教學(xué)用新型以太網(wǎng)交換機(jī)機(jī)柜的改造

石亮亮   張雪峰   

摘 要：新型以太網(wǎng)交換機(jī)融合了《防水型電氣控制柜》（專利號：ZL 201420586700.9）和《一種以太網(wǎng)交換機(jī)》（專利號：ZL 201520059684.2）兩個國家專利。新型以太網(wǎng)交換機(jī)是一種節(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、操作便捷，適用于計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生實(shí)訓(xùn)的設(shè)備。本交換機(jī)結(jié)構(gòu)有兩個特點(diǎn)：一通過防塵防水功能彌補(bǔ)了傳統(tǒng)機(jī)箱防塵防水效果不理想的缺陷；二通過加裝網(wǎng)孔保護(hù)裝置有效防止拉動網(wǎng)線導(dǎo)致交換機(jī)上網(wǎng)孔變形損壞情況的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)交換機(jī)  防水防塵  網(wǎng)孔保護(hù)

【Abstract】 The new Ethernet switch incorporates two national patents, "waterproof electric control cabinet" (patent no. : ZL 201420586700.9) and "one Ethernet switch" (patent no. : ZL 201520059684.2). The new Ethernet switch is a kind of equipment which is energy-saving, environment-friendly, simple in structure, low in price and convenient in operation, which can be applied to the practical training of computer students. The structure of this switch has two characteristics: first, it makes up for the defects of the traditional case of dustproof and waterproof effect by means of dustproof and waterproof. It is effective to prevent the distortion of the network hole caused by the network wire by installing mesh protection device.

【Key  Words】 Ethernet switch, waterproof and dustproof mesh protection

隨著科技的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為我們學(xué)習(xí)和生活必不可少的組成部分，而以太網(wǎng)交換機(jī)又是網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)鏈路層的重要設(shè)備。以太網(wǎng)交換機(jī)起到接收、分配、轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)廣播幀的作用。筆者從事計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)10余年，發(fā)現(xiàn)以太網(wǎng)交換機(jī)在教學(xué)中存在防塵防水不理想和網(wǎng)孔容易損壞的缺陷，經(jīng)過多年的研究，筆者完成了對設(shè)備升級和完善，兩項(xiàng)技術(shù)獲得國家專利，彌補(bǔ)了原有設(shè)備的不足，該設(shè)備已經(jīng)在多家學(xué)校推廣并使用。

一、   研制背景

    第一、我校專業(yè)教師每年會進(jìn)行為期兩個月的企業(yè)實(shí)踐和調(diào)研，筆者在此過程中發(fā)現(xiàn) 很多企業(yè)的以太網(wǎng)交換機(jī)會出現(xiàn)布滿灰塵，而放在位置較低的交換機(jī)還出現(xiàn)被水飛濺到等現(xiàn)象，影響網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和正常工作。

第二、計(jì)算機(jī)拆裝課是職業(yè)院校計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，在網(wǎng)絡(luò)連接環(huán)節(jié)由于學(xué)生要頻繁地插拔網(wǎng)線而經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)孔損壞現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了教學(xué)。為了學(xué)生操作方便計(jì)算機(jī)拆裝實(shí)訓(xùn)室的以太網(wǎng)交換機(jī)均安裝在較低位置，在打掃衛(wèi)生過程中不同程度的出現(xiàn)灰塵和水滴進(jìn)入交換機(jī)，影響了設(shè)備的正常使用。

二、研制目的

    新型以太網(wǎng)交換機(jī)的研制是想設(shè)計(jì)一種同時具備防塵防水功能、結(jié)構(gòu)簡單、拆裝維護(hù)方便、結(jié)構(gòu)合理、防塵防水效果明顯、防護(hù)等級高的防塵防水器來解決企業(yè)和學(xué)校交換機(jī)防塵防水效果不理想的問題，把企業(yè)實(shí)際問題引入到教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育服務(wù)于企業(yè)生產(chǎn)的理念；希望開發(fā)一種網(wǎng)孔保護(hù)裝置減少經(jīng)常插拔網(wǎng)線、各方向拉網(wǎng)線對網(wǎng)孔的損傷。

    三、研制分析

由企業(yè)專家、專業(yè)教師成立研發(fā)小組并進(jìn)行集體論證和分析，我們采用先分組后合并的思路，成立了防塵防水小組和網(wǎng)孔保護(hù)小組。

（一）    防塵防水分析

傳統(tǒng)交換機(jī)的防塵防水即在柜體上開設(shè)向柜體外下方45度的百葉窗（圖1），無法阻擋較輕灰塵的進(jìn)入，也無法阻擋飛濺水滴的進(jìn)入，灰塵長時間的積累導(dǎo)致交換機(jī)的發(fā)熱和工作不穩(wěn)定。我們經(jīng)過分析決定交換機(jī)柜體使用冷軋板構(gòu)成一體化柜體，顛覆傳統(tǒng)的鋁型材搭建的典型控制柜形式，由于一體式設(shè)計(jì)，各柜面之間沒有空隙，比起傳統(tǒng)交換機(jī)柜具有更優(yōu)秀的防塵功能，避免灰塵進(jìn)入柜體內(nèi)，減少發(fā)熱等現(xiàn)象。防塵防水的思路是在柜壁上用鉸鏈安裝有防塵防水器（圖2、圖3）（已獲得國家專利）。

