建筑设备自动化系统的综合布线

图1  建筑物自动化系统综合布线结构
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。其覆盖区是指一种信息点所服务的区域，一般由大楼的结构、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。图6-7表明建筑物自动化系统中水平子系统与工作区终端的连接关系。由图中可见，配线间的配线架到终端设备的最大推荐距离为80m。

图2  建筑物自动化系统的水平子系统
与工作区终端的连接关系

图3 星形接线结构
星形接线结构如图4所示。建筑物自动化系统的综合布线拓扑结构如图4所示。该布线结构是一种改进型的星形结构，由配线间引出分支。从图4中可看到，除了集中管理的星形接线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。

图4  建筑物自动化系统的拓扑结构
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，而把星形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，如图6-10所示。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。
设备连接各支路连接在一个序列上，后一个设备通过一段支路接在前面的设备上。图5建筑物自动化系统星形布线连接这些支路的作用就像一条总线，每个设备都直接连到支路上，见图6。从设备到配线间没有线缆，由桥接过渡。

图5  建筑物自动化系统星形布线连接                          图6  建筑物自动化系统设备连接         
T形头连接把几台设备连接到1根总线上的方法，见图7。星形连接是T形头连接的特殊方式。
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，这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，见图8，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形布线结构连接的，并且提供作为冗余路径布线的一部分的水平链路，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。

图7  建筑物自动化系统T形头连接                        图8  建筑物自动化系统4线容错电路
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，并采用螺丝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以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、话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。

图9  典型的建筑物自动化系统设备连接
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)的螺丝钉上。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丝钉接头上，如图9所示。
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≤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≤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≤28.6Ω。
④视频信号的电压和电流有效值分别为70V和1 A。
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~o.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。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)至直接数字控制器机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双绞电缆短一些。