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作者：王书旺编

出版社：电子工业出版社

出版时间：2016-02-01

书籍编号：30468220

ISBN：9787121270031

正文语种：中文

字数：253714

版次：1

所属分类：教材教辅-中职/高职

版权信息

书名：网络集成与综合布线

作者：王书旺

ISBN：9787121270031

版权所有 · 侵权必究

前言

21世纪是信息化时代，信息交换的数量与速度将远远超出人们的想象，人与人之间的信息交流形式和范围越来越宽广，社会将有大量的信息需要进行交换和处理，社会中许多行业岗位将需要大量懂得通信和网络技术的技能型人才。在进行大量企业岗位技能需求调研的基础上，根据教育部最新的职业教育教学改革要求，结合国家骨干院校重点专业建设课程改革成果及作者多年的实践教学与校企合作经验，编写了本书。

本书主要通过多个实际工程案例，以典型系统集成的工作过程为逻辑主线，系统地阐述系统集成的基本概念和分类，并以网络系统集成为例介绍网络集成与综合布线的步骤、关键技术及重点。内容紧贴行业实践需要，以实际工程为例来讲解知识要点，使学生在学校能尽可能多地掌握工程现场和工程实际的知识，用较短时间学到职业岗位工作技能，同时培养良好的职业素质和工作习惯。本书主要内容包括系统集成的基本概念和基本原理，网络系统集成的需求分析，计算机网络系统设计、网络系统集成工程使用的主要设备及选型，综合布线的系统标准与设计，综合布线工程施工、测试与验收等。全书以职业岗位工作技能训练为重点，充分体现“工学结合、学以致用”的课程特点。

本书为高等职业本专科院校电子信息工程、通信、物联网、自动化、机电等专业的教材，也可作为开放大学、成人教育、自学考试、中职学校和培训班的教材，以及工程技术人员的参考书。

本书由南京信息职业技术学院王书旺、吴珊珊任主编，于宝明、胡国兵任副主编。其中，胡国兵、刘哲涵编写第1、2章，王书旺编写第3章，吴珊珊编写第4章，刘哲涵编写第5、6章，于宝明编写第7章。本书在编写过程中得到多家校企合作企业工程技术人员的大力支持和帮助，在此一并表示感谢。

尽管本书力图比较全面地介绍网络集成与综合布线的基本知识及工程实践，但限于作者的水平，缺点和错误在所难免，恳请广大读者批评指正。

为方便教学，本书配有免费的电子教学课件、习题参考答案，请有需要的教师登录华信教育资源网（http：//www.hxedu.com.cn）免费注册后进行下载，如有问题请在网站留言或与电子工业出版社联系（E-mail：hxedu＠phei.com.cn）。

编 者

第1章 系统集成的分类、组成与实现

1.1 系统集成的基本概念

所谓系统集成（SI，System Integration），就是通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个分离的设备（如个人计算机）、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。美国信息技术协会（ITAA，Information Technology Association of America）对系统集成的定义是：根据一个复杂的信息系统或子系统的要求，把多种产品和技术验明，并连入一个完整的解决方案的过程。因此，系统集成是指在系统工程科学方法的指导下，根据用户需求，优选各种技术和产品，将各个分离的子系统连接成为一个完整、可靠、经济和有效的整体，并使之能彼此协调工作，发挥整体效益，达到整体性能最优。也就是说，不但所有部件和成分合在一起后能正常工作，而且全系统是低成本的、高效率的、性能匀称的、可扩展和可维护的。

系统集成包括功能集成、网络集成、软件界面集成等多种集成技术。系统集成实现的关键在于解决系统之间的互连和互操作性问题，它是一个多厂商、多协议和面向各种应用的体系结构。这需要解决各类设备、子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等与子系统、建筑环境、施工配合、组织管理和人员配备相关的一切面向集成的问题。

