从水立方看智能楼宇中的网络系统

近几年来，智能楼宇已经逐步成为一种建筑趋势，信息传输也是智能楼宇的基础功能之一，作为信息传播的媒介，网络系统是智能建筑中应用最普遍的系统：在实现楼宇外部、内部通信，保障语音、数据、图像的综合传输、交换、处理和利用等方面，网络系统都是不可替代的。

目前，国内很多写字楼、办公大厦、体育场馆均采用了智能楼宇的设计思路，其中，作为08北京奥运主要场馆之一的国家游泳中心（水立方Water Cube），从设计之初，到08年后转为民用的二次建设，全面将智能楼宇的各方面特性囊括其中。由于水立方"横跨水陆"的独特应用环境，其中网络系统的建设则更具有代表性和借鉴意义。

"空泡"薄膜藏玄机

水立方最为独特的地方，就是其整体建筑由3000多个气枕组成，气枕大小不一、形状各异，覆盖面积达到10万平方米，除了地面之外，外表都采用了膜结构。

据水立方场馆运行部设施主管田洪涛介绍，水立方的外墙围护结构，也就是ETFE的充气膜气枕结构，是一个基于材料学、机电还有电气相结合的新的材料结构。薄膜的ETFE特殊材料在不充气的时候是强度很大的类似塑料的材料。充了气以后就会形成一个气枕，这个气枕的压力包括围护结构是比较牢固的。支持充气这套系统的是一些充气泵的气枕单元。这些单元是有很高的自动化控制的，包括如何对空气进行干燥处理，如何对空气进行清洁处理，还会有现场的传感器来探测每一个气枕的压力。当压力不足时就会起泵，如果24小时同时起泵，能耗耗费就比较严重，所以需要使用一套先进的控制系统来实时的检测气枕里面的压力，如果没有达到压力，就会针对每一块气枕有选择性的充气。

同时，水立方由于是平顶结构，即所谓的"不起拱建筑"，它对对冬天的雪、夏天的雨的荷载都是一定能力上的要求。顶膜的充气控制系统也有一些相应的改进，如果下很大的雪，他就会报警，通过这个报警我们一是可以人为干预，二是可以进行融雪的处理，这个我们要上高处才能看到。另外因为它是一个方盒子，怎么解决顶上三万平米的平顶压力的问题，这也是一个难题。

不难看到，水立方整个充气外墙控制系统每时每刻所需要处理的数据量将是一个多么巨大的数字，这既需要一套强大的中控系统来负责处理数据，同时更需要一套几乎万无一失的以太网系统来进行数据传递和交换。田洪涛提到，控制系统是由最初的外方机构自己完成，在二次建设时，网络系统则全面更换为H3C提供的以太网整体解决方案。控制系统所提供的集成化的数据通过像神经一样的以太网，实时控制墙体上一千多个控制单元，从而保障水立方外墙复杂的充气调节。

实际上，水立方外墙控制系统只是整个水立方建设中和网络系统相关的各个大系统之一，其他包括灯光控制系统、智能空调系统、监控系统、消防系统等等都和水立方的网络系统息息相关。可以说，作为各项系统的重要载体，如今智能楼宇中的网络系统已经变得越来越重要；与此同时，采用更加完善的网络系统，也已经成为智能楼宇建设中极为重要的一环。#p#

合理架构保连通

水立方所采用的H3C以太网解决方案，为核心层、接入层两层体系结构，分别是C1—C6六个区，商业互联网和办公互联网之间进行连接，通过VLAN进行相应隔离，将汇聚层和接入层的各个区域合为一层设备使用，骨干千兆光纤连接，接入也采用千兆到桌面体系架构设计，核心层、接入层网络设备具有高可扩展性和高可靠性、冗余性，并通过相应的路由协议实现链路之间的保护和负载均衡，以保证网络安全、稳定的运行。田洪涛介绍道，水立方目前的网络信息点规模大概1000点左右。包括业主内部的综合信息管理系统、商户的售卖系统、售验票系统、充气控制系统、灯光控制系统等等，全部跑在这个网络上。业务数据复杂，各个分区靠VLAN进行隔离，以保证不同分区的不同带宽以及安全等需求。

水立方网络拓扑结构

从拓扑图中我们可以看到，核心层采用两台具有电信级高可靠的S9500E组建双机冗余核心，启用IRF2技术实现双机虚拟为单台设备，提高网络核心性能、实现高可靠性，同时简化网络配置和架构。作为面向园区网核心和数据中心市场推出的新一代核心路由交换机，S9500E在提供大容量、高性能L2/L3交换服务基础上，进一步融合了硬件IPv6、硬件MPLS、安全、业务分析等智能特性，可为园区网、数据中心构建融合业务的基础网络平台，进而帮助用户实现IT资源整合的需求。田洪涛指出，在当时方案沟通的时候，就是在现行业务需求的基础上，考虑进一步的发展和扩容，选择S9500E作为核心交换能够满足未来至少3-5年的需求，因此即使后续随着水立方多业务的运行发展，S9500E仍然能够承担整个场馆的运行。

在接入层，采用了H3C S5500-EI交换机的四个子型号，除开24和48个端口的两个子型号以外，接入层的型号差别主要是POE交换机和普通交换机之上，S5500-EI是三层千兆交换机，承担着票务管理系统、嬉水乐园综合管理系统、业主办公系统的接入；POE交换机直接对AP进行远程供电，实现整网中有线无线一体化。这一结构充分保证了各分区中应用的稳定运行，同时在水立方的设计中，充分留有不同接入能力的预留端口，为水立方承接各类文体活动提供了充分的网络扩展能力。在提到节点扩展的问题时，田洪涛提到，目前水立方的网络主要是以有线接入为主，日常的无线需求还很少，但如果未来有较大的无线需求，可以直接架设，因为现在网络的架构已经搭起来了，直接从竖顶拉过来就有WIFI，不用改线，很方便。

智能网络建楼宇

从各类信息系统的建设角度来看，水立方集中体现了智能楼宇建设过程中所应该考虑的各项主要问题，包括各子系统之间的统筹协调、网络的高可用和可扩展、二次建设的系统升级等等。作为长期建筑的智能楼宇，在网络建设时一定需要充分考虑各种设备的应用年限，一般来说，基础网络设备3-5年，布线系统5-10年（甚至20年），是目前智能楼宇网络建设的一个比较常规的年限标准。另外，智能楼宇由于其内部子系统繁多和不同应用扩展速度快等特点，在网络建设时，就一定要考虑到各类网络端口的敷设密度和可管理性，做到用时可用，配置简单。

随着网络技术的发展，各类应用对于网络的依赖度均在加强，在未来的智能楼宇建设中，网络系统质量的优劣，也将在很大程度上影响智能楼宇的整体建设水平。如何在智能楼宇建设过程中选择最合适的网络架构，将成为一道不可回避的必答题。