圖1   傳統(tǒng)型以太網(wǎng)交換機(jī)防塵防水形式

圖2  整體結(jié)構(gòu)示意圖

1柜壁、2防塵防水器

圖3 防水防塵器安裝結(jié)構(gòu)示意圖

1柜壁、2防塵防水器、3第一安裝架、4第一百葉窗、5第二安裝架、6第二百葉窗、7第一出風(fēng)口、8第二出風(fēng)口、9插槽、10灰塵過濾網(wǎng)、11斜角壁、12密封墊、13安裝洞、14濾網(wǎng)插

如圖3所示，在以太網(wǎng)交換機(jī)柜體的柜壁1上設(shè)有安裝洞13，安裝洞13的頂部通過鉸鏈安裝有防塵防水器2；防塵防水2為盒裝結(jié)構(gòu)，其盒體外側(cè)壁下部設(shè)有第一出風(fēng)口7，第一出風(fēng)口7后方的第一安裝架3上安裝有第一百葉窗4，其盒體內(nèi)側(cè)壁上部設(shè)有第二出風(fēng)口8，第二出風(fēng)口8后方的第二安裝架5上安裝有第二百葉窗6，所述的盒體內(nèi)壁的頂部及底部分別對應(yīng)設(shè)有一插槽9，插槽9內(nèi)裝有灰塵過濾網(wǎng)10，盒體頂部中央開有濾網(wǎng)插口14；所述的安裝洞13下方的柜壁1為斜角壁11，所述的斜角壁11上安裝有密封墊12。

（1）防塵功能：當(dāng)帶有灰塵的氣體進(jìn)入交換機(jī)柜時要經(jīng)過防水防塵器，氣體要經(jīng)過第一出風(fēng)口的第一百葉窗，由于百葉窗葉片向下開口45°，所以大顆粒較重灰塵將無法進(jìn)入第一百葉窗，帶有較輕灰塵的氣體進(jìn)入第一出風(fēng)口后遇到灰塵過濾網(wǎng)，將灰塵及物體過濾掉。通過的氣體再經(jīng)過第二百葉窗，第二百葉窗的葉片也是向下開口45°，通過第二出風(fēng)口的氣體經(jīng)過這種錯位的出風(fēng)口被完全過濾，保證了防塵過濾率。

（2）防水功能：當(dāng)柜外有水濺射到防塵防水器上時，遇到第一出風(fēng)口和第一百葉窗，由于百葉窗葉片向下開口45°，所以水滴無法通過第一百葉窗。當(dāng)有水滴成45°濺入第一出風(fēng)口，通過第一百葉窗，濺入的水滴會遇到過濾網(wǎng)，被過濾網(wǎng)過濾下的水滴將順著過濾網(wǎng)流到防塵防水器底部，通過第一百葉窗和第一出風(fēng)口而流出防塵防水器，由于防塵防水器底部安裝在斜角壁上并安裝有密封墊。所以水會直接流出柜體。當(dāng)有水滴通過過濾網(wǎng)而到達(dá)第二出風(fēng)口，則也會被第二百葉窗阻擋，而流回防塵防水器，最后流出柜體，最終實(shí)現(xiàn)防水功能。

本交換機(jī)柜改變以往將過濾網(wǎng)固定在柜體上的方式，將過濾網(wǎng)安裝在百葉窗之間，可以隨時打開，清洗灰塵過濾網(wǎng)方便快捷。

（二）    網(wǎng)孔保護(hù)分析

傳統(tǒng)交換機(jī)是沒有網(wǎng)孔保護(hù)裝置的，在插拔水晶頭和網(wǎng)線連接時均會出現(xiàn)不同程度的拉拔，對網(wǎng)孔有很大的損傷。新型以太網(wǎng)交換機(jī)為彌補(bǔ)傳統(tǒng)交換機(jī)的缺陷，在原交換機(jī)基礎(chǔ)上增加了網(wǎng)孔保護(hù)裝置(圖4、圖5、圖6)（已獲國家專利）。

圖4

1交換機(jī)、2網(wǎng)孔、3指示燈、4電源插孔、5左連接座、6右連接座、7左螺母、8右螺母、9左絲杠、10右絲杠、11左墊片、12右墊片、13左旋鈕、14右旋鈕、15左連接塊、16右連接塊、17左卡槽、18右卡槽、19左轉(zhuǎn)軸、20右轉(zhuǎn)軸、21左按條、22右按條、23滑板、24設(shè)備插孔、25通孔、31左卡子、32右卡子、34左滑槽、35右滑槽

