這篇建筑工程師論文發(fā)表了智能建筑檢測中存在的問題和評測方法，智能化設(shè)備主要用于承載安全技術(shù)防范系統(tǒng)，通過對問題的梳理和分析，論文對信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)評測進(jìn)行了研究，探討了檢測標(biāo)準(zhǔn)存在的問題，其質(zhì)量好壞直接影響到智能建筑工程的使用性能。

　　關(guān)鍵詞：建筑工程師論文,智能建筑,息網(wǎng)絡(luò)

　　引言

　　由于信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對智能建筑工程中各類智能化系統(tǒng)互連互通的基礎(chǔ)性作用，在系統(tǒng)運行業(yè)務(wù)上線前，工程各方特別是建設(shè)方非常重視第三方檢測機(jī)構(gòu)對信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的檢測評估結(jié)果。第三方檢測機(jī)構(gòu)主要依據(jù)文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]的要求開展檢測評估工作。文獻(xiàn)[1]將智能建筑信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)，其中網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)有較完備的檢測評估國家標(biāo)準(zhǔn)，而計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要依據(jù)文獻(xiàn)[2]的要求進(jìn)行檢測。文獻(xiàn)[1]又根據(jù)承載業(yè)務(wù)特點，將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為業(yè)務(wù)辦公網(wǎng)和智能化設(shè)備網(wǎng)。

　　智能化設(shè)備網(wǎng)主要用于承載安全技術(shù)防范系統(tǒng)、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等業(yè)務(wù)專用網(wǎng)絡(luò);業(yè)務(wù)辦公網(wǎng)主要用于支撐單位日常管理和辦公的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。雖然兩者在原理上都符合IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃和建設(shè)的要求，但在設(shè)計要求、業(yè)務(wù)特點及使用方式上都有所不同。由于文獻(xiàn)[2]給出的是通用三層IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的測試方法，文獻(xiàn)[1]也未針對智能建筑中不同網(wǎng)絡(luò)的特點提供檢測方法和指導(dǎo)意見，這就使得第三方檢測機(jī)構(gòu)在開展工程現(xiàn)場檢測時遇到不少困難。

　　1檢測標(biāo)準(zhǔn)存在的問題

　　文獻(xiàn)[2]規(guī)定了信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸性能、應(yīng)用性能、系統(tǒng)功能和管理功能四大類要求，其中傳輸性能和應(yīng)用性能對建成后的使用性能尤為關(guān)鍵，是建設(shè)方的主要關(guān)注點，也是第三方檢測的重點。傳輸性能測試項目主要包括傳輸速率、吞吐率、傳輸時延和丟包率等參數(shù);應(yīng)用性能測試項目包括DHCP服務(wù)性能、DNS服務(wù)性能及其他應(yīng)用協(xié)議性能等。在實際工程檢測中，文獻(xiàn)[2]要求的性能測試方法，經(jīng)常和用戶測試需求、工程現(xiàn)場條件及方法可操作性等方面存在矛盾的情況。

　　1.1不滿足用戶測試需求

　　從用戶角度，希望通過檢測評估網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能是否能滿足業(yè)務(wù)上線后的使用要求，其強調(diào)的是網(wǎng)絡(luò)運行情況整體達(dá)標(biāo)或符合設(shè)計的要求。而文獻(xiàn)[2]側(cè)重工程驗收，其定義的測試方法更多是考慮對工程施工和安裝質(zhì)量好壞驗證。為了達(dá)到驗證目的，傳輸速率、吞吐率、傳輸時延和丟包率等性能項目都采用單鏈路雙端測試方法，如圖1所示系統(tǒng)處于空載狀態(tài)下，節(jié)點1和節(jié)點2間設(shè)置網(wǎng)絡(luò)性能測試儀建立通信后，測試兩節(jié)點間鏈路的各項性能指標(biāo)。這種測試模型雖然能充分驗證單條鏈路下的傳輸性能，但無法從組網(wǎng)整體上有效驗證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能。此外，實際工程網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計時往往對業(yè)務(wù)模型有初步預(yù)估，用戶往往也要求第三方檢測機(jī)構(gòu)能根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)劃，構(gòu)建業(yè)務(wù)模型進(jìn)行整體網(wǎng)絡(luò)性能的評估。圖1單鏈路性能測試模型

　　1.2不具備工程測試條件

　　文獻(xiàn)[2]要求DHCP、DNS服務(wù)性能測試采用單端測試，即終端節(jié)點單獨對應(yīng)用服務(wù)器發(fā)起請求，如圖1所示的應(yīng)用服務(wù)單端測試。為了應(yīng)用服務(wù)性能測試的有效性，文獻(xiàn)[2]要求有足夠數(shù)量用戶同時訪問服務(wù)器。但業(yè)務(wù)辦公網(wǎng)在建成未投入使用前，末端信息點并未接入辦公電腦等使用終端，DHCP和DNS服務(wù)性能無法實現(xiàn)有足夠數(shù)量用戶訪問服務(wù)器。即使一些已投入使用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也很難實現(xiàn)用戶終端(如辦公電腦)同時進(jìn)行服務(wù)性能訪問。因此，在工程測試中應(yīng)用服務(wù)性能測試往往是在空載條件下，被簡化為從末端單個信息點測試性能。

