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)的監(jiān)測單元功能分析

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)是傳統(tǒng)的綜合布線系統(tǒng)與傳統(tǒng)的自動(dòng)檢測技術(shù)的結(jié)合，而效果卻是形成了一代新的綜合布線系統(tǒng)。它使得綜合布線系統(tǒng)這樣的物理層傳輸系統(tǒng)具有了智慧的眼睛，可以每時(shí)每刻看到系統(tǒng)的連接狀態(tài)變化，而將這些記錄真實(shí)的留存下來，就可以讓管理者知曉它的過去、現(xiàn)在，從而推理出它的未來。由此可知，智能布線管理系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)在于監(jiān)測單元，而控制器和軟件系統(tǒng)則是起到了傳遞、保存、統(tǒng)計(jì)、分析和顯示監(jiān)測記錄和取得預(yù)測信息的重要作用。隨著智能布線管理系統(tǒng)的不斷完善，它將不僅僅用于綜合布線系統(tǒng)，而會(huì)推廣到各種傳輸系統(tǒng)，形成對(duì)《智能建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50314—2015）中的布線系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)測和智能化管理手段。

布線，點(diǎn)監(jiān)測，線監(jiān)測，鏈路監(jiān)測，信道監(jiān)測

在智能布線管理系統(tǒng)中，監(jiān)測/顯示單元是至關(guān)重要的組成部分，在監(jiān)測/顯示單元中又以監(jiān)測單元為重。監(jiān)測單元的作用是品質(zhì)決定了智能布線管理系統(tǒng)（AIM）的成敗。除了在文檔管理和施工中能夠發(fā)揮重大作用外，它的最大作用是在綜合布線系統(tǒng)的運(yùn)維管理方面。所以，從運(yùn)維角度能夠推理出智能布線管理系統(tǒng)的主要功能。由于國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 18598中僅“規(guī)定了自動(dòng)化基礎(chǔ)設(shè)施管理（AIM）系統(tǒng)的屬性要求和建議”（開篇第一句），所以它并未直接涉及到智能布線管理系統(tǒng)的功能。

1. 監(jiān)測單元的基本功能

從愿景來看，監(jiān)測單元的作用是代替人員對(duì)線路的巡檢，使人所難以實(shí)現(xiàn)的線路巡檢成為現(xiàn)實(shí)，使巡檢成為每時(shí)每刻的工作，使線路的插拔記錄不再是煩心的人工操作而成為自動(dòng)完成、人工僅需確認(rèn)的簡單工作。為此，監(jiān)測單元的基本功能就是對(duì)監(jiān)測對(duì)象進(jìn)行長期、有效的監(jiān)測，并將監(jiān)測狀態(tài)傳輸?shù)娇刂破?，以形成?duì)監(jiān)測結(jié)果的真實(shí)記錄。

既然是對(duì)線路的巡檢，就意味著它將能夠支持信息傳輸線路（亦即《智能建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/ T 50314—2015）中的布線系統(tǒng)，它涵蓋了綜合布線系統(tǒng)以及各種智能系統(tǒng)所需要的傳輸線），其中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)底層的物理層傳輸線、電話線、音視頻線、控制線、報(bào)警線等等。同時(shí)，為了支持靈活的以跳線為基礎(chǔ)的線路切換，它還需要能夠支持各種各樣的跳線和與之對(duì)應(yīng)配線架。

這是一個(gè)長期的研發(fā)項(xiàng)目，并不可能一蹴而就。即使是僅僅面向綜合布線系統(tǒng)的智能布線管理系統(tǒng)，就已經(jīng)經(jīng)歷了20多年的歷程，至今還沒有真正為人類所完全接受。所以，面向全布線系統(tǒng)的智能布線系統(tǒng)只能一步步前行，以綜合布線系統(tǒng)的配線架跳線作為試點(diǎn)，逐漸推廣到整個(gè)布線系統(tǒng)。

在運(yùn)維的日常操作中，配線架端插拔跳線是最為常見的操作。運(yùn)維人員會(huì)根據(jù)應(yīng)用的需求變化，通過插拔跳線，使服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、主干網(wǎng)絡(luò)和工作區(qū)之間始終保持有效的跳線連接關(guān)系。一旦需求發(fā)生變化或線路出現(xiàn)故障，也會(huì)通過跳線改變到新的連接關(guān)系。只因?yàn)槿绱?，跳線插拔記錄成為跳線兩端連接關(guān)系的真實(shí)寫照，但常規(guī)的人工記錄往往容易漏記，采用智能布線管理系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)記錄和監(jiān)測就成為了替代人工記錄的理想解決方案。

需要說明的是，智能布線管理系統(tǒng)僅僅只是對(duì)線路的連接進(jìn)行監(jiān)測，未來還會(huì)對(duì)線路的破損進(jìn)行監(jiān)測，但不會(huì)監(jiān)測到線路中每芯線的連接正常與否，以免與線路上傳輸?shù)目蛻粜畔l(fā)生接觸，引發(fā)客戶對(duì)信息安全性的關(guān)注，而這一關(guān)注將會(huì)導(dǎo)致智能布線管理系統(tǒng)的應(yīng)用面大幅度縮小。

好的智能布線管理系統(tǒng)產(chǎn)品應(yīng)能夠支持各種應(yīng)用需求，其中對(duì)于監(jiān)測元件而言就需要能夠支持各種層次和各種檢測原理，做到客戶需要哪一種，系統(tǒng)就能夠提供哪一種。

