全生命周期的實時智能布線管理系統

文｜浙江一舟電子科技股份有限公司北京研發中心 金海濤

1 關于電子配線架標準的思考

回顧布線行業的發展，我們不難發現，布線行業是一個“標準”為王的行業，從十兆到百兆，從千兆到萬兆，標準就像一雙無形的手，引領并呵護著布線行業的發展。雖然經過布線廠家多年不遺余力地宣傳和推廣，電子配線架的概念和價值，已經被業界所接受，但是，電子配線架卻像個“孤兒”，卻被標準所遺忘。同行們在談及布線標準是否有必要時，分歧也很大，甚至有人認為，電子配線架無需制定任何標準。筆者認為，還是有必要制定電子配線架標準的，在制定過程中，還要做到三點：一是克服現有國際布線標準造成的思維定式；二是要將軟件、硬件、布線行業的理論與知識綜合運用；三是進行電子配線架的系統安裝實踐和現場調研，完成理論和實踐的結合。

目前，同行們通常將電子配線架分為端口型和鏈路型兩種類型，并就兩種類型的優劣各執己見，爭論不休。盡管其中有大家各為其主，捍衛品牌榮譽的職業因素，但是，業內的分類方法過于粗糙，概念混淆才是這兩種爭論的根本原因。

對于電子配線架分類來講，端口型和鏈路型、單配線架型和雙配線架型這兩種分類都不夠合理，我們應該根據電子配線架實現功能的不同，分為若干等級。圖1是基于RFID技術（物聯網的核心技術）的電子配線架的模型。6類跳線的兩端各有一個電子標簽，每個電子標簽內存有一個唯一的序列碼，即ID。通過軟件和硬件的配合，可以實現如下的功能：

（1）任何一端的連接器的插拔，系統都可以監測。

（2）系統可以檢測到鏈路的互連關系。

圖1 基于RFID技術的布線管理系統模型

按照過去的分類標準，這種技術結合了鏈路型和端口型的優點，應該是鏈路端口型。不難想象，按照此標準分類下去，又將會產生很多問題。首當其沖的便是三種電子配線架類型優劣的口水戰，當然，在這場戰爭中，受害者是最終用戶。筆者認為，標準的制定可以讓用戶明明白白地選用電子配線架，也有利于行業的發展。

2 全生命周期智能布線管理系統的定義和構成

以結構化布線系統相關標準為依據，基于計算機軟件和硬件技術，實現對布線系統從立項到報廢過程中全部相關信息管理的系統，稱為全生命周期智能布線管理系統，簡稱為布線管理系統。

目前，市場上的布線管理系統偏重于運維階段的管理工作，只是全生命周期的一部分，主要包括邏輯結構信息、運維信息的管理。

布線管理系統通常由服務器層、客戶端層、網絡層、控制器層、傳感器和指示器層組成。如圖2所示。

圖2 系統構成

服務器層是運行管理軟件和數據庫。服務器端可以運行C/S或B/S模式的軟件，甚至是單機版軟件。數據庫可以使用個人數據庫，也可以使用專用的數據庫系統，它實現了管理系統60%的功能。通常來講，B/S模式的安全性遜于C/S。

控制器層、傳感器和指示器層實現了管理系統30%的功能。

網絡層和客戶層實現了管理系統10%的功能。其中，為了改善用戶體驗，客戶端可以運行在手機操作系統上。

其層次結構如3圖所示。

圖3 布線管理系統層次結構

3 布線系統和布線管理系統的界面

看過上面的系統結構后，大家可能會問：“電子配線架哪去了？” 這就是本節的重點，布線系統和布線管理系統的關系。

從邏輯關系和物理結構上看，電子配線架是傳感器和指示器層與傳統配線架的結合體，是布線系統和布線管理系統的界面，就像冰與水的分界面。既然是界面，就不畢探究這個原件是屬于布線系統，還是屬于布線管理系統。

4 布線管理系統的設計原則

在論證布線管理系統設計原則前，我們可以探討一下布線系統和布線管理系統兩者之間的關系。筆者想以大家熟悉的交通管理系統舉個例子進行類比。路網、機動車、非機動車和行人是交通管理系統的管理對象；交管局、道路監控設備、信號系統、交通警察、相關的法律等構成了交通管理系統；模塊、跳線、線纜等構成了布線系統。上述的5層結構構成了布線管理系統。對比交通管理系統，我們可以初步推斷出布線管理系統的設計原則。