圖5

3指示燈、4電源插孔、5左連接座、6右連接座、21左按條、22右按條、23滑板、31左卡子、32右卡子

圖6

1交換機(jī)、5左連接座、6右連接座、13左旋鈕、14右旋鈕、15左連接塊、16右連接塊、21左按條、22右按條、34左滑槽、35右滑槽

這種網(wǎng)孔保護(hù)裝置通過以下途徑實(shí)現(xiàn)的，一種交換機(jī)上設(shè)置有多個網(wǎng)孔2、指示燈3和電源插口4，還包括固定裝置，所述固定裝置包括左連接座5和右連接座6，所述左連接座和右連接座上端分別與左螺母7和右螺母8連接，所述左螺母和右螺母上旋接有吻合的左絲桿9和右絲桿10。所述左絲杠和右絲杠上端分別與左旋鈕13和右旋鈕14連接，左絲杠和右絲杠下端分別與左墊片11和右墊片12連接，所述左連接座和右連接座上還分別與做連接塊15和右連接塊16連接，所述左連接塊和右連接塊上分別設(shè)置有左滑槽34和右滑槽35，所述左滑槽和右滑槽上分別設(shè)置有左卡槽17和右卡槽18，所述做卡槽和右卡槽內(nèi)設(shè)置有相互配合的滑板23，滑板23兩端分別設(shè)置有和左卡槽和右卡槽相互配合的左卡子31和右卡子32，所述滑板23上設(shè)置有通孔25及設(shè)備插孔24；所述左連接座和右連接座外面設(shè)置有左轉(zhuǎn)軸19和右轉(zhuǎn)軸20，所述左轉(zhuǎn)軸和右轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置有左按條21和右按條22.通過左按條和右按條能將左卡子和右卡子從左卡槽和右卡槽內(nèi)推出，方便卸下滑板。

通過在交換機(jī)上加保護(hù)裝置來保護(hù)交換機(jī)的網(wǎng)孔，防止網(wǎng)孔的變形損壞而且不影響交換機(jī)的其他功能。交換機(jī)保護(hù)殼結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。

四、問題解決方法

根據(jù)兩個小組對各項(xiàng)的分析和研發(fā)，兩個小組歷時1年多的刻苦攻關(guān)，圓滿完成任務(wù)，兩個小組的成果先后獲得國家專利。根據(jù)研發(fā)要求，為了控制成本，通過市場調(diào)查，對于市場上有的零部件，直接購買；對于市場產(chǎn)品無法達(dá)到要求的，與廠家聯(lián)系，根據(jù)設(shè)備開發(fā)要求產(chǎn)品由廠家進(jìn)行生產(chǎn)，最終完成新型以太網(wǎng)交換機(jī)的制作。

五、本以太網(wǎng)交換機(jī)的測試

設(shè)備研制完成后，進(jìn)行了測試，結(jié)果如下：

（1）防塵防水測試，在特定的實(shí)驗(yàn)場地進(jìn)行測試，根據(jù)IEC的標(biāo)準(zhǔn)本設(shè)計(jì)的以太網(wǎng)交換機(jī)的防護(hù)級別可以由過去的IP30提升到IP55。IP30中3表示防止大于2.5mm的固體物侵入，防止直徑或厚度大于2.5mm的工具、電線或類似的細(xì)節(jié)小外物侵入而接觸到燈具內(nèi)部的零件；0表示無防水防護(hù)。IP55中第一個5表示防塵完全防止外物侵入，雖不能完全防止灰塵進(jìn)入，但侵入的灰塵量并不會影響燈具的正常工作；第二個5表示防止噴射的水侵入防止來自各方向噴嘴射出的水進(jìn)入燈具內(nèi)造成損害。

（2）網(wǎng)孔保護(hù)測試。經(jīng)過6個月100多次的使用測試，計(jì)算機(jī)拆裝實(shí)訓(xùn)室里安裝了網(wǎng)孔保護(hù)裝置的以太網(wǎng)交換機(jī)再沒有出現(xiàn)網(wǎng)孔損壞問題，提高了太網(wǎng)交換機(jī)拆裝練習(xí)中的利用率。

六、使用效果

該以太網(wǎng)交換機(jī)即考慮到企業(yè)實(shí)際情況，又兼顧學(xué)校設(shè)備易損壞情況。作為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生對以太網(wǎng)交換機(jī)的使用和維護(hù)是基本技能。此以太網(wǎng)交換機(jī)將企業(yè)實(shí)際問題引入到教學(xué)理念中，是產(chǎn)教結(jié)合的產(chǎn)品。新型以太網(wǎng)交換機(jī)投入到計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)后，得到師生的一致好評，與此同時我們邀請4家生產(chǎn)此類設(shè)備的專業(yè)公司進(jìn)行了評價，綜合評價結(jié)果：“該設(shè)備外形美觀、結(jié)構(gòu)合理、功能齊全。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、實(shí)用性、利用率、節(jié)能環(huán)保等方面適合教學(xué)市場的推廣?！?/span>

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