系统集成作为一种新兴的服务方式，是近年来国际信息服务业中发展势头最猛的一个行业。

系统集成的本质就是最优化的综合统筹设计。系统集成包括软件、硬件、操作系统技术、数据库技术、网络通信技术等的集成，以及不同厂家产品选型、搭配的集成。系统集成所要达到的目标是整体性能最优，即所有部件和成分合在一起后不但能工作，而且全系统是低成本的、高效率的、性能匀称的、可扩充性和可维护的系统，为了达到此目标，系统集成的完成者是至关重要的。

系统集成技术人员不仅要精通各个厂商的产品和技术，能够提出系统模式和技术解决方案。更要对用户的业务模式、组织结构等有较好的理解。同时还要能够用现代工程学和项目管理的方式，对信息系统各个流程进行统一的进程和质量控制，并提供完善的服务。

系统集成有以下几个显著特点：

● 系统集成的根本目的是满足用户的需求；

● 系统集成不是简单地选择最好的产品，而是综合考虑用户需求、投资规模、主流技术、产品性能等多种因素；

● 系统集成不是简单地提供设备，它更多地体现在系统设计、技术选择、设备选型、系统调试与开发等方面；

● 系统集成包含技术、管理和商务等方面，是一项综合性的系统工程；

● 技术是系统集成工作的核心，管理和商务活动是系统集成项目成功实施的可靠保障；

● 评价一个系统集成项目设计是否合理、实施是否成功的重要参考因素是系统的最终性价比。

总而言之，系统集成是一种商业行为，也是一种管理行为，其本质是一种技术行为。

随着系统集成市场的规范化、专业化发展，系统集成商将趋于以下三方向发展。

（1）产品技术服务型：不进行任何产品开发和生产，但对某一类产品的应用非常熟悉。以原始厂商的产品为中心，对特定项目提供具体技术实现方案，完成此项目的最终集成服务。

（2）系统咨询型：对客户系统项目提供可行性评估、项目投资评估、应用系统模式、具体技术解决方案等咨询项目。或直接承接该项目的建设，负责对产品技术服务型和应用产品开发型的系统集成商进行项目招标、并负责项目管理。

（3）应用产品开发型：与用户合作共同规划、设计应用系统模型，与用户共同完成应用软件系统的设计开发，对行业知识和关键技术具有大量的积累，具有一批既懂行业知识又懂相应系统的专业人员。为用户提供全面系统解决方案，完成最终的系统集成。

1.1.1 系统集成分类

系统集成可分为设备系统集成和应用系统集成两大类。

设备系统集成，也可称为硬件系统集成，一般简称系统集成或弱电系统集成，以区分机电设备安装类的强电集成。它指以搭建组织机构内的信息化管理支持平台为目的，利用综合布线技术、楼宇自控技术、通信技术、网络互联技术、多媒体应用技术、安全防范技术、网络安全技术等将相关设备、软件进行集成设计、安装调试、界面定制开发和应用支持。

设备系统集成也可分为智能建筑系统集成、计算机网络系统集成、安防系统集成。

智能建筑系统集成（Intelligent Building System Integration）指以搭建建筑主体内的建筑智能化管理系统为目的，利用综合布线技术、楼宇自控技术、通信技术、网络互联技术、多媒体应用技术、安全防范技术等将相关设备、软件进行集成设计、安装调试、界面定制开发和应用支持。智能建筑系统集成实施的子系统包括综合布线、楼宇自控、电话交换机、机房工程、监控系统、防盗报警、公共广播、门禁系统、楼宇对讲、一卡通、停车管理、消防系统、多媒体显示系统、远程会议系统。对于功能近似、统一管理的多幢住宅楼的智能建筑系统集成，又称为智能小区系统集成。

计算机网络系统集成（Computer Network System Integration）指通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个分离的设备（如个人计算机）、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。

安防系统集成（Security System Integration）指以搭建组织机构内的安全防范管理平台为目的，利用综合布线技术、通信技术、网络互联技术、多媒体应用技术、安全防范技术、网络安全技术等将相关设备、软件进行集成设计、安装调试、界面定制开发和应用支持。安防系统集成实施的子系统包括门禁系统、楼宇对讲系统、监控系统、防盗报警、一卡通、停车管理、消防系统、多媒体显示系统、远程会议系统。安防系统集成既可作为一个独立的系统集成项目，又可作为一个子系统包含在智能建筑系统集成中。

