通信機(jī)房綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)

王　敏　谷林波　亓東峰

摘 要：本系統(tǒng)將各通信端局內(nèi)的電源管理設(shè)備、環(huán)境量采集設(shè)備、視頻采集設(shè)備、門禁設(shè)備所采集的信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為符合以太網(wǎng)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)信號(hào)，在終端對(duì)各類信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理、顯示，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)。

關(guān)鍵字：Nport；數(shù)據(jù)采集；安防；通信協(xié)議

1 通信機(jī)房智能綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

通信機(jī)房智能綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，系統(tǒng)配置必須兼顧先期投資、數(shù)據(jù)整合、系統(tǒng)集成以及系統(tǒng)的可靠性、安全性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)充性等多種因素，力求整體最優(yōu)。具體的系統(tǒng)軟硬件選擇在保證整個(gè)系統(tǒng)有效集成，滿足協(xié)調(diào)總體目標(biāo)的同時(shí)，還必須遵循開(kāi)放子系統(tǒng)原則，盡量選擇功能強(qiáng)，技術(shù)先進(jìn)、符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件，使其能適應(yīng)通信技術(shù)需求的不斷變化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的日新月異的進(jìn)步。

1.1 在系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)方面，根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求特點(diǎn)，采用了C/S 結(jié)構(gòu)。監(jiān)控中心對(duì)各點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)采用輪詢的方式定時(shí)掃描，對(duì)個(gè)別告警采取主動(dòng)上報(bào)方式，既確保了程序運(yùn)行的效率又保證了重要告警信息的實(shí)時(shí)上傳。

1.2 在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面，為達(dá)到系統(tǒng)間的融合，針對(duì)各個(gè)模塊的功能和用戶特點(diǎn)，統(tǒng)一采用Delphi7.0進(jìn)行開(kāi)發(fā)，達(dá)到系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和運(yùn)行效率最高、使用最方便、維護(hù)最簡(jiǎn)單的目的。

1.3 本系統(tǒng)在具體實(shí)施時(shí)，充分利用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)和功能，利用SQL Server2000數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)性能穩(wěn)定、吞吐量大、維護(hù)簡(jiǎn)單、易于管理、系統(tǒng)開(kāi)銷小等特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一設(shè)計(jì)、分布存放，整合資源，信息共享。

1.4 在網(wǎng)絡(luò)連接方面，該網(wǎng)絡(luò)利用現(xiàn)有的光芯，重新構(gòu)架一個(gè)獨(dú)立的專用網(wǎng)絡(luò)，保證數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。

2 應(yīng)用系統(tǒng)的功能體系

通信機(jī)房智能綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)，分為三大系統(tǒng)：電源設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境及動(dòng)力量監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)。

2.1 電源設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。通信電源（中興通信電源）主要由交流屏、直流屏、整流屏和電源管理模塊組成，所有信息經(jīng)電源管理模塊上傳，但該模塊只提供串口模式。為實(shí)現(xiàn)電源信息的以太網(wǎng)傳輸，采用MOXA的NPORT（串口轉(zhuǎn)換服務(wù)器）實(shí)現(xiàn)傳輸方式的轉(zhuǎn)換，將各信息包轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)包，通過(guò)以太網(wǎng)上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器。由服務(wù)器端程序?qū)?shù)據(jù)包進(jìn)行分類、處理、顯示，最終轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ魅藛T可識(shí)別的數(shù)據(jù)信息顯示。根據(jù)電源設(shè)備的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序與電源管理模塊間的通信，對(duì)上傳的信息包進(jìn)行分類處理，對(duì)下發(fā)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行相應(yīng)規(guī)則的打包處理，實(shí)現(xiàn)工作人員與電源設(shè)備的交互。NPort 5200串口轉(zhuǎn)換服務(wù)器提供了提供了TCP Server、TCP Client和UDP模式，可確保與使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)API（Winsock，BSD Sockets）的網(wǎng)絡(luò)軟件具備兼容性。NPORT 5200內(nèi)部提供Delimiter 設(shè)定，可根據(jù)電源協(xié)議將數(shù)據(jù)包從指定的包尾截?cái)嘧鳛橐粋€(gè)完整數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。

