基于人臉識別的智能化綜合布線系統

閆 瑜，李 楓，李雅西，鄒曉穎，劉嬌麗，王 蕊

（國家電網有限公司信息通信分公司，北京 100761）

0 引言

20世紀80年代，貝爾實驗室提出了綜合布線系統這一概念［1］，將不同的設備、通信信號線通過相同的傳輸介質整合到同一套布線系統中，支持語音數據、網絡數據、圖像、多媒體業務等標準應用。狹義的綜合布線系統特指網絡綜合布線系統，只傳輸語音信號和數據信號［2］。由配線架、跳線、集線器等組成的管理子系統是綜合布線系統中最重要的部分之一，其日常人工運維量最大。整個綜合布線系統的優劣主要在于管理子系統的設計［3-4］，體現整個綜合布線系統的智能化程度［5］。

目前國家電網信息化發展迅速，樓層弱電井面積小、設備類型多，物業人員、網絡維護人員均可進出，無法溯源機柜操作存在安全隱患［6］。樓宇內部人員調整頻繁，導致樓宇綜合布線系統大規模跳線處理頻次較高，配線間內線纜龐雜，標簽脫落、磨損，人工記錄配線表準確度有待提升，冗余跳線無法識別［7］。有數據分析，網絡宕機51%是網路布線引起［8］，而人工記錄配線信息誤差又會造成3%～5%的網絡端口資源浪費［9］。因此依賴老舊的綜合布線系統及傳統人工維護手段［10］已不能滿足需求。

本文提出一種基于人臉識別的安全智能化綜合布線系統，包含配線架、管理控制器、管理軟件，能夠實時采集配線架端口連接狀態信息。采用人臉識別技術控制配線間機柜門禁，通過協議將門禁配置項關聯至綜合布線管理系統，實現一人一刷一開柜功能，有效防止無關人員進行配線操作。利用圖形化界面直觀展現整個物理層的鏈路狀態及資源情況，保證操作可靠性及準確性。通過開柜嚴判化、資源可視化、監測自動化、操作可控化，有效簡化配線系統管理，減少人為失誤，快速定位物理故障，高效管理網絡資產。

1 智能化綜合布線系統組成及功能

1.1 系統組成

智能化綜合布線系統主要由智能配線架和管理平臺組成，系統組網方式如圖1所示。樓宇中若干個智能配線架通過局域網連接到管理間的管理平臺，通過管理軟件遠程監控弱電井的配線架情況，查看網絡資源，管理樓宇的綜合布線情況。智能配線架包含電子配線架、管理單元、跳線及人臉識別模塊，其中管理單元是唯一的有源設備［11］。管理單元是智能配線架中最重要的設備，完成配線架數據采集及上傳功能，通過局域網與管理平臺連接。電子配線架采用基于鏈路探測法的電子配線架［12］，運用10針跳線進行鏈路實時檢測及告警，端口指示燈實現跳線智能化引導。人臉識別模實現電子配線架機柜門禁管理，管控機柜內操作權限并進行溯源管理。

圖1 智能化綜合布線系統組網方式

1.1.1 智能配線架

智能配線架包含人臉識別模塊、電子配線架、管理單元及跳線，連接如圖2所示。

圖2 智能配線架連接圖

1）人臉識別模塊。采用人臉識別技術進行身份鑒別，管理弱電井內的機柜門禁。人臉識別模塊包含注冊模塊和識別模塊［13］，注冊模塊通過面部識別傳感器得到合法用戶的信息，提出特征模式，創建模板，在管理平臺中進行登記存儲。識別模塊獲取面部信息后，提取特征模式［14］，并與管理平臺中的模板進行匹配，驗證用戶身份。人臉識別模塊結構如圖3所示。只有認證身份的用戶才可利用人臉打開機柜門禁，進行內部配線架上的操作，從而確保機柜內配線架上操作的安全性及可溯源性。

圖3 人臉識別模塊結構圖

電機機柜鎖與人臉識別模塊連接如圖4所示。

圖4 電機機柜鎖與人臉識別模塊連接圖

2）配線架。兩個配線架之間采取雙配的模式通過智能跳線連接，其中一個配線架后端通過網線連接到交換機端口，另外一個配線架后端通過網線連接到用戶側。該兩段鏈路均可看作固定鏈路。配線架后端通過網線與管理單元連接，管理單元前端RJ45口與交換機相連。一個配線架在1U的高度空間支持24個CAT6的RJ45端口，每個端口的上方配有LED指示燈。配線架右側配有一個LED指示燈，用于指示配線架的連接方向。LED顯示為紅色時，表明連接至交換機端；顯示為綠色時，表明連接至水平區子系統端。通過閃爍指示燈實現跳線引導及配線系統的實時監測，當鏈路非法跳接時，系統對跳轉鏈路進行告警，并定位非法跳轉信息點。

3）跳線。采用10針型RJ45水晶頭，多余針芯用于管理信號的傳輸，不與任何基于TCP/IP的數據傳輸產生沖突，將端口及線纜的狀態實時傳輸到管理平臺，設備發生故障時能夠及時發出警報。系統狀態改變時新的狀態會被及時地自動記錄下來，減少遺漏和誤記的發生。

4）管理單元。管理單元可對配線模塊進行供電，并進行實時管理。管理單元支持4個TCP/TP端口，提供類似的交換機功能；具有1個OTG mini-AB USB接口，以便在操作工作單或識別交換機時連接到外部設備，比如平板電腦。