应用系统集成（Application System Integration）以系统的高度为客户需求提供应用的系统模式，以及实现该系统模式的具体技术解决方案和运作方案，即为用户提供一个全面的系统解决方案。应用系统集成已经深入到用户具体业务和应用层面，在大多数场合，应用系统集成又称为行业信息化解决方案集成。应用系统集成可以说是系统集成的高级阶段，独立的应用软件供应商将成为核心。系统集成还包括构建各种Windows和Linux的服务器，使各服务器间可以有效地通信，给客户提供高效的访问速度。

1.1.2 系统集成包含的内容

客户行业知识：要求对客户所在行业的业务、组织结构、现状、发展，有较好的理解和掌握，以保证完成的系统既能满足目前的需求，又能满足一定时间后可能的扩展需求。

技术解决方案：以系统的高度为客户需求提供应用的系统模式，以及实现该系统模式的具体技术解决方案和运作方案，即为用户提供一个全面的系统解决方案。

产品技术：熟悉系统各部分设备厂商提供的产品，掌握系统集成商自有研发产品。

管理：对项目销售、售前、工程实施、质量控制、售后服务过程进行统一管理。

服务：随着行业的健康发展和规范化，系统服务的质量已逐渐成为重要参考点。

1.2 智能建筑系统集成

智能建筑的系统集成就是借助综合布线系统和计算机网络技术，以构成智能建筑BA（Building Automation，楼宇自动化）、OA（Office Automation，办公自动化）和CA（Communication Automation，通信自动化）三大要素为核心，将语音、数据和图像等信号经过统一的筹划设计综合在一套综合布线系统中，并通过贯穿于大楼内外的布线系统和公共通信网络，以及协调各类系统和局域网之间的接口和协议，把那些分离的设备、功能和信息有机地连成一个整体，从而构成一个完整的系统。使资源达到高度共享、管理高度集中。

智能建筑系统总体功能通常划分为三个层次：设备级集成、系统级集成和经营管理级集成。设备级集成完成系统的硬件资源连接，实现底层设备的联动和各种基本控制功能等；系统级集成完成各分、子系统内部的集成及各分、子系统间的互连，实现系统间的数据通信和资源共享，同时在互连的基础上完善它们之间功能上的协调控制；经营管理级集成是面向用户的高层次功能集成，在实现系统基本功能的基础上，满足建筑物综合服务管理的需要，使系统的楼宇设备控制管理、信息通信和信息管理等基本功能与建筑物的经营管理有机地融合为一体，最终实现智能建筑的最优化目标。

智能建筑系统组成示例如图1-1所示。

图1-1 智能建筑系统组成示例

1.2.1 智能建筑的组成

在智能建筑的组成结构中，建筑设备自动化系统（BAS，Building Automation System）是智能建筑存在的基础；通信网络系统（CNS，Communication Network System）是沟通建筑物内外信息传输的通道；信息网络系统（INS，Information Network System）则向智能建筑内的人们提供网络应用平台，为人们的工作和生活创造方便快捷的环境；综合布线系统（GCS，Generic Cabling System）是为上述子系统提供信息传输、交换的物理网络。

1.建筑设备自动化系统

BAS也被称为建筑自动控制系统，是“将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统，以集中监视、控制和管理为目的，构成综合系统”，广义而言主要包括楼宇设备控制系统、安全防范系统（SAS，Security Automation System）、消防报警系统（FAS，Fire Alarm System）三大部分，狭义的BAS则专指楼宇控制系统。

上述三大部分可以采用以楼宇设备控制系统为主的模式来进行集成（俗称小3A集成），是以控制为目的所做的控制信息集成；也可以在以太网平台上做各子系统平等地位的一体化集成，构成建筑物集成管理系统（BMS，Building Management System）。停车场管理系统（CPS，Car Parking System）有时也被划入其中。

