智能布線管理系統(tǒng)宜設(shè)有內(nèi)部保護(hù)機(jī)制

文/曾松鳴(德特威勒高級(jí)技術(shù)專家 )

智能布線管理系統(tǒng)宜設(shè)有內(nèi)部保護(hù)機(jī)制

文/曾松鳴(德特威勒高級(jí)技術(shù)專家 )

智能布線管理系統(tǒng)（AIM）是一套包含偵測(cè)、記錄、查詢和管理的綜合布線系統(tǒng)運(yùn)維管理平臺(tái)。為了保證綜合布線系統(tǒng)的記錄真實(shí)有效，AIM系統(tǒng)將在長(zhǎng)達(dá)5年、10年甚至更長(zhǎng)的運(yùn)維期內(nèi)24h不間斷地長(zhǎng)期運(yùn)行?；谶@一現(xiàn)實(shí)，是否能夠保證智能布線管理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，將成為人們是否能夠接受它的關(guān)鍵所在。

應(yīng)該說(shuō)，智能布線管理系統(tǒng)是否能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，涉及多方面的因素，本文將僅從其中的一個(gè)角度——內(nèi)部保護(hù)機(jī)制角度，敘述自己的認(rèn)識(shí)。

1 AIM 系統(tǒng)設(shè)立內(nèi)部保護(hù)機(jī)制的必要性

智能布線管理系統(tǒng)中被偵測(cè)和保存的記錄是整個(gè)系統(tǒng)中每根跳線被監(jiān)測(cè)端口（雙配線架結(jié)構(gòu)為2個(gè)監(jiān)測(cè)端口，單配線架結(jié)構(gòu)為1個(gè)監(jiān)測(cè)端口）的記錄。這些記錄一旦被全程、全部保留，將會(huì)顯示出在整個(gè)使用期間每一個(gè)監(jiān)測(cè)端口曾經(jīng)經(jīng)歷過(guò)的全部變化情況，可以據(jù)此恢復(fù)出每一個(gè)監(jiān)測(cè)端口的歷史變遷。若配合著相關(guān)的信息和記錄，就可以精確地顯示出在歷史上每個(gè)端口每一次變遷的時(shí)間和原因，形成一份對(duì)未來(lái)的管理和規(guī)劃具有指導(dǎo)意義的歷史檔案。

作為歷史檔案而言，必須具有真實(shí)性。所以，“保留真實(shí)的記錄”成了智能布線管理系統(tǒng)的首要任務(wù)，即不能多出一條記錄，也不能缺失一條記錄，而且每一條記錄的時(shí)間和地址都要求準(zhǔn)確無(wú)誤。這是人腦無(wú)法做到的，是手工記錄難以做到的。電腦可以做到，但如果僅憑理想化的監(jiān)測(cè)、傳輸和存儲(chǔ)，則仍然難以保證記錄全部都是“真實(shí)的”，因?yàn)楸O(jiān)測(cè)、傳輸和存儲(chǔ)中仍然會(huì)出現(xiàn)概率很低但依舊可能會(huì)出現(xiàn)的信息丟失。在計(jì)算機(jī)和電腦為人們使用以來(lái)，這樣的“失誤”層出不窮。為此，人們采用了各種方式以消除或減少“失誤”的概率，例如信息編碼中的校驗(yàn)碼和糾錯(cuò)碼、磁盤(pán)陣列的Raid 0～Raid 5等。同理，在AIM系統(tǒng)中，也應(yīng)該在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上采用校驗(yàn)、糾錯(cuò)等各種方法以確保記錄的真實(shí)、可靠。

記錄的真實(shí)、可靠取決于從采集到存儲(chǔ)的全過(guò)程。智能布線管理系統(tǒng)從節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到信息顯示經(jīng)歷了三大部件：跳線監(jiān)測(cè)/顯示部件（含監(jiān)測(cè)單元和LED顯示單元）、控制器和管理軟件。當(dāng)監(jiān)測(cè)單元接收到檢測(cè)元件發(fā)回的通斷信號(hào)后，將經(jīng)過(guò)電纜傳遞給控制器，在控制器內(nèi)進(jìn)行信號(hào)甄別，判定現(xiàn)有的通斷狀態(tài)是否屬于異?，F(xiàn)象或狀態(tài)改變，如果屬于，則將信息緩存后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞給管理軟件；管理軟件在收到信息后，會(huì)將信息先保存后顯示，如果是異常信息則提請(qǐng)管理人員確認(rèn)后，作為正常的狀態(tài)改變信息存儲(chǔ)。