2. 監(jiān)測單元的監(jiān)測點(diǎn)及監(jiān)測層次

監(jiān)測單元的監(jiān)測方式分有點(diǎn)和線兩大類，前者是面向一個(gè)個(gè)點(diǎn)位的監(jiān)測，后者是借助于監(jiān)測元件實(shí)現(xiàn)對(duì)線的監(jiān)測。由此可以形成四個(gè)層次的監(jiān)測方案：

a.點(diǎn)監(jiān)測

b.跳線鏈路監(jiān)測

c.永久鏈路監(jiān)測

d.信道監(jiān)測

這四個(gè)層次是根據(jù)布線系統(tǒng)的特點(diǎn)而形成，它們各有其用途和價(jià)值。

◎點(diǎn)監(jiān)測

點(diǎn)監(jiān)測也稱為“端口監(jiān)測”是指對(duì)傳輸系統(tǒng)中某一個(gè)“點(diǎn)”的監(jiān)測。點(diǎn)式檢測的基本原理是：在綜合布線系統(tǒng)的基本傳輸線路中，可以人工設(shè)定一個(gè)個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)（如：跳線兩端等），當(dāng)任何一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致該傳輸線路癱瘓。而非關(guān)鍵點(diǎn)（如：隱藏在天花上、墻壁里、地板下的纜線）則一般不容易出現(xiàn)故障。只要對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行檢測和監(jiān)視，故障率將大大下降。

點(diǎn)監(jiān)測在安防報(bào)警系統(tǒng)中也有應(yīng)用。最常見的門磁開關(guān)和門禁系統(tǒng)中的電鎖中都用類似的點(diǎn)監(jiān)測。其原理是：當(dāng)門磁開關(guān)安裝在門、窗或門上方的電鎖中時(shí)，只要門、窗不動(dòng)，就可以認(rèn)為沒有人闖入房間。40年來，在報(bào)警市場中，門磁開關(guān)始終是最常見、最便宜的防盜報(bào)警產(chǎn)品。

對(duì)于綜合布線系統(tǒng)而言，關(guān)鍵點(diǎn)在于跳線與插座的接口上。所以點(diǎn)式檢測大多位于配線架和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的插座附近。至于工作區(qū)面板上的插座，則因過于分散、成本過高，目前還看不到合適的檢測系統(tǒng)（包含傳輸），但從原理上說，這也是關(guān)鍵點(diǎn)之一。所以，一旦能夠推出信道監(jiān)測級(jí)的產(chǎn)品，就能夠監(jiān)管到面板上的跳線。故此，在智能布線管理系統(tǒng)中，目前的點(diǎn)監(jiān)測是對(duì)跳線的兩端進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測，一旦發(fā)生插拔動(dòng)作應(yīng)立即記錄（端口、時(shí)間等信息），并對(duì)電子工單中未記錄的操作進(jìn)行告警，提醒管理者盡早進(jìn)行處理。

由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上往往不會(huì)裝有智能布線管理系統(tǒng)中的監(jiān)測單元，所以應(yīng)能同時(shí)兼容單端監(jiān)測和雙端監(jiān)測，分別用于配線架與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間、配線架與配線架之間。但處于前者狀態(tài)時(shí)，信息無法自動(dòng)生成，所以前期需要進(jìn)行更多的人工錄入，使用過程中需要更多的人工干預(yù)。

點(diǎn)監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn)是可以知道每一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的狀態(tài)，缺點(diǎn)是各監(jiān)測點(diǎn)之間的拓?fù)溥B接關(guān)系需要人工錄入。

例如，對(duì)于一根跳線而言，兩個(gè)端口各為一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，當(dāng)兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)都提供了“連接成功”的信息后，只有在將這根跳線兩端分別插入哪個(gè)配線架、哪個(gè)端口的信息人工錄入系統(tǒng)軟件后，系統(tǒng)才知道這兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)代表著這根跳線的兩端狀態(tài)。這樣的跳線信息錄入及監(jiān)測被稱為“虛擬跳線”。

虛擬跳線可以使用普通跳線（成本低），但需事先在系統(tǒng)軟件中錄入每根跳線的拓?fù)潢P(guān)系，而無法省去人工錄入的工作量，利用系統(tǒng)自動(dòng)形成拓?fù)溥壿媹D，這是它的原理缺陷。

點(diǎn)監(jiān)測的最大優(yōu)點(diǎn)是可以用于單端監(jiān)測。當(dāng)監(jiān)測設(shè)備纜線（即：跳線的一端插在配線架上，另一端插在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中）時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端無法安裝監(jiān)測點(diǎn)，所以只能進(jìn)行單端監(jiān)測，這時(shí)采用點(diǎn)監(jiān)測是有價(jià)值的。但獲得的信息也僅有配線架單端的插拔連接信息，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端的跳線插拔信息無法獲知。

由上分析可知，點(diǎn)監(jiān)測可以用于雙配線架（即跳線兩端全部插在配線架上）和單配線架（即跳線的一端插在配線架上，另一端插在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口中）。它可以具有以下功能和優(yōu)缺點(diǎn)：

▲雙配線架結(jié)構(gòu)中跳線兩端的端口監(jiān)測；

▲單配線架結(jié)構(gòu)中配線架一端的跳線端口監(jiān)測；

▲對(duì)跳線插拔的管理要求提高，插拔人員需經(jīng)常在現(xiàn)場核對(duì)跳線的端口，以免出現(xiàn)批量性插錯(cuò)現(xiàn)象（電子工單操作時(shí)）。

點(diǎn)監(jiān)測的產(chǎn)品種類繁多，涉及光、電、磁、機(jī)等多種監(jiān)測技術(shù)，其中包括：微動(dòng)開關(guān)（機(jī)）、接觸片（電）、RFID（磁，類似于安防系統(tǒng)中的巡更點(diǎn)）、電磁感應(yīng)等。

