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1、附录1 智能大厦对布线系统的要求一、智能大厦对布线系统随着智能大厦的兴起，各种楼宇智能化系统层出不穷，大楼智能化的高低是由大厦驾驭信息的能力决定的。为了最有效地获取信息、处理信息和利用信息，完善的大楼布线网络系统是其最基本的保证。健全的布线网络末梢要深入到每个角落，使所有信息都有自由流通的渠道。信息的自由流动是建设大厦智能化的前提和基础。1、大楼信息的类型 (1) 大楼管理信息：楼宇设备的自动化控制信息，如空调控制、照明控制、电梯控制、变配电控制、给排水控制等的控制信息。(2) 空间管理信息：如消防控制系统、保安监控系统、门禁系统、停车场管理系统等信息。(3) 商务管理信息：在办公网络上所运行
2、的一切对人、财、物的管理信息。2、大厦布线网络的建设 80年代后期，为了满足网络互连的迫切需要，结构化布线系统应运而生。结构化布线将布线设计从若干个应用系统中独立出来，成为一个标准的、开放的、支持多厂商/多系统的布线系统。结构化布线系统的产生被称为布线历史上的第一次革命。现在，结构化布线系统已成为建筑系统中的如水、暖、电以外的第4种基础设施。 但是如果我们站在全楼的高度来看布线系统，就会发现同智能大厦所要求的布线相比，目前结构化布线的应用只局限于楼宇内的部分应用系统计算机网络和电话网络系统，而属于楼宇管理和空间管理的其他智能子系统都在结构化布线系统之外。布线方式存在的问题：（1）楼宇整体布线的
3、非标准化和非开放性，无法满足智能大厦布线的要求。（2）楼宇永远摆脱不了重复布线的恶性循环以及由此造成的管理上的混乱及楼宇造价的不断增加。l 新系统淘汰老系统需要重新布线l 增加新系统需要重新布线l 越来越成熟的系统集成技术使得系统间的横向联系得到不断加强，而分离布线无法满足这一要求。（3）业主被锁定在一个个的封闭的系统中，缺乏足够的系统选择权大厦智能系统的不断发展使得大厦的信息流动更加频繁，各系统之间信息联系更加紧密。如：l 通过INTERNET网络可管理楼宇自动化系统。l 个人环境控制系统使得楼内的住户可以根据每个人的不同要求，控制自己的小环境内的温湿度、灯光照度和空气流速等环境参数。l 人
4、事管理数据库与保安门禁系统数据库的共享。l 越来越高级的系统联动功能。 因此，楼宇控制自动化技术的不断发展使得智能大厦的布线系统，尤其是控制系统布线也面临着在80年代结构化布线产生之前办公网络系统布线不兼容的老问题。这要求布线系统作出进一步的改革。 99年底美国西蒙公司率先推出整体大楼集成布线（TBIC）系统的设计思想和系统保障体系。TBIC是在结构化布线的基础上，以双绞线、光纤和同轴电缆为主要传输介质，以星型拓扑为主要拓扑形式，支持大楼内话音、数据、图象和所有的楼宇控制系统应用的一套集成布线系统。二、楼宇自控系统对布线的要求1、楼宇自控发展概述 早期楼宇自控系统由于控制器体积庞大，价格昂贵，
5、通常采用集中式控制，所有现场传感器和执行器都直接连接到控制器的输入/输出端口上。这种集中控制方式造成了线缆和管槽的大量堆积，无论设计、施工、管理和维护都十分烦琐。到80年代，计算机技术、微处理技术的发展大大地减少了控制器的尺寸。直接数字式控制（DDC）引入到楼宇自控中，使楼宇自控系统演变成集中管理分散控制的集散控制系统。这种控制的特点是控制器采用网络互连，一个控制器可控制本地的传感器和执行器。这样布线系统就分为两层，一层是通讯网络层，另一层是现场信号电缆。现在，市场上流行的楼宇自控系统大多是这一代产品，其系统结构如图1所示： 图1 楼宇自控系统结构 2、楼宇自控系统对布线的要求 随着开放系统通
