综合布线配线系统优化设计与实现
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摘要：以AutoCAD 2007为图形平台,利用改进的迪杰斯特拉(Dijkstra)最短路算法、AutoCAD VBA开发技术以及数据库技术，对综合布线各子系统中的配线子系统路由优化设计方法进行分析和研究，构建了路由优化系统自动生成设备材料表和工程造价报表等实用工程方法。
关键词：Dijkstra最短路算法；AutoCAD VBA；路由优化；设计
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)12-2751-02
Optimization Design and Realization about Wiring System of Generic Cabling Systems
SHI Wei-zhong1, WEN Jian -jing2
(1.Shanxi Institute of Mechanical & Electrical Engineering, Changzhi 046011, China; 2.Shanxi Engineering Vocatinal Collge, Taiyuan 30009, China)
Abstract: Based on the graph of AutoCAD 2004, this paper uses the technology of the improved Dijkstra shortest path algorithm, AutoCAD VBA and database technology to analyse and study the route optimization in Generic Cabling System. This paper emphasizes on the study of the route optimization of the horizontal subsystem And the method of generating the materials and the corresponding cost lists automatically is anylysed in the developed optimization route system.
Key words: the Dijkstra shortest path algorithm; AutoCAD VBA; route optimization; design
作为智能建筑的“中枢神经”系统，综合布线系统是智能建筑必备的基础设施。但发生故障导致智能系统瘫痪的根源，有70%以上是由于智能系统的布线不善[1]。当前国内综合布线的工程设计，采用AutoCAD优化网络图替代手工设计已成为趋势，但对其设计方案中器件数量的统计和各种线缆长度的测量、计算，既费力又很容易出错。因此，有必要对综合布线的配线子系统路由进行优化和研究。
1配线系统路由优化算法
针对综合布线配线子系统的路由进行优化，可分为房间内的布线和廊道内布线(即楼层配线间至房间引入点)两部分进行。其路由优化计算方法采用改进的迪杰斯特拉算法[2-3]，以找出楼层配线间V1至各布线点的最短路径。
改进的迪杰斯特拉(Improved Dijkstra)最短路算法不仅可以求出图中从一个特定顶点至所有其他顶点的最短路由，且能给出经过的最短路径点，计算出各点间的最短距离。知道了各点间的最短路由及距离，就知道了各布线路由的分支情况，便于后面利用计算机对布线材料的自动统计。
2 综合布线配线子系统路由优化设计
子系统路由优化设计的重点，即从AutoCAD图中正确地读取优化网络图中需要的数据，构建优化网络图矩阵，以便进行高效率地最短路径分析计算，最后由计算机自动地进行最短路径的布线绘制。
2.1 构建优化网络图矩阵
从布线工程图中读取优化网络图中需要的数据时，计算机可以直接对各点编号，生成节点表。但在画出线缆路由前，各点是相互孤立的，计算机无法自动辨别哪些点按实际布线情况是不可能相连的。解决这个问题的思路是，因廊道内的线缆必定沿着廊道走线，在廊道内初选楼层所有接至房间内引入口处的分支点和因廊道走向形成的拐点和廊道汇合点的坐标，然后将所选取的点中将任意点的X或Y值之差小于一定范围(程序中取2.5m)内的点修正在一条直线上，接着选取最靠近起始点(楼层管理间引出点)的一点(程序中取1m)作为最终的起始点，这时只有位于同一条这类直线上的点才可能相连，从而形成了廊道内可能的布线路由。这时，计算机就能够提取到廊道内的可能布线点和这些点间的距离即优化网络图中的弧长，而不在同一直线上的点，在优化网络图的矩阵中弧长初始值为∞，由此可以将这些数据形成和构建优化网络图的矩阵。
