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综合布线实训设备设计的研究
2015-01-27 10:33:06 来源：admin 评论：0 点击：
一、 综合布线工程从业人员现状
随着智能建筑的发展，其起到关键作用的基础性通信模块——综合布线系统越来越受到重视，并在国内外广大的建筑智能化建设或改造中已经升格为独立的子系统进行设计和构建。强大的项目需求必定催生众多的从业人员岗位需求，作为一个被劳动与社会保障部定义为新工种的综合布线从业人员岗位，其培养以往尚没有一套系统和有效的教学体系，众多的大、中专院校因专业的设置和教学形式等问题使得近年来的毕业生在实操技能方面尚没有全面地提高，与行业岗位的要求仍有不小的距离。
综合布线工程设计、安装的从业人员可分为两个层次的结构。首先工程项目从需求了解、方案制作开始，直至施工前需要有很多理论及经验性的分析，设计者需要具备较为全面的智能建筑弱电系统知识和相关产品配置能力。当工程项目一旦进入施工安装的环节，大量的安装工作量就需要很多的现场安装工程师来完成。在诸多国外的中大型项目施工照片和信息可以了解到，执行现场一线安装的都是具有一定经验的工程师，他们安装后的项目，自然在规范、美工、标识等方面体现出细致和严谨，令人赞叹，几乎可用“作品”二字形容。基于中国的国情和我们综合布线标准规范发展的时间较晚，国内的工程项目安装，绝大部分如用最新的国标GB50312-2007《综合布线系统工程验收规范》来验收的话，结果很多是差强人意的，其原因最关键的就是施工安装人员操作技能的问题。以往施工安装人员的构成，有很大一部分是没有经过任何综合布线知识培训的电工，因为电力线在抗拉、抗压、弯曲半径等方面的要求比网络双绞线宽松很多，他们容易将以前习惯于粗暴安装强电布线的操作方式，带到综合布线系统安装中来，如此在超五类布线系统对安装工艺要求偏低的情况下尚好，而六类以上的系统同样的操作却是会带来灾难性的效果。笔者曾在操作综合布线工程项目过程中碰到电工用美工刀代替打线刀来端接信息模块，并用刀片把多余芯线裁断的情况，后果是有很多信息点需要我们在测试的时候重新返工。可见，施工安装是保障优秀项目实施的重要环节，而国内以电工为主的综合布线施工安装人员构成必须要进行结构性的调整，应该由更多具有较强标准意识、规范施工的大、中专院校毕业生来担当，以提高我国未来高性能综合布线系统工程建设的质量。因此大、中专院校的学生在校期间得到综合布线实训教学训练是非常必要的。
二、 综合布线实训教学设备现状
1、中国教学仪器行业的发展及不足
如果从实验仪器来讲，中国拥有众多的教学仪器生产商，其最早的民营教仪厂商已经有20多年的发展历史，产品线覆盖多专业、多层次，并且具有规模化的生产条件，成品的产品化程度很高。但问题也是存在，所谓贪多嚼不烂，教仪产品中常出现专业性不足，产品品牌依赖性过强、功能简单等问题必定给“培养与行业市场岗位需求一致的人才”这一目标的效果带来折扣。因此这些问题是我们在设计综合布线实训设备的时候重点考虑的前提问题。
2、行业特点的重要性
抛开其它的专业实训产品，就综合布线实训设备研发来说，要遵循的原则是注重行业的特点。什么特点呢？综合布线系统工程是靠施工安装才能构建的，并不是理论学习、分析就能完成。而很多传统教仪厂商生产出来的东西并不以实训为主线，更多的是各种相关设备的堆砌和花俏地展示，缺少需要学生来动手的环节。这样的实训教学所起到的作用并不比书本和图片教学大多少，最后学生可能面对真实现场安装的时候又是出现束手无策的情况。
针对综合布线系统工程安装的特点，我们在设计产品的时候，考虑到教学设备必须以最大化重现工程现场环境为目标，并采取了简单易懂的一句话 “我们做的是现实工程的浓缩环境”作为座右铭。
综合布线的行业特点，有一个特征是综合布线系统是一套开放式的标准，其结构、组成、元器件要求、安装方式、测试验收等一系列问题都是有现成和清晰规定的，它不像网络设备或软件系统中的思科、华为、微软等认证，建立在各自的产品体系里面，故意训练学生掌握一套封闭的知识体系，以带动各自产品线的市场销量。综合布线系统的教学设备或课程设计，是一定不能封闭的，它必须以落实、训练学生了解和遵循标准为设计理念，以真实培养国内年轻一代合格综合布线安装工程师为出发点。
三、综合布线实训教学设备设计的研究
1、设计思路
