「网络综合布线」工业建筑中综合布线系统工程介绍！

2021-09-14 10:51:36 编辑：网络综合布线维护来源：北京飞天恒信公司

　　建筑物外部网络或电信线路的连接点与应用系统设备之间的所有线缆及相关的连接部件。综合布线由不同系列和规格的部件组成，其中包括:传输介质、相关连接硬件(如配线架、连接器、插座、插头、适配器)以及电气保护设备等。这些部件可用来构建各种子系统，它们都有各自的具体用途，不仅易于实施，而且能随需求的变化而平稳升级。

　　工业建筑中综合布线系统工程介绍!

　　1.2. 工业环境的应用需求

　　为了便于管理、提高生产效率，工厂企业已经开始采用MRP/ERP等制造业管理系统进行现代化的管理，采用工业控制系统实时监视和控制生产设备。

　　在这样的生产车间和仓库中，都会有大量的计算机终端设备、工控设备(如：带网络接口的PLC可编程控制器等等)或生产设备的网络接口，这些设备的联网可以使用传统的RS485网络。

　　更多的是采用以太网(有些工控系统网络提高效率，还会在以太网上叠加软件令牌协议)。这时就需要综合布线系统遍布整个车间、连接到各个仓库和办公室，形成覆盖整个工业企业的综合布线系统。

　　1.2.1. 高速的有线网络遍布厂区　　稳定、不易断线、可监控的有线网络系统依然是厂区计算机网络的主体，它们承载了绝大多数网络(包括：厂区办公网、物业管理网、工业控制网、弱电专网等等)，甚至是无线局域网的AP设备也都依靠有线网络为其提供信息和供电。

　　车间内的综合布线桥架

　　一个厂区往往是办公室、会议室、生产线、测试间、警卫室等等环境的集合体，这些房间和空间中都需要大量的信息点。　　在办公室、会议室、车间办公区等办公环境中，一般参照办公建筑进行信息点的布局和安排数量，在车间里，则根据设备和AP点的实际位置布置信息点(双点，一用一备)，并在一些未来可能会需要信息点的地方设置备用信息点。

　　在厂区中，一般会设有总控中心(或几个厂区共设一个总控中心)，所以信息系统的主干网络需要做到稳固、可靠、高速，以确保信息传输畅通无阻，并能够实现全厂区的实时信息备份。

　　1.2.2. 无形的无线局域网覆盖

　　在工业建筑中，有两种情况需要采用无线网络：

　　设备安装时有线网络系统尚未到位、而设备调试有需要网络支持时

　　从广义上看，由于车间内的设备安装随时随地可能增添和移位，所以车间内应进行无线覆盖，以弥补有线网络不能随意移动而造成的短期信息点无法到位的问题。而一旦设备安装完毕，有线网络往往也已经同步开通，这时无线网络将退出正式生产。

　　在无人仓库中，无线网络成为仓库内“机器人”的信息传输主体

　　随着仓库越来越大，仓库将越来越高，对管理的效率也越来越关注，这时如果再采用常规的电脑查询报表，任何人工去货架上取货已经成为不现实的事情。

　　所以现在流行的高架仓库管理已经走向自动化，使用机器人或堆垛机精确到位，以提高工作效率。由于设备的移动已不可能自带常规的有线传输缆线，无线覆盖就成为高架仓库中的信息传输的首选。

　　无线覆盖对应于无线局域网，它的核心设备是按一定规律分布在各处的AP接入设备，这些AP设备需要使用水平双绞线接到网络交换机，并从交换机中得到信息流和POE电源(AP也可以使用本地的220V电源，但由于AP设备往往装在高处等“人迹罕到”的地方，所以在那里安装电源插座和电源设备(电源变换器)对于维护而言是不利的，而借助于双绞线传输的POE电源则因减少了现场的电源而大大简化了后期的维护成本。

　　正在建造中的高架仓库

　　由于一台无线AP覆盖了一个区域，所以当某台AP的信息传输中断时，会导致这一区域内的无线传输全部中断。如果确认是AP设备故障，一般换一台AP就可以恢复;如果是对应的网络交换机端口发生故障，则只要将跳线查到备用端口中即刻解决;而如果是双绞线线路故障，在往往修复需要时日，对此综合布线系统一般会为每台AP设2个数据点(一用一备)，使万一有一根线发生故障时可以立即使用跳线切换到另一根双绞线上，使无线AP保持正常工作后，在查找和修复布线系统中的故障。

　　当使用无线局域网时需认真考虑因AP的无线敷设而引起得信息泄密问题，当确认在任何情况下都不会有重要的企业内部信息可能通过无线电波泄密时方可使用。

　　1.2.3. 工业环境中的实时性

　　现代化大生产已经越来越多地依靠自动化设备、工业控制系统和制造业信息管理系统，即使在中国劳动密集型企业也将会越来越少。这时的设备运行和企业管理都离不开高速计算机网络好工业控制系统所提供的信息，如果信息不能按时传输到指定的终端，轻则生产停顿，重则机毁人亡。