随着网络技术的发展，BAS正在由集散控制系统（DCS，Distributed Control System）结构模式向现场总线控制系统（FCS，Fieldbus Control System）结构模式过渡。FCS模式简化了网络结构，用一条总线就可将系统所有的监控模块连接起来，使整个系统的可靠性大为提高，同时通过在总线上增减节点就能随意增加或减少监控模块，因此系统有很强的扩展能力。

基于现场总线的BAS系统多由二级网络组成，上级网络多为以太网，支持10/100 MB/s的传输速率，下级网络为现场总线网络，两级网之间通过网络控制器完成数据的传输、交换和共享。在一定程度上可以认为，以Lonworks等现场总线控制技术为核心、以工业过程控制数据交换标准接口［OPC（Object Linking and Embedding（OLE）for Process Control）］集成技术为纽带将是建筑物自动化系统发展的主要特点。

2.通信网络系统

通信网络系统包括数字程控交换机PABX、无线通信系统、卫星通信系统、有线广播系统、电视会议系统等，它是建筑物内语音、数据、图像传输的基础设施，又与外部通信网络（公用电话网、综合业务数字网、计算机互联网、数据通信网及卫星通信网等）相连，可确保建筑物内外信息的畅通和实现信息共享。

智能建筑对CNS所需服务的要求可归纳为“5W1H”。5W指无论是谁或与谁进行通信Whoever/Whomever（通信自由性选择）、无论采用什么方式进行通信Whatever（通信服务多样性）、无论是什么时间进行通信Whenever（通信随时性）、无论在哪里与哪里进行通信Wherever（通信全方位、无约束性），1H是指无论怎样进行通信However（通信操作方便、实时、安全性）。

3.信息网络系统

信息网络系统（INS）主要由计算机网络、数据库、服务器、工作站、网关、路由器等网络设备及软件构成。由于数据网络可以把语音、视频、数据、因特网服务有机地联系起来，把建筑物内的服务及与外界的宽带联系起来，因此，数据网络的发展极为迅速，人们在这方面的需求呈级数增长。在网络应用的基础上，为人们的工作带来方便，使人们的部分办公业务借助于各种办公设备，并由这些办公设备与办公人员构成服务于某种办公目标的人机信息系统。

信息网络系统也可以应用计算机技术、通信技术、多媒体技术和行为科学等先进技术来从事电子商务或视频点播、游戏娱乐等活动而丰富人们的生活。更可以进一步实现部门的管理信息系统（MIS，Management Information System）和决策支持系统（DSS，Decision Support System），视管理对象不同，有时还可包括楼宇物业管理及三表抄送等内容。

4.综合布线系统

综合布线系统是建筑物或建筑群内部之间的传输网络，用于语音和计算机网络的通信，是智能建筑重要的基础设施之一。它能使建筑物或建筑群内部的语音、数据通信设备、信息交换设备、建筑物物业管理及建筑物自动化管理设备等系统之间彼此相连，也能使建筑物内通信网络设备与外部的通信网络相连。

它可根据需要灵活地改变建筑物内的布线结构，有很强的通用性，可将建筑物内的语音、数据、视频传输融为一体，结构化综合布线系统的应用使智能建筑的语音通信和数据通信更加完美。

1.2.2 智能建筑系统集成的关键技术

智能建筑包含的系统多、技术含量高，工程内容、种类十分复杂，施工队伍来自不同单位，各子系统、各工种的工程进度互有先后、并迭，工作内容互为条件、基础。这就要运用系统工程的思想和观点，合理地组合和规范智能建筑系统开发的各个阶段先后次序和进度安排。过程组织的集成包括系统集成分析、系统集成设计、集成系统实施、集成系统评价四个阶段。

