南洲水廠工程是我設(shè)計(jì)院在2001年重要設(shè)計(jì)項(xiàng)目，它是廣州市自來(lái)水公司第一座全自動(dòng)化控制、日處理能力為100萬(wàn)立方米的大型自來(lái)水生產(chǎn)廠，其自動(dòng)化控制達(dá)到安全可靠、優(yōu)質(zhì)供水、節(jié)能降耗、管理方便要求。通訊系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定地正常運(yùn)行，是水廠自動(dòng)化生產(chǎn)提供重要保證，而科學(xué)合理地綜合布線又是通訊系統(tǒng)的重要組成部分。為保證南洲
南洲水廠工程是我設(shè)計(jì)院在2001年重要設(shè)計(jì)項(xiàng)目，它是廣州市自來(lái)水公司第一座全自動(dòng)化控制、日處理能力為100萬(wàn)立方米的大型自來(lái)水生產(chǎn)廠，其自動(dòng)化控制達(dá)到安全可靠、優(yōu)質(zhì)供水、節(jié)能降耗、管理方便要求。
通訊系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定地正常運(yùn)行，是水廠自動(dòng)化生產(chǎn)提供重要保證，而科學(xué)合理地綜合布線又是通訊系統(tǒng)的重要組成部分。為保證南洲水廠對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ饕?，需要建立一個(gè)安全、穩(wěn)定、快速的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。下面談?wù)勀现匏畯S通訊系統(tǒng)綜合布線設(shè)計(jì)和施工。
1南洲水廠通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
南洲水廠通訊網(wǎng)絡(luò)主干網(wǎng)采用光纖為傳輸介質(zhì)的工業(yè)以太網(wǎng)。現(xiàn)場(chǎng)控制采用DeviceNet、ControlNet等現(xiàn)場(chǎng)總線將其連接成現(xiàn)場(chǎng)控制層網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)儀表通過(guò)Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，各工作站主控PLC通過(guò)交換機(jī)連于全廠主網(wǎng)，近距離移動(dòng)設(shè)備（排泥車）采用低功率無(wú)線傳輸，遠(yuǎn)距離的取水泵站（30km外），通過(guò)VPN及無(wú)線方式通訊。其中公司調(diào)度室、取水泵站、和取水管道，采用了中國(guó)移動(dòng)GPRS方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。南洲水廠通訊網(wǎng)絡(luò)圖，見(jiàn)圖1。
2設(shè)計(jì)要求
第一，能適應(yīng)水廠要求的數(shù)據(jù)量（桌面支持100Mbps及主干千兆光纖以太網(wǎng)），滿足水廠網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，并充分考慮以后可能的應(yīng)用需求。
第二，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用星形結(jié)構(gòu)，使用以太網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)，主干網(wǎng)絡(luò)1000M，各配線間之間以光纖互連，100M交換到桌面。
第三，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用目前IP網(wǎng)絡(luò)上標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品和技術(shù)來(lái)組建網(wǎng)絡(luò)。
第四，具有極高的可靠性能，確保系統(tǒng)可靠地進(jìn)行低速及高速數(shù)據(jù)通信。
第五，結(jié)構(gòu)靈活、方便，對(duì)建筑物內(nèi)環(huán)境提供完全兼容的支持彈性及適應(yīng)性，確保系統(tǒng)適應(yīng)未來(lái)應(yīng)用類型及布局等變化。
第六，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要求有穩(wěn)定、可靠的通訊質(zhì)量，技術(shù)成熟穩(wěn)定，故障率低。
第七，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在目前國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)及通訊市場(chǎng)是主流產(chǎn)品，應(yīng)用較為廣泛，用戶較多，其發(fā)展和前景有保障，維護(hù)方便容易，有較好的性能價(jià)格比。
第八，隨著網(wǎng)上應(yīng)用的發(fā)展和深入，網(wǎng)絡(luò)支撐設(shè)備會(huì)不斷的升級(jí)，具有很好的使用延續(xù)性。