2.2 自动绘制布线优化路径
在进行优化路径分析计算时，采用改进的迪杰斯特拉算法。该算法的网络图中的特殊点、其它点和距离参数对应于布线工程图中为：楼层配线间引出点设定为特定顶点V1，由每个房间的引出点定为必经点，廊道拐点形成廊道内可能的布线路由点。计算机从图中读取以上所有这些点(以下将所有这些点统称网络图顶点)收入集合S并作为网络图中的顶点；廊道内必须布置到的布线点(即为各房间的引入点)同时收入集合A。网络图中直接相连的顶点沿廊道形成的连线为相邻点距离，将其长度填入优化网络图矩阵对应两点的位置。然后经过改进的迪杰斯特拉算法进行廊道内布线路由优化计算。
最后计算机自动将前面生成的廊道内可能的布线路由按照优化计算结果进行修订，将优化计算结果中的节点连接，并生成廊道内的最优布线路由图，从而实现优化结果下的计算机自动布线。
3 设备材料表及工程造价报表的自动生成
3.1 自动生成设备材料表和工程造价表的方法
3.1.1 概述
综合布线系统的设备和材料用量是计算工程造价的主要依据之一。材料用量的统计计算是综合布线系统施工图设计中的一项重要工作，也是施工图设计过程中最繁琐和最容易出错的工作。综合布线的路由优化系统给出了计算机自动计算综合布线系统主要设备和材料用量并生成材料用量报表的程序。
计算机自动统计和计算综合布线系统主要设备和材料用量的过程，实际上是计算机从数据库的相关表中读出已经存储的必须的参数进行计算，并将计算结果(设备或材料的用量)写入数据库的“材料用量报表”的过程。这部分程序对数据库的操作很频繁，因此采用AutoCAD VBA[4]编写。
3.1.2 信息插座及配线电缆用量的计算
1) 信息插座用量的统计计算
平面图中有关信息插座的数据已经被写入数据库的“插座信息”表中，这里统计信息插座和插座模块用量就利用表中的这些数据。统计信息插座和插座模块的用量时，只需对“插座信息”表中的记录逐行检查。将“插座信息”表中的所有数据检查完后，将累加的结果写入“材料用量报表”就完成了信息插座和插座模块的统计计算过程。
2) 配线电缆用量的计算
目前，国内综合布线工程中的配线电缆多采用非屏蔽双绞线，特殊情况下也有采用屏蔽双绞线的，本文考虑非屏蔽双绞线的用量，从指定的楼层管理间引出点开始计算线缆用量，程序中求出从该楼层管理间引出点到其他各点的线缆用量之和加上各房间内所用线缆之和即为最后应得的线缆用量总和。
对于每根配线电缆，上述计算取所在楼层配线电缆平均长度的10%作为备用部分，端接容差取6m。
由于配线子系统的配线间至每个信息插座应是一整根线缆，而且线缆以箱为单位出售，所以不能纯粹以线缆的米数计算。
通常的包装方式有305m/箱和1000m/箱。
每箱可走信息插座个数=包装长度÷平均线缆长度(F+N)/，所需订购箱数=信息插座总数÷每箱可走信息插座个数，最后将订购箱数取整，其中：
F―最远的信息插座离楼层配线间的距离
N―最近的信息插座离楼层配线间的距离
通过对主要设备和材料用量的统计，将设备和材料的单价以及相关的预算定额输入到，即可使计算机自动生成综合布线各子系统路由优化后的造价报表，原理与自动生成设备材料表原理相同。
3.2 设备材料表和工程造价表的数据库设计
设备材料表和工程造价报表的数据库具体逻辑结构设计如下：
表1为综合布线各子系统设备材料及报价表，具体如工作区子系统、配线子系统、干线子系统、设备间子系统、管理间子系统、建筑群子系统。各子系统设备视具体子系统分析，如楼层配线架、线缆、光缆等相关设备。
表2为综合布线各子系统所用线缆、线缆穿管类型、穿管管径以及所用技术金属线槽规格表，视具体子系统进行分析，本文主要考虑配线子系统。
4 结论
本综合布线配线子系统路由优化系统，经校园环境综合布线工程实践应用，能快速选择出优化的布线路由，减少设计环节的工作量，显著提高设计效率。以本文在研究过程中编写的程序为基础，综合布线系统的设计人员可根据不同工程实际的需要，进行二次开发。
参考文献：
[1] 薛颂石.智能建筑与综合布线系统[M].北京:人民邮电出版社,2002:167-171.
[2] 韦鹤平.最优化技术应用[M].上海:同济大学出版社,2000:71-76.
[3] He Hong,Zhu Da_ming.A New Algorithm for the Shortest Path Computation by Neural Networks on Time-dependent Networks[J].Journal of Fudan University:Natural Science,2004,43(5):714-716.
[4] Scott McFarlame.AutoCAD数据库连接[M].罗阿里,卢迪,译.北京:机械工业出版社,2001:211-215.