通信的集成是智能建筑系统集成的基础。通信集成的目标是实现多种设备业务相互交换数据，有通路而不能通信就谈不上数据的共享和子系统之间的联动。

智能建筑系统通信集成如图1-2所示。

控制的集成目标是希望将所有的监控单元纳入一个系统框架内。要解决子系统之间的互通互连，如图1-3所示。

管理信息的集成目标是在实现各类数据共享的基础上构建智能建筑的信息管理系统和信息发布系统，最终实现数字城市、数字国家、数字地球。

智能建筑系统中的信息管理如图1-4所示。

图1-2 智能建筑系统通信集成

图1-3 智能建筑系统控制集成

图1-4 智能建筑系统中的信息管理

智能建筑由许多系统组成，而这些系统分别属于不同的学科，这就需要系统集成者借助先进的计算机技术、网络技术、通信技术和管理技术使一个个单独的子系统有机组合，形成一个能够在互连中发挥优势互补作用的整合系统——智能建筑管理系统（IBMS，Intelligent Building Management System）。IBMS又指建筑物集成管理系统（IBMS，Integrated Building Management System），两者之间并无本质上的差别，其所代表的含义是一致的。

智能建筑系统模块如图1-5所示。智能建筑系统构成如图1-6所示。

图1-5 智能建筑系统模块

图1-6 智能建筑系统构成

1.2.3 智能建筑系统集成存在的问题

1.子系统相互孤立

已经建成的智能建筑虽然涵盖了众多子系统，但多数智能大厦是按照各子系统分立进行的，各子系统相互孤立，没能够实现系统集成。对智能大厦的资源没有进行有效的优化配置，对降低建筑电气设备投资和能耗效果不大。

2.系统集成重点不突出

据统计，中央空调系统、弱电系统和发配电系统占智能化建筑电气系统总投资的86%以上。因此，集成应重点对该部分的资源进行有效的优化配置，这对大厦建筑电气设备的节能和降低投资有重要的意义。

3.系统集成概念理解错位

智能化系统集成，应是在建筑设备监控系统、安全防范系统、火灾自动报警及消防联动系统等各分部工程的基础上，实现建筑物管理系统（BMS）集成。BMS可进一步与信息网络系统（INS）、通信网络系统（CNS）进行系统集成，实现智能建筑管理集成系统（IBMS）。而目前大多仍停留在传统意义上的、以弱电系统为主的智能设计。

1.3 安防系统集成

安全防范系统（简称安防系统，Security System）就是利用音视频、红外、探测、微波、控制、通信等多种科学技术，采用各种安防产品和设备，给人们提供一个安全的生活和工作环境的系统。达到事先预警、事后控制和处理的效果，保护建筑（大厦、小区、工厂）内外人身及生命财产安全。

安防系统集成（Security System Integration）是指以搭建组织机构内的安全防范管理平台为目的，利用综合布线技术、通信技术、网络互联技术、多媒体应用技术、安全防范技术、网络安全技术等将相关设备、软件进行集成设计、安装调试、界面定制开发和应用支持。

安全防范系统是技防和人防结合的系统，利用先进的技防系统弥补人防本身的缺陷，用科学技术手段提高人们生活和工作环境的安全度。

除了技防系统，还必须有严格训练和培训的高素质安保人员，只有通过人防和技防的结合防范才能提供一个真正的安防系统。强大的接警中心和高效的公安机关是安防系统的核心。

狭义的安全防范系统就是防盗报警系统（Intruder Alarm System），它由三部分构成：前端报警探头（包括红外探测器、微波探测器、震动电缆、围栏、紧急按钮、窗门磁、烟感传感器、温度传感器等）、传输部分（包括电源线和信号线、传输设备）和报警主机。

广义的安全防范系统包括闭路电视监控系统（CCTV System）、门禁系统（Access Control System）和防盗报警系统（Intruder Alarm System），这是国际上主流的应用。在国内来讲还包括防盗门、保险柜、金属探测系统、安检系统等。

安防系统集成实施的子系统包括门禁系统、楼宇对讲系统、监控系统、防盗报警系统、电子巡查系统、一卡通、停车管理系统、消防系统、多媒体显示系统、远程会议系统。安防系统集成既可作为一个独立的系统集成项目，又可作为一个子系统包含在智能建筑系统集成中。

1.3.1 防盗报警系统

通常，包括智能大厦在内的现代化的大型建筑物，在其内部的主要设施和要害部门都要求设置防盗报警装置，这些场所包括：停车场、大堂、商场、银行、餐厅、酒吧、娱乐场所、设备间、仓库、写字楼层及其公共部分、大厦周围及主要场所的出入口等。