點(diǎn)監(jiān)測在技術(shù)上最大的優(yōu)點(diǎn)是具有明確的定位信息，可以根據(jù)定位信息快速找到異?，F(xiàn)象發(fā)生的地點(diǎn)。

◎跳線鏈路監(jiān)測

顧名思義，跳線鏈路檢測方式是以跳線為檢測目標(biāo)。其原理是：在跳線中添加檢測傳輸線，并在兩端配線架或模塊中設(shè)檢測傳輸線的接入點(diǎn)，連接進(jìn)檢測電路。當(dāng)檢測線的一端在電路的控制下發(fā)出了一個(gè)點(diǎn)信號(hào)，而這個(gè)電信號(hào)為檢測線的另一端接收到時(shí)，則可以認(rèn)為該跳線的兩端已經(jīng)接入傳輸線路。至于所接入的傳輸線路是否為指定線路，可以根據(jù)跳線兩端的配線架端口發(fā)回的端口地址判定。自動(dòng)建立新的端口連接關(guān)系表，在經(jīng)過確認(rèn)后取代原有的連接關(guān)系表，并將原有連接關(guān)系表轉(zhuǎn)為歷史數(shù)據(jù)。

跳線鏈路監(jiān)測需采用專用跳線，它能夠利用系統(tǒng)自動(dòng)形成拓?fù)溥壿媹D，大大降低了人工錄入的工作量。它的原理缺陷是跳線的一端被拔出時(shí)，監(jiān)測信息立即變?yōu)椤皵嚅_”，無法知道是哪一端的插頭被拔下了。

跳線鏈路檢測主要采用9針或10針跳線（其中的中心8針用于客戶的信息傳輸，附加的1～2針用于監(jiān)測）。它的原理是：當(dāng)從跳線的一端提供一個(gè)監(jiān)測電信號(hào)給跳線上的監(jiān)測線時(shí)，電信號(hào)會(huì)沿著跳線從跳線的另一端流出，該電流如果能夠正常流動(dòng)，則跳線鏈路處于正常工作狀態(tài)，如果電流的流動(dòng)中斷，則跳線沒有插入或在中部發(fā)生斷裂。

跳線鏈路監(jiān)測一般用于雙配線架（即跳線兩端全部插在配線架上）結(jié)構(gòu)，它能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：

▲雙配線架結(jié)構(gòu)中單根跳線的整體監(jiān)測，包括兩端的端口地址及跳線的完整性；

▲雙配線架結(jié)構(gòu)中自動(dòng)形成雙配線架之間的跳線連接的拓?fù)潢P(guān)系；

▲熱備份，避免節(jié)點(diǎn)故障導(dǎo)致判斷失誤，具有故障報(bào)警功能（10針跳線用于九針監(jiān)測）；

▲單配線架結(jié)構(gòu)中單根跳線兩端連接關(guān)系監(jiān)測和單端地址監(jiān)測（特制的10針跳線）；

▲智能跳線及監(jiān)測單元自檢（10針跳線）；

▲監(jiān)測電路自成回路（10針跳線）；

▲不同控制器之間、遠(yuǎn)程端口監(jiān)測采用編碼式十針跳線結(jié)構(gòu)。

當(dāng)采用“10針跳線監(jiān)測單元”時(shí)，除了可以監(jiān)測兩個(gè)配線架之間的跳線插拔外，還可以監(jiān)測設(shè)備纜線（即：跳線的一端插在配線架上，另一端插在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中）兩端的插拔狀態(tài)，只是因網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端無法自動(dòng)獲取端口地址，所以只能通過人工錄入方式添加對(duì)端的端口地址。

跳線鏈路監(jiān)測目前采用的都是電傳導(dǎo)方式，而光傳導(dǎo)方式也是一個(gè)可選的方案。

◎永久鏈路監(jiān)測

綜合布線系統(tǒng)中的永久鏈路是指一根纜線（水平纜線或主干纜線）從一端連接器（模塊或尾纖）到另一端連接器之間的傳輸通道。而永久鏈路監(jiān)測是指對(duì)永久鏈路全程的監(jiān)測，這一監(jiān)測目前沒有合適的解決方案，而且需要注意的是，線路長度可能達(dá)到90m以上，如果在線纜（雙絞線或光纜）中添加附加的監(jiān)測線，會(huì)使系統(tǒng)的成本明顯上升；而借助于8芯傳輸線（1996年的解決方案）則會(huì)使客戶疑慮自己的信息是否會(huì)被截?。坎《臼欠駮?huì)被帶入？

永久鏈路是信息傳輸物理層中最為隱蔽的部分，盡管發(fā)生故障的概率極低，但一旦發(fā)生故障，排查、定位和排除都會(huì)十分困難，所以從應(yīng)用來看，永久鏈路檢測是遲早會(huì)出現(xiàn)的。

◎信道監(jiān)測

綜合布線系統(tǒng)是7層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的物理層，只有能夠做到全信道監(jiān)測，才能號(hào)稱整個(gè)網(wǎng)絡(luò)處于全部被監(jiān)測的狀態(tài)，但現(xiàn)在僅憑網(wǎng)管系統(tǒng)并不能做到這一點(diǎn)。當(dāng)鏈路層到應(yīng)用層由網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)管理、綜合布線系統(tǒng)的配線架端由現(xiàn)在的智能布線管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管理時(shí)，事實(shí)上還缺少的就只有永久鏈路和工作區(qū)跳線鏈路的監(jiān)測了。