综合布线实训教学设备的设计，关键的第一个问题自然是产品框架思路，结合笔者几年来从事该产品的研发、课程体系制定的经验，确定公司自有VCOM品牌的综合布线实训设备产品，应遵循以“教、学、做”为一体的教学环境和校内生产性实训基地的理念，从演示实践教学、基本技能训练实践教学、工程项目实训实践教学三个层面入手，为综合布线技术课程教学提供了整套实践教学解决方案。简单概括就是循序渐进地从理论教学引导到安装技能的训练，再到技能应用性实践训练。
除了实训流程的把握，教学设备设计另一个特点是产品根据国标GB50311-2007《综合布线系统工程了设计规范》的要求，从产品结构和教学环境构建上体现出综合布线系统的拓扑结构和六个子系统（仅进线间不予独立呈现，参考图1）。这种设计除了符合标准的要求外，更能令学生对综合布线六个子系统抽象描述转化为形象的实物印象。
完整的网络布线工程设计是必须考虑网络设备的使用和连接的，基于我们构建现实工程的浓缩环境理念，在技能实训和工程项目安装实训模块的产品设计中加入了设备供电的因素，令实训过程中需使用电动工具、光纤熔接设备和局部照明等问题得到解决，同时各个机架中的网络设备实现供电后将激活无源的布线系统，形成一个可以使用的通信网络环境。
2 、“实训”理念的落实
为了实现“实训”的设计理念，VCOM综合布线实训设备的主要产品之一是“多功能综合布线实训台”（图2）它包含了从垂直干线端接—FD配线设备安装—水平线缆布放—工作区信息模块端接—语音电话终端连接的链路结构，分解开来步骤如下。
（1）干线子系统端接实训是以小组为单位，对图1中的CD配线架引来的大对数电缆、数据双绞线、室内多模光缆3种线缆端接至位于实训台机架的FD配线架。FD配线架分别为打线式数据配线架、110型100对语音配线架、19英寸光纤配线架。
（2）安装水平配线架至实训台机架，并根据国标GB50311-2007的要求布放8P8C双绞线到工作区信息出口中，其水平路由环境为综合布线实训台内嵌的一个金属线槽，该线槽除了大小接近于常规尺寸外，并设计了扎线的隔条，用于将水平线缆整理后捆扎固定。水平电缆数量最多可以为12根，以4人为一小组计算，每次实训单人可以安装3条完整的水平链路。
（3）工作区信息插座端接、安装：将水平线缆引到工作区面板位置后，可进行信息模块的端接，端接完成后装上单口或双口面板完成实训工作。
（4）语音链路连接实训：将CD配线架过来的大对数电缆中具有语音信号的线对（我们设定为蓝白线对），用标准的RJ45-1对110跳线跳接至任意一个水平链路的配线架端口，将终端电话机的信号线插入语音链路的工作区RJ45接口，一切正确，将会使电话机具有语音信号，并可以拨打内线及外线。
（5）数据网络链路连接实训：与语音链路一致，将CD配线架主干数据双绞线端接至FD配线架后，用设备间跳线连接至实训台机架上的网络交换机，并将交换机上的多余端口用跳线将水平数据链路全部端接。根据最大12条链路的容量，数据链路连接实训将可以安装11条，终端方面可采用笔记本等数据终端连接至工作区信息插座，以获取网络信号或登陆指定网站。
（6）在综合布线实训台上完成以上相关步骤后，等于安装了一个FD配线间及其楼层链路，根据标准，还将需要完成标识标记的工作。在设备上的电缆、配线架、工作区面板、设备跳线等部位上设置标签，标签格式要求可参考TIA/EIA606《商业建筑电信布线基础设施管理标准》标准。
（7）VCOM综合布线实训设备的另一主要设备，钢结构工程项目模拟实训楼的实训设计思路，跟上面流程基本接近，差别主要是侧重点有很大不同。多功能综合布线实训台的产品属于技能训练的设备，所以其安装、端接等的主要训练以操作技能和链路原理了解为主，而钢结构工程项目模拟实训楼的主线是工程实践，差别的重点就是环境变得更大，更接近于真实的工程安装，并且我给它的定义是一栋独立建筑，CD设备间与钢结构工程模拟实训楼的连接第一站是BD配线间，其次才是与多功能综合布线实训台相同级别的楼层管理间，并由楼层管理间机柜管理相应的水平及工作区链路组件。
3 、设计上仿真程度的把握
要落实“实训”的理念，除了设备构成、链路设计等问题外，安装的感受是另一个影响实训效果的要素。直接影响安装感受的是实训教学设备本身的细节设计，重点是解决如何将配线设备、辅材等进行安装实训的问题。由于实训设备是属于产品化的平台，并不能像工程环境那样百分百真实，另外也无法将学生长久地组织在工程项目中实习锻炼，所以我们的产品将以最大化模拟真实工程安装感受为目标来进行设计。以下对提高仿真度的几个问题进行分析：
（1）设备结构：
