智能家居布线系统论文48.doc

毕 业 设 计 论 文 题 目 智能家居自动化技术 智能家居布线系统 专 业 电气工程及其自动化 姓 名 学 号 指导老师 二二 零零 一一 一年一年 五五 月月 毕业设计 论文 任务书 队 别 年 级 2007 级 专 业电气工程及其自动化 学生姓名 指导老师 同组姓名 一 题目 智能家居自动化技术智能家居布线系统 二 设计课题要求 了解智能家居的基本概念和智能家居自动化技术 分 析智能家居自动化技术国内外研究现状 预测其发展 的趋势 广泛查阅资料 弄清楚基本原理 三 设计课题所需的主要设备和资料 主要是收集有关智能家居自动化技术智能家居布线系 统的相关资料 再通过实际观察智能家居布线系统如 何运用 从而得出相关信息 完成论文的撰写 四 设计说明 论文 应包括的内容 1 智能家居布线系统国内外研究现状和发展趋势 2 智能家居自动化技术相关概念 3 智能家居布线的总体设计方案 4 智能家居布线系统实际运用 5 维修 排除故障的相关知识和方法 五 参考文献 1 曹龙汉 刘安才 高占国 单片机原理及应用 M 重庆出版社 2004 6 30 67 152 167 2 冯庆祥 毕平 智能化小区和智能住宅 J 低温建筑技术 2002 1 12 13 3 任晶钰 国外智能家居住宅布线系统综述 M 2000 17 1 49 53 4 董杰 智能家居系统的组成与设计 J 科技情报开发与经济 2005 15 3 281 287 5 陆伟良 陆昀璟 毛伟民 智能小区与智能住宅 M 高等教育出版社 2000 5 132 154 6 王宇 於金生 智能家居综合布线系统组成及解决方案 J 2003 4 41 43 7 章林伟 谈住宅小区智能化的若干问题 J 房材与应用 2000 3 28 39 8 黄小池 智能家居系统的现状和发展趋势 J 计算机科学 2003 1 74 75 9 郭宝蓉 2l 世纪高新科技新兴住宅探索 J 四川建筑 2000 2 32 37 10 侯海涛 国内外智能家居发展现状 J 建材发展导向 2004 5 60 65 11 金彩虹 程大章 智能家居研究 家庭组网技术篇 J 智能建筑与城市信息 2004 3 30 32 12 程惠明 王磊 智能家居综合布线系统安装与维修 D 2004 3 34 37 13 陈金岭 网络家庭让我们开始新生活 N 通信产业报 2001 4 38 14 黎连业 计算机网络基础和网络工程 M 人民邮电出版社 1998 12 345 366 15 鲍有铮 通过对 HFC 网的改造实现住宅小区智能化 N 广西师范大学学报 自然 科学版 2000 3 56 57 16 胡寿松 自动控制原理 M 科学出版社 2000 6 1 13 29 64 17 刘奇 智能化住宅区解决方案 J 北京金狮科技发展有限公司内刊 2000 2 10 12 18 陈曦 智能家居控制系统的设计与实现 J 国外电子元器件 2003 11 5 7 19 余永权 智能家居网络的架构 功能及发展 J 电子世界 2002 5 4 5 20 徐欣 卢启中 嵌入式 Intenet 与智能家居系统及构建有序化网络体系 D 电子产 品世界嵌入式系统主题研讨会论文集 2000 10 167 184 21 陈龙 智能小区与智能大楼的系统设计 M 中国建筑工业出版社 2001 3 72 79 22 马鸿雁 李惠 智能化住宅小区 M 机械工业出版社 2003 1 19 32 23 戴梧叶 网络的设计与组建 M 人民邮电出版社 2000 1 1 68 24 潘新民 计算机通信技术 M 电子工程出版社 2006 3 129 139 167 174 25 高小平 中国智能家居的现状及发展趋势 J 低压电器 2005 4 4 5 26 黄旭红 基于电力线通信技术的智能家居网络系统 J 供用电 2006 2 23 25 27 戴瑜兴 民用建筑电气设计手册 中国建筑工业出版社 28 建筑电气资讯 2003 4 教研室主任 签名 系 主 任 签名 年 月 日 毕业设计完成情况 评语 成绩 指导老师 签名 年 月 日 学院 学生毕业设计 论文 评阅 学生姓名 成绩 题目名称 评 语 评阅人 签名 年 月 日 学院 毕业学生设计 论文 答辩委员通过意见 学生姓名 成绩 题目名称 评 语 答辩小组负责人 签名 答辩委员会负责人 签名 年 月 日 独创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行 研究工作所取得的成果 除文中已经注明引用的内容外 本论文不含任 何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果 对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 摘摘 要要 随着计算机网络技术和信息技术的进步 智能家居得到了前所未有 的发展 居民对住宅的功能以及质量提出了更多 更高的要求 智能化住 宅以其安全舒适 信息通畅 服务完善而深受住户们的喜爱 智能住宅 成为现代化住宅的必然发展趋势 因此研究并开发出适合人们要求的智 能化产品具有很重要的意义 家居布线系统就是把电话 有线电视 电脑网络 影音系统 家庭 自动化控制系统的布线统一规划 布局 集中管理 为实现家居智能化 提供网络平台 