(3)干线子系统
干线子系统即设备间和楼层配线间之间的连接线缆,采用大对数双绞电缆或光缆,两端分别接在设备间和楼层配线间的配线架上。它相当于电话系统中的干线电缆。
(4)设备间
设备间是建筑内放置综合布线线缆和相关连接硬件及其应用系统设备的场所。为便于设备搬运,节省投资,设备间一般设在每一座大楼的第2层或第3层设备间内,可把公共系统用的各种设备(如电信部门的中继线和公共系统设备,如PBX)互连起来。设备间还包含建筑物的入口区设备或电气保护装置及其连接到符合要求的建筑物接地点。它相当于电话系统中站内的配线设备及电缆、导线连接部分。
(5)管理区
管理区在配线间或设备间的配线区域,它采用交连和互连等方式,管理干线子系统和水平子系统的线缆。管理区为连通各个子系统提供连接手段,它相当于电话系统中每层配线箱或电话分线盒部分。
(6)建筑群干线子系统
建筑群由两个及两个以上建筑物组成。这些建筑物彼此之间要进行信息交流。综合布线的建筑群干线子系统由连接各建筑物之内的线缆组成。
建筑群综合布线所需的硬件,包括电缆、光缆和防止电缆的浪涌电压进入建筑物的电气保护设备。它相当于电话系统中的电缆保护箱及各建筑物之间的干线电缆。
3.智能建筑与综合布线的关系
一般土木建筑的一次性投资很大。若在资金不能到位的情况下,全面实现建筑智能化是有难度的,这是目前高层建筑普遍存在的一个比较突出的矛盾。然而综合布线是解决这一矛盾的最佳途径。
综合布线将连接线缆综合布设在建筑物内,是智能建筑的一部分。综合布线犹如智能建筑内的一条高速公路,应统一规划、统一设计。在建筑物建设阶段,综合布线占建筑物资金总投入的3%~5%。至于楼内安装或增设什么应用系统,这就完全可以根据时间和需要、发展与可能来决定了。只要有了综合布线这条信息高速公路,想使用什么应用系统,就变得非常简单了。
6.2.2建筑设备自动化系统的综合布线
建筑物自动化系统是以建筑物环境控制和管理为主的信息处理系统。综合布线不仅要传输建筑物的语音、数据和图像信息,还要传输传感器与探测器等建筑物自动化系统的信号。
1.综合布线拓扑结构
在建筑物自动化系统中,工作区称为覆盖区。覆盖区是指一种信息点所服务的区域,一般由建筑物的结构、通向覆盖区的通道和覆盖区的逻辑用途来确定。一般覆盖区的面积为15m2,而且,建筑物自动化系统综合布线水平距离大于100m。
建筑物自动化系统的终端设备和信息插座一般都安装在不同的物理地点,如建筑物的吊顶、墙壁、门框或者其他结构上。
该布线结构是一种改进型的星状结构,由配线间引出分支。除了集中管理的星状接线TC1支线外,建筑物自动化系统还包括链接电路(TC2)、冗余路径容错电路(TC3)和一个冗余容错电路(TC4)。它们都可跨接多个覆盖区。
建筑物自动化系统中的控制设备一般安装在设备间(ER)或某个弱电室中,集中管理的星形电路(TS1)要提供从电子设备到一个信息插座的通道。接到信息插座上的装置,可在配线间按桥式电路连接或链式电路(TC2)连接。
从一个点经距离L接到另一个点的链路称为分支。支路(1,…,N-1,N)可从一个星形连接的中心连接到一个信息插座上,而把星状连接节点连接到另一个地点,该节点称为远程桥,而该连接电路称为桥式中继线。各条支路通过桥连接到一条链路上去,支路的最大个数由实际应用确定,支路可通过使用适配器在其信息出口处产生。
设备将各支路连接在一个序列上,后一个设备通过一段支路连接在前面的设备上。建筑物自动化系统星状布线连接这些支路的作用就像一条总线,每个设备都直接连接到支路上。从设备到配线间没有线缆,由桥接过渡。
以上这些系统的连接需要具有较高的可靠性。如果在布线被毁坏的情况下仍要保持工作,就需要有通过每台设备端点的冗余路径,通过两条不同的物理路径连接到传感器上。因为被传输的信号是低速信号,因此这样做是可行的。这种接法称为4线容错电路,对于一些故障(开路或断路)系统仍可工作。冗余容错电路是通过把一连串的设备连接到两个信息出口而构成的。这两个信息出口是按星状布线结构连接的,提供作为冗余路径布线一部分的水平链路,并把这两条水平链路连接到配线间去。容错链路上的设备和信息出口可以在一个或多个覆盖区内,这取决于设备密度。冗余路径容错链路可以跨越几个配线间。如果设备集中在设备间里,那么冗余路径接线可以从设备间延伸到一个或一个以上的配线间。干线中的冗余路径要求有分开的垂直干线电缆。设备除了在配线间处可以桥接外,也可以在信息出口处进行桥接。
2.布线方法
