论现代智能网络及电气系统的设计修建

摘要 发展至今的自然社会，强烈需要先进科学的全球网络，以保证、提高人们的工作生活环境----高效节能、安全舒适、便捷稳定。因此，我在此提出现代智能网络及电气系统的设计修建探讨，供大家交流，希望有利工程建设、服务社会发展。

关键词：Internet、局域网、以太网、TCP/IP、EPON、UPS

中图分类号： TP393.1 文献标识码： A 文章编号：

大家知道，Internet在现代社会的巨大作用，如同甚至超过了中国古代的4大发明，它的广泛高效难以言喻，全球共识。Internet我们称之为万维网，覆盖全球。在此基础上，人们建立了省际间的广域网，城市间的城域网，城镇社区的局域网。现在，人们将网络技术结合通信技术、计算机技术、控制技术，将局域网建成智能网络；再结合建筑技术，建成智能建筑，为人们提供安全舒适、节能便捷、高效的工作和生活环境。

现代局域网采用TCP/IP的以太网组成，TCP/IP称为internet协议族，以太网一般为10G。TCP/IP：多台计算机进行联网并进行信息交换的一组通信协议,叫传输/控制协议；叫网际协议。现代以太网采取与TCP/IP的开放性强强组合，逐步渗透到建筑智能化领域的各个方面，给以智能建筑强大的生命力。在智能建筑领域，TCP/IP以太网不仅作为信息服务/管理/监控的网络平台，而且越来越成为视频/语音等应用的支撑平台。

以太网交换机产品的架构基本上可包括单台（不可叠堆）、可叠堆集成以及厢体模块式3类。厢体模块式架构所组成的交换机，不仅结构完整紧凑，而且扩展和管理方便。除此之外，还具有以下两个优点：

维修方便：由于厢体上每一个模块都可以热插拔，即模块有故障后，可以不关电更换模块。

高可靠性：设备运行高可靠性3个方面。一是电源双备分，二是可以采用无源母板结构，三是在无源

母板结构中有源的交换引擎（Engine）可以另用模块，这样该交换引擎模块就可以采用双备分技术。

系统集成和配置灵活：在厢体中不仅可以插入多种以太网交换机模块，例如10Gbit/s、1Gbit/s、100Mbit/s或10Mbit/s端口以太网模块，而且还可插入FDDI或ATM模块，甚至还可插入路由器等设备模块，这样在一个厢体中，就可集成多种网络和多种设备。

对于不同的智能建筑应用环境，选择不同层次的交换机产品。适应于不同的应用环境，从最低层次的办公室桌面组网一直到高层次主干级应用环境都有相应档次的交换机产品供选择。把应用环境中的组网结构分成桌面接入、汇聚和主干3个层次，对于单体建筑应用环境的以太网系统，一般只需要两个层次，即主干层和接入层两个层次。对于园区或智能化社区应用环境的以太网系统，一般需要3个层次。在一些较大的校园或工业园区中，网络结构甚至超过3个层次。

在中、大型楼宇或园区应用环境中，在主干网上一般配置功能很强性能优秀的主干交换机。主干交换机具有厢体模块式架构，每一个模块插入厢体后，既可以单独作为交换机使用，又可通过母板与其它模块进行交换。模块上端口传输率常见为1Gbit/s，也可以配置10Gbit/s端口。厢体模块式交换机主要用作中、大型楼宇或园区系统中的网络干线设备，也可作为接入层以10/100Mbit/s端口直接连到桌面。

在以太网上建立虚拟局域网的交换技术一般采用帧交换技术。以太网交换机的每一个端口上提供一个独立的共享媒体端口，在此端口上连接一个客户站。在一个端口上接收到的帧正确地转发到输出端口上，在寻找路径和转发时帧是不会破坏的，对于广播帧来说，可以转发到交换机所有端口。虚拟化后，一个交换机或者互连的若干个交换机上的每个端口可以被分配给任何VLAN，即在网络系统中形成若干个VLAN。交换机能隔离VLAN之间的信息传递，因此不同VLAN上的端口间通信被阻止了。以太网交换机上每个端口用户具有独占带宽（例如10Mbit/s，100Mbit/s）的性能，交换机之间互连的速率可达数百兆甚至千兆位传输率。服务器和高速客户站可以直接连到交换机端口上。