采用了综合布线的方式 使得家庭内部布线系统具有良 好的扩展性和可升级性 满足不同用户现在和未来的需求 在对国内外已有的智能家居控制系统进行了研究和分析后 结合国 内智能化家居的实际要求准则 提出了一套多功能的智能家居布线系统 设计方案 本论文的设计的智能家居布线系统能充分实现以下功能 1 将住宅内的控制系统 安防系统等系统连接起来 并让它们能够 正常的工作 2 新型的布线系统让住宅更加的美观 3 让我们的住宅时刻处于一个安全的状态 智能家居布线系统须遵循 TIA EIA 570 一 A 家居电信布线的国家标 准 布线系统是实现连接功能是由配线箱进行连接 然后再分配到各个 功能模块 让功能模块发挥自己的功能 本论文介绍了家居综合布线系统的标准 特点 设计思路 设计步 骤 具体实施的注意事项 以及在小区智能化建设总体布线中的重要性 并以家居综合布线系统应用实例加以说明 关键词 智能家居自动化 自动控制 信息化和智能化 家居综合布线 ABSTRACT Along with the computer network technology and information technology progress intelligent household got unprecedented development residents of residential function and quality put forward more and higher demand intelligent residential to its safe and comfortable information unobstructed and perfect service and favored by residents of the love intelligent residential become modern residential trend So the research and the development of a suitable for people to requirements of the intelligent product has important significance Household telephone wiring system cable TV computer network audio visual systems the family of the automatic control system of unified planning layout and wiring for realizing the centralized management providing a network platform intelligent household Using the comprehensive wiring internal cabling system has good family the expansibility and scalability meet different users of the present and future needs In domestic and abroad existing intelligent home control system are studied and analyzed the combination of domestic intelligence changes household to actual requirements standards puts forward a set of multifunctional smart home wiring system design scheme This thesis design intelligent household wiring system can fully realize the following functions 1 Will inside the residence control system security system links up and allow them to normal work 2 Type of wiring system to make the house more beautiful 3 Make our housing moment in a safe condition Intelligence lives in wiring system must follow TIA EIA 570 A household telecommunication wiring national standards Wiring system is to realize the connect function is connected by wiring kit is included as standard then assigned to each function module make function module play to one s own function This paper introduces the integrated