信道監(jiān)測（包含永久鏈路和兩端的跳線）是智能布線管理系統(tǒng)的終極目標(biāo)，它監(jiān)測的是：整個(gè)信道（從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端至終端設(shè)備端）的跳線是否全部插好？目前還沒有此類產(chǎn)品。但從原理上分析，信道監(jiān)測單元能夠部分實(shí)現(xiàn)，而且造價(jià)上升極其有限。

對(duì)于智能布線管理系統(tǒng)而言，它的最終管理范圍應(yīng)是整個(gè)物理層，即包含著每個(gè)信道（從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備到終端設(shè)備之間的傳輸線路），配合網(wǎng)管對(duì)網(wǎng)絡(luò)的物理層進(jìn)行監(jiān)測和管理。從邏輯結(jié)構(gòu)來說，智能布線管理系統(tǒng)應(yīng)是網(wǎng)管中的一個(gè)子系統(tǒng)。

3. 監(jiān)測單元所可以用到的檢測技術(shù)

監(jiān)測單元所采用的檢測技術(shù)是在近數(shù)十年中，各行各業(yè)在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化工程中早已使用、早已成熟的自動(dòng)檢測技術(shù)，而在AIM系統(tǒng)中使用成熟的技術(shù)，有助于簡化研發(fā)，提高使用人員的信任度，因?yàn)樗恍枰俳?jīng)歷嘗試、論證、專利、冒險(xiǎn)和接受等耗時(shí)、耗力的階段，而直接接入成熟的即拿即用階段。

在自動(dòng)檢測技術(shù)中，可以用于智能布線管理系統(tǒng)的檢測技術(shù)主要有：光、電、磁、機(jī)、聲這五大類。在監(jiān)測單元中，目前“聲”還沒有看到它的應(yīng)用價(jià)值，而光、電、磁、機(jī)這四類都已經(jīng)看到了應(yīng)用的前景，其中有些已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

◎機(jī)

“機(jī)”是指機(jī)械觸點(diǎn)，它通過位移監(jiān)測獲得信息。其產(chǎn)品包括微動(dòng)開關(guān)等。

當(dāng)使用微動(dòng)開關(guān)時(shí)，會(huì)在模塊或跳線的邊壁上嵌入一個(gè)微型的微動(dòng)開關(guān)，一旦跳線插入連接器（銅纜模塊、光纖耦合器等等）時(shí)，微動(dòng)開關(guān)的觸點(diǎn)被壓下，改變了開關(guān)內(nèi)的電路接觸狀態(tài)（“斷開”到“吸合”或“吸合”到“斷開”），當(dāng)微動(dòng)開關(guān)接入電子電路時(shí)，開關(guān)內(nèi)的狀態(tài)變化就成為了跳線是否插入連接器的電子信號(hào)，成為監(jiān)測單元的監(jiān)測信號(hào)。這種方法的原理與安防系統(tǒng)中的門磁開關(guān)非常相似，是一種可靠性比較高和成本十分低廉的檢測技術(shù)。微動(dòng)開關(guān)可能出現(xiàn)的故障是觸點(diǎn)黏連，即開關(guān)在長期使用后，可能會(huì)出現(xiàn)簧片不再彈回的現(xiàn)象，稱為“黏連”，修復(fù)方法是更換微動(dòng)開關(guān)。

◎磁

“磁”是指電磁場。它可以是電磁場的場強(qiáng)變化，也可以是通過類似于RFID這樣的電磁場信息交換。

市場上現(xiàn)在流行的是RFID模式。亦即在跳線插頭上嵌入IC/ID芯片及感應(yīng)線圈，當(dāng)靠近配線架上的連接器時(shí)，連接器旁的感應(yīng)電路能夠讀取IC/ID芯片內(nèi)的端口地址碼，形成監(jiān)測信號(hào)，這個(gè)監(jiān)測信號(hào)可以上傳一個(gè)連接信息也可以上傳跳線端口的地址碼。當(dāng)所有跳線兩端的地址碼都具有一定的規(guī)律時(shí)，系統(tǒng)（控制器或系統(tǒng)軟件）能夠自動(dòng)確定跳線連接的拓?fù)潢P(guān)系。

◎電

“電”是指電子、電路，它通過電的導(dǎo)通與否來獲取信息。這樣的監(jiān)測部件包括電子探針、RJ45連接器等。

電子探針是一種套筒型結(jié)構(gòu)，其中心處的金屬針能夠在彈簧的作用下前后移動(dòng)，當(dāng)探針的對(duì)面為金屬體時(shí)，一旦探針與金屬體接觸，就形成了電路的導(dǎo)通，形成監(jiān)測單元的監(jiān)測信號(hào)。而探針內(nèi)的彈簧則可以保證探針與技術(shù)體之間形成穩(wěn)定的接觸。電子探針可能出現(xiàn)的故障是探針彎曲和彈簧失效，在設(shè)計(jì)時(shí)的解決方案是縮小探針的行程，使用時(shí)的解決方案是更換探針。

RJ45連接器一般為8針，但8針的兩側(cè)各有空余的1個(gè)槽位空間，是RJ45連接器最多可以容納10針。當(dāng)多余的2根針分別被利用起來時(shí)，就可以用于電監(jiān)測，形成點(diǎn)監(jiān)測、9針跳線鏈路監(jiān)測或10針跳線鏈路監(jiān)測。

◎光

“光”指的是使用光傳輸、光檢測技術(shù)來獲取信息?？赡苁褂玫募夹g(shù)有：主動(dòng)紅外/可見光點(diǎn)監(jiān)測和塑料光纖跳線鏈路監(jiān)測等等。