第九，在設(shè)計(jì)方案上，采用內(nèi)外網(wǎng)物理隔離，考慮系統(tǒng)的安全，保證系統(tǒng)的安全性等方面的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。
3設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇
目前最具權(quán)威性的布線標(biāo)準(zhǔn)有二個(gè)：一個(gè)是ISO11801標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)是EIA/TIA568A標(biāo)準(zhǔn)。ISO11801標(biāo)準(zhǔn)是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織頒布的綜合布線系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，EIA/TIA568A標(biāo)準(zhǔn)是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)和電氣工業(yè)協(xié)會(huì)頒布的綜合布線系統(tǒng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)分析對(duì)比，南洲水廠通訊系統(tǒng)布線工程設(shè)計(jì)和施工采用以ISO11801標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，參照《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)。
4布線系統(tǒng)選擇
由于結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)有以下特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，所以南洲水廠通訊系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)。
結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)特點(diǎn)：①模塊化結(jié)構(gòu)－結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使得用最小的附加布線與變化（如果需要的話）就可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的搬遷、擴(kuò)充與重新安裝。②獨(dú)立于應(yīng)用－作為CCITT七層協(xié)議中最底層的物理層，結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)構(gòu)成了某種基本鏈路，象一條信息通道一樣來(lái)連接樓宇內(nèi)或室外的各種低壓電子電氣裝置。這些信息路徑提供傳輸各種傳感信息及綜合數(shù)據(jù)的能力。③靈活方便性－系統(tǒng)的設(shè)計(jì)同時(shí)兼容話音及數(shù)據(jù)通信應(yīng)用。這樣一來(lái)減少了對(duì)傳統(tǒng)管路的需求，同時(shí)提供了一種結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)與管理這一系統(tǒng)。④技術(shù)超前性－系統(tǒng)允許用戶有可能采用各種可行的新技術(shù)。這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)獨(dú)立于應(yīng)用，并能對(duì)未來(lái)應(yīng)用提供相當(dāng)?shù)挠喽取?/p>
根據(jù)廣州南洲水廠的實(shí)際情況，我們采用結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)對(duì)各布線子系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
工作區(qū)子系統(tǒng)（WORKAREASUBSYSTEM）：工作區(qū)子系統(tǒng)由安裝在各房間內(nèi)的信息墻座和連接墻座與終端設(shè)備的跳線組成，可滿足電話機(jī)、數(shù)據(jù)終端、計(jì)算機(jī)、監(jiān)控器等設(shè)備的設(shè)置和安裝，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮：①在作總體規(guī)劃時(shí)選定的布線系統(tǒng)的類型特點(diǎn)；②將來(lái)使用的終端設(shè)備的類型和特點(diǎn)；③終端設(shè)備安裝的位置及從信息墻座跳接設(shè)備時(shí)要方便安全；④采用的信息墻座的類型要適合特定房間環(huán)境的裝修以及便于維護(hù)和擴(kuò)展。
根據(jù)水廠的建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用墻上型信息插座。
水平子系統(tǒng)（HORIZONTALSUBSYSTAM）：水平子系統(tǒng)是由傳輸介質(zhì)構(gòu)成的，傳輸介質(zhì)的選擇是布線系統(tǒng)工程的關(guān)鍵因素之一。設(shè)計(jì)、施工、技術(shù)和工藝等都與選擇的傳輸介質(zhì)有關(guān)。