　　所以工业计算机网络向来强调信息的实时性，而诸如软件令牌、网络轻载等等手段都是工业计算机网络中经常比采用以实现信息实时性的手段。

　　尽管工业控制系统向来不是以高速信息流为特色，但对于综合布线系统的设计人员而言，实时性意味着网络系统不能以瞬态传输速率确定传输线路的数量，而要以网络轻载(如：20%的网络流量)作为产品选择和系统设计的依据。

　　简单而又略带夸张地描述为：对于有实时性要求的工业计算机网络而言，100Mbps需要千兆等级的传输系统，1Gbps则需要采用万兆等级的传输系统，这时对应的综合布线系统也需要选用相应的传输等级。

　　1.3. 场地分析

　　场地是指综合布线系统实际安装的空间，由于各种场地条件的限制，使布线系统的应用变得多姿多彩，也使布线工程师逐渐走上了全能的道路。

　　1.3.1. 弱电间的管理半径

　　弱电间是综合布线系统中底层的管理用房，由于配线自系统的长度限制，每个弱电间距离最远的信息点之间的缆线长度不超过90米(另加10米的跳线形成常规所说的100米信道长度)。

　　众所周知，由于网络设备的信号强度与缆线的长度有直接的关系，所以弱电间的位置直接关系到缆线的合理分配，而极限情况下则关系到应用系统是否能够稳定工作(如：网络系统在双绞线长度超过100米时可能会出现不稳定现象)。

　　楼层弱电间中包含着各种缆线，其中目前考虑最多的是综合布线系统的水平双绞线。尽管现在的水平双绞线品质已经很高(如：德特威勒的水平双绞线具有一次成型、应力平衡和紧护套等等优异性能)，但由于影响网络传输距离的关键指标：时延等等参数不随产品质量而定，所以无论是多么好的水平双绞线信道都不能超过100米，链路长度不超过90米。

　　在办公建筑中，从弱电间到办公室信息点之间往往经过走廊，所以缆线的路由是确定的，设计时需要考虑的问题比较少;在工业建筑的车间往往很大，桥架的走向可以散向各方，这时就带来了管理半径的概念。

　　在工业建筑中，弱电间和信息点往往都距地面不远(如：弱电间的机柜落在地面上、信息点距地面300mm)，如果这时的桥架距地面8米高、机柜预留5.5米、墙面面板预留0.5米，则实际水平面上的缆线长度只有90-8x2-5.5-0.5=68(米)，也就是说，如果允许缆线从弱电间向各信息点呈真正的星型布线，则在上述约束条件下，弱电间的理论管理半径为68米。

　　工业建筑中真实的缆线布局不可能从弱电间向四面八方散开，而是要求缆线沿桥架集中敷设。当建筑物中的桥架呈横平竖直布局时，也就是说桥架沿着水平和垂直两个方向展开时，而且一个厂房的面积很大(如：数万平米)，就需要考虑弱电间的合理布局，希望能在缆线不超长的前提下，尽量减少弱电间的数量。

　　根据前述的数据，当理论管理半径为68米时，如果沿横平竖直的桥架敷设缆线，就意味着缆线从弱电间到达信息点的横向距离与纵向距离之和要求在68米之内。也就是当弱电间与信息点同处横向桥架或纵向桥架下时，弱电间与信息点之间的距离可以达到68米，但在其他方向，则会因横平竖直的布局原则而小于这个数据。

　　从弱电间向外，横向和纵向都有桥架，而从桥架到个信息点之间则采用电线管水平(或垂直)敷设的方式，所以在弱电间的水平方向和垂直方向上，信息点距弱电间的距离最远，而水平和垂直之间的四个象限内的信息点，则因为缆线先沿桥架敷设，然后转入电线管所造成的直角转弯而造成缆线距弱电间的距离缩短(事实上，缆线的极限长度并没有变化)。

　　当一个大厂房中需要设置多个弱电间时，图2是一种典型的弱电间规划方式：将弱电间布置在水平桥架与垂直桥架交叉点上，而桥架与桥架之间的同方向间距暂定为等间距，以此可以计算出弱电间之间的距离：　　图2 横平竖直的弱电间布局示意图

　　在图2中，弱电间的布局采用了弱电间呈菱形布局，并用横平竖直的桥架贯通的方案。因为水平双绞线的极限长度为90米，而双绞线链路中通常会在图纸平面长度的基础上增加22米的工程计算值(假定工业厂房内的桥架到地面的高度为8米、机柜预留长度为5.5米和面板预留长度为0.5米等等)。所以，双绞线的实际平面长度只能是在68米之内。

　　从图2可以看出，从弱电间到上、下、左、右四个方向的桥架方向可以达到68米的极限长度，而在这4条线上，一般很少会有信息点。大量的信息点集中在以弱电间为圆心、68米为半径的圆内。这样一来，要想确保双绞线的长度不会超长，弱电间之间的距离应该采用以下数据：