主動(dòng)紅外點(diǎn)監(jiān)測是在連接器內(nèi)設(shè)置近紅外收發(fā)組件，當(dāng)跳線插頭沒有插入時(shí)，接收器中的信號(hào)極其微弱，而插入跳線后，用于發(fā)射器件形成的紅外線被插頭發(fā)射，以強(qiáng)光信號(hào)形成接收器內(nèi)的電信號(hào)輸出。由此可見，其原理類似于智能小區(qū)的主動(dòng)紅外周界報(bào)警系統(tǒng)。這一原理不僅可采用近紅外光源，也可以采用可見光源，以利于使肉眼判斷發(fā)光器件的好壞。

當(dāng)跳線中嵌入塑料光纖時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)跳線鏈路監(jiān)測。構(gòu)想中的構(gòu)成方法是：在跳線中嵌入單芯或雙芯塑料光纖，在跳線插頭端上將纖芯外露（不超過端面的平面）或在跳線插頭端安裝微型透鏡，內(nèi)聯(lián)塑料光纖。在配線架端口上安裝紅外發(fā)光管和紅外光敏管，采用非接觸方式實(shí)現(xiàn)光通信。它相比電接觸的跳線鏈路監(jiān)測方案而言，各有優(yōu)缺點(diǎn)。

▲成本提高但減少了接觸點(diǎn)，使故障概率下降。

▲塑料光纖盡管傳輸芯徑遠(yuǎn)大于石英玻璃光纖，但仍然有沾灰的可能，從而導(dǎo)致傳輸故障。解決的方案是發(fā)現(xiàn)后清潔纖芯及光纖收發(fā)器組件的光纖端面。

▲塑料光纖用于光纖跳線時(shí)不再需要銅芯，可以規(guī)避銅價(jià)的波動(dòng)。

4. 監(jiān)測單元的監(jiān)測時(shí)間及時(shí)間間隔

當(dāng)跳線的插頭插入插座時(shí)，必然會(huì)形成前后沿抖動(dòng)，抖動(dòng)的時(shí)間可以是數(shù)十至數(shù)百毫秒，根據(jù)人的手勢、插頭上的簧片而定。當(dāng)監(jiān)測到抖動(dòng)的前沿或后沿時(shí)，用于形成的波形呈現(xiàn)抖動(dòng)，所以監(jiān)測數(shù)據(jù)可能會(huì)失誤，為此需進(jìn)行電路濾波和軟件濾波以消除抖動(dòng)。監(jiān)測到的插拔時(shí)間判定則需設(shè)定判據(jù)，依據(jù)判據(jù)輸出插拔時(shí)間數(shù)據(jù)。

為此監(jiān)測單元的監(jiān)測方式可以是連續(xù)監(jiān)測也可以是巡回監(jiān)測，前者成本高但誤動(dòng)作概率低，后者成本低但誤動(dòng)作概率會(huì)有所提高。出于成本考慮，建議采用巡回監(jiān)測方案，以一個(gè)產(chǎn)品配線架的端口數(shù)（24或48）為基數(shù)進(jìn)行每個(gè)端口的巡回監(jiān)測，而時(shí)間間隔可以設(shè)定在數(shù)百秒數(shù)量級(jí)，亦即每個(gè)端口的掃描時(shí)間為數(shù)十秒數(shù)量級(jí)，一旦發(fā)現(xiàn)某一端口出現(xiàn)前后沿抖動(dòng)或波形跳變，可以縮短該端口的巡回掃描的時(shí)間，并以濾波器（硬件和軟件）平滑后確定正確的波形及切換的時(shí)間。

5. 多重監(jiān)測的價(jià)值

在每一個(gè)時(shí)期中，都會(huì)有一股潮流去推廣某一項(xiàng)技術(shù)和某一種觀點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)好的監(jiān)測單元研發(fā)人員來說，各種檢測技術(shù)都需要花費(fèi)足夠多的時(shí)間去消化，從中找到最適用的檢測技術(shù)。一般而言，僅考慮其中一種是不完善的表現(xiàn)，就像一句詞中所說：“一花獨(dú)放不是春，百花齊放春滿園?！笔聦?shí)上，各種檢測技術(shù)會(huì)適用于不同的場合，如果在一個(gè)系統(tǒng)中，能夠?qū)⒏鞣N檢測技術(shù)用活，會(huì)使系統(tǒng)的功能局限性大幅度下降。

在防盜報(bào)警系統(tǒng)和消防報(bào)警系統(tǒng)中的探測器中，流行著“雙鑒探測器”和“三鑒探測器”，其原理就是將幾種原理不同的探測技術(shù)用在同一個(gè)探測器內(nèi)，取其“和”“或”作為信號(hào)傳輸?shù)呐袚?jù)，以達(dá)到探測失誤最小的目標(biāo)。對(duì)于AIM的監(jiān)測單元而言，也應(yīng)采用類似的技術(shù)以達(dá)到最佳的效果。

◎點(diǎn)監(jiān)測與跳線鏈路監(jiān)測并存

跳線鏈路監(jiān)測可以自動(dòng)形成跳線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且跳線兩端均插入連接器后萬一有一處（兩端插頭拔下或跳線斷裂）要求跳線中斷時(shí)產(chǎn)生報(bào)警，但它無法知道是哪一位置出現(xiàn)的中斷。而點(diǎn)監(jiān)測可以知道具體的中斷位置，當(dāng)兩種探測技術(shù)結(jié)合時(shí)，自動(dòng)形成跳線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、跳線鏈路中斷、具體中斷位置等信息將會(huì)全部展現(xiàn)在管理者面前，讓管理者能夠有的放矢地進(jìn)行行之有效的管理。