布線管理系統和交通管理系統的管理原則十分相似，管理原則有8條：

（1）交警和司機：布線管理系統和布線系統是主體和客體的關系，兩者涇渭分明并且管理成本要符合經濟規律。

（2）交通法：布線管理要遵守國際、國家標準，具有一定的工作流程。

（3）紅綠燈：為了使布線系統可控制，信號指引系統正確工作是最基本的要求。

（4）紅綠燈失效：布線管理系統失效時，布線系統能夠正常工作。

（5）紅綠燈錯誤：布線管理系統發生故障時，不能將故障擴散到布線系統中。

（6）道路監控：導致系統混亂的原因可追溯。

（7）交管局：集中管理，管理系統的成本要進行控制，管理層次要清晰。

（8）維護：當系統混亂時，能自動檢測混亂的位置。

綜上所述，布線系統和布線管理系統的耦合度必須控制好。按照管理原則，布線系統分為開路管理和閉環管理兩類。閉環的方式很多，其中就包括了實時管理系統。

5 布線管理系統的實時信息采集

布線管理系統的實時檢測，可以分為兩種，一種是由服務器層單獨完成；另外一種是服務器層和其他層共同作用完成。

5.1 單端監測

配線架端口能夠準確地檢測并定位到配線架端雙絞線或光纖連接器插拔動作的監測方式，稱為單端監測。包括兩種情況：

（1）插入狀態：當跳線的一端懸空時，跳線的另一端插入插座，系統能夠檢測到。

（2）拔出狀態：當跳線的兩端可靠連接后，拔出跳線的一端，系統能夠檢測到。

根據監測方法，可分為兩類：

（1）開關量型：通過微動開關、光電開關等檢測系統通斷，如圖4所示。

（2）電子標簽型：通過RFID、普通接觸式ID芯片等技術，檢測水晶頭的狀態；所謂的基于物聯網的電子配線架，就是采用這種方式，如圖5所示。

圖4 開關量技術原理圖

圖5 電子標簽技術原理圖

5.2 跳線鏈路監測

配線架能夠準確地檢測到跳線兩端連接位置，并提供定位信息的監測方式，稱為鏈路監測，這就是我們常說的鏈路型。

（1）實鏈路型：通過物理電路構成檢測回路，如圖6所示。

圖6 實電路檢測模型

（2）虛電路型：通過邏輯關系構成檢測邏輯鏈路，如圖7所示。

圖7 虛電路檢測模型

5.3 永久鏈路監測

部分鏈路監測：能夠監測到永久鏈路部分物理通道連通性的技術。如利用四對雙絞線的其中一根或多根，利用屏蔽結構或附加單獨的檢測回路。

全鏈路監測：能夠監測到永久鏈路全部物理通道連通性的技術。

6 布線管理系統的基本功能

關于布線管理系統的功能，各個廠家都有各自的宣傳資料，本文就不再詳細說明，只對大家最關心的三個功能作下簡單的介紹。

（1）端口指引

通過顯示設備，在配線間內或工作區內指示目標端口的物理位置。常見的實現方式包括：

◆ 分布指示：利用指引裝置和端口的對應關系，直接顯示目標端口的位置。例如，連接器上配有LED發光管，通過LED的顏色，亮、滅狀態，直接指示端口的位置；

◆ 集中指示在配線間內，利用字符顯示器等設備，說明端口的位置。例如，在配線架上或控制器上，通過LCD顯示器，提供指定設備端口的位置。

（2）端口信息現場查詢

在配線間內，顯示端口的相關信息。如永久鏈路所對應的工作區模塊編號。

◆間接信息查詢：通過專用裝置，檢測目標端口的位置，并在現場設備上顯示端口信息。例如，當用戶使用測試筆，點擊端口上的傳感器后，端口的信息會直接顯示在LCD上；

◆直接信息查詢：例如，將一個字符序列顯示在端口上方，通過這個字符序列直接或間接顯示端口信息。

（3）跳線信息現場查詢

顯示跳線的位置分為三類：

◆ 配線架型：顯示設備在配線架上；

◆ 主機型：顯示在控制主機上；

◆ 跳線：顯示設備在跳線上。

由于篇幅有限，本文不能包括更多的內容。智能布線管理系統是市場新的增長點，終究會有這么一天，當我們一覺醒來，所有的配線架已被電子配線架代替。