　　水平方向和垂直方向上，弱电间之间的距离为68米*2即136米。

　　在弱电间的45度斜角方向上设弱电间，弱电间之间的间距为68米*1.4=96米。

　　当弱电间采用这样的布局时，它们所构成的68米有效圆之间会有一些交叉，但任何区域中的信息点长度都不会出现超长的现象。

　　实际上，弱电间之间采用正六边型的蜂窝状布局时管理面积比较大(参见图3)，但由于计算比较复杂(等边三角型中心计算)和桥架比较密集，所以弱电间呈菱形的布局方式就成为了比较理想的工程选择方案。

　　对于一个只有一条走廊，而且以弱电间为直角点，边长为78米(层高为4米时)的45度直角三角形能够覆盖时，弱电间应该设在走廊的中部;

　　对于一个走廊长度超过75米的建筑而言，弱电间的位置不宜在两端，可以分别设在以弱电间为直角点，边长为75米的45度直角三角形能够全部覆盖的各个位置上。

　　当然，这些位置都是理想位置，对于建筑设计师而言，这只是弱电间位置设定的因素之一，实际位置还受到建筑中其他因素的影响。但对于电气设计师而言，如果采用这样的布局和半径，将意味着他们的后续设计工作量大大下降，最起码不会再遇到令人头疼的超长线路处理问题。

　　1.3.2. 弱电间的安装环境

　　在工业厂房中，弱电间的安装位置和安装高度随环境而变，有些坐落在楼层的地坪上，有些则高出地面，位于管理办公室的顶层平台上;有些可能不得不安装在办公区的一角，有些却可能位于走廊的边上。　　对于新建厂房，弱电间的布局相对容易，因为可以经过

　　位于平台上的弱电机柜　　统筹安排后在图纸上标定，与厂房的建设同步完成。如果是在已经建成的厂房中添加弱电间/弱电机柜，则难度相对比较高，场地也比较难选择。这时，一般需要注意以下问题：

　　配线子系统的缆线长度控制在90米之内。

　　尽量设立独立的、IT专管的弱电机房。

　　宜选用落地式机柜，并在机柜四边留下设备安装和维护空间。

　　弱电间/配线机柜周围不应有异常的气味，以免设备受损或维护人员难以工作。

　　当弱电间与其他部门合用时，设法将弱电机柜周边的空间隔离出来，使这块空间变为IT独用。

　　当配线机柜不得不安装在公用区域或借用其他部门的空间时，应加强对机柜壳体的强度，封闭机柜对外的孔洞(防水)，尽量不使用玻璃门(防止意外碰碎伤人)，使用专门的锁具/钥匙，确保机柜电源能够实现不间断供电。总之，要使得机柜内的布线系统和和网络设备不会因外部原因而停止工作，导致所辖区域内的信息传输中断。

　　对于无法上锁的弱电间或公用区域，应经常检查，一旦遇到机柜破损、漏水或缆线/设备被“埋入”其他部门的资料或货品之中时，需与合用部门商量，尽快清理整齐，以免今后维护时带来不必要的麻烦。

　　1.3.3. 信息点分布

　　工业建筑中的信息点一般相当分散，使得每个电信间仅仅管理少量的信息点，甚至有时只管理2～3个信息点，导致主干光缆与水平双绞线之间的比例失衡，引起单位造价较高，所以工业建筑中一般不能使用常规的均价数值估算总价。

　　其实，在工业企业中，综合布线系统的造价与工业设备相比是九牛一毛，而让设备能够准确、可靠的联网，进入工业控制系统的全自动管理范畴、成制造业信息管理系统的基层平台，而且稳定、可靠、易维护，成为IT系统中压倒一切的中心工作。从这个角度看，即使信息点的十分分散，每个信息点的单位造价远高于办公楼，也是值得的。

　　1.3.4. 建筑群子系统工业建筑通常是指厂房和工业园区。在各种各样的现代化工业建筑中，至少包含三部分建筑：生产车间、仓库、办公区域和控制中心/监控中心。其中，生产车间及辅助建筑是工业建筑中的主体，而办公区域和控制中心/监控中心则与办公建筑和数据中心中的监控中心基本一致。所以，工业建筑的综合布线解决方案将围绕着生产车间、仓库和工业园区展开。

　　强弱电合用的地下管廊

　　各建筑物之间的综合布线主干缆线通常会采用地下管网、地下管廊、共用地下层等方式敷设，现在缆线直埋或架空方式已经很少见到，而且由于这两种方式既容易损坏也不美观，所以建议尽量不去选用。

　　建筑群主干缆线在施工使往往会收到比较大的拉力，所以设计时应特别注意主干缆线的抗拉强度是否符合该项目的企业规范。有些外企在中国的项目对光缆的抗拉强度要求达到9000N，这时就应该选择与之相适应的光缆，而不是仅仅确定其中的纤芯。

　　建筑群主干缆线一般会因施工难度比较大，导致施工后很少会更换主干缆线，所以在选择建筑群主干缆线时应充分考虑到未来若干年后可能产生的需求。

　　例如，对于主干光缆，现在的设计大多采用单模零水峰光缆，以便今后无缝升级到40G或100G以太网。如果采用的是万兆单模光缆，即使传输距离能够满足，还需备足纤芯数(每路40G需8芯、每路100G需20芯)，否则今后仍然无法升级到40G和100G以太网。

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