◎單配線架與雙配線架并存

對(duì)于點(diǎn)監(jiān)測而言，可以同時(shí)兼顧單配線架結(jié)構(gòu)（一端為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，另一端為配線架）和雙配線架結(jié)構(gòu)（兩端均為配線架），但它需要大量的人工錄入工作量。所以，這是一個(gè)可供選擇的解決方案。

對(duì)于10針電監(jiān)測而言，在軟件能夠同時(shí)兼顧單配線架和雙配線架的前提下，只要更換專用跳線就可以實(shí)現(xiàn)但配線架與雙配線架并存。這是一個(gè)相對(duì)而言比較理想的解決方案。畢竟要采用智能布線管理系統(tǒng)的客戶不會(huì)缺錢。

多重監(jiān)測會(huì)造成成本上升，但功能的完美則會(huì)使性價(jià)比達(dá)到更高的一個(gè)層次。從概念上看，多重監(jiān)測的目標(biāo)可以多樣化，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)檢測技術(shù)的多重監(jiān)測以達(dá)到防誤報(bào)和漏報(bào)的目的，也可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測層次的多重實(shí)現(xiàn)插拔定位，進(jìn)一步可以想象，如果將層次與檢測技術(shù)進(jìn)行有效的多重復(fù)合，將會(huì)發(fā)生……

6. 監(jiān)測單元的閉環(huán)管理

監(jiān)測單元是電子元器件構(gòu)成，從理論上存在著故障概率，為此應(yīng)在傳感器輸出端設(shè)一階反饋通道，以進(jìn)行自身的故障檢測。如果采用大規(guī)模集成電路構(gòu)成，則需要在集成電路中具有這一功能。

從運(yùn)維的角度角度來看，整個(gè)系統(tǒng)都應(yīng)該具有閉環(huán)反饋通道，使單元的質(zhì)量得到有效的監(jiān)管。但這一監(jiān)管并不需要時(shí)時(shí)進(jìn)行，僅需定期（1分鐘、1小時(shí)、1天……）進(jìn)行即可，在軟件中可設(shè)定，在控制器中執(zhí)行反饋監(jiān)測。

至于傳感器，由于它是對(duì)另一物體進(jìn)行檢測，所以難以對(duì)它進(jìn)行自動(dòng)故障診斷，只能在元器件選擇時(shí)加強(qiáng)篩選，并在實(shí)驗(yàn)中確定它在長期工作時(shí)的失效概率，通過跳線插拔或人工定期檢查方式進(jìn)行故障診斷。

7. 多種監(jiān)測單元的混合使用

多種監(jiān)測單元的混合使用是指具有不同檢測技術(shù)、屬于不同監(jiān)測層次的監(jiān)測單元或接口單元在同一個(gè)控制器范圍內(nèi)、甚至是在同一個(gè)配線架內(nèi)共存，分別完成各自的任務(wù)，合力形成一個(gè)美好的整體效應(yīng)。其簡單的應(yīng)用可以是增強(qiáng)監(jiān)測點(diǎn)的功能或?qū)崿F(xiàn)多種技術(shù)相互確認(rèn)和互檢。

監(jiān)測單元可以是單個(gè)組合型，也可以是多個(gè)集成型（如：4個(gè)、6個(gè)、12個(gè)或24個(gè)監(jiān)測單元集成為一體），但針對(duì)不同的跳線及需求，應(yīng)可以提供多種監(jiān)測單元共用于同一系統(tǒng)甚至同一配線架的產(chǎn)品，這些監(jiān)測單元中包含有各種層次、各種檢測原理的監(jiān)測單元，也包含有外部通用監(jiān)測單元和外部傳輸通用單元。

◎?qū)τ陔p配線架結(jié)構(gòu)采用點(diǎn)監(jiān)測/跳線鏈路監(jiān)測復(fù)合單元；

◎?qū)τ趩闻渚€架結(jié)構(gòu)采用點(diǎn)監(jiān)測、十針跳線鏈路監(jiān)測單元；

◎個(gè)別的遠(yuǎn)程跨控制器跳線采用編碼式十針跳線監(jiān)測單元；

◎光銅混合在同一配線架上；

◎面向機(jī)柜的通用監(jiān)測單元（燈、鎖、風(fēng)扇/風(fēng)力、溫度上限等）、面向機(jī)柜內(nèi)設(shè)備數(shù)據(jù)接口的通用傳輸接口單元與光端口、銅端口處于同一配線架；

……

其中面向機(jī)柜內(nèi)設(shè)備數(shù)據(jù)接口的通用傳輸接口單元受控制器的限制，傳輸能力只能保持在低速傳輸，而高速數(shù)據(jù)接口則可以與控制器并列的產(chǎn)品引入，此類產(chǎn)品應(yīng)具有面對(duì)其他系統(tǒng)（如：KVM系統(tǒng)等）的數(shù)據(jù)通信接口，可以經(jīng)授權(quán)將綜合布線系統(tǒng)信息提供給其他系統(tǒng)，也可以讀取其他系統(tǒng)中的管理信息（如：網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的網(wǎng)管信息等）。

8. 面向控制器的通用傳輸接口

在《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》一文中，筆者已經(jīng)提出了接口通用的觀點(diǎn)。為了達(dá)到監(jiān)測接口能夠混合使用的目的，只有通用傳輸接口才能做到。