　　1.3工程測試可操作性不高

　　智能設(shè)備網(wǎng)在工程驗收前，終端一般已安裝并接入系統(tǒng)，按照文獻(xiàn)[2]的要求進(jìn)行空載鏈路測試，就需要改變安裝條件和系統(tǒng)配置，一方面違背了驗收測試要求，另一方面操作(改變且須恢復(fù))也非常繁瑣。此外，文獻(xiàn)[2]對傳輸性能測試的要求須覆蓋接入層、匯聚層和核心層鏈路，即測試鏈路要求分段執(zhí)行。由于匯聚層、核心層設(shè)備的上聯(lián)接口匯聚眾多下聯(lián)接口的總負(fù)荷，上聯(lián)接口擁有更高帶寬，因此實際工程測試中無法從下聯(lián)接口構(gòu)造數(shù)據(jù)流來測試上聯(lián)接口鏈路的性能。

　　綜上，隨著智能建筑信息網(wǎng)絡(luò)承載不同業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)性能的不同要求，文獻(xiàn)[2]給出的以單鏈路性能為主的測試模型也暴露出更多局限性。實際工程檢測中，越來越多用戶希望采用接近網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)模型狀態(tài)下整體性能檢測評估的方法。智能化設(shè)備網(wǎng)應(yīng)將所有終端設(shè)備處于典型工作運行狀態(tài)，選擇系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)傳輸路徑進(jìn)行單鏈路性能進(jìn)行測試，如終端設(shè)備接入層交換端口至數(shù)據(jù)接收服務(wù)端間性能，這樣才能比較客觀量化系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)的性能指標(biāo);業(yè)務(wù)辦公網(wǎng)，往往在驗收測試時還沒有接入終端并開啟業(yè)務(wù)，這類信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就需要根據(jù)設(shè)計要求及業(yè)務(wù)特點，由第三方機(jī)構(gòu)構(gòu)建相應(yīng)業(yè)務(wù)模型進(jìn)行檢測評估。

　　2檢測評估方案的改進(jìn)

　　針對標(biāo)準(zhǔn)對不同信息網(wǎng)絡(luò)檢測評估方法出現(xiàn)的問題，方案的改進(jìn)方向主要基于以下方面的考慮。

　　2.1滿足用戶測試需求

　　在測試中如何正確或接近構(gòu)建用戶業(yè)務(wù)模型，成了滿足用戶測試需求和檢測評估有效性的關(guān)鍵因素。在已建成的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上構(gòu)建一定業(yè)務(wù)負(fù)荷，同時依據(jù)文獻(xiàn)[2]的測試方法，在系統(tǒng)滿足一定業(yè)務(wù)負(fù)荷基礎(chǔ)上進(jìn)行鏈路傳輸性能測試的結(jié)果比系統(tǒng)空載條件下的測試結(jié)果，更能反映網(wǎng)絡(luò)性能狀況。圖2所示為一個典型的局域網(wǎng)組網(wǎng)模型，測試選擇E1節(jié)點到En節(jié)點的鏈路測試傳輸性能，E1和En節(jié)點分布在局域網(wǎng)兩個不同區(qū)域，其通信鏈路分別跨越了各自區(qū)域的接入層、匯聚層和核心層，是測試兩個區(qū)域業(yè)務(wù)互訪性能。根據(jù)文獻(xiàn)[2]的測試要求：整個系統(tǒng)處于空載狀態(tài)下，在E1和En兩個節(jié)點設(shè)置通信儀表進(jìn)行雙端測試。但根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求，系統(tǒng)上線后區(qū)域1和區(qū)域2之間不同節(jié)點會有較頻繁的業(yè)務(wù)。圖3所示為根據(jù)系統(tǒng)上線的業(yè)務(wù)特征構(gòu)建的區(qū)域1和區(qū)域2間節(jié)點間業(yè)務(wù)情況，紅色標(biāo)注的是主要業(yè)務(wù)鏈路。用戶測試需求提出在這些主要業(yè)務(wù)鏈路承載一定負(fù)荷情況下，測試業(yè)務(wù)鏈路的傳輸性能，包括傳輸速率、吞吐率、傳輸時延和丟包率。

　　2.2測試不同網(wǎng)絡(luò)具有普遍可操作性

　　在圖3所示業(yè)務(wù)鏈路上加載業(yè)務(wù)負(fù)荷，比較常見的方式是配置筆記本電腦或PC，安裝打流軟件，手工配置業(yè)務(wù)模型。但如果業(yè)務(wù)模型一旦復(fù)雜，筆記本或PC需求量較大，不利于工程現(xiàn)場測試，而且業(yè)務(wù)配置分散且繁瑣，無法做到同一時間構(gòu)建穩(wěn)定業(yè)務(wù)模型。此外，工程現(xiàn)場各終端信息點一般不配置電源，無法解決PC供電及筆記本電池供電時間短等矛盾。因此，為實現(xiàn)不同工程條件下現(xiàn)場靈活構(gòu)建業(yè)務(wù)模型，需要一種輕巧且易操作的便捷式設(shè)備。