wiring system standard household characteristics design idea design steps implementing and matters needing attention in the construction of overall importance of intelligent wiring And with household integrated wiring system application examples to illustrate Keywords intelligent household automation automatic control information and intelligence household wiring system 目目 录录 摘 要 I ABSTRACT II 1 绪论 1 1 1 课题研究的背景及意义 1 1 2 国内外研究现状 1 1 3 发展趋势 7 1 4 本文的主要内容及结构 7 2 智能家居布线系统设计 9 2 1 布线的标准 9 2 2 系统的需求分析 10 2 3 系统的设计方案 11 2 3 1 系统的组成部分 12 2 3 2 系统的结构体系 13 2 3 3 系统的功能特点 14 2 4 本章小结 15 3 智能家居布线硬件结构设计 16 3 1 综合布线的基本概念 16 3 2 系统硬件结构及特点 16 3 3 线缆的选择 18 3 4 多媒体接入箱及功能模块 19 3 5 配线箱的工作原理 21 3 6 具体施工方案 22 3 6 1 弱电布线安装 22 3 6 2 接入多媒体箱 24 3 6 3 信息接入箱内线缆的整理 25 3 6 4 家庭布线的案例 25 3 7 本章小结 26 4 布线系统的管理与维护 27 4 1 布线的管理标准与措施 27 4 1 1 标准与规范 27 4 1 2 布线管理的重要性与措施 27 4 2 添加标识的重要性 28 4 2 1 目标缆线查找 29 4 3 故障的诊断 29 4 3 1 诊断 测试 29 4 3 2 故障排除方法 29 4 4 本章小结 30 5 结束语 31 致 谢 33 参考文献参考文献 34 1 绪论 1 1 课题研究的背景及意义 家庭综合布线系统是指将电视 电话 电脑网络 多媒体影音中心 自动报警装置等设计进行集中控制的电子系统 即家庭中由这些线缆连 接的设备都可由一个设备集中控制了 以前它们可是 各自为政 的 因为与提供电能的系统不同 如电源线 由于它们传输电压不高 一般 在 12V 左右 故像这类线缆组成的系统被称为弱电布线系统 一般的综 合布线系统主要由信息接入箱 信号线和信号端口组成 如果将综合布 线系统比作家居的神经系统 信息接入箱就是系统的大脑 而信号线和 信号端口就是神经和神经末梢 信息配线箱的作用是控制输入和输出的 电子信号 信号线传输电子信号 信号端口接驳终端设备 信息时代 网络时代 E 时代 智能化 人的一生有近三分之二 的时间在家里度过 当人们的生活方式 工作习惯都因信息化而改变时 人们对自己千百年来赖以生存的住宅 提出了智能化的要求 家庭智能化的实现 第一步就要进行家庭布线的基础设施建设 家 庭信息接入箱是继水 电 气之后的第四大家庭基础设施 全面管理家 里的电话 宽带 电视 安防等弱电线路 家居综合布线系统是未来家居智能化发展的必然产物 2 随着互联 网的迅速发展和普及 使得我们在家上网娱乐 上网办公成为可能和必 然 而我们下一代的学习 生活则更离不开网络 并且人们对现代家庭 娱乐 通信 安防的要求不断增长和提高 简而言之 家居综合布线系 统是智能小区布线系统在家庭中的延伸 1 2 国内外研究现状 智能住宅的概念起源于美国 美国的智能住宅发展是最猛的 继美 国之后 欧洲 日本 新加坡等国家住宅智能化也得到了飞速发展 10 例如欧洲一个叫INTEGER的组织于1998年建造了一座智能建筑 它包括环 保 节能 智能控制等许多特色 德国费劳恩霍夫研究会与1l家公司联 手合作 建成世界首座样板智能住宅 其内部完全实现了电子化和网络 化 在我国智能住宅这一概念推广较晚 但其发展的速度也很快 全国 已建立了一些具有一定智能化功能的住宅小区 所谓的智能住宅是将家中各种与信息相关的通讯设备 家用电器和 家庭保安装置 通过家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上进行集 中的或异地的监视 控制和家庭事务性管理 并保持这些家庭设施与住 宅环境的和谐与协调 这些功能都是通过家居服务器来实现的 家居服 务器具有家庭总线系统 通过家庭总线系统提供各种服务功雒 并能和 住宅以外部世界相连接 所以说家居服务器是智能住宅的核心 在智能 住宅中的重要地位 20世纪90年代中后期 国内的智能小区逐步兴起 我国的智能化住 宅和智能化小区建设 最初始于广州 深圳和上海等沿海开放城市 逐 步向内地扩展 智能住宅在我国的初次出现是在1997年 在建设部 97 跨世纪住宅小区案竞赛活动 中 上海中皇广场被建设部科技委员会列 为全国首家 智能住宅示范工程 开了全国智能住宅小区之先河 1999 年 建设部勘察设计司 建设部住宅产业化办公室联合组织实施全国住 宅小区智能化技术示范工程 示范工程的目标是 