無處不在的綠色暢想——綠色、環(huán)保的世博軸信息系統(tǒng)

文｜美國(guó)康寧公司企業(yè)網(wǎng)技術(shù)經(jīng)理 房 毅

無處不在的綠色暢想
——綠色、環(huán)保的世博軸信息系統(tǒng)

文｜美國(guó)康寧公司企業(yè)網(wǎng)技術(shù)經(jīng)理 房 毅

1851年，首屆世博會(huì)在英國(guó)倫敦的水晶宮舉行，這個(gè)由鋼鐵、玻璃和木頭制成的偉大建筑開始迎接50多萬來自各方的賓客；與此同時(shí)，在大西洋對(duì)岸的美國(guó)，誕生了一家專注于玻璃和硅材料的公司——美國(guó)康寧公司。世博會(huì)在150多年來展示了眾多對(duì)人類社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生深刻影響的重大發(fā)明，引來聲聲的熱烈喝彩；康寧公司也在150多年的發(fā)展過程中，不斷積極創(chuàng)造改善人類生活的創(chuàng)新和技術(shù)，從而獲得來自各方的認(rèn)可和褒獎(jiǎng)。

斗轉(zhuǎn)星移，時(shí)空轉(zhuǎn)變，150多年后，當(dāng)兩位巨人在中國(guó)上海聚首時(shí)，又為了一個(gè)共同的目標(biāo)而佇立和牽手，因?yàn)檫@片廣受全球關(guān)注，激情與熱情并發(fā)的土地上正在積極地準(zhǔn)備迎接2010年的世界博覽會(huì)。除了希望為民眾和游客帶來創(chuàng)新的科技和應(yīng)用之外，世博組織者和包括康寧公司在內(nèi)的建設(shè)者以及各參展方更希望共同協(xié)作和努力，將綠色、環(huán)保的理念貫穿在世博會(huì)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、展示和后續(xù)利用的每個(gè)階段，實(shí)現(xiàn)“綠色世博、生態(tài)世博”，讓人們由衷感嘆：“城市，讓生活更美好”。

建筑材料可循環(huán)利用、保溫隔熱、碳排放為零、利用自然光和太陽能、最大化自然通風(fēng)并可降低能耗等全新理念和設(shè)計(jì)不斷觸動(dòng)我們的心靈和豐富我們的視野，眾多的世博建筑群落都運(yùn)用了自然、節(jié)能、綠色、零排放和重復(fù)循環(huán)等各種各樣的最新技術(shù)。作為上海世博會(huì)“一軸四館”的五大永久性建筑之首，世博軸更是以提高能源資源利用效率，減少廢物排放，引領(lǐng)未來城市發(fā)展的模式，讓“資源節(jié)約、環(huán)境友好” 和綠色、生態(tài)的理念，成為上海世博園區(qū)一道美麗的風(fēng)景為自身義不容辭的責(zé)任。

作為世博軸工程和美國(guó)館的建設(shè)參與者，康寧公司高度認(rèn)同并且也在貫徹著這些理念。“綠色實(shí)踐”也成為康寧公司為本屆世博會(huì)提供各項(xiàng)支持的口號(hào)。作為光纖通信系統(tǒng)的全球領(lǐng)導(dǎo)者，康寧公司本身所發(fā)展的產(chǎn)業(yè)就是綠色和環(huán)保的。我們所熟知的光纖就是取材于石英這種自然界廣泛存在的自然資源，并且在信息的傳輸過程中，不會(huì)產(chǎn)生熱能和對(duì)于環(huán)境的電磁輻射和干擾，能夠降低能源使用和碳排放量5%～15%；同時(shí)，由于光纖的尺寸較小，制造所使用的自然資源也非常少，我們通過圖1舉例說明：為提取1kg用于制造銅纜的銅，需要消耗500kg的環(huán)境資源（挖掘地面、工業(yè)用水等），而得到同樣質(zhì)量用于制造光纖的基礎(chǔ)材料——玻璃，所消耗的環(huán)境資源總量不足3kg。

這是一個(gè)多么令人印象深刻的對(duì)比。再結(jié)合信息傳輸線纜說明：對(duì)于一個(gè)24根全部由銅纜系統(tǒng)組成的萬兆以太網(wǎng)鏈路來說，按每條鏈路平均長(zhǎng)度41.5m計(jì)算，需要33kg的銅作原料，而全部由光纖系統(tǒng)組成的相同鏈路數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)則僅僅需要一根48芯的光纜就足夠了。這樣長(zhǎng)度的光纜需要的玻璃原料只有56g，而制造出這些數(shù)量的一整卷銅纜與光纜所需要的相關(guān)環(huán)境資源，則分別達(dá)到16.5t和168g。這些事例充分地說明了光纖對(duì)于環(huán)保和綠色的重要性。