采用8芯室外多模光纖作為本系統(tǒng)的水平干線系統(tǒng)。
垂直干線子系統(tǒng)（RISERBACKONESUBSYSTEM）：垂直干線子系統(tǒng)在傳輸性能要求上與水平子系統(tǒng)相同，但在應(yīng)用方面的要求卻有所不同，因?yàn)榇怪弊酉到y(tǒng)中線纜是沿著豎井垂直安裝，所以線纜的自重的影響必須考慮。在工程實(shí)踐中，通過(guò)兩個(gè)方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題：①數(shù)據(jù)干線選用超五類4對(duì)數(shù)電纜作為傳輸介質(zhì)，可滿足未來(lái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)多通道技術(shù)的需要以及冗余備份的使用。②因垂直系統(tǒng)將自上而下垂于樓內(nèi)豎井，如長(zhǎng)期自然懸垂將產(chǎn)生變形，因此垂直干纜需在電纜橋架上加以固定，具體干線路由及施工方案將在最終設(shè)計(jì)時(shí)加以確定。
布線柜子系統(tǒng)（RACKSUBSYSTEM）：系統(tǒng)的所有端接配件安裝在標(biāo)準(zhǔn)的19布線柜之中，柜內(nèi)配有超5類配線架和理線架。
設(shè)備子系統(tǒng)（EQUIPMENTSUBSYSTEM）：布線系統(tǒng)廠商并不提供設(shè)備子系統(tǒng)產(chǎn)品，但該子系統(tǒng)是整個(gè)布線系統(tǒng)的重要組成部分，主布線柜的設(shè)計(jì)要與之很好地配合。
管理子系統(tǒng)（ADMINISTRATIONSUBSYSTEM）：它包括兩個(gè)部分：設(shè)計(jì)軟件和標(biāo)識(shí)軟件。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工記錄文檔，測(cè)試記錄文檔，應(yīng)用說(shuō)明文檔，培訓(xùn)資料文等，根據(jù)ISO11801標(biāo)準(zhǔn)和EIA/TIA606標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成完整的管理子系統(tǒng)。
5施工設(shè)計(jì)
5.1施工方案設(shè)計(jì)的依據(jù)
5.2施工設(shè)計(jì)要求
在結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)階段就考慮在工程施工的全過(guò)程如何對(duì)工程質(zhì)量作出有效的管理和監(jiān)控的問(wèn)題。為了保證工程質(zhì)量，結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)應(yīng)解決好以下幾方面的問(wèn)題：①施工設(shè)計(jì)：要根據(jù)工藝要求和水廠結(jié)筑物特點(diǎn)，同用戶一起規(guī)劃出管線施工圖。施工設(shè)計(jì)的合理性對(duì)工程質(zhì)量是至關(guān)重要的。②施工過(guò)程：施工過(guò)程的工藝水平與工程質(zhì)量有直接的關(guān)系，整個(gè)施工過(guò)程可分成三個(gè)環(huán)節(jié)，即管道安裝，拉線安裝和配件端接。通過(guò)細(xì)化安裝操作的各個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)保證對(duì)施工質(zhì)量的控制。③施工管理：為工程實(shí)施制定有詳盡的流程，以便于對(duì)工程施工的管理。保證工藝質(zhì)量和及時(shí)糾正出現(xiàn)的問(wèn)題。④質(zhì)量控制：要求由用戶、施工單位和監(jiān)理單位組成質(zhì)量監(jiān)督小組，并編制質(zhì)量控制日志，由有關(guān)的負(fù)責(zé)人簽字。
5.3管道材料選擇和施工要求
第一，水平子系統(tǒng)。水平子系統(tǒng)的走線管道由兩部分構(gòu)成：一部分是每層樓內(nèi)放置水平傳輸介質(zhì)的總線槽，另一部分是將傳輸介質(zhì)引向各房間信息接口的分線管或線槽。從總線槽到分線槽或線管需要有過(guò)渡連接。
總線槽要求寬度與高度的比例為了3∶1，在線槽中放置的雙絞線應(yīng)不超過(guò)線槽總?cè)萘康?2%。在線槽中放置的雙絞線密度過(guò)大會(huì)影響底層雙絞線的傳輸性能。
水平線槽一般有多處轉(zhuǎn)彎，在轉(zhuǎn)彎處應(yīng)留有足夠大的空間以保證雙絞線有充分的彎曲半徑。根據(jù)EIA/TIA569標(biāo)準(zhǔn)，五類4對(duì)非屏蔽雙絞線的彎曲半徑應(yīng)不小于線徑的8倍。最新的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為，彎曲半徑大于線徑的4倍已可以滿足傳輸要求了。但有一點(diǎn)是重要的，即保持足夠大的彎曲半徑可以保證系統(tǒng)的傳輸性能。在水平線槽的轉(zhuǎn)彎處，應(yīng)有墊襯以減小拉線時(shí)的摩擦力。水平子系統(tǒng)線槽或線管采用鍍鋅鐵槽或金屬管。