在合理控制造价和执 行国家建设标准的基础上 采用现代信息技术 网络集成技术 通过精 心设计 择优集成 精密施工 达到提高住宅使用功能 推进住宅质量 换代 促进住宅产业现代化的目标 同时通过示范 摸索出一套适合各 地建设 并各具特色的住宅小区智能化技术示范工程建设的设计 集成 施工等方面的经验 以点带面 在全国计划地全面推广 示范工程的正 式启动 标志着我国智能化住宅小区的建设进入了新的发展阶段 人们对智能小区的热情空前高涨 一时间全国上下许多大中城市的 房地产商都将自己开发兴建的住宅小区标以 智能小区 甚至提出 A 型智能小区 5A型智能小区 等 智能小区成了房地产商开发销 售的热点和卖点 但由于智能化小区缺乏统一的技术标准 智能化相关 产品不成熟 房地产开发商贪大求全 盲目追求智能化以及专业知识欠 缺导致的鉴别能力不足等原因 造成部分建成的小区智能化系统运行不 正常 系统性价比低下 所使用的系统与设备不符合标准化及开放性的 要求 为此 建设部住宅产业化促进中心先后颁布了 全国住宅小区智 能化系统示范工程建设要点与技术导则 等对智能小区的建设加以指导 上海市智能建筑试点工作领导小组也适时颁发了 上海市智能住宅小区 功能配置大纲 并在2002年修订版中551条提出 通过智能家庭控制主 机 实现对家庭内部部分供电回路 照明 空调等的统一开关控制和调 节 提出了智能家居的雏形 国内对智能家居控制器的定义不同 单一的开关控制 单一的安防 报警都认为是智能家居控制器 目前也有功能复杂的智能家居控制器产 品 操作麻烦 近几年 房地产市场在高速发展之后逐步趋于理性 房地产开发商 对智能化有了比较深入的理解 智能化相关技术及产品逐步成熟 从而 大大促进了智能化行业的发展 小区智能化行业正逐步向着理性与务实 的方向发展 部分高端房产项目开始引入智能家居概念 1999年底建设部住宅产业中心颁布了 全国智能化住宅小区系统示 范工程建设要点与技术导则 试行稿 导则规范了智能化住宅小区建 设中的目标与原则 拟自2000年起 用五年左右的时间 组织实施全国 智能化住宅小区系统示范工程 以此带动和促进我国智能化住宅小区建 设 其总体目标是 通过采用现代信息传输技术 网络技术和信息集成 技术 进行精密设计 优化集成 精心建设和工程示范提高住宅高 新 技术的含量和居住环境水平 以适应21世纪现代居住生活的需要 进入2000年后 上半年颁布了由信息产业部负责编制的 建筑与建 筑群综合布线系统工程设计规范 GB T5031l 2000及 建筑与建筑群综 合布线系统工程验收规范 GB T50312 2000 F半年 由建设部负责编 制的 智能建筑设计标准 GB T50314 2000 结束了多年来智能建筑设 计处于无章可循 无标准可依的情况 这无疑为我国智能建筑健康有序 地发展奠定了基础 在2000年8月建设部颁发了 建筑物防雷设计规范 G850057 94的局部修改条文 重点就是解决在建筑中大量电子产品的防 雷和防止浪涌对设备的破坏问题 这为智能建筑各种电子设备的安全提 出了安全的措施 2001年底 建设部住宅产业中心又在着手修改 全国智能化住宅小 区系统示范工程建设要点与技术导则 已面世 法规性文件的制定与修订 为智能建筑及智能化住宅小区的建设和 发展给出了依据和保障 随着技术的进步 许多新技术将应用到其中来 到2010年我国超过7096家庭将有Internet入网设备 有50 以上会 有多台设备 从而产生共享访问Internet的需求 建设部要求 到2010 年 大中城市中60 的住宅要实现智能化 建设部科技委许溶烈主任 十分精辟的描述了我国近三十年来在家 庭住宅方面的产业发展过程 七十年代是解决有无的问题 八十年代 是解决大小的问题 九十年代是追求环境优美 2l世纪是追求智能化的 时代 我国的智能家居相对于国外起步较晚 尚未形成一定的国家标准 主要采用国外的技术和产品 但也有一些企业推出了自己的产品 其中 主要有 1 清华同方的e Home数字家园 清华同方智能家居控制系统是专门针对中国家庭设计的家庭自动化 系统 遵循国际技术标准 采用嵌入式软 硬件技术 提供网络 网络 节点及末端设备等全系列家庭自动化产品 其智能家居控制系统主要有 下面三个部分 A系列 遵循E1B协议的家庭控制产品 使用于中高档住宅 B系列 遵循X 10协议的家庭控制产品 无需布线 使用于中档住宅 易家三代 配电箱集中安装式家庭控制产品 系统可以提供的功能有 智能调光 家电管理 远程控制 家政保 安 环境设置和窗帘控制等功能 清华同方的e Home数字家园主要是在 智能大厦 智能小区的建设中 提供完整的系统解决方案 产品以功能 模块开发为主 采用国外成熟的智能家居标准之上 2 海尔的 e家庭 2000年9月海尔提出 e家庭 概念 并计划陆续推出以下的 e家庭 产品 家庭无线网络 整体智能厨房 整体卫浴 智能上网设备 e book 掌上智能设备 指纹 瞳孑L识别系统 Tablet PC等产品 海尔 的 e家庭 以海尔电脑作为控制中心 各种网络家电作为终端设备 以海尔移动电话作为移动数字控制中心 在技术方面 海尔与微软合作 利用微软的Windows Me技术和海尔的网络家电技术 使 e家庭 已具雏 形 海尔己推出了网4络洗衣机 网络冰箱 网络空调 网络热水器 网 络微波炉等一系列信息家电的产品 3 科隆的 