6、讯协议的开发和研究，楼宇自控系统进入了一个崭新时代。系统间的互操作性成为时代主流，许多厂家和协会都为这一目标而努力，其中影响最大的是BACNET以及LonWorks技术的LonTalk协议。楼宇自控的发展趋势要求其布线系统具有开放、灵活及高度集成等特点。下面，我们来分析一下当前楼宇自控系统对布线的要求：l 管理层网络：楼宇自控的管理层可使用办公自动化的网络，例如以太网、快速以太网等。这一层网络布线显然可以通过结构化布线来解决。楼宇自控系统承包商习惯上使用总线拓扑网络。这样施工相对简单、但可靠性差，一个节点故障可造成总线上所有节点失败。所以当网络技术发展到今天，总线型同轴电缆布线早已被UTP星型
7、布线系统所取代。在这一点上楼宇自控布线已落后于计算机网络技术的发展。l 监控层网络：楼宇自控监控层网络通常选用工业控制现场总线，如RS485或 LonWorks。RS485采用菊花链状的连接方式，将同一网段上的所有DDC连接起来。DDC所在之处一般也是结构化布线路由经过之处，若用综合布线支持RS485通讯，则可充分利用楼内已有公共路由和管线，无须另建。DDC这一层的布线系统可使用信息插座来支持应用，也可使用开放办公室集合点或区域跳接点的方式来实现。此外，还有一些智能传感器/变送器，本身支持网络传输，它们可以直接到网络上。l 现场信号：现场信号有以下四种：（1）DI：数字量输入 （2）DO：数字
8、量输出 （3）AI：模拟量输入 （4）AO：模拟量输出这些现场信号的特点是：l 低压弱电信号：0-10VDC，4-20MA，24VAC/DC电源l 距离较近：由于集散控制系统要求DDC靠近受控设备，所以这些连接DDC与传感器/执行器的线缆通常在几米、十几米、多则数十米的范围之内。3、综合布线支持现场信号的可行性 24AWG非屏蔽双绞线耐压300V，一根导线最大可承受1A电流。这对支持弱电信号的传输是足够了。UTP能够支持多长距离的现场信号传输呢？对模拟信号来说，它们的传输主要是受电压压降的制约，距离越远，导线上的压降越大，接收端的信号损失越大，信号失真越大。根据西蒙公司和江森公司的测试表明，2
9、4AWG非屏蔽双绞线可以支持现场信号最远达数百米，远远超过实际应用中DDC距现场传感器/执行器的距离。4、综合布线支持控制现场信号的必要性 楼宇布线主要分远传布线及本地布线两种。网络层布线属于远传布线，而现场信号布线大多属于本地布线。当现场传感器/执行器安装完毕，它们间的连线或与DDC的连线是在本地发生的，不涉及到与其它系统公共路由冲突，所以现场传感器/执行器的布线连接从实际应用上讲，完全可以使用传统布线线缆和连接方式。但部分传感器/执行器距离DDC较远，有远传的情况发生，且途径综合布线路由，在这种情况下，可将现场设备布线纳入综合布线系统，由统一的路由完成互连任务。因此，对现场设备的布线不应一
10、概而论，应区分不同情况具体问题具体处理。三、集成布线的发展趋势1、 楼宇自控系统的发展趋势l 独立式的控制向网络发展l 集中式/集散式系统向分布式发展l 标准化的、快速的控制网络l 封闭性向开放性发展、独立操作向互操作性发展。 总的发展趋势是整个楼宇自控系统将向纵向和横向发展。2、 社会对集成布线的要求l 楼宇业主：一次投资，长期受益。l 物业经理：即插即用，消除重复布线。l 总包商：要求建设过程的可管理性，尽可能减少施工冲突。l 设计师：要求标准的设计方法。布线设计不在受应用系统厂家的限制。l 住户：方便快捷的满足需求。l 新技术：要求无论是系统升级换代还是系统间的互连，都可以即插即用到已有
