人们遮风挡雨的当今社会中人们提供了生活、工作、休闲、健身和娱乐的环境，在智能建筑中，建筑是主体，智能是提升。当建筑升级为智能建筑时，人们所获得的就不仅仅是生存的空间，而演变成为能够享受高科技带来的安全、快捷、舒适、完美等等待遇，人们不必出差就可以看到远在天边的风景，享受着分布在全球各地的儿女亲情，快速处理那些过去需要舟车劳顿、资料无法带足、单枪匹马地事务，而有些固定模式的工作在交给电脑后人们只需要知道其结果。这些待遇犹如每个人都配备了秘书一样轻松。总之，人们在智能建筑中所获得的既有生理上的舒适，又有心理上的舒适。

　　为了达到舒适性的目标，智能建筑中的智能子系统越来越多、要求越来越高。20年前的说法只要拥有了综合布线系统，就是智能建筑。而现在，智能子系统的数量至少已经增加到了40多个，例如人们常见的：安防视频监控、公共/应急广播系统、火灾报警系统、有线电视系统、IPTV/VOD视频点播系统、安防报警系统、各种会议系统、楼宇设备管理系统、停车场管理系统、门禁管理系统、一卡通系统、PACS、HIS等等。这些子系统加入智能建筑后，带来了安全和便利，同时也带来了各种各样的传输线路和拓扑结构，导致智能建筑在1984年创建后就一直存在着传输协议多、弱电缆线种类多、不易管理的问题，由此也也引入了“综合布线系统”这样一个名词和系统，其中的“综合”二字所面对的是一种理想，一种希望能够让维护人员仅仅只会一种系统就能够管理传输线路的理想。

　　没有理想就不会产生创新。1995年时，笔者在北京见到了IBM公司的智能建筑传输构想图，它将所有的智能系统全部叠加在网络的基础上，而底层的传输物理平台则采用了综合布线系统，这是至今所看到的第一张智能建筑网络化的拓扑结构图，而它的部分实现却是在20年以后，真正实现仍然有待时日。而它的价值是为人们展现了未来，提出了创新的课题。

　　一、智能建筑网络化的应用需求

时隔20年以后，智能建筑中的计算机网络系统应用面越来越广，而综合布线系统的应用则更为广阔。举几个智能子系统的例子说明：

　以上所提及的智能建筑网络化并非已经广为采用，而是已经出现或已有雏形，对于综合布线系统的设计师，只有对可能产生的应用了解越多，才能在面对需求时游刃有余。

　　二、应用需求的逐步完善推动了智能建筑网络化

　　数十种应用遍及多种智能子系统，这一切只是由于以太网的超高速、大容量、易实现、可网管等等特点而逐渐为各系统的制造者所青睐。所以，应用的完善是智能建筑走向网络化的推手，同时，设计师的考虑也已经走向各种系统的综合利用和适宜组合。例如，在数据中心内，以太网除了大量用于主机房的服务器信息传输和办公桌上的电脑和电话外，还可以发挥以下功能：

　　在服务器机柜之间，如果设有一个语音点，维护人员就可以在维护遇到难题时，通过电话与有经验的同事、给制造商打电话，迅速获得维护的电话指导。

　　由于制造商大多将设备的使用说明书和维护说明书刻制在光盘中，显示在网站上。如果将机房内各种设备的电子版资料存储在服务器中，并在服务器机柜阵列中置数据点，那维护人员仅需带一台带有网卡的电脑外，所有资料均可在维护现场调取，省时省力、随取随用，十分便捷。

　　KVM系统使用综合布线系统作为传输线后，可以使用双绞线实现服务器电口与KVM设备端口的互为冗余，而且双绞线和光缆形成的主干结构简单、实用，最终在总控中心内为管理人员提供了同时管理任意数台服务器的操作环境。

　　数据中心内大量的摄像机都可以使用综合布线系统联网，如果将视频服务器安置在主机房内，监控中心内仅设显示终端，则可以大大简化监控中心内的布局，也可以缩小主机房对外的信息传输孔洞尺寸。

　　数据中心内的门禁、环境监控系统、电池监控系统等等系统都可以使用综合布线系统统一布局，缆线种类减少将意味着工程简单、维护方便。

　　数据中心内的综合布线系统关注点极多，多一点便易，少一点常见，把握的关键在于对天地人的理解、对于维护的认识。

　　同理，在各种类型的会议室中，信息点的布局也是各有各的高招，让小小的会议室能够百花齐放、推陈出新。

　　三、智能建筑网络化有助于提高传输线路的平均无故障时间

　　传输线路的故障是维护人员最为头疼、最花时间的事，如果哪一天，系统能够自动监测整个智能建筑中任何线路和传输系统的品质，自动在可能发生故障之前就向当班维护人员预警，则可以使故障率降到最低，而能够启用冗余和备份线路，或者是使用备品备件快速建立应急线路，则会使智能建筑中智能子系统的平均无故障时间减至最少，使人们的感受达到最佳。