现代家居信息服务集散控制系统 科隆集团推出的 现代家居信息服务集散控制系统 有效地集成 了家电智能控制 家电远程故障诊断及维护 远程互联网控制和家庭娱 乐诸项功能 以上三种具有代表性的我国智能家居系统 是不同企业和科研单位 从不同角度和立场理解智能家居的结果 清华同方的智能家居控制系统 主要是应用在智能建筑方面 以综合布线为基础 而且采用欧美的技术 标准 在系统结构和功能上具有局限性 海尔则是从家电生产厂商的角 度推出了系列化的家电品 系统完全是建立在所生产产品的基础上 难 以成为具有通用性的标准 科隆的 现代家居信息服务集散控制系统 提供完整的系统解决方案 但集散式的体系结构和高集成度使系统在可 扩展性和开放性方面受到很大限制 从局部的观点出发对家居系统的研 究都难免存在一定的局限性 传统的智能家居己难以满足现代家庭中信 息急剧增长的要求 各大企业厂商在推出概念性产品的同时 也在寻求 更为合理的家居系统解决方案 一个具有良好应用前景的家居系统必须 具有开放性和可扩展性 以及使用和维 护的简单方便 这是由普通家庭的实际情况所决定的 由于智能家居系统现在还缺乏统一明确的国际标准 因此很多公司 开发出的产品使用的是自己组网技术和信息交换协议 有的核心技术没 有对外公开 技术复杂 不易掌握 有很多产品是针对特定的组网环境 开发的产品 因此 限制了其使用的范围 而且由于是少数几家公司约 定的技术 相关第三方产品缺乏 各个接入设备之间不能兼容 互操作 性差 用户扩充系统很不方便 限制了其进一步的发展 还有的系统成 本太高 普通用户难以承受 所以也没能广泛推产使用 因此设计一个符合国情 符合国家规范的集远程控制和本地控制为 一体的智能家属控制系统具有非常重要的现实意义和深远的历史意义 在国外 智能家居常被称为 Smart Home 目前 世界上许多计 算机 通信 家电行业的巨人都认识到它的巨大市场潜力 纷纷进入这 个领域 Cisco Intel Nortel Motorola Lucent 3Com IBM Ericsson和松 下等公司都已开始建立智能信息家电和智能家居公司 目前已出现在市场上的智能信息家电和智能家居类的产品主要有 1 美国的 X一10系统 该系统是通过电力线作为网络平台 采取 集中控制方式实现多种功能 目前在国内应用极少 这套系统的功能较 为强大 但它暂时不具备在国内市场推广的条件 首先 它是基于美国 的电力环境设计的 很难适应国内恶劣的电力线环境 其次 它的功能 虽然强大 但是针对西方消费的习惯设计的 难以满足国内消费者的要 求 最后 也是最为重要的因素 它的价格也是国内的房地产品和普通 消费难以接受的 2 德国的EIB系统 该系统采用的是预埋总线及中央控制方式实现 各种控制功能 目前在国内应用极少 究其原因 一个是其工程要求较 为复杂 严格 另一方面 由于它需要进行线路预埋 因此主要客户对 象是新建小区的开发商 但它较高的价格是这些开发商所难以承受的 所以一直无法打开国内市场 3 新加坡8x系统 该系统采用预埋总线和集中控制方式实现各种 功能 同时 利用的产品可对系统进行扩展 目前该系统在国内有少量 应用 应该说8x系统最大优势在于系统较为成熟 是比较适合中国国情 的系统 在国内及东南亚市场有成功应用的范例 但在系统架构 灵活 性 价格等方面还难以满足要求 首先 8x采用的预埋总线方式决定了 它的切入点只能是新建小区 对于旧房改造这一潜在的巨大市场它无能 为力 其8x集中控制的方式降低了用户的可选择性 前期投入成本较高 而这正是房地产商最为关心的问题 1 3 发展趋势 人类己进入2l世纪 在高度物质文明的今天 追求环境绿色化 生 活信息化已开成时尚 安全 舒适 方便 现代成为2l世纪居家生活的 象征 F1益更新的现代科技的力量 打破了传统的时空界线 借助计算 机网络和层出不穷的信息技术 改变了人类的生产 生活方式 科技正 以超乎想象的速度更深刻地影响到人类的思维模式和生存状态 智能住宅是我国住宅技术创新的必然趋势 8 20世纪80年代 信息 技术飞速发展 特别是计算机互联网 INTERNET 技术 计算机集成制造 技术 CIMS 更是发展惊人 人类从此开始进入知识经济时代 从智能建 筑的发展进程看 它经历了单一专用系统 多功能系统 部分集成系统 一体化的集成管理系统等几个阶段 每个阶段都是技术创新的成果 智能住宅建设是我国可持续发展的需要 我国人口众多 地大而物 不博 以快速竭尽自然资源和恶化生态环境为代价的粗放型产业经济发 展模式已不能满足知识经济时代的要求 我国于1994年发表了 中国21 世纪议程 提出了我国人居环境可持续发展的总方向 在保持住宅产 业高速增长的前提下 实现资源的综合利用和环境质量的不断改善 就 是实现住宅产业可持续发展 建成后的智能住宅能满足以下系列要求 人居环境的所有社会功以首先着眼于现实与未来的平衡 在可持续发展 方面起先导和示范作用 节约能源 节省建材和配套器材等消耗型资源 以人为本 创造人与环境的和谐空间 总之 建设智能化住宅具有时代的前瞻性 顺应了当今信息社会的 潮流 对进一步提高居民水平和生活质量具有非常重要的意义 可见 智能化住宅具有非常广阔的发展前景 1 4 本文的主要内容及结构 随着现代化的发展人们的生活水平不断的提高 综合布线有了巨大 的市场需求 因此 对综合布线系统的要求也越来越高 综合布线的技 