在監(jiān)測單元與控制器之間，至少有幾種類型的資源和信息需要傳遞：

◎電源；

◎地線；

◎控制信號(hào)；

◎報(bào)警信號(hào)；

◎地址碼。

其中控制線和報(bào)警信號(hào)線也可以作為雙向串行信息傳輸使用。

對(duì)于各種監(jiān)測單元而言，只要接口的電源（包括最大供電功率）、信號(hào)協(xié)議統(tǒng)一規(guī)劃，完全可以形成現(xiàn)實(shí)有效的通用傳輸接口。

在目前的傳輸大環(huán)境下，可以想到的監(jiān)測單元聯(lián)網(wǎng)傳輸模式至少有以下幾種。

◎串口

目前的智能布線管理系統(tǒng)中控制器與配線架之間的傳輸以串口傳輸為主，每一個(gè)配線架設(shè)一個(gè)串口，通過串口電纜（或雙絞線跳線）與控制器相連。這意味著要以配線架為基本部件，而且串口意味著兩端都要有編解碼電路。

在串行傳輸過程中，電路應(yīng)主動(dòng)添加起始位、終止位和奇偶校驗(yàn)碼。

◎并口

不設(shè)地址碼，每一根線對(duì)應(yīng)一個(gè)監(jiān)測單元，另加電源線、地線和控制線/報(bào)警線。這種方式對(duì)線纜和空間的要求比較高，但接口電路相對(duì)簡單，但在線纜較長時(shí)，需要考慮采用長線傳輸電路。

在并行傳輸時(shí)，電路應(yīng)在高電平與低電平之間的中間地帶設(shè)置門限電平，并在溫度變化情況下該電平能夠確保電平的檢測不會(huì)出錯(cuò)。

另外，還可以考慮采用無線局域網(wǎng)（WLAN）、PLC（電力貓），不久的將來也可以考慮采用可見光通信等等傳輸模式。但這些傳輸模式都存在著需要添加附加電路的問題。

當(dāng)檢測單元上不設(shè)緩沖存儲(chǔ)器時(shí)，無論哪一種傳輸模式，都需要將報(bào)警地址和傳輸時(shí)間在有效的時(shí)間內(nèi)傳遞給控制器，以免因時(shí)間差導(dǎo)致記錄不再真實(shí)、有效。

9. 智能布線管理系統(tǒng)的客戶信息安全性

20年前的智能布線管理系統(tǒng)曾經(jīng)使用8芯雙絞線中的7/8線對(duì)作為檢測線，因?yàn)槟菚r(shí)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和電話都沒有使用這一對(duì)線。但這一方案在中國遇阻，在六年后變化成了九針跳線鏈路結(jié)構(gòu)和十針跳線鏈路結(jié)構(gòu)。究其原因，由于綜合布線系統(tǒng)在應(yīng)用中強(qiáng)調(diào)“綜合”二字，它包含了協(xié)議綜合、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合和應(yīng)用綜合三個(gè)方面，這就意味著雙絞線中的7/8線對(duì)可能會(huì)被用上（事實(shí)上在兩年后出現(xiàn)的千兆以太網(wǎng)已經(jīng)使用全部的8芯線），所以雙絞線中的8芯線在布線工程完工、移交給客戶時(shí)已經(jīng)屬于客戶的資源，如果其中的7/8線對(duì)或其他線對(duì)上依然傳輸著客戶所無法掌控的信息，就意味著客戶的資源受到侵犯。

另一種情況是：在某些線對(duì)中，智能布線管理系統(tǒng)占用了一些頻段資源，其出發(fā)點(diǎn)是認(rèn)為客戶并不會(huì)用足所有的頻段資源。如果從“綜合”的概念來看，同樣會(huì)有相互沖突的可能。一旦發(fā)生沖突，就意味著客戶的信息可能會(huì)被破壞。

當(dāng)在同一根雙絞線的芯線上，同時(shí)傳遞有客戶信息和智能布線管理系統(tǒng)的信息時(shí)，對(duì)信息安全比較關(guān)注的客戶就會(huì)擔(dān)心自己的信息是否會(huì)被竊取、添加或攔截。亦即擔(dān)心信息的安全性。

綜合布線的客戶長期以來一直相信自己的信息在綜合布線系統(tǒng)上傳輸時(shí)會(huì)完整無損、可以在8芯線上傳遞自己的任何協(xié)議而無需關(guān)注是否會(huì)與其它協(xié)議發(fā)生沖突，因?yàn)樵诰C合布線系統(tǒng)的傳輸線上沒有其它任何信號(hào)！這是綜合布線系統(tǒng)給客戶的信息安全性保障。為此，在形成監(jiān)測單元時(shí)，同樣不能動(dòng)用8芯雙絞線和光纖中的客戶有效傳輸線芯，而只能在外圍形成監(jiān)測。

同理，即使是外圍監(jiān)測，也應(yīng)避免電磁場等各種檢測技術(shù)有意識(shí)或無意識(shí)地獲取傳輸線路上的客戶信息。

1 0. 監(jiān)測單元的自身保護(hù)

監(jiān)測單元應(yīng)考慮自身保護(hù)機(jī)制，即在暴露的接線端等處，設(shè)立輸出電路短路保護(hù)，以避免在電路被金屬體對(duì)地/對(duì)電源短路時(shí)，導(dǎo)致內(nèi)部器件損壞。當(dāng)監(jiān)測單元出現(xiàn)短路等故障（包括內(nèi)部自檢時(shí)發(fā)現(xiàn)的故障）出現(xiàn)時(shí)，控制器應(yīng)能接收到監(jiān)測單元傳來的故障信息，包括故障發(fā)生的時(shí)間和地址。