以上只是一個(gè)順序的信息傳遞流程，并不代表真正的、相當(dāng)復(fù)雜的信息傳輸和反饋流程。但就是在這樣的流程中，仍然可以推理出信息在內(nèi)部傳輸過(guò)程中保護(hù)的艱難程度：如果要對(duì)每一個(gè)信息通道都進(jìn)行信息的冗余和糾錯(cuò)保護(hù)，那系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將會(huì)極其復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)的難度也會(huì)非常高。

2 幾種可能會(huì)遇到的內(nèi)部保護(hù)機(jī)制

對(duì)于智能布線管理系統(tǒng)而言，產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)是由產(chǎn)品的總設(shè)計(jì)師完成的，每一個(gè)產(chǎn)品都會(huì)有不同的信息保護(hù)機(jī)制設(shè)計(jì)思路。故此，本文中將不會(huì)全面闡述信息保護(hù)的設(shè)計(jì)方法，而只是涉及其中可能會(huì)用到的幾個(gè)思路。

1)串行信息傳輸

串行信息傳輸是指使用一條數(shù)據(jù)線,將數(shù)據(jù)一位一位依次傳輸,每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度的傳輸方式，以太網(wǎng)等都是采用這種傳輸方式。由于AIM系統(tǒng)的信息量在合理的情況下并非很大，所以可以采用糾錯(cuò)碼方式排除或大幅度減少傳輸中的差錯(cuò)。對(duì)于AIM系統(tǒng)中普遍采用的有線傳輸而言，這樣的糾錯(cuò)方式應(yīng)該可以滿足需求。當(dāng)然，必要時(shí)，重發(fā)也是糾錯(cuò)的重要手段之一。

2)并行信息傳輸

在偵測(cè)/顯示部件和控制器中，有大量的電路處于并行信息傳輸狀態(tài)，在這樣的電路中，每一根傳輸線各自傳輸著一位信號(hào)，以電平“0”或“1”代表。這時(shí)，如果增加傳輸線用以傳輸糾錯(cuò)碼，將會(huì)導(dǎo)致成本的上升和電路的復(fù)雜。對(duì)此，可以借助于采樣的方式，借助于數(shù)字濾波器排除差錯(cuò)，也可以采用反饋電路進(jìn)一步確認(rèn)信息的狀態(tài)。

如果認(rèn)為必要的話，可以在硬件電路中采用多路冗余傳輸和存儲(chǔ)的方式，通過(guò)彼此之間的對(duì)比核對(duì)以確保信息準(zhǔn)確、可靠。

3)探針抖動(dòng)

探針是指機(jī)械式偵測(cè)時(shí)位于跳線插頭旁或跳線插頭上方的檢測(cè)探針，在跳線插入或拔出時(shí)，探針與接觸片之間會(huì)出現(xiàn)短暫的時(shí)通時(shí)斷現(xiàn)象，這被稱為“探針抖動(dòng)”。

這一現(xiàn)象發(fā)生在偵測(cè)單元中。跳線插入（或脫離）端口時(shí)，都會(huì)有一個(gè)從無(wú)到有（或從有到無(wú)）的演變過(guò)程，在這一過(guò)程中由于檢測(cè)單元的“抖動(dòng)”，會(huì)使相應(yīng)的電子信息也出現(xiàn)“抖動(dòng)”現(xiàn)象。無(wú)論是機(jī)械探針、紅外感應(yīng)還是磁感應(yīng)，都會(huì)存在這樣的抖動(dòng)現(xiàn)象，只有等待跳線插入（或拔出）成為現(xiàn)實(shí)后，這樣的抖動(dòng)才會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定。

抖動(dòng)現(xiàn)象是必然存在的，它可能會(huì)導(dǎo)致信息出現(xiàn)短時(shí)間的不穩(wěn)定，但不應(yīng)該出現(xiàn)一直不穩(wěn)定的現(xiàn)象。所以，可以在抖動(dòng)發(fā)生時(shí)，記錄發(fā)生的時(shí)間，并采用數(shù)字濾波器方式確定抖動(dòng)的波形，一旦到達(dá)門(mén)限時(shí)就可以認(rèn)為跳線已經(jīng)進(jìn)入到另一個(gè)狀態(tài)，這時(shí)抖動(dòng)發(fā)生時(shí)所記錄的時(shí)間生效。而萬(wàn)一濾波后的波形沒(méi)有達(dá)到門(mén)限，則同樣應(yīng)該予以記錄，因?yàn)樗碇鴤蓽y(cè)單元遇到了短暫的干擾，這些干擾可能是有人想拔出跳線而最終沒(méi)有完成，也可能是偵測(cè)單元周邊出現(xiàn)了振動(dòng)、移位等不正常的現(xiàn)象。