术与标准也在不断的更新和向前迈进 本文着眼于综合布线的系统组成和结构体系等方面做了理论上的研 究 对系统的组成做了比较全面的的介绍 并结合实例对相关模块进行 了介绍 本文共分为5章 1 主要是介绍课题研究的背景 国内外的研究现状和本文的研究内 容 2 介绍国家布线标准 研究了系统的组成 结构体系和功能特点 也对相关的硬件做了简单的介绍 3 介绍了综合布线的基本概念 工作原理和具体的施工方案 4 着重介绍了整个系统的管理和故障诊断与排除的方法 5 全文的总结 2 智能家居布线系统设计 综合布线系统是一个组合压接方式 模块化结构 星形布线并且具 有开放特征的布线系统 一个设计良好的综合布线对其服务的设备应具 有一定的独立性 并能互连许多不同应用系统的设备 如模拟式或数字 式机的公用系统设备 也应能支持图象 电视会议 监视电视 等设备 但是一切设计与施工都必须按照国家的标准来执行 2 1 布线的标准 布线设计和实施必须遵循 TIA EIA 570 一 A 家居电信布线标准进行 TIA EIA 570 A 标准主要提出了有关布线的两个等级 见表 1 2 认可了几种布 线介质 并规定了布线的基本规范 主要应用于支持话音 数据 影像 视频 多 媒体 家居自动化系统 环境管理 安全 音频 电视 警报及对讲机等服务 该 标准适用于现今的综合大楼布线及有关的管道设计安装 TIA EIA 570 A 标准主 要涉及到室内固定装置 如对讲机 火警感应器等 的布线及室内主干布线 而不涉 及家居布线中的外线数量和布线介质 表1各等级支持的典型家居服务 服务等级一等级二 电话支持支持 电视支持支持 数据支持支持 多媒体不支持支持 表2各等级认可的家居传输介质 布线等级一等级二 4对非屏蔽双 绞线 三类 建议使用 五类线缆 五类 75 同轴电缆支持支持 光缆不支持可选择 等级一提供可满足电信服务最低要求的通用布线系统 其最低要求 为一根4对非屏蔽双绞线 并满足或超出ANSI厂rIA EIA 568一A规定的 三类电缆传输特性要求 或一根75 n同轴电缆 并必须满足或超出SCTE IPSSP 0叭的要求 等级二提供可满足基础 高级和多媒体电信服务的通用布线系统 该等级支持当前和正在发展的电信服务 等级二布线的最低要求为一或 二根的4对非屏蔽双绞线 并满足或超出ANsI TIA EIA 568一A规定的 五类电缆传输特性要求 以及一或二根75 n同轴电缆 并满足或超出 sCTEIPS sP 001的要求 选择的光缆必须满足或超出ANSI ICEA S 87 640的传输特性要求 TIA570一A要求系统的主干布线必须采用星型拓扑 方法连接 并要求每个家居内在一个适合安装及维修的地方装置一个配 线架 从而方便用户对于布线系统进行应用设置 管理 增加或更改布 线系统提供的服务 并提供与外线连接的接线端口 配线架可包括一般 的交叉连接设备 并可连接机电设备 如HuB等 2 2 系统的需求分析 综合布线系统是一套用于建筑物内或建筑群之间为计算机 通信设 施与监控系统预先设置的信息传输通道 它将语音 数据 图像等设备 彼此相连 同时能使上述设备与外部通信数据网络相连接 综合布线系统是为适应综合业务数字网 ISDN 的需求而发展起来 的一种特别设计的布线方式 它为智能大厦和智能建筑群中的信息设施 提供了多厂家产品兼容 模块化扩展 更新与系统灵活重组的可能性 既为用户创造了现代信息系统环境 强化了控制与管理 又为用户节约 了费用 保护了投资 综合布线系统已成为现代化建筑的重要组成部分 综合布线系统应用高品质的标准材料 以非屏蔽双绞线和光纤作为 传输介质 采用组合压接方式 统一进行规划设计 组成一套完整而开 放的布线系统 该系统将语音 数据 图像信号的布线与建筑物安全报 警 监控管理信号的布线综合在一个标准的布线系统内 在墙壁上或地 面上设置有标准插座 这些插座通过各种适配器与计算机 通信设备以 及楼宇自动化设备相连接 2 3 系统的设计方案 采用星型拓扑结构 模块化设计的综合布线系统 与传统的布线相 比有许多特点 主要表现在系统具有开放性 灵活性 模块化 扩展性 及独立性等特点 6 1 开放性 综合布线系统采用开放式体系结构 符合多种国际上现行的标准 它几乎对所有著名厂商的产品都是开放的 并支持所有的通信协议 这 种开放性的特点使得设备的更换或网络结构的变化都不会导致综合布线 系统的重新铺设 只需进行简单的跳线管理即可 2 灵活性 综合布线系统的灵活性主要表现在三个方面 灵活组网 灵活变位 和应用类型的灵活变化 综合布线系统采用星型物理拓扑结构 为了适应不同的网络结构 可以在综合布线系统管理间进行跳线管理 使系统连接成为星型 环型 总线型等不同的逻辑结构 灵活地实现不同拓扑结构网络的组网 当终端设备位置需要改变时 除了进行跳线管理外 不需要进行更 多的布线改变 使工位移动变得十分灵活 同时 综合布线系统还能够满足多种应用的要求 如数据终端 模 拟或数字式电话机 个人计算机 工作站 打印机和主机等 使系统能 灵活的联接不同应用类型的设备 3 模块化 综合布线系统的接插元件 如配线架 终端模块等采用积木式结构 可以方便地进行更换插拔 使管理 扩展和使用变得十分简单 4 扩展性 综合布线系统 包括材料 部件 通讯设备等设施 严格遵循国际 标准 因此 无论计算机设备 通讯设备 控制设备随技术如何发展 