智能布线管理系统宜设有内部保护机制

文/曾松鸣(德特威勒高级技术专家 )

智能布线管理系统宜设有内部保护机制

文/曾松鸣(德特威勒高级技术专家 )

智能布线管理系统（AIM）是一套包含侦测、记录、查询和管理的综合布线系统运维管理平台。为了保证综合布线系统的记录真实有效，AIM系统将在长达5年、10年甚至更长的运维期内24h不间断地长期运行。基于这一现实，是否能够保证智能布线管理系统的稳定运行，将成为人们是否能够接受它的关键所在。

应该说，智能布线管理系统是否能够长期稳定运行，涉及多方面的因素，本文将仅从其中的一个角度——内部保护机制角度，叙述自己的认识。

1 AIM 系统设立内部保护机制的必要性

智能布线管理系统中被侦测和保存的记录是整个系统中每根跳线被监测端口（双配线架结构为2个监测端口，单配线架结构为1个监测端口）的记录。这些记录一旦被全程、全部保留，将会显示出在整个使用期间每一个监测端口曾经经历过的全部变化情况，可以据此恢复出每一个监测端口的历史变迁。若配合着相关的信息和记录，就可以精确地显示出在历史上每个端口每一次变迁的时间和原因，形成一份对未来的管理和规划具有指导意义的历史档案。

作为历史档案而言，必须具有真实性。所以，“保留真实的记录”成了智能布线管理系统的首要任务，即不能多出一条记录，也不能缺失一条记录，而且每一条记录的时间和地址都要求准确无误。这是人脑无法做到的，是手工记录难以做到的。电脑可以做到，但如果仅凭理想化的监测、传输和存储，则仍然难以保证记录全部都是“真实的”，因为监测、传输和存储中仍然会出现概率很低但依旧可能会出现的信息丢失。在计算机和电脑为人们使用以来，这样的“失误”层出不穷。为此，人们采用了各种方式以消除或减少“失误”的概率，例如信息编码中的校验码和纠错码、磁盘阵列的Raid 0～Raid 5等。同理，在AIM系统中，也应该在关键节点上采用校验、纠错等各种方法以确保记录的真实、可靠。

记录的真实、可靠取决于从采集到存储的全过程。智能布线管理系统从节点监测到信息显示经历了三大部件：跳线监测/显示部件（含监测单元和LED显示单元）、控制器和管理软件。当监测单元接收到检测元件发回的通断信号后，将经过电缆传递给控制器，在控制器内进行信号甄别，判定现有的通断状态是否属于异常现象或状态改变，如果属于，则将信息缓存后通过网络传递给管理软件；管理软件在收到信息后，会将信息先保存后显示，如果是异常信息则提请管理人员确认后，作为正常的状态改变信息存储。

以上只是一个顺序的信息传递流程，并不代表真正的、相当复杂的信息传输和反馈流程。但就是在这样的流程中，仍然可以推理出信息在内部传输过程中保护的艰难程度：如果要对每一个信息通道都进行信息的冗余和纠错保护，那系统的结构将会极其复杂，实现的难度也会非常高。

2 几种可能会遇到的内部保护机制

对于智能布线管理系统而言，产品的总体设计是由产品的总设计师完成的，每一个产品都会有不同的信息保护机制设计思路。故此，本文中将不会全面阐述信息保护的设计方法，而只是涉及其中可能会用到的几个思路。

1)串行信息传输

串行信息传输是指使用一条数据线,将数据一位一位依次传输,每一位数据占据一个固定的时间长度的传输方式，以太网等都是采用这种传输方式。由于AIM系统的信息量在合理的情况下并非很大，所以可以采用纠错码方式排除或大幅度减少传输中的差错。对于AIM系统中普遍采用的有线传输而言，这样的纠错方式应该可以满足需求。当然，必要时，重发也是纠错的重要手段之一。

2)并行信息传输

在侦测/显示部件和控制器中，有大量的电路处于并行信息传输状态，在这样的电路中，每一根传输线各自传输着一位信号，以电平“0”或“1”代表。这时，如果增加传输线用以传输纠错码，将会导致成本的上升和电路的复杂。对此，可以借助于采样的方式，借助于数字滤波器排除差错，也可以采用反馈电路进一步确认信息的状态。

如果认为必要的话，可以在硬件电路中采用多路冗余传输和存储的方式，通过彼此之间的对比核对以确保信息准确、可靠。

3)探针抖动

探针是指机械式侦测时位于跳线插头旁或跳线插头上方的检测探针，在跳线插入或拔出时，探针与接触片之间会出现短暂的时通时断现象，这被称为“探针抖动”。

这一现象发生在侦测单元中。跳线插入（或脱离）端口时，都会有一个从无到有（或从有到无）的演变过程，在这一过程中由于检测单元的“抖动”，会使相应的电子信息也出现“抖动”现象。无论是机械探针、红外感应还是磁感应，都会存在这样的抖动现象，只有等待跳线插入（或拔出）成为现实后，这样的抖动才会逐渐趋于稳定。

抖动现象是必然存在的，它可能会导致信息出现短时间的不稳定，但不应该出现一直不稳定的现象。所以，可以在抖动发生时，记录发生的时间，并采用数字滤波器方式确定抖动的波形，一旦到达门限时就可以认为跳线已经进入到另一个状态，这时抖动发生时所记录的时间生效。而万一滤波后的波形没有达到门限，则同样应该予以记录，因为它代表着侦测单元遇到了短暂的干扰，这些干扰可能是有人想拔出跳线而最终没有完成，也可能是侦测单元周边出现了振动、移位等不正常的现象。