那么除了選擇光纖以外，廣大觀眾和游客所看不見的“隱蔽工程”——存在于建筑物或者建筑群裝修內(nèi)部的信息傳輸系統(tǒng)還能如何做到環(huán)保和綠色？下面我們?yōu)榇蠹医沂具@些不為普通民眾所熟知的應(yīng)用，看一看它們?nèi)绾误w現(xiàn)和執(zhí)行“資源節(jié)約、環(huán)境友好”這一理念。

通常，被用于敷設(shè)的線纜都是一個(gè)復(fù)合體，除了核心的部件，即用于信號(hào)傳輸?shù)墓饫w和銅線之外，電纜必須具備眾多的保護(hù)部件（如圖2所示），用于保護(hù)其中的核心部分安全并保證其可靠地傳遞信息。線纜的外皮因?yàn)椴牧系牟煌胁煌沫h(huán)境特性。出于環(huán)保和安全的考慮，線纜所涉及的火災(zāi)安全的主要技術(shù)指標(biāo)是CO2電纜的阻燃性、煙霧的密度和氣體的有毒性。燃燒過程中的熱釋放量或者燃燒中產(chǎn)生的鹵酸（HCL）釋放量、氣體腐蝕性、煙霧濃度及氣體毒性是決定線纜對(duì)于環(huán)境的污染和人們能否安全脫離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的主要因素。

在應(yīng)用這類產(chǎn)品時(shí)，可以根據(jù)應(yīng)用環(huán)境選擇不同的線纜外皮材料。目前主要有三種類別的線纜，它們分別對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的測(cè)試過程，即送風(fēng)燃燒測(cè)試（Plenum級(jí)別）、直立燃燒測(cè)試（Riser級(jí)別）和阻燃低煙無鹵（LSZH）測(cè)試。低煙無鹵，顧名思義，就是線纜材料中不含鹵素。因?yàn)檫@樣的材料在燃燒過程中會(huì)放出有毒性的氣體，危及人身安全和環(huán)境。此外，這樣的線纜還必須具備一定的阻燃性能，超過限定的溫度發(fā)生燃燒時(shí)，煙霧密度須低于某一標(biāo)準(zhǔn)值。目前這類線纜由于環(huán)保、綠色和燃燒不會(huì)對(duì)環(huán)境、人群造成危害而被大家所普遍接受。通過了解這些材料的測(cè)試過程，我們更加容易理解它是如何實(shí)現(xiàn)環(huán)保和安全的：

（1）低煙測(cè)試：國(guó)際電工委員會(huì)IEC頒布的標(biāo)準(zhǔn)IEC 61034是一個(gè)針對(duì)煙密度的規(guī)范。相關(guān)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)由一個(gè)3m3的透明立方體和一個(gè)帶光源的光度測(cè)量系統(tǒng)組成，以酒精為燃燒源。由一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)確保線纜燃燒產(chǎn)生的煙霧均勻分布在立方體內(nèi)，酒精燃燒時(shí)，記錄儀會(huì)記下光減弱量。煙密度是以透光率量度，如果透光率能達(dá)到60%，該線纜材料就達(dá)到低煙標(biāo)準(zhǔn)，透光率越高，線纜外皮燃燒時(shí)所釋放的煙霧就越少。

（2）無鹵測(cè)試：無鹵就是不含鹵素。線纜在燃燒時(shí)不會(huì)散發(fā)酸性氣體，可以確保人員安全和有源設(shè)備不受腐蝕。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60754是針對(duì)燃燒氣體腐蝕性的規(guī)范，此測(cè)試是量度在燃燒時(shí)線纜外皮物料所產(chǎn)生的鹵酸氣體酸度，通過水溶液的pH值和導(dǎo)電率來測(cè)定。測(cè)試實(shí)驗(yàn)規(guī)定，燃燒爐預(yù)熱到800℃，把一根內(nèi)置樣品的石英管推入爐內(nèi)，同時(shí)開始記時(shí)。在樣品燃燒的前5分鐘，每隔1分鐘測(cè)一次pH值和電傳導(dǎo)性能，接下來的25分鐘每隔5分鐘測(cè)一次。一般無鹵線纜材料的pH值會(huì)大于4.3。pH值越少，即表示物料的鹵酸氣體酸度越高。