将来都可很方便地将这些设备连接到系统中去 综合布线系统灵活的配置为应用的扩展提供了较高的裕量 系统采 用光纤和双绞线作为传输介质 为不同应用提供了合理地选择空间 对 带宽要求不高的应用 采用双绞线 而对高带宽需求的应用采用光纤到 桌面的方式 语音主干系统采用大对数电缆 既可作为话音的主干 也 可作为数据主干的备份 数据主干采用光缆 其高的带宽为多路实时多 媒体信息传输留有足够裕量 5 独立性 综合布线系统的最根本的特点是独立性 最底层是物理布线 与物 理布线直接相关的是数据链路层 即网络的逻辑拓扑结构 而网络层和 应用层与物理布线完全不相关 即网络传输协议 网络操作系统 网络 管理软件及网络应用软件等与物理布线相互独立 无论网络技术如何变化 其局部网络逻辑拓扑结构都是总线型 环 型 星型 树型或以上几种形式的结合 而星型的综合布线系统 通过 在管理间内跳线的灵活变换 可以实现上述的总线型 如 Ethernet IEEE802 3 环型 IEEE802 5 Token Ring X3T9 5 TPDDI FDDI 星型 StarLAN 或混合型 含有环 总线等 形式 的拓扑结构 因此采用综合布线方式进行物理布线时 不必过多地 考虑网络的逻辑结构 更不需要考虑网络服务和网络管理软件 也就是 说综合布线系统具有与应用的独立性 2 3 1 系统的组成部分 住宅布线系统通常包括以下六个部分 建筑群子系统 设备区子系 统 垂直干线子系统 办公区系统 水平区系统 管理区系统 14 建筑 群子系统 设备区子系统 垂直干线子系统是由小区建设者设计与施工 所以家庭住宅布线系统一般只考虑以下三个子系统 a 工作区 住宅工作区主要由面板和插座模块组成 在家庭各房间内安装的插 座可选用不同类型的模块 如 5 类模块 电视模块 光纤模块 视音频 模块等 另外 根据要求可选配不同式样的面板 如英式 美式 86 式 单口 双口 三口 四口面板等 b 水平区 住宅水平区主要由各种线缆构成 根据 570A 标准 不同的应用采 用不同的布线介质 用于语音系统的线缆选用符合 ANSI TIA EIA 标准 的 3 类或 5 类非屏蔽双绞线 UTP 但建议使用 5 类线缆 用于传输数 据 则使用符合 ANSI TIA EIA 586A 标准的 5 类 UTP 对于通信带宽 或抗干扰要求较高的情况 可采用光缆作为传输介质 视频信号的传输 采用符合 SCTE EPS SP 001 的 75 同轴缆线 采用同轴电缆因无需价 格昂贵的适配器 就能满足用户对宽带的要求 也可节省用户的投资 c 管理区 管理区是由不同系列的安装模块组成 它是系统的配线中心 它配 备了高速及优质的配线模块和电缆跳线 可为不同的家庭提供语音 数 据 安全防范 图像及视频的应用 所有的服务均通过连接到每一个房 间的通信插座 面板来实现 而配线中心则汇集室内 室外语音 数据 图像信号 并可以简单的自行连通有关设备 如电话 计算机 传真机 电视机等 家庭配线中心 配线箱 一般安装于每一个家庭中 安装的位置可 以根据整个住宅小区的规划及外部线路的出入路径来改变 配线中心可选配的主要部件有 1 模块板 电话模块板 5 类模块板 110 配线架 视频分配器 监控 报警模块等 2 跳线 5 类跳线 视频同轴跳线 3 设备 以太集线器 视频放大器 用户可以根据住户的类型和需求 选用不同规格的配线箱并配备不同 的功能模块 2 3 2 系统的结构体系 顶层 底层 建筑物 建筑群子系统 管理子系统 垂 直 子 系 统 设备区子系统 水平子系统工作区子系统 系统结构图 智能家居综合布线系统 以集成的思维 从用户的实际需求出发 从而达到灵活 高效 可扩展的集中管理系统 根据模块化设计和开放 性星形拓扑结构的设计思想 整个系统由三个子系统组成 以家庭信息接 入箱为核心的管理子系统 由传输线缆构成的水平子系统 面向用户终 端的模块和面板的工作区子系统 而整个系统的核心是家庭信息接入箱 以下对这三个子系统分别加以论述 a 管理系统 其中家庭信息接入箱相当于标准中的配线箱 DD 负 责家居中所有弱电信号的转接 分配 处理和集中管理 它由一个预埋 箱体和 lU 2U 标准安装单位宽的灵活配置模块及相应跳线组成 可选用 的无源配线模块主要有 通用的语音 数据模块 有线电视分配模块 音 视频分配模块 光纤接续模块和弱电信号接续模块 有源设备控制 模块有 电话交换模块 三表数据采集模块 安防信号采集及处理模块 网络集线器和面向未来信息家电的控制器 并且随着相关标准的成熟和 技术的发展 这些产品将不断完善和提升 b 水平系统 它是智能家居布线系统的传输媒介 负责数据 语音 图象 控制等信号在家庭信息接入箱和信息点 信息插座 之间的信息传 递 根据 TIA EIA 570A 标准 不同的应用采用不同的线缆 参照标准 建议 语音传输采用 4 芯电话线或 4 类 8 芯 u 非屏蔽双绞线 数据传 输采用 5 类 8 芯 u 线 而视频信号采用特性阻抗为 75Q 的标准同轴电缆 对于一些特殊要求可以采用光纤作为传输媒介 其它的一些控制线可选 用普通多芯线或 UTP 线 c 工作区系统 它是智能家居系统的用户终端 根据需求可选用相 应的模块 其中有 五类电脑模块 电话模块 有线电视模块 光纤模 块 音视频模块等 另外根据要求选用不同式样面板 如 英式面板 美式面板 86 形 单口 双口 