由于进口的建筑物自动化系统设备一般都是按导线直径为1mm的双绞电缆设计的,因此如果采用导线直径为0.5mm双绞电缆,就必须经过转接装置才能连接到建筑物自动化系统控制器和其他设备上。现场制作的铲形接线片用来端接直径为0.5mm双绞电缆的端头,并用螺钉将其连到建筑物自动化系统控制器的接头上。某些情况下,作为桥接配置连接线时,需要有如电阻器一类的附加元件作为连接之用。
对于建筑物自动化系统的消防、保安和出入口控制系统及空调自动控制系统,应把4对双绞电缆分组,并做上标记,标明一个分组中各线对的极性。每个建筑物自动化系统设备至少应使用一条4对双绞电缆。
在干线系统中,建筑物自动化系统信号、语音和数据信号可共用一条电缆,但不能共用一个扎线组。建筑物自动化系统信号线在干线中要分开扎线。
建筑物自动化系统信号的水平子系统不能与语音或数据信号共用一条水平电缆。所有建筑物自动化系统信号传输可采用标准的导线直径为0.40~0.65mm双绞线,每一建筑物自动化系统的信号传输应使用分开的4对电缆。对于视频信号(扬声器、电话)和一些模拟输入、输出电话都需用护套隔开,最好分开布线。
采用双绞线将其两端分别对应压上铲形接线片,端接于终端(如烟尘探测器)的螺钉上。
如果需要采用一种线端电阻器(EOLR),则把它放在通道中最后一台终端设备的螺钉接头上。
水平子系统用的3类或5类双绞电缆由4对线组成。每条链路上的电流值可以相同,对于导线直径为0.5mm的4对双绞电缆上的允许值是很重要的一个指标。
①温度为60℃时,导线直径为0.5mm的4对双绞电缆的任一导线上最大电流必须小于等于1A。
②温度为60℃时,导线直径为0.5mm的4对双绞电缆的8根导线的电流总和必须小于等于3.3A。
③温度为20℃时,导线直径为0.5mm,长为305m的4对双绞电缆,每对线电阻小于等于28.6Ω。
④视频信号的电压和电流有效值分别为70V和1A。
3.布线长度的限制
综合布线用的双绞电缆,其截面积一般为0.40~0.65mm2,与之相配的配线架、信息插座和连接插头等只能适用于截面积为0.40~0.65mm2的双绞电缆卡接。因此,当综合布线支持建筑物自动化系统的有些设备时,将受功率、信号衰减和时间延迟的限制。
建筑物自动化系统有两种结构类型,分别是两层结构型和三层结构型。两层结构型包含主控机至直接数字控制器和直接数字控制器至现场执行元件两层结构,采用一级总线通信。
三层结构型包含主控机(站)至分控机(站)、分控机(站)至直接数字控制器和直控数字控制器至现场执行元件,采用二级总线通信。
在这两种结构中,主控机至直接数字控制机之间的信号传输线可纳入综合布线。直接数字控制机至现场执行元件之间信号控制线,可利用线径较粗的双绞电缆。
建筑物自动化系统设备工作时,所跨越的电缆长度受功率、信号衰减和时间延迟的限制。
为了确定导线直径为0.40~0.65mm的电缆长度指标,必须对建筑物自动化系统设备加以分析和测试。仅受功率要求限制的链路,传输距离可换算成导线直径为0.5mm双绞电缆与1mm双绞电缆阻值之比。受信号衰减或时间延迟限制的链路需要进行传输测量。在多数情况下,最大的电缆长度会比用导线直径为1mm的双绞电缆短一些。
6.3建筑智能化子系统的互连方式
智能建筑中的各种建筑设备子系统是由不同厂家生产制造的,很难把它们直接互连起来。
需要采用某种互连方式把这些分离的由不同厂家生产的子系统或设备互相连接起来,以实现子系统内部和子系统之间的集成。常用的互连方式有以下几种。
1.硬接方式
这种方式是早期系统集成的手段,现在很少应用。该方式是通过增加一个设备子系统的输入/输出节点或传感器,接入另一个设备子系统的输入/输出节点进行集成。
2.串行通信方式
常见的方式是将现场控制器加以改造,增加串行通信接口(如RS-232C、RS-485等),使之可以与其他设备子系统进行通信。设备子系统之间的信息交换通过通信协议的转换实现。
3.基于特定建筑设备自动化系统平台的内部子系统互连方式
随着计算机技术的发展,建筑设备自动化系统制造商将产品和计算机技术紧密结合起来,使建筑设备自动化系统可以通过计算机网络连接其集成子系统,建筑设备自动化系统可以监测、控制和管理其集成子系统。由此产生了以建筑设备自动化系统为平台的系统集成方式。
这种集成方式相对于前两种集成方式来说是一个较大的进步,系统集成度和功能明显得到提高。然而,以特定建筑设备自动化系统为平台进行系统集成的方式仍然存在明显的缺点:各厂家的建筑设备自动化系统是一个相对封闭的体系,缺少向上的开放能力。建筑设备自动化系统系统与其他设备子系统的接口设备和接口软件局限于特定产品、特定型号,因此,系统集成能力有限,且维护、升级成本高。