对于干扰类型的记录，管理软件应统计其出现的频度，它可能成为运维管理制度制定时的重要参考因素，也可能成为智能布线管理系统产品改进的重要依据。

4)缓冲数据库

缓冲数据库，顾名思义是暂时存放信息的数据库或存储单元。在智能布线管理系统中，可以分为传输缓冲数据库和输入/输出缓冲数据库两大类。

（1）传输缓冲数据库

在侦测/显示部件与控制器之间，在控制器与管理软件之间，都存在着连接线缆，而这些连接线缆都存在着发生故障的可能，特别是在控制器与管理软件之间的网络传输更可能发生传输阻塞等现象。同样的例子也出现在智能建筑的视频监控系统中，有些网络摄像机品种中会配备SD卡卡槽，可以装入SD卡以备在传输阻塞时将图像缓存在SD卡中，等待网络畅通后将缓存的图像远传。

对于侦测/显示部件，可以在部件内带有传输缓冲数据单元，也可以借助于反馈机制，在控制器上直接读取侦测/显示部件中的侦测数据和显示数据，因而将传输缓冲数据库建立在控制器内，以简化侦测/显示部件的电路。对于控制器而言，增加传输缓冲单元相对而言容易实现，而且对造价的影响也会比较小。

对于控制器与管理软件之间的网络传输，其一，应尽量采用物理隔离的网络传输方案，将AIM系统的信息传输与其他系统的信息传输完全分离。其二，可以在两端的网络接口旁均设立传输缓冲数据库，以规避短时间的网络中断或阻塞。同时，管理软件中应记录网络传输的运行状态，并在传输中断时予以报警，以便管理人员尽快恢复网络的正常运行，以免缓冲数据库溢出而导致记录缺失。其三，在控制器端应具有信息的比较能力，将异常的信息发往系统软件，而不是将所有的信息变化都发给系统软件。

（2）输入/输出缓冲数据库

在系统软件中，一般会采用数据库作为信息存储的“仓库”。这时，应确保数据库中的数据不能被随意读取和写入，以避免因软件编制原因、人为修改数据等因素，导致记录被篡改而失去真实的价值。

建议在主数据库外设立输入/输出缓冲数据库，利用输入/输出缓冲数据库作为主数据库的唯一接口，所有面向主数据库的操作均需经过输入/输出缓冲数据库进行。由于此时的主数据库与输入/输出缓冲数据库之间的软件设计变成了“唯一”，所以可以保证在主数据库与输入/输出缓冲数据库之间不会发生任何记录流向失控的现象。而在应用软件与输入/输出缓冲数据库之间，则可以在输入/输出缓冲数据库内设置多道检查和记录环节，屏蔽一切可以想到的异常传输，并对正常传输以外的各种传输申请均保留记录，以便日后进行统计分析和故障排查。

输入/输出缓冲数据库是工业控制软件中早已使用的技术。由于AIM系统其实是属于实时数据采集系统，所以借鉴工业控制中的技术不但是可行的，而且是十分有必要的。遗憾的是，由于价格的原因，无法借鉴实时工业控制软件中实时性能更好的实时数据库，而只能采用最为普及、广为商业系统采用的关系型数据库。

输入/输出缓冲数据库会使系统的效率下降，这可以通过提高硬件速度予以弥补。而它所带来的系统保护功能，会使主数据库一直处于安全状态。

5)启动接续

当控制器断电时，控制器及侦测/显示部件中的信息是否还能得以保存，当系统软件所配套的服务器断电后恢复时，软件是否能够从断电时的断点继续运行，这两项要求往往不为人注意，但却是确保系统数据完好无损的关键因素。

无论是对控制器还是对系统软件而言，断电意味着原有的运行被中止。如果重新开始运行，就意味着有些扫描、记录、数据和计算半途而废，严重时可能会导致极少数信息的永久丢失。对于智能布线管理系统而言，任何信息的丢失都是不能被接受的，所以断电后系统重新启动时该能够做到断点接续。

当然，对于侦测单元而言，启动接续应从该端口的重新检测开始，而不是将原有的监测继续完成，因为断电后的时间已经不是断电前的时间，探针抖动等现象不会因时间都“冻结”，所以相应的侦测工作应从该端口的重新侦测开始。

“启动接续”对于控制器而言意味着成本提高，因为它需要为每一项内部操作都随时保留断点。同样，对于系统软件而言，意味着软件的复杂度将会更高。但这一切是值得的，因为它可以将一切与时间无关的操作无中断地接续。而对于与时间有关的操作，则应从断点开始重新运行，以免时间因素导致记录发生偏差。

“启动接续”以及系统运行应可以被人为终止。在系统软件和控制器中，都应具有开关（软件开关或硬件开关），能够将系统“清零”后重新启动，让系统以全新的状态重新开始运行。当然，这样的启动应在系统中留有记录，使管理人员能够清晰地看到因清零而产生的“断层”。

3 结束语

智能布线管理系统的内部保护机制是必不可少的，事实上在产品设计时也不会完全忽略它。但真正要做到保护机制完善，那就得从硬件和软件两方面着手，全面思考可能产生记录出错的可能因素，哪怕是极小概率的可能性都应该被消除。

当然，不可避免的是，内部保护机制意味着造价上升、速度下降和系统复杂，而带来的优点是系统将更为稳定、记录将更为真实有效，而这样的优点正是智能布线管理系统取信于管理者的关键所在。如果智能布线管理系统仅仅只是摆设，那它将无法帮助管理者，也无法在市场上真正为客户所接受。

[1] 曾松鸣.智能布线管理系统的核心思维：保留真实的记录[J].智能建筑与智慧城市,2016(6):52-55.

[2] 曾松鸣.智能布线管理系统应采用通用接口实现结构化[J].智能建筑与智慧城市,2016(7):45-48.