11、布线系统中来。3、 解决问题的途径国际上对集成布线的研究有两种方法：l 欧洲安装总线EIB采用的方式是使用总线结构和智能节点为楼宇控制系统建立统一平台。这样，在楼内将会有两套布线系统：一套为话音/数据，另一套为楼宇自控。l 在结构化布线的基础上进行集成布线 通过结构化布线系统的实施应用，对它的认识越来越深刻。无论是楼宇控制系统的网络信号，还是各种低压模拟/开关信号，都可以使用24AWG UTP来传输，这一点已被实践证实，所以结构化布线完全有能力解决集成布线的问题。 但是，楼宇自控布线有其特殊性，如连接方式、位置、拓扑结构、布线长度等方面与话音/数据系统有很大差别。所以将结构化布线的设计方式直接
12、应用于楼宇自控领域是非常牵强的。因此，结构化布线必须做出相应的改变，才能成为集成布线。结构化布线系统已具备基本结构和框架，但要在局部上进行修改才能适应总体布线的需要。l 国际标准化组织正在制订相应国际标准。比较著名的有ISO/IEC，TIA以及BICSI等等。其中ISO。IEC和BICSI的草案已经出台，正处于修改过程中。西蒙公司作为布线行业的领袖之一参与了这些标准的制订工作，西蒙公司的TBIC与这些标准是兼容的，同时这些草案吸收和借鉴了西蒙TBIC系统。四、西蒙TBIC设计指南1、 江森公司Metasys介绍1） 简介：美国江森自控公司（Johnson Controls,inc.）是世界上著
13、名的楼宇自控和设备管理厂商。江森公司的Metasys建筑物管理系统代表了楼宇管理与控制的最新潮流，体现了最新的质量、性能、可靠性方面的工业标准。Metasys在世界范围内被广泛采用，它将空调控制、能量控制、消防管理、出入控制、照明控制、维修管理等完美的连接起来。Metasys系统使用多层次分布式的系统结构，将操作端（Operator workstaion-OWS）、网络控制器（Network Control Units-NCU）、专用控制器（Application Specific Controllers-ASC）、以及末端的传感器/执行器紧密地连接起来。Metasys系统的通讯网络如图2所示
14、： 图2 Metasys系统的通讯网络 2） Metasys网络结构N1网功能：N1网络是一个局域网（LAN）将操作员工作站和网络控制单元连接起来。N1可选用以太网或ARCnet。N1网传输所有的网络信息，包括控制信息、上传及下载信息、对现场设备的控制信息等。结构：N1网可使用星型、总线或其混合拓扑结构。线缆可使用双绞线、光纤或同轴电缆。网络设备：操作员工作站操作员工作站是一个可编程的、易于应用的、用于设备监控的有力工具。通过操作员工作站，可改变系统状态、计划、设定值和控制方式。它使用PC机和运行Windows操作系统。网络控制单元网络控制单元是一个模块化和智能化的控制盘，为Metasys网络
15、的心脏。它可以用在任何要求进行复杂和高性能控制的场所。另外，网络控制单元也可以协调通讯网络中独立工作的一些专用控制器。N2总线功能：N2总线是一条用于连接网络控制模块（NCM）和现场控制器的通讯总线。N2总线使用RS485通讯方式。结构：N2总线使用菊花链方式将多个控制器连接起来，线缆可选用2芯或3芯的非屏蔽双绞线、2对的屏蔽双绞线和光纤。双绞线线径不能小于26AWG。设备：l 空调控制器（AHU）：是专为空调设计的，可用于单区、多区、双风道和变风量控制。l 变风量控制器（VAV）：是一个用于变风量系统的控制器。l DX9100：提供广泛的数字应用，比如制冷机控制、锅炉控制、冷却塔控制和实验室环境控制。l 智能照明控制（ILC）：用于照明开关控制的智能控制器。它可以安装在照明配电盘旁边，提供整个大厦照明系统控制。l 智能出入门控制器（IAC）：提供了出入口管理系统的所有功能，包括多种出入控制、多种读卡技术、集散数据管理等。l 智能火灾控制器（IFC）：是一个可寻址