2.2 環(huán)境及動(dòng)力量監(jiān)控系統(tǒng)。利用MOXA的Iologik 實(shí)現(xiàn)溫濕度、煙感、水浸、電壓變送器等各類傳感器信號(hào)的采集，并通過(guò)其網(wǎng)絡(luò)接口將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)端。在服務(wù)端根據(jù)各點(diǎn)IP地址判定該數(shù)據(jù)所在點(diǎn)，根據(jù)所定義的信號(hào)名稱判斷該信號(hào)所屬的類型。利用IoLogik所帶的IoAdmin 可方便實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)所安裝設(shè)備的IP地址設(shè)定，各點(diǎn)內(nèi)部邏輯，及ActiveMessage功能。ActiveMessage在該系統(tǒng)中起到了重要作用，通過(guò)對(duì)某節(jié)點(diǎn)邏輯的設(shè)定，可在該節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)值發(fā)生特定變化時(shí)觸發(fā)預(yù)先定義好的消息上傳。如數(shù)字量可設(shè)定為右0到1 時(shí)觸發(fā)告警，4-20mA模擬量可設(shè)定為大于10mA時(shí)觸發(fā)當(dāng)前值大于正常值。利用DLL庫(kù)文件，可實(shí)現(xiàn)客戶端軟件模塊的編寫用于實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)采集量的定時(shí)輪詢、存儲(chǔ)，在有ActiveMessage上傳時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、顯示，做到定時(shí)輪詢與實(shí)時(shí)上傳相結(jié)合，提高軟件的運(yùn)行效率與處理速度。

2.3 安防系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)視頻、門禁、語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)，對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的圖像及人員出入情況進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。視頻服務(wù)器可以把模擬的視頻、音頻或者語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳送出去，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器還具有報(bào)警、云臺(tái)控制等輔助功能。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器主要通過(guò)基于PC的軟件訪問(wèn)或者通過(guò)特定的硬件來(lái)訪問(wèn)，使用軟件來(lái)訪問(wèn)是通過(guò)PC機(jī)的CPU進(jìn)行軟件解碼并顯示，而所謂的特定的硬件就是視頻解碼器，它完成視頻服務(wù)器相反的功能，就是將IP網(wǎng)絡(luò)傳遞過(guò)來(lái)的數(shù)字信號(hào)還原成模擬信號(hào)，還原成的模擬信號(hào)可經(jīng)過(guò)電視墻、監(jiān)視器等設(shè)備來(lái)顯示。

3 系統(tǒng)的特點(diǎn)

在本項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，有很多管理的、技術(shù)的創(chuàng)新之處或特點(diǎn)值得推廣。

3.1 以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)與合理優(yōu)化已有應(yīng)用系統(tǒng)相結(jié)合的設(shè)計(jì)。要建設(shè)萊鋼范圍內(nèi)通信機(jī)房的通信、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的智能綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)，需遵循以下設(shè)計(jì)原則：要從全局的角度出發(fā)考慮系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)要考慮當(dāng)前開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)中扮演什么角色，完成什么任務(wù)，與其他同級(jí)系統(tǒng)間的關(guān)系。要從發(fā)展觀點(diǎn)出發(fā)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)要考慮當(dāng)前計(jì)算機(jī)先進(jìn)技術(shù)和單位業(yè)務(wù)的發(fā)展，為系統(tǒng)今后的擴(kuò)充和功能增強(qiáng)提供方便，保持系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一致性和連貫性，保護(hù)先前的投資。合理優(yōu)化已有的應(yīng)用系統(tǒng)，整合已有數(shù)據(jù)資源，結(jié)合管理業(yè)務(wù)和工序的需要，開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用系統(tǒng)。

3.2 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。根據(jù)萊鋼通信機(jī)房智能綜合管理系統(tǒng)的實(shí)際需要，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)原則是：統(tǒng)一設(shè)計(jì)、分步實(shí)施，公用模塊重點(diǎn)開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)采集模塊先期開(kāi)發(fā)。依據(jù)這樣的原則，統(tǒng)一設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)字典、模塊邏輯功能，即數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)關(guān)系、模塊的功能與層次設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用快速原型法、生命周期法相結(jié)合的方法開(kāi)發(fā)。