對(duì)于干擾類(lèi)型的記錄，管理軟件應(yīng)統(tǒng)計(jì)其出現(xiàn)的頻度，它可能成為運(yùn)維管理制度制定時(shí)的重要參考因素，也可能成為智能布線管理系統(tǒng)產(chǎn)品改進(jìn)的重要依據(jù)。

4)緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)

緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)，顧名思義是暫時(shí)存放信息的數(shù)據(jù)庫(kù)或存儲(chǔ)單元。在智能布線管理系統(tǒng)中，可以分為傳輸緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)和輸入/輸出緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)兩大類(lèi)。

（1）傳輸緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)

在偵測(cè)/顯示部件與控制器之間，在控制器與管理軟件之間，都存在著連接線纜，而這些連接線纜都存在著發(fā)生故障的可能，特別是在控制器與管理軟件之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸更可能發(fā)生傳輸阻塞等現(xiàn)象。同樣的例子也出現(xiàn)在智能建筑的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，有些網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)品種中會(huì)配備SD卡卡槽，可以裝入SD卡以備在傳輸阻塞時(shí)將圖像緩存在SD卡中，等待網(wǎng)絡(luò)暢通后將緩存的圖像遠(yuǎn)傳。

對(duì)于偵測(cè)/顯示部件，可以在部件內(nèi)帶有傳輸緩沖數(shù)據(jù)單元，也可以借助于反饋機(jī)制，在控制器上直接讀取偵測(cè)/顯示部件中的偵測(cè)數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)，因而將傳輸緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)建立在控制器內(nèi)，以簡(jiǎn)化偵測(cè)/顯示部件的電路。對(duì)于控制器而言，增加傳輸緩沖單元相對(duì)而言容易實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)造價(jià)的影響也會(huì)比較小。

對(duì)于控制器與管理軟件之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸，其一，應(yīng)盡量采用物理隔離的網(wǎng)絡(luò)傳輸方案，將AIM系統(tǒng)的信息傳輸與其他系統(tǒng)的信息傳輸完全分離。其二，可以在兩端的網(wǎng)絡(luò)接口旁均設(shè)立傳輸緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)，以規(guī)避短時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)中斷或阻塞。同時(shí)，管理軟件中應(yīng)記錄網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪\(yùn)行狀態(tài)，并在傳輸中斷時(shí)予以報(bào)警，以便管理人員盡快恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，以免緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)溢出而導(dǎo)致記錄缺失。其三，在控制器端應(yīng)具有信息的比較能力，將異常的信息發(fā)往系統(tǒng)軟件，而不是將所有的信息變化都發(fā)給系統(tǒng)軟件。

（2）輸入/輸出緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)

在系統(tǒng)軟件中，一般會(huì)采用數(shù)據(jù)庫(kù)作為信息存儲(chǔ)的“倉(cāng)庫(kù)”。這時(shí)，應(yīng)確保數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不能被隨意讀取和寫(xiě)入，以避免因軟件編制原因、人為修改數(shù)據(jù)等因素，導(dǎo)致記錄被篡改而失去真實(shí)的價(jià)值。

建議在主數(shù)據(jù)庫(kù)外設(shè)立輸入/輸出緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)，利用輸入/輸出緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)作為主數(shù)據(jù)庫(kù)的唯一接口，所有面向主數(shù)據(jù)庫(kù)的操作均需經(jīng)過(guò)輸入/輸出緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行。由于此時(shí)的主數(shù)據(jù)庫(kù)與輸入/輸出緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)之間的軟件設(shè)計(jì)變成了“唯一”，所以可以保證在主數(shù)據(jù)庫(kù)與輸入/輸出緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)之間不會(huì)發(fā)生任何記錄流向失控的現(xiàn)象。而在應(yīng)用軟件與輸入/輸出緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)之間，則可以在輸入/輸出緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)設(shè)置多道檢查和記錄環(huán)節(jié)，屏蔽一切可以想到的異常傳輸，并對(duì)正常傳輸以外的各種傳輸申請(qǐng)均保留記錄，以便日后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和故障排查。

輸入/輸出緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)是工業(yè)控制軟件中早已使用的技術(shù)。由于AIM系統(tǒng)其實(shí)是屬于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所以借鑒工業(yè)控制中的技術(shù)不但是可行的，而且是十分有必要的。遺憾的是，由于價(jià)格的原因，無(wú)法借鑒實(shí)時(shí)工業(yè)控制軟件中實(shí)時(shí)性能更好的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，而只能采用最為普及、廣為商業(yè)系統(tǒng)采用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。