第二，垂直子系統(tǒng)。垂直子系統(tǒng)用于跨越樓層的傳輸，一般采用多對(duì)數(shù)雙絞線或多模62.5/125室內(nèi)光纖，該系統(tǒng)采用25對(duì)三類或五類雙絞線。雙絞線和光纖對(duì)安裝有不同的要求，雙絞線垂直放置于豎井之內(nèi)，由于自身的重量牽拉，日久之后會(huì)使雙絞線的絞合發(fā)生一定程度的改變，這種改變對(duì)傳輸語(yǔ)音的三類線來(lái)說(shuō)影響不是太大，但對(duì)需要傳輸高速數(shù)據(jù)的五類線，這個(gè)問(wèn)題是不能被忽略的，因此設(shè)計(jì)垂直豎井內(nèi)的線槽時(shí)應(yīng)仔細(xì)考慮雙絞線的固定。雙絞線的固定時(shí)的力的大小是應(yīng)該受到重視的一種技巧，如果扎線太緊可能會(huì)降低NEXT值，從而影響線纜的傳輸性能。
垂直子系統(tǒng)的線槽引向管理子系統(tǒng)布線柜的部分可能需要沿水平方向安裝，由垂直向水平過(guò)渡應(yīng)留有足夠大的空間以保證電纜有充分的彎曲半徑。一般大對(duì)數(shù)電纜的彎曲半徑都應(yīng)大于線徑的20倍。垂直子系統(tǒng)線槽或線管采用鍍鋅鐵槽或鐵管。
第三，管理區(qū)子系統(tǒng)。管理區(qū)子系統(tǒng)是工程施工中考慮最復(fù)雜的部分。這部分施工應(yīng)充分考慮環(huán)境影響和端接工藝的影響。
電磁輻射是考慮管理區(qū)子系統(tǒng)安裝環(huán)境的主要因素。電磁輻射的影響主要來(lái)自兩個(gè)方面：一是環(huán)境對(duì)系統(tǒng)傳輸?shù)挠绊?，一是系統(tǒng)在信息傳輸過(guò)程中對(duì)環(huán)境設(shè)備的影響。在建筑物內(nèi)，環(huán)境對(duì)系統(tǒng)傳輸?shù)挠绊懼饕獊?lái)自強(qiáng)電磁輻射源，如電臺(tái)，建筑物內(nèi)的電梯、水泵電機(jī)、機(jī)組高壓開(kāi)關(guān)柜等。這些干擾源的影響較大，應(yīng)考慮采取屏蔽措施，或選擇距離較遠(yuǎn)的位置。
布線系統(tǒng)的端接工藝是直接影響系統(tǒng)性能的重要因素。必須具有相應(yīng)資質(zhì)的工程師安裝。
連接配件的安裝工藝主要影響布線系統(tǒng)的近端串?dāng)_和衰減，而這兩個(gè)參數(shù)是判斷系統(tǒng)性能的重要依據(jù)。一般要求雙絞線的絞合拆開(kāi)小于0.5英寸。
在管理區(qū)子系統(tǒng)還要考慮環(huán)境的通風(fēng)，照明，酸堿度，濕度等條件，（如投加控制室）這些因素將對(duì)端接配件造成腐蝕和老化，日久之后會(huì)影響系統(tǒng)的性能。
管理區(qū)子系統(tǒng)內(nèi)的安全性也要加以考慮，端接配件要求安裝在布線機(jī)柜或墻柜內(nèi)。
第四，工作區(qū)子系統(tǒng)。工作區(qū)子系統(tǒng)在施工時(shí)要考慮的因素較多，因?yàn)椴煌姆块g環(huán)境要求不同的信息墻座與其配合。在施工設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能考慮用戶對(duì)室內(nèi)布局的需要，同時(shí)又要考慮從信息墻座聯(lián)接應(yīng)用設(shè)備（如計(jì)算機(jī)，電話等）方便和安全。
5.4數(shù)據(jù)墻座的選擇
布線系統(tǒng)數(shù)據(jù)插座既適合安裝在墻上，也適合安裝在地面上。對(duì)于廣州南洲水廠的網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)，我們采用墻上安裝盒。
6施工過(guò)程要求
施工過(guò)程由三個(gè)方面完成：管道安裝，拉線安裝和配件端接。
6.1管道安裝
工藝質(zhì)量滿足國(guó)家電信部門有關(guān)的施工規(guī)范和EIA/TIA569標(biāo)準(zhǔn)。布線橋架的焊接，線槽的過(guò)渡聯(lián)接滿足國(guó)家電工標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)強(qiáng)電安裝的工藝和安全要求。
6.2拉線安裝
在結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)中，采用的傳輸介質(zhì)一般有兩種類型，一類為雙絞線，另一類為光纖，對(duì)拉線施工的技能要求較其它布線高得多，在拉線時(shí)都要求輕拉輕放，為了避免不規(guī)范的施工操作有可能導(dǎo)致傳輸性能的降低，甚至線纜損傷。
拉線時(shí)的拉力不能超過(guò)13磅（約20kg）。要求：①拉線時(shí)每段線的長(zhǎng)度不超過(guò)20m，超過(guò)部分必須有人接送；②在線路轉(zhuǎn)彎處必須有人接送。
6.3配件端接
配件端接的工藝水平將直接影響布線系統(tǒng)的性能。所有的端接操作都將由經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的工程師完成。
7結(jié)束語(yǔ)
自2004年9月投入運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，滿足生產(chǎn)實(shí)際需要，為南洲水廠的飲用凈水生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。
參考文獻(xiàn)：
[1]賴源平，劉振汗，梁聯(lián)堅(jiān).南洲水廠自動(dòng)化綜合監(jiān)控系統(tǒng)[J].中國(guó)給水排水，2006（20）.