3.3 分布式存儲(chǔ)。在本系統(tǒng)中，充分利用了視頻服務(wù)器的存儲(chǔ)功能，將各通信機(jī)房的錄像信號(hào)進(jìn)行本地存儲(chǔ)，在需要時(shí)再進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用。這種方式大大降低了網(wǎng)絡(luò)資源占用，降低了管理主機(jī)的任務(wù)量。

3.4 數(shù)據(jù)輪詢與主動(dòng)上報(bào)的完美結(jié)合。本系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)采取輪詢的方式，但對(duì)于重要的告警信息采取主動(dòng)上報(bào)的方式，既減輕了處理主機(jī)的的負(fù)荷又實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)性。

4 系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 通信機(jī)房環(huán)境及動(dòng)力量的遠(yuǎn)程獲取。通信機(jī)房環(huán)境量與動(dòng)力量的數(shù)據(jù)上傳使維護(hù)人員可以在監(jiān)控中心實(shí)時(shí)掌握站內(nèi)環(huán)境狀況，視頻監(jiān)控和門禁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)房的安全防范。

4.2 門禁與語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)的結(jié)合。在機(jī)房門口處實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音對(duì)講功能，監(jiān)控中心管理人員與到機(jī)房的工作人員可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音對(duì)講，完成遠(yuǎn)程開(kāi)門及雙方的交流。

4.3 電源設(shè)備運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及階段性分析

電源數(shù)據(jù)的上傳使維護(hù)人員能夠?qū)崟r(shí)掌握電源設(shè)備的運(yùn)行狀況，對(duì)運(yùn)行狀況不穩(wěn)定的設(shè)備及時(shí)更換。定期的數(shù)據(jù)量分析可對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行階段性跟蹤，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

4.4 獨(dú)立開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)處理主機(jī)上運(yùn)行的軟件系統(tǒng)由我方人員自主開(kāi)發(fā)具有極高的適應(yīng)性與靈活性，為本系統(tǒng)在其他場(chǎng)合的應(yīng)用提供了便利。

5 系統(tǒng)實(shí)施效果及影響

5.1 系統(tǒng)實(shí)施效果。經(jīng)過(guò)測(cè)試使用，系統(tǒng)的功能和性能均達(dá)到了《用戶需求說(shuō)明書》和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。在測(cè)試使用期間，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了進(jìn)一步的完善，對(duì)部分新增用戶需求給予了積極的響應(yīng)，運(yùn)行結(jié)果良好，符合設(shè)計(jì)方案提出的要求，滿足了用戶的需求，達(dá)到了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的目標(biāo)。隨著智能綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)的實(shí)施，在人員的使用安排上更加合理有效，原來(lái)各通信機(jī)房每周都需要巡檢一到兩次，現(xiàn)在各站均由監(jiān)控中心人員負(fù)責(zé)監(jiān)視，大大節(jié)省了人力，實(shí)現(xiàn)了人力資源的優(yōu)化整合。維護(hù)方面，由于數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)上傳，大大縮短了維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)意外狀況的時(shí)間，使故障能夠更早地被發(fā)現(xiàn)、解決。通過(guò)保存的歷史數(shù)據(jù)，更能有效地分析故障發(fā)生原因，徹底排除隱患。

5.2 系統(tǒng)影響及國(guó)內(nèi)外對(duì)比。通信機(jī)房智能綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)的全面性在國(guó)內(nèi)未見(jiàn)先例，只是看到有部分相關(guān)的理念提出，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)施效果來(lái)看，本系統(tǒng)的實(shí)施，在一定范圍內(nèi)開(kāi)創(chuàng)通信機(jī)房智能管理的先河。

結(jié)束語(yǔ)。通信機(jī)房智能綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)的建設(shè)，優(yōu)化了萊鋼通信、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的維護(hù)體系，確保了各設(shè)備健康的運(yùn)行環(huán)境，為保障萊鋼通信、網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行打下了可靠的基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：王敏，26，女，學(xué)士學(xué)位，山東萊蕪鋼鐵集團(tuán)自動(dòng)化部。

谷林波，27，男，學(xué)士學(xué)位，山東萊蕪鋼鐵集團(tuán)自動(dòng)化部。

亓東峰，32，男，學(xué)士學(xué)位，山東萊蕪鋼鐵集團(tuán)自動(dòng)化部。