1.1.2 管理平臺

管理平臺采用B/S架構，在瀏覽器中通過遠程登錄方式直觀展示配線系統情況，組織架構如圖5所示。管理平臺具備信息展現、查詢統計、工單管理、監控告警、系統管理及日志管理六大功能組件。通過平臺三維可視化界面查看配線架、機柜、房間資源情況，以及端到端的鏈路情況。查詢系統中的設備、鏈路信息以及實時狀態，監控非法設備接入、鏈路中斷等并告警。系統發出電子工作單，現場操作人員通過人臉識別開啟配線柜，根據電子工作單及硬件聲光指引可以獨立完成配線工作，工作完成后系統可以自動更新連接狀況并生成日志。管理平臺具有實時性、邏輯性、集中性及安全性等特點。

圖5 管理平臺組織架構圖

1.2 系統功能

1）人臉識別實現機柜門禁管理。配線架放置在樓宇弱電井中，系統能以人臉識別的方式打開每個弱電井的機柜，實現配線網絡操作的安全性及可溯源性。人臉識別可有效管控機柜內配線架的相關操作，強化機柜門禁管理，嚴格執行配線架操作規范。有權限的人員才可通過人臉識別開啟機柜進行智能配線操作，無需再設置專門人員管理機柜鑰匙，登記開關柜門操作情況及相應時間，可降低人員成本。

2）3D圖形化展示?？梢酝ㄟ^3D圖形化展現房間、機柜、配線架，以及整個光纖鏈路端到端的鏈路情況。在三維環境通過鼠標點擊實現配線間、機柜、設備的分級瀏覽，查看任意元素的詳細情況，無需維護人工配線表，實現無紙化管理。

3）實時監測系統狀態。能夠實時監測所有設備、端口及鏈路的運行狀況，設備接入配線架或離線、鏈路突然中斷皆可及時發現，提高信息化網絡穩定性和運維自動化水平。

4）智能引導跳線操作。智能配線架端口上均配有LED指示燈，能夠為現場跳線操作提供指導。運維人員通過管理平臺將跳線等任務下達到管理單元及配線架，到達現場后使用人臉識別打開配線機柜，只需要參照LED指示燈的閃爍示意進行操作，確保運維操作的準確率，提高運維效率。

5）告警下達。系統具備多級告警功能，當鏈路發生中斷時，現場通過配線架端口LED指示燈告警，并且將告警信息通過管理單元上報至管理平臺，管理平臺向運維人員發送告警短信。當跳線連接與下達任務要求不一致時，現場LED燈告警并且后臺發送告警短信要求修正連接，以提高故障響應率及解決率。

6）日志管理。在管理平臺上進行的任務生成和下發、現場執行結果上報、非法操作及告警等行為都存儲為日志，可進行導出、檢索等操作。日志管理記錄管理平臺上的所有行為，為運維工作提供憑證。

2 智能化綜合布線系統實現

以電網公司某棟辦公樓宇為試點，選取若干個弱電井進行實施，更換帶有人臉識別的機柜及智能配線架，安裝智能配線平臺。實施流程如圖6所示。

圖6 實施流程

2.1 數據整理和標簽標識

整理原有弱電井內的配線架數據，確定電話線、網線對應的信息點，并確認網絡交換機上的對應端口，形成準確的配線表。對不同位置的設備進行標識，以免混淆。

2.2 數據備份和關閉系統

提報檢修，在非工作時段對原機柜中的有源設備（如網絡交換機等）的數據進行全面備份，無誤后關閉系統。

2.3 設備下電和線路拆除

關閉系統后對有源設備下電，拆除設備及原配線架，并拆除所有線纜，拆除的線纜做好標記。

2.4 線纜整理和機柜更換

將拆除的線纜進行整理檢測，舊的機柜搬遷，更換帶有人臉識別模塊的機柜。

2.5 設備遷移

將原機柜中的有源設備遷移至新機柜中，保證所在機柜位置一致，按照整理的配線表進行線纜恢復。

2.6 設備系統上架

有源設備遷移完成后，加電測試，完成設備系統上架操作。

2.7 智能配線架安裝

按照雙配模式，每個機柜內安裝兩個配線架，一個配線架連接信息點，該部分線路固定不變；另外一個配線架連接交換機，該部分線路也固定不變，兩個配線架之間通過智能跳線連接，是靈活多變的［15］。鏈路的連接按照之前統計的配線表一一對應。鏈路及配線架安裝完畢后，安裝管理單元，每個機柜部署一臺管理單元，為其配置IP接入局域網，與管理平臺的設備連接訪問。

2.8 管理平臺安裝及調試

管理平臺的安裝環境需要部署1臺終端設備，可提供局域網絡訪問，與管理單元連接。配置管理平臺，并提供樓宇CAD平面圖、綜合布線系統圖、平面圖、點位圖表等數據信息，平臺根據數據信息調試3D展示、鏈路連接等功能模塊。

3 結語

本文分析了大型企業綜合布線系統的現狀，闡述了基于人臉識別的智能化綜合布線系統，分析了系統組成及功能，并針對某樓宇建設了智能化綜合布線系統。系統具有人臉識別實現機柜門禁管理、3D圖形化展示、實時監測系統狀態、智能引導跳線操作等功能，可提高綜合布線系統的可靠性，推進其可視化管理模式，加強安全管控，提升運維效率。