輸入/輸出緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)使系統(tǒng)的效率下降，這可以通過(guò)提高硬件速度予以彌補(bǔ)。而它所帶來(lái)的系統(tǒng)保護(hù)功能，會(huì)使主數(shù)據(jù)庫(kù)一直處于安全狀態(tài)。

5)啟動(dòng)接續(xù)

當(dāng)控制器斷電時(shí)，控制器及偵測(cè)/顯示部件中的信息是否還能得以保存，當(dāng)系統(tǒng)軟件所配套的服務(wù)器斷電后恢復(fù)時(shí)，軟件是否能夠從斷電時(shí)的斷點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行，這兩項(xiàng)要求往往不為人注意，但卻是確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)完好無(wú)損的關(guān)鍵因素。

無(wú)論是對(duì)控制器還是對(duì)系統(tǒng)軟件而言，斷電意味著原有的運(yùn)行被中止。如果重新開(kāi)始運(yùn)行，就意味著有些掃描、記錄、數(shù)據(jù)和計(jì)算半途而廢，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致極少數(shù)信息的永久丟失。對(duì)于智能布線管理系統(tǒng)而言，任何信息的丟失都是不能被接受的，所以斷電后系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)該能夠做到斷點(diǎn)接續(xù)。

當(dāng)然，對(duì)于偵測(cè)單元而言，啟動(dòng)接續(xù)應(yīng)從該端口的重新檢測(cè)開(kāi)始，而不是將原有的監(jiān)測(cè)繼續(xù)完成，因?yàn)閿嚯姾蟮臅r(shí)間已經(jīng)不是斷電前的時(shí)間，探針抖動(dòng)等現(xiàn)象不會(huì)因時(shí)間都“凍結(jié)”，所以相應(yīng)的偵測(cè)工作應(yīng)從該端口的重新偵測(cè)開(kāi)始。

“啟動(dòng)接續(xù)”對(duì)于控制器而言意味著成本提高，因?yàn)樗枰獮槊恳豁?xiàng)內(nèi)部操作都隨時(shí)保留斷點(diǎn)。同樣，對(duì)于系統(tǒng)軟件而言，意味著軟件的復(fù)雜度將會(huì)更高。但這一切是值得的，因?yàn)樗梢詫⒁磺信c時(shí)間無(wú)關(guān)的操作無(wú)中斷地接續(xù)。而對(duì)于與時(shí)間有關(guān)的操作，則應(yīng)從斷點(diǎn)開(kāi)始重新運(yùn)行，以免時(shí)間因素導(dǎo)致記錄發(fā)生偏差。

“啟動(dòng)接續(xù)”以及系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)可以被人為終止。在系統(tǒng)軟件和控制器中，都應(yīng)具有開(kāi)關(guān)（軟件開(kāi)關(guān)或硬件開(kāi)關(guān)），能夠?qū)⑾到y(tǒng)“清零”后重新啟動(dòng)，讓系統(tǒng)以全新的狀態(tài)重新開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)然，這樣的啟動(dòng)應(yīng)在系統(tǒng)中留有記錄，使管理人員能夠清晰地看到因清零而產(chǎn)生的“斷層”。

3 結(jié)束語(yǔ)

智能布線管理系統(tǒng)的內(nèi)部保護(hù)機(jī)制是必不可少的，事實(shí)上在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)也不會(huì)完全忽略它。但真正要做到保護(hù)機(jī)制完善，那就得從硬件和軟件兩方面著手，全面思考可能產(chǎn)生記錄出錯(cuò)的可能因素，哪怕是極小概率的可能性都應(yīng)該被消除。

當(dāng)然，不可避免的是，內(nèi)部保護(hù)機(jī)制意味著造價(jià)上升、速度下降和系統(tǒng)復(fù)雜，而帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)將更為穩(wěn)定、記錄將更為真實(shí)有效，而這樣的優(yōu)點(diǎn)正是智能布線管理系統(tǒng)取信于管理者的關(guān)鍵所在。如果智能布線管理系統(tǒng)僅僅只是擺設(shè)，那它將無(wú)法幫助管理者，也無(wú)法在市場(chǎng)上真正為客戶所接受。

[1] 曾松鳴.智能布線管理系統(tǒng)的核心思維：保留真實(shí)的記錄[J].智能建筑與智慧城市,2016(6):52-55.

[2] 曾松鳴.智能布線管理系統(tǒng)應(yīng)采用通用接口實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化[J].智能建筑與智慧城市,2016(7):45-48.