防盗报警系统的设计应当从实际需要出发，尽可能使系统结构简单、可靠。设计时应遵循的基本原则如下。

（1）系统必须可靠，具有自动防止故障的特性，即使工作电源发生故障，系统也必须处于随时能够工作的状态；

（2）系统应具备一定的扩充能力，以适应后续使用功能的扩展；

（3）报警器应安装在非法闯入者不易达到的位置，通往报警器的线路最好采用暗埋方式；

（4）传感器或探测器尽量安装在不引人注意的地方，且当受损时易于发现，并得到相应的处理；

（5）系统应当符合我国有关的国家标准，即集散型结构，通过总线方式将报警控制中心与现场控制器连接起来，探测器则连接到现场控制器上，在难于布线的局部区域宜采用无线通信设备；

（6）系统所使用的部件应尽量采用标准部件，以便于系统的维护和检修；

（7）系统必须采用多层次、立体化的防卫方式，如周边设防、区域布防和目标保护。在目标保护中不能有监控盲区的出现。

防盗报警系统的构成如图1-7所示。

图1-7 防盗报警系统的构成

1.探测器

入侵探测器是安防报警系统的输入部分，是用来探测入侵者入侵时所发生的移动或其他动作的装置。它通常由传感器、信号处理器和输出接口组成，简单的入侵探测器可以没有信号处理器和输出接口。

探测器包括开关式探测器、玻璃破碎探测器、人体探测器、光束遮挡式探测器、振动探测器、移动探测器、电子围栏等。此外，为了防止发生抢劫事件及在发生紧急情况时报警，还要在需要的地方安装紧急按钮和脚踏开关等。

（1）按用途或使用的场所不同来分，探测器可分为户内型入侵探测器、户外型入侵探测器、周界入侵探测器、重点物体防盗探测器等。

（2）按探测器的探测原理不同或应用的传感器不同来分，探测器可分为雷达式微波探测器、微波墙式探测器、主动式红外探测器、被动式红外探测器、开关式探测器、超声波探测器、声控探测器、振动探测器、玻璃破碎探测器、电场感应式探测器、电容变化探测器、视频探测器、微波-被动红外双技术探测器、超声波-被动红外双技术探测器等。

（3）按探测器的警戒范围来分，探测器可分为点控制型探测器、线控制型探测器、面控制型探测器及空间控制型探测器，如表1-1所示。

表1-1 按探测器的警戒范围分类

（4）按探测器的工作方式来分，探测器可分为主动式探测器与被动式探测器。

（5）按探测器输出的开关信号不同来分，探测器可分为常开型探测器和常闭型探测器及常开/常闭型探测器。

在选购、安装、使用入侵探测器时，必须对各种类型探测器的技术性能指标有所了解，否则必然会给使用带来很大的盲目性，以致达不到有效的安全防范的目的。

（1）漏报率：当危险情况出现时，报警器没有发出报警信号的现象叫作漏报警。漏报率是出现危险情况而未报警的次数占出现危险情况次数的百分比。

（2）探测率：能准确探测到外来入侵的比例。由探测率和漏报率可见，它们之和应为100%。也就是说，探测率越高，漏报率越低；反之亦然。

（3）误报率：在没有任何危险情况出现时，报警器发出报警信号的现象叫作误报警。误报率是报警器在单位时间内没有出现危险情况而产生报警的次数。单位时间用年、月、日均可。

（4）探测范围：探测范围通常可以用探测距离、探测视场角或探测面积（体积）来表示。

例如，某一被动红外探测器的探测范围为一立体扇形空间区域。表示成：探测距离≥15 m；水平视场角为120°；垂直视场角为43°；某一微波探测器的探测面积≥100 m²；某一主动红外探测器的探测距离为150 m。

（5）报警传送方式，最大传输距离。传送方式是指有线或无线传送方式。最大传输距离是指在探测器发挥正常警戒功能的条件下，从探测器到报警控制器之间的最大有线或无线传输距

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