VLAN可按交换端口划分，也可按MAC地址划分，各种划分方式侧重点不同，所达的效果不尽相同。现在网络产品中融合多种划分VLAN的方法，以便根据实际情况寻找最合适的途径。同时，随着管理软件的发展，VLAN的划分已经动态化。

智能建筑中以太网不仅作为信息系统的网络，而且也是楼控和安防系统的集成管理平台，在一些系统中又是实现电话的用户端网络。现在一些工程中已经采用了VLAN技术，特别在数字化较高的安防系统中，视频监控、防盗报警、门禁、一卡通、家居智能控制等都可以在一个物理以太网上构成相应的虚拟局域网。这些虚拟局域网在逻辑上是被隔离的，可通过系统中主干L3交换机实现各个子系统的集成和联动。

基于以太网的控制网络，充分利用TCP/IP协议和WEB技术的资源，打散子系统，重新整合信息点，走出一条系统集成的捷径。充分利用WEB技术，可以非常方便地实现远程监控、远程图像的传输，对于实现远程管理十分便捷，更具有独特的灵活性。基于以太网的控制网络的设计思想是将智能建筑（或其它相应网络）看作一个统一的整体，所有的测控信息点直接基于以太网，网络上建立基于WEB的虚拟子系统服务体系。这样子系统的概念就变成了逻辑上的，而物理上只有各种不同的测控点，已经没有子系统的概念了。采用以太网作为测控平台，不仅在智能建筑，也在国外的核加速器的最新测控方案、工业以太网等，都积极采用现代以太网的先进技术。利用现在非常先进的网站建设技术，建造一个专业网站，提供基于WEB技术的智能建筑（或其它相应网络）的控制和管理。

智能建筑的各个子系统的测控点分为如下几类：模拟量输入（AI）、数字量输入（DI）、模拟量输出（AO）、数字量输出（DO）、脉冲输入（FI）、脉冲输出（FO）。这些参量都可以直接通过各种模块直接集成到以太网中。真正意义上的IP电话、IP摄像机、IP音箱等都可以直接集成到以太网之中。

用这种方法即把整个系统包括空调、照明、动力、给排水、火灾报警、安防、巡更、计量、门禁、电话、视频监控、GSM/GPRS网络等系统的状态参量直接集成到以太网中。显然，这是智能建筑基础设施集成的最佳方案。采用实时数据库对这些设备进行底层的管理，实时数据库的上层是虚拟子系统，例如空调控制虚拟子系统、动力监控虚拟子系统、安防虚拟子系统等。由这些虚拟子系统实现将与某项功能有关的信息点组织起来，通过运算、处理、控制完成该功能，并同时接受处理来自客户端的控制命令和参数。对整个系统的操作控制是通过系统提供的WEB服务来实现的，即通过浏览器对系统进行监视和控制。

EPON既是一个接入网，连接了用户至电信运营商的局端，实现多种业务的接入；又可以在智能建筑（包括智能大厦、智能住宅小区和数字化园区）中作为一个驻地网发挥其四网融合的作用，只要把OLT配置在智能建筑中（而不是配置在局端）即可。智能建筑中除了需要电话、电视、数据信息服务外，还需要监控网络，用来支撑楼宇自控、安全防范、消防报警、一卡通以及停车场管理等系统的监控和管理。

EPON结构设计的理念是：在协议第一层，传输的光信号是针对突发性的数据通信和实时的TDM通信进行了优化设计；在第二层，EPON系统为TDM和IP提供了两个独立的传输通道。在链路上使用完全透明的全双工以太网技术，采用了TDM，并实现了QoS。鉴于EPON系统网络的巨大功能，其设备就需要稳定高质的电能供应，以保证运行高质安全、设备稳定长久；当市电停电时，它还需要稳定正常地运行，以保证人们正常的工作生活，尤其对于非常重要的任务工作。

参考资料：

1、现代智能建筑技术 中国建筑工业出版社，2004年10月第一版

2、建筑配电与照明