　　2.3方案測試設(shè)備須經(jīng)濟(jì)實用

　　由于所需要構(gòu)建的業(yè)務(wù)模型需要在不同鏈路且不同位置(區(qū)域)部署，就需要投入一定數(shù)量的測試設(shè)備。如果要購買儀器供應(yīng)商專用的網(wǎng)絡(luò)測試設(shè)備，由于這類設(shè)備的設(shè)計用于比較完整的測試需求，具備完整的功能，因此成本比較高。通過用戶測試需求的分析：圖3中系統(tǒng)業(yè)務(wù)模型只需一定數(shù)量IP設(shè)備生成業(yè)務(wù)流量進(jìn)行構(gòu)建，而鏈路的性能還可以依據(jù)文獻(xiàn)[2]的方法通過單鏈路進(jìn)行測量，只是系統(tǒng)有空載狀態(tài)改變?yōu)橐欢I(yè)務(wù)負(fù)荷的狀態(tài)，即單鏈路性能在系統(tǒng)一定背景流量狀態(tài)下進(jìn)行測試。根據(jù)業(yè)務(wù)模型構(gòu)建的要求，筆者采用基于ARM微處理芯片實現(xiàn)一套業(yè)務(wù)模型生成系統(tǒng)。如圖4所示，在該套系統(tǒng)中可以不同節(jié)點間互打IP流量，用于構(gòu)建可定制化的鏈路業(yè)務(wù)模型;不同節(jié)點也可以向Server發(fā)送請求，用于滿足文獻(xiàn)[2]中DNS、DHCP一定數(shù)量終端設(shè)備同時請求業(yè)務(wù)。

　　3方案可行性驗證

　　筆者將兩套基于ARMCortex-A8的TIAM3358微處理開發(fā)板(提供完善軟件開發(fā)環(huán)境)作為TrafficNode，并在其上進(jìn)行軟件移植和二次開發(fā)，實現(xiàn)了配置管理、IP協(xié)議棧及ServicGen等軟件功能。在PC端開發(fā)了基本的Controller軟件，并進(jìn)行實際組網(wǎng)連接測試。開發(fā)板集成AR8035網(wǎng)絡(luò)芯片，和AM3358微處理配合支持實現(xiàn)10M/100M/1000M以太網(wǎng)功能。兩套開發(fā)板各自通過20000mAH充電寶進(jìn)行供電，提供12V輸出電壓。表1所示為配置兩個TrafficNode雙向互打UDP數(shù)據(jù)流情況下的測試數(shù)據(jù)。從測試結(jié)果看，以ARM作為主處理芯片還很難實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口線速處理性能，表1中穩(wěn)定帶寬是經(jīng)過多次軟件優(yōu)化后的測試結(jié)果，但從各信息點終端側(cè)構(gòu)造業(yè)務(wù)模型而言，這樣的帶寬性能已經(jīng)能滿足使用要求。能耗方面，開發(fā)板還存在一些多余接口功能的電能消耗，以TrafficNode的基本功能要求，下一步可以開發(fā)制作僅需主處理和網(wǎng)絡(luò)功能的TrafficNode硬件單板，取得更低能耗和最小設(shè)備體積。此外，選擇容量更高的充電寶也可以進(jìn)一步提高測試時長。

　　4結(jié)束語

　　隨著信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在智能建筑各系統(tǒng)建設(shè)中的地位越來越高，第三方機(jī)構(gòu)對信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的檢測評估被賦予了更高期待。為了能更好測試和評估系統(tǒng)性能，需要進(jìn)一步提高測試手段和方法。通過對被測系統(tǒng)業(yè)務(wù)特點的分析，構(gòu)建系統(tǒng)業(yè)務(wù)背景負(fù)荷基礎(chǔ)上進(jìn)行鏈路性能測試的方法，不僅能滿足用戶測試需求，同時也是文獻(xiàn)[2]標(biāo)準(zhǔn)測試方法的優(yōu)化改進(jìn)。本研究的下一步工作將在性能、能耗、成本和體積方面取得最佳平衡前提下進(jìn)一步優(yōu)化TrafficNode，并實現(xiàn)TrafficNode批量生產(chǎn)和部署，以期為智能建筑信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供一套業(yè)務(wù)模型可靈活定制的測試方案。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]GB50339-2013.智能建筑工程質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

　　[2]GB/T21671-2008.基于以太網(wǎng)技術(shù)的局域網(wǎng)系統(tǒng)驗收測評規(guī)范[S].

　　作者：陳學(xué)鋒 徐偉 單位：江蘇省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院 國家信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心

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