　　由于以太网上的SNMP网管协议已经广为管理人员和维护人员接受，成为故障监测和查询的重要手段，这应该是智能建筑走向网络化的基本原因之一，而综合布线系统的智能管理能力也就成为物理层监控的关键手段。

　　四、缆线隔离

　　智能建筑网络化造就了弱电专网，而弱电专网并非是一个网络，而是一组网络的集合。例如：

　　视频点播专网和视频监控专网强调的是每一帧图像都能顺序传输，每一幅图像都能清晰亮丽，这时的网络同时用于传输数GB容量的大文件，则明显属于设计不合理。

　　以太网拥有七层协议，其中六层与设备有关。如果两个智能子系统的制造商所用协议均处于底层，且本次之间可能会产生冲突，则有可能会造成传输中断或错乱，导致不容易排查的“软故障”。

　　出于人身安全的考虑，有些弱电网络宜单独布局，如：安防、消防等等，这已经是智能建筑中的常态，同样在弱电专网中有它们的身影。

　　诸如此类的情况不胜枚举。为了便于设计和不出故障，应在没有把握时选择独立建网，而仅仅是在却有把握时才将两个或数个网络合并后使用虚拟网络结构（如：同一制造商所提供的不同智能子系统产品，等等）。一栋智能建筑中的建立多个弱电专网所花费的代价远小于排除故障所消耗的代价。

　　五、流量分析

　　弱电专网在配线子系统中的流量往往不必考虑，因为即使是即将被淘汰的超5类布线系统，其传输能力也可以达到1000Mbps，这时只有PACS、SGI视频传输等少量几个系统的传输线路不能获得支持，而必须采用更高等级的传输线路。

　　在弱电专网的干线子系统中，即使是现在被称之为“高清”的摄像机（工程设计码流为2Mbps），如果数十台乃至数百台同时经过2芯光纤传输，则理论上就可以推导出有可能会造成传输阻塞或帧传输无法实现顺序传输。

　　为此，综合布线系统各个子系统的传输带宽应进行分析和计算，确保使用和扩容时不会出现意外。

　　六、弱电专网的主配线架

　　弱电专网的主配线架往往不在数据中心、不在信息机房，而是在各个职能系统的主机房。这时所需要考虑的问题很多，例如：视频服务器是安置在消控中心，还是允许安装在服务器机房内？楼宇自控系统的主配线架是安装在楼控机房，还是由信息机房主配线架中分路至楼控机房？每一种结构都是对的，但由于应用需求的不同，各个主配线架的布局就可能会不同，最终导致机房结构的不同和造价的不同。

　　七、智能建筑网络化对缆线的防火要求

　　智能建筑网络化引入了楼宇中的各个子系统，这时的综合布线系统已经不是仅仅面对着随时随地可以中断的电话和办公电脑，而是承载着实时运行状态的各种智能子系统。一旦系统是面向谁都不希望发生的火情，就会出现过去不去思考的问题，其中最关健的问题是：当火场已经形成后，哪一个智能子系统允许立即停止工作，而那些智能子系统最好还能继续保持工作状态？例如：根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）的附表，消防报警系统应能够在火场中持续工作10分钟、电梯缆线则应能够在火场中持续工作3个小时，等等。

　　所以智能建筑网络化所带来的将是对综合布线缆线防火特性的进一步思考，不但要考虑使用阻燃缆线还是耐火缆线，而且涉及到什么样的智能子系统应采用哪一类缆线。

　　八、结束语

　　智能建筑网络化对于综合布线设计师而言已经是一个值得认真对待的话题，但如果设计师不具备各种智能子系统的设计经验，则难以将综合布线系统设计得符合各个智能子系统的需求。例如：对于无线局域网的无线接入点AP，它的实际安装位置是根据实测而定，如果综合布线系统早已设定了面板和模块的位置，那么可以确定的是：长长的RJ45跳线成为安装中必不可少的装备。

　　故此，无论是综合布线厂商的设计师、设计院的设计师还是系统集成商的设计师，将不再是单一的面对综合布线系统设计，而一旦设计师们掌握和理解了各个智能子系统，他们将成为总工程师的备选人才，而不再是综合布线系统的设计师。所以，智能建筑网络化时代的综合布线设计师，将成为智能建筑中的“全才”，目前这是做不到的，可行的方法只能是：由各专业设计师提出对综合布线系统的要求，由综合布线设计师将它们一一落实到综合布线系统的设计之中。