如上节所述，我们的实训平台以综合布线六个子系统来设计，学生实训安装过程中已经感受到无源布线到有源设备上架调试的工程项目流程，但对于真实工程项目安装尚有一个路由环境的问题，对应的现实情况就是多层楼结构布线时上下布放电缆的问题（至今为止尚没有其它厂商的实训设备考虑这问题）。要解决这个实训项目，必须要构建一个仿真的管井结构，基于钢结构模拟墙全框架式高强度的结构，我们设置了一个尺寸为1.8米*1.4米的钢质楼板，形成一个真实的两层管井环境（附图2），学生可由一体化楼梯登上上层管井，并与下层管井学生一起协作布放真实意义上的垂直干线电缆，且分别端接各自的管理间机柜。
（2）水平线槽安装实训：
本项目的实训工作主要有两种实训材料，分别为PVC线槽和PVC线管。在现实环境中，线槽安装首先需要用电钻在墙体的适当位置打出一排小孔，并将自攻胶粒塞进该孔，然后将线槽或管卡放置在胶粒序列上，然后用自攻螺丝直接钉入线槽底部，拧入胶粒直至固定。而教学环境的实训设备墙体为钢结构的面板，如直接在钢铁上安装是绝不可能的。为了解决该问题，我们曾经尝试过将混凝土块嵌入钢墙框架，但试验后有很多问题没法解决，最重要的还是重量和重复使用的问题。在最后定案的产品结构中，我们同样是开创性的提出将压缩高密度板嵌入墙体面板中，实训安装时透过面板密度很高的网孔可以自由、方便的安装各种线槽和管卡。由于密度板的特点，在自攻螺丝拧入一次之后，会形成一种攻丝效应，留下了紧度适中的螺纹，同一个孔在经过20次以上安装后，仍然可以轻松的固定线槽；该结构的另一个好处就是，省去胶粒安装这一环节，但自攻螺丝的规格完全与电工安装相一致，安装感受几乎没有区别。
（3）内嵌电源的问题：
真实的工程施工环境除了有弱电系统，一般墙上都有电源插座位，且在施工的时候不乏从插座取电供给工具使用。为此，我们在钢结构工程项目模拟墙上面内嵌了一定数量的电源插座，并将集中供电的线路安装在一个墙面内嵌的漏电开关盒之中，既要电源，又要安全。
4、配件标准化
最近从某些品牌的实训设备配套材料看到，使用的是铁皮如纸薄的机柜，非标配端子的语音配线架等。为了迎合超强的设计欲，在2米6的墙面上安装3个垂直机柜，同时将机柜的侧面、顶部等位置开了诸多小孔，用于连接水平线槽。实际上这种机柜可以说在世界上其它的地方是买不到的，这种思路就违背了“实训”即实践训练的原则，误导广大的院校师生。使用这样的产品，学生的专业技能没得到提高，反而面对标准产品的时候无所适从。所以这种配件非标准化的问题，是教育实训事业应该摈弃的。
一直以来，我们除了研发专业的综合布线教学设备，同时也致力于标准综合布线系统的开发，以VCOM为品牌在布线市场赢得了一定的口碑。我们在实训设备设计的时候，立下了这样的目标，就是教学设备，除了VCOM的产品外，必须要能安装任何其它品牌标准化综合布线产品，包括布线的金属线槽、PVC线槽等产品的选型皆遵循这一原则。
5、成本及可维护性
对于教育行业来说，关注使用成本是经常提及的事情，教学设备在设计时，降低日后使用和维护的难度，减少实训使用成本，是需要主动考虑的。落实到具体问题，就是所有易损部件，应该可以低成本更换，任何损坏皆应可以容易维修。对于组件更换、简单的维修，要做到一般的院校师生就可以完成，工程项目模拟实训内嵌的高密度压缩板在任何建材市场都可以轻易购买。
除了使用成本的问题，还有产品制造的成本。我们的原则是在最大化保持产品功能、结构、安全等问题的基础上，合理选用相应的材料来制造相关产品。例如最新调整后的钢结构墙体框架，不承重的上部材料用1.5毫米厚度的方型管焊接制造；需承重的下部采用2.0毫米厚的方型管焊接制造；所有的墙体面板为了保持高可靠性，仍然选择了成本较高的1.5毫米冷轧钢板成型制造。
6、教学服务体系的支持
教学支持体系的设计，我们考虑了多种手法、多种途径的组合，从理论教材、实训指导书、教学PPT课件、实操教学光盘等形式来支持，使老师在备课、教学过程中体验到便利、专业、高效的课程设计。
四、结束语
国内综合布线教学设备的发展只有短短数年时间，产品的设计上尚有很多不成熟需要改进的地方。需要指出的是，近年来国内兴起了综合布线技能竞赛得到了众多学校的响应，使综合布线这一专业课程得到众多大学、中等职业院校重视。但比赛自然难免建立在相关的实训平台之上，然而众多的赛事在规程制定、试题设计等环节体现出的专业性还有所欠缺，有甚者将安装自家实训设备本身的组件也当成比赛的评分项目，又是一出误导参赛者的行径。可喜的是，2007年发布的GB50311/50312系列标准已经很详细地对综合布线的设计和验收做了规定，只要日后制定比赛规则的专业人员本着切实以提高广大参赛学生专业技能为出发点，将会使国内行业技术的普及和发扬起到重大的推动作用，同时也会使综合布线实训教学仪器的市场更好更快地成长。
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