三口 四口等 2 3 3 系统的功能特点 对于智能小区的建设者而言 只要考虑整个小区的统筹和整体系统 的框 至于小区各种弱电信号入户后的繁杂要求可由智能家居布线系统 来实现 可使设计变得更加地轻松和规范 对于家居的设计者来说 只 要明确家居的信息点布设要求和功能要求 然后选取合适的功能模块条 相应要求的传输线缆 终端模块和面板 实用和完美的智能家居平台就 可以构成 对于工程实施者而言 方便地安装和维修是至关重要的 家居综合 布线系统完全能解决这一难题 首先根据设计及用户要求确定信息点的 类型 数量及位置 把相关的信息箱体及管线预埋好 大致地预算出所 需线缆的类型及数量 然后选取相应类型和数量的模块即可有条理地进 行施工 而不必考虑功能的实现问题 对用户而言 性价比和专业的布线服务是他们最为关心的 遵循集 中管理理念的家居综合布线系统 不论系统的投入 还是在未来的扩展 和维护 都能给用户们节省一笔相当可观的费用 将所有的信号设备进行集中统一的控制和管理 使线路相互独立 互不干扰 输出端到使用端用整线连接 避免了因连接所引起的信号问 题 降低了线路故障的发生率 任何一个使用端口的故障都不会影响整 个系统的运行 而且检测和维护十分方便 预先敷设的多媒体线路以应 付新添设备的需要 可灵活改变线路的配置和功能 接驳不同的信号设 备 2 4 本章小结 本章主要介绍了布线系统的标准 系统的需求 然后根据布线的标 准提出系统的设计方案 设计方案包括系统的组成 系统的结构 系统 的功能 3 智能家居布线硬件结构设计 3 1 综合布线的基本概念 综合布线系统是一套用于建筑物内或建筑群之间为计算机 通信设 施与监控系统预先设置的信息传输通道 它将语音 数据 图像等设备 彼此相连 同时能使上述设备与外部通信数据网络相连接 综合布线系统是为适应综合业务数字网 ISDN 的需求而发展起来 的一种特别设计的布线方式 它为智能大厦和智能建筑群中的信息设施 提供了多厂家产品兼容 模块化扩展 更新与系统灵活重组的可能性 既为用户创造了现代信息系统环境 强化了控制与管理 又为用户节约 了费用 保护了投资 综合布线系统已成为现代化建筑的重要组成部分 综合布线系统应用高品质的标准材料 以非屏蔽双绞线和光纤作为 传输介质 采用组合压接方式 统一进行规划设计 组成一套完整而开 放的布线系统 该系统将语音 数据 图像信号的布线与建筑物安全报 警 监控管理信号的布线综合在一个标准的布线系统内 在墙壁上或地 面上设置有标准插座 这些插座通过各种适配器与计算机 通信设备以 及楼宇自动化设备相连接 3 2 系统硬件结构及特点 采用星型拓扑结构 模块化设计的综合布线系统 与传统的布线相 比有许多特点 主要表现在系统具有开放性 灵活性 模块化 扩展性 及独立性等特点 1 开放性 综合布线系统采用开放式体系结构 符合多种国际上现 行的标准 它几乎对所有著名厂商的产品都是开放的 并支持所有的通 信协议 这种开放性的特点使得设备的更换或网络结构的变化都不会导 致综合布线系统的重新铺设 只需进行简单的跳线管理即可 2 灵活性 综合布线系统的灵活性主要表现在三个方面 灵活组网 灵活变位和应用类型的灵活变化 综合布线系统采用星型物理拓扑结构 为了适应不同的网络结构 可以在综合布线系统管理间进行跳线管理 使系统连接成为星型 环型 总线型等不同的逻辑结构 灵活地实现不 同拓扑结构网络的组网 当终端设备位置需要改变时 除了进行跳线管 理外 不需要进行更多的布线改变 使工位移动变得十分灵活 同时 综合布线系统还能够满足多种应用的要求 如数据终端 模拟或数字式 电话机 个人计算机 工作站 打印机和主机等 使系统能灵活的联接 不同应用类型的设备 3 模块化 综合布线系统的接插元件 如配线架 终端模块等采用 积木式结构 可以方便地进行更换插拔 使管理 扩展和使用变得十分 简单 4 扩展性 综合布线系统 包括材料 部件 通讯设备等设施 严 格遵循国际标准 因此 无论计算机设备 通讯设备 控制设备随技术 如何发展 将来都可很方便地将这些设备连接到系统中去 综合布线系 统灵活的配置为应用的扩展提供了较高的裕量 系统采用光纤和双绞线 作为传输介质 为不同应用提供了合理地选择空间 对带宽要求不高的 应用 采用双绞线 而对高带宽需求的应用采用光纤到桌面的方式 语 音主干系统采用大对数电缆 既可作为话音的主干 也可作为数据主干 的备份 数据主干采用光缆 其高的带宽为多路实时多媒体信息传输留 有足够裕量 5 独立性 综合布线系统的最根本的特点是独立性 最底层是物理 布线 与物理布线直接相关的是数据链路层 即网络的逻辑拓扑结构 而网络层和应用层与物理布线完全不相关 即网络传输协议 网络操作 系统 网络管理软件及网络应用软件等与物理布线相互独立 无论网络 技术如何变化 其局部网络逻辑拓扑结构都是总线型 环型 星型 树 型或以上几种形式的结合 而星型的综合布线系统 通过在管理间内跳 线的灵活变换 可以实现上述的总线型 如 Ethernet IEEE802 3 环型 IEEE802 5 Token Ring X3T9 5 TPDDI FDDI 星型 StarLAN 或混合 型 含有环 总线等形式 的拓扑结构 因此采用综合布线方式进行物理 布线时 不必过多地考虑网络的逻辑结构 更不需要考虑网络服务和网 络管理软件 也就是说综合布线系统具有与应用的独立性 3