（3）阻燃測(cè)試：對(duì)于單根電纜的阻燃標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)規(guī)定，一根60cm長(zhǎng)的試樣垂直固定在前壁開通的金屬箱內(nèi)，丙烷燃燒器從距試樣的上部固定端450mm的位置上向試樣噴射火焰長(zhǎng)度175mm的火焰，火焰錐與電纜以45度角接觸，如果試樣燃燒損壞部分距離固定端下部不超過50mm，即通過測(cè)試。

康寧公司為2010年綠色世博提供阻燃低煙無鹵的線纜，用于實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的信號(hào)傳輸，不論語音、數(shù)據(jù)還是圖像，各種各樣的信號(hào)在這樣的綠色通道中穿梭、飛馳，不但信息很安全，人類和環(huán)境也很安全。

光纖的直徑非常小，僅為125μm，中心用于傳輸光信號(hào)的玻璃芯徑更小，不同的光纖類別有一定的差異，在8～65μm范圍之間，大致與人的頭發(fā)的粗細(xì)相當(dāng)。在光纖為我們所使用的過程中，不同光纖之間的連接是不可避免的，這個(gè)難題是伴隨著光纖的誕生而產(chǎn)生的。在過去的30多年中，眾多專家、學(xué)者和科技人員已經(jīng)不斷創(chuàng)新，發(fā)明出了科技化程度較高的專業(yè)設(shè)備，可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成細(xì)小光纖之間的高精密度的固定連接（主要原理是采用專用的設(shè)備在高壓放電所產(chǎn)生的高溫下，將連接點(diǎn)兩端的石英熔化，再將其連接在一起）。但是，即便如此，還是存在設(shè)備成本高，專業(yè)化程度高，施工中存在材料耗費(fèi)的問題、需有電源保證，以及反復(fù)施工造成材料浪費(fèi)。如何讓施工過程變得簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的設(shè)備，盡可能節(jié)約能源，最小化帶來廢料和環(huán)境污染呢？康寧公司一直在積極探索，力求發(fā)明一些新的方法，解決這些問題。終于，1989年，康寧公司再一次證明了自身的價(jià)值，研發(fā)出了新型的現(xiàn)場(chǎng)安裝光纖接頭，到目前為止，這種類型的接頭在全球應(yīng)用的數(shù)量已經(jīng)超過了4000萬個(gè)。2008年，“創(chuàng)新”無止境的企業(yè)文化再一次涌動(dòng)，促使康寧對(duì)安裝方式和方法做出革命性的突破。當(dāng)你手中拿著圖3中所示的安裝工具時(shí)，或許你根本無法對(duì)它的最終用途產(chǎn)生任何的聯(lián)想，因?yàn)閹缀鯖]有人可以想象到，這樣的工具與光纖系統(tǒng)的工程和施工是緊密相連的。這種類似市場(chǎng)上流行的自動(dòng)數(shù)碼相機(jī)的高科技裝備，可以使操作者非常簡(jiǎn)單、容易地完成操作。它具備檢錯(cuò)功能，可以幫助使用者及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正操作過程的錯(cuò)誤，從而讓每一個(gè)使用者可以在1～2分鐘之內(nèi)完成合格的安裝，并且，這個(gè)過程中不需要其他的輔助材料，還能減少現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的材料浪費(fèi)。

徜徉在世博軸這一世博園區(qū)空間景觀和人流交通的主軸線上，你看到是占地接近10個(gè)足球場(chǎng)面積的中央交通景觀軸線上矗立的巨大白色“膜結(jié)構(gòu)” 和6個(gè)巨型圓錐狀“陽光谷”（如圖4所示），它們?yōu)橛慰推鸬胶芎玫恼陉栕饔茫瑫r(shí)，“陽光谷”可將新鮮空氣和陽光引入地下千米長(zhǎng)的人行步道。通過噴霧、利用自然風(fēng)、采用黃浦江水源和熱地泵等環(huán)保降溫方式，游客可在世博軸上舒適地行走。是的，你有理由發(fā)出由衷的感嘆，科學(xué)和技術(shù)帶給我們?nèi)绱嗣烂畹母惺埽祟愒诤妥匀坏墓餐l(fā)展中不斷地創(chuàng)造著新的高度。同時(shí)，你也不應(yīng)該忽視，在你的周圍，有著眾多的綠色通道——它們是由玻璃纖維組成的，運(yùn)載著成千上萬的語音、數(shù)據(jù)和圖像信號(hào)，不僅時(shí)刻服務(wù)著你的信息系統(tǒng)，也為節(jié)能和增綠而持續(xù)地付出著努力。