1 1. 原型樣機(jī)與產(chǎn)業(yè)化

產(chǎn)品設(shè)計(jì)的第一步是形成原型樣機(jī)，這時(shí)的尺寸、重量、造價(jià)等等都不是問題，唯一的問題是功能是否能夠達(dá)到。到了第二階段，是形成能夠穩(wěn)定投產(chǎn)、故障率低的正式樣機(jī)，尺寸、重量、功能、結(jié)構(gòu)、壽命以及原理性造價(jià)等都成為了考慮的因素，甚至要使生產(chǎn)環(huán)境的波動(dòng)而導(dǎo)致的產(chǎn)品性能波動(dòng)將到最低。到了第三階段，需要考慮元器件的等級(jí)下降對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，由于元器件等級(jí)與造價(jià)有直接的關(guān)系，所以元器件的等級(jí)下降可以大幅度降低產(chǎn)品造價(jià)，但作為一個(gè)真正合格的設(shè)計(jì)師而言，應(yīng)該做到的是元器件等級(jí)下降不會(huì)造成產(chǎn)品品質(zhì)的下降（在保質(zhì)期內(nèi)）。錢要花在刀刃上。只有真正將監(jiān)測單元及傳輸線路的造價(jià)降下來，才能讓客戶接受，才能讓制造商有利潤，這才是真正實(shí)現(xiàn)了電子工程中“三次設(shè)計(jì)理論”的基本概念，即原型、穩(wěn)定、低價(jià)。

要達(dá)到產(chǎn)業(yè)化害需要考慮產(chǎn)品潛在的故障問題，由于設(shè)計(jì)師存在著慣性思維，產(chǎn)品本身的三次設(shè)計(jì)并不能完全排除所有的故障。故此，在正式投產(chǎn)前，應(yīng)借助于軟件測試原理，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行非常規(guī)使用的極限測試，將所有的問題在產(chǎn)業(yè)化投產(chǎn)前解決，而不是等待產(chǎn)品上市后發(fā)布一個(gè)個(gè)“補(bǔ)丁”進(jìn)行修補(bǔ)。因?yàn)榍罢呖梢宰龅綇膬?nèi)到外全面的解決問題，而后者只能做到“頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳”，無法做到根本性的排除故障，甚至可能會(huì)出現(xiàn)補(bǔ)好一處研發(fā)更多故障的現(xiàn)象。

1 2. 結(jié)束語

監(jiān)測單元在智能布線管理系統(tǒng)中具有舉足輕重的作用，但往往被人所忽視，導(dǎo)致智能布線管理系統(tǒng)的水平一直以來處于未成熟、有購買需求而少有應(yīng)用需求的境地。對(duì)于研發(fā)人員來說，一旦在監(jiān)測單元上實(shí)現(xiàn)了“萬紫千紅”，會(huì)大大提升使用者對(duì)智能布線管理系統(tǒng)的信任度，同時(shí)讓智能布線管理系統(tǒng)真正成為不可或缺的傳輸線路管理系統(tǒng)之一。當(dāng)然，產(chǎn)品的開發(fā)與系統(tǒng)推出往往存在著時(shí)間上的矛盾，所以在實(shí)現(xiàn)規(guī)劃好了整體結(jié)構(gòu)后，分部實(shí)施、逐步推出將是對(duì)各方都有利的做法。

需要注意的是，監(jiān)測單元僅僅是監(jiān)測/顯示單元中的一部分，在設(shè)計(jì)真實(shí)的監(jiān)測單元時(shí)，除了需要考慮監(jiān)測單元自身的功能外，還需要提示兼顧顯示單元的電路組成，以達(dá)到信息、傳輸共享的目的，簡化整體電路。另外，監(jiān)測/顯示單元將安裝在智能配線架上，其安裝位置和尺寸將是監(jiān)測/顯示單元的設(shè)計(jì)中必須認(rèn)真考慮的問題。這些問題將在后續(xù)文章中將會(huì)逐一進(jìn)行分析。

參考資料

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[2] 《智能建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50314-2015）.

[3] 《INFORMATION TECHNOLOGY - Automated infrastructure management (AIM)-requirements, data exchange and applications》（ISO/IEC 18598-2016，討論稿）.

[4] 《Information technology - Implementation and operation of customer premises cabling - Part 2: Planning and installation》（ISO 14763-2-2014，討論稿）.

[5]《Administration Standard for Telecommunications Infrastructure》（ANSI/TIA-606-B-2012）.

[6]《電子配線架的檢測原理評(píng)析》（曾松鳴）.

[7]《“綜合布線系統(tǒng)”六字真經(jīng)》（曾松鳴）.

[8]《從運(yùn)維角度看智能布線管理系統(tǒng)的功能》（曾松鳴）.

[9]《智能布線管理系統(tǒng)的檢測機(jī)理與工程價(jià)值》（曾松鳴）.

[10]《智能布線管理系統(tǒng)的核心思維：保留真實(shí)的記錄》（曾松鳴）.

[11]《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》（曾松鳴）.

[12]《從運(yùn)維角度分析智能布線管理系統(tǒng)的基本功能》（曾松鳴）.

[13]《智能布線管理系統(tǒng)宜設(shè)有內(nèi)部保護(hù)機(jī)制》（曾松鳴）.

[14]《智能布線系統(tǒng)的監(jiān)測單元響應(yīng)時(shí)間和顯示掃描周期探討》（曾松鳴）.

[15]《智能布線管理系統(tǒng)的10針監(jiān)測單元探討》（曾松鳴）.