平安城市機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)方案及關(guān)鍵技術(shù)研究

【摘要】 本文對合肥平安城市機(jī)房建設(shè)作了較深入的研究，從機(jī)房環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)出發(fā)，提出了機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的方案，分析了系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，通過在平安合肥中的應(yīng)用，對系統(tǒng)的可靠性、有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。

【關(guān)鍵詞】 平安城市 機(jī)房監(jiān)控 數(shù)據(jù)采集

近幾年平安城市建設(shè)在全國大面積的展開，各城市根據(jù)本地區(qū)的特點(diǎn)進(jìn)行平安城市的建設(shè)，如北京、西安、深圳、重慶、廣州、上海等。內(nèi)場機(jī)房是平安城市建設(shè)的重要組成部分，良好的機(jī)房環(huán)境（動(dòng)力電源系統(tǒng)、UPS備用電源系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)等）是機(jī)房內(nèi)各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)條件。一旦機(jī)房環(huán)境出現(xiàn)異常且得不到及時(shí)的處理，輕則會(huì)影響到前端點(diǎn)位的圖像采集、存儲(chǔ)，重則可能會(huì)引起火災(zāi)，對設(shè)備造成不可修復(fù)的損傷。

為了能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)急處置，早期較多的機(jī)房都采用7×24×365的值班制度，由值班人員定期進(jìn)行現(xiàn)場巡檢以期能發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)處理。此種工作方式效率較低，加重了管理人員的負(fù)擔(dān)。隨著設(shè)備的不斷增加和各種系統(tǒng)的不斷深入應(yīng)用，這種人工巡檢的方式已不再適用，如何使用新型自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)代替人工巡檢進(jìn)行機(jī)房環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控成為一個(gè)亟待解決的問題。

一、機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的方案

合肥平安城市主網(wǎng)包括42個(gè)派出所，7個(gè)分局，1個(gè)市局共50個(gè)機(jī)房。機(jī)房環(huán)境監(jiān)控方案的設(shè)計(jì)原則是“綠色經(jīng)濟(jì)、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠、信息共享、技術(shù)先進(jìn)”，在整體方案的設(shè)計(jì)上，實(shí)現(xiàn)機(jī)房環(huán)境監(jiān)控的自動(dòng)化、智能化，體現(xiàn)在從水浸、溫濕度的自動(dòng)化監(jiān)控到消防、安防的聯(lián)動(dòng)，從設(shè)備級(jí)的信息采集到應(yīng)用系統(tǒng)的智能分析。智能分析是指結(jié)合各領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)、SPC質(zhì)量控制方法對傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，分析采集到的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值、方差以及趨勢預(yù)測，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警閥值判斷是否報(bào)警。系統(tǒng)使用面向?qū)ο蟮脑瓌t采用模塊化的開發(fā)方法提供C/S、B/S兩種架構(gòu)。在C/S架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)設(shè)備的組態(tài)、配置管理、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，在B/S架構(gòu)下提供人員權(quán)限配置、數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表打印、信息報(bào)警、統(tǒng)計(jì)分析等功能。采用C/S與B/S相結(jié)合的方法主要是從可靠性、實(shí)時(shí)性、便捷性考慮的，系統(tǒng)管理人員采用 C/S 客戶端進(jìn)行快捷配置和維護(hù)，而一般管理人員采用 B/S 方式訪問，不需安裝客戶端即可實(shí)現(xiàn)對機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的全面管理[1-2]。

機(jī)房的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要是對環(huán)境保持設(shè)備與數(shù)據(jù)運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)控。數(shù)據(jù)運(yùn)行設(shè)備主要包括網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器、OLT、交換機(jī)、路由器等；環(huán)境保持設(shè)備包括溫濕度、漏水、煙感、門禁、配電柜和精密空調(diào)。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，系統(tǒng)采用了模塊化的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保任何模塊出現(xiàn)故障不會(huì)影響同級(jí)別的其他模塊的正常工作。同時(shí)為了滿足本項(xiàng)目現(xiàn)在和以后的規(guī)模需要，采用分布式系統(tǒng)架構(gòu)可以確保系統(tǒng)后續(xù)的擴(kuò)容能力和系統(tǒng)反應(yīng)速度。集中監(jiān)控平臺(tái)是一個(gè)高可靠性，分布式的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。從其功能及信息傳輸?shù)奶攸c(diǎn)可以將系統(tǒng)分為：現(xiàn)場設(shè)備采集層、現(xiàn)場監(jiān)控層和集中管理層，如圖1所示。系統(tǒng)采用分層架構(gòu)，分布式結(jié)構(gòu)，在同一層級(jí)的各個(gè)模塊之間是互相獨(dú)立的，互不干擾。

二、機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1數(shù)據(jù)采集技術(shù)

機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)將各個(gè)I/O點(diǎn)使用組態(tài)的方式進(jìn)行配置，利用RS485進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集涉及到設(shè)備主要有：UPS電源監(jiān)測、精密空調(diào)監(jiān)測、門禁管理、漏水監(jiān)測、溫度、濕度、消防火警監(jiān)測。

◇ UPS電源監(jiān)測

通過系統(tǒng)里的UPS電源監(jiān)測模塊進(jìn)行UPS狀態(tài)的監(jiān)測。主要監(jiān)測的參數(shù)包括：UPS輸入、輸出電流電壓、頻率、UPS溫度、電池電壓等參數(shù)[3]。數(shù)據(jù)通過RS485傳送到監(jiān)控主機(jī)，由監(jiān)控主機(jī)定時(shí)將數(shù)據(jù)上傳至中心服務(wù)器。

◇ 精密空調(diào)監(jiān)測

精密空調(diào)監(jiān)控模塊通過RS485接口與精密空調(diào)進(jìn)行通訊。系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集空調(diào)壓縮機(jī)啟停狀態(tài)、空調(diào)回風(fēng)溫度、濕度、風(fēng)機(jī)啟、加濕器等參數(shù)，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，在環(huán)保節(jié)能的原則下對空調(diào)進(jìn)行智能控制，即系統(tǒng)可以根據(jù)采集的溫濕度控制空調(diào)動(dòng)作，在保證機(jī)房恒溫恒濕的條件下做到節(jié)約用電。

◇ 門禁管理

通過安裝門禁控制主機(jī)，在門框上面安裝電磁鎖，同時(shí)在出口處安裝開門按鈕，在進(jìn)口處安裝刷卡器實(shí)現(xiàn)對各機(jī)房人員出入情況進(jìn)行實(shí)時(shí)管理和記錄。門禁控制主機(jī)的RS485接口進(jìn)行通訊，系統(tǒng)采用總線的方式將門禁的監(jiān)控信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集終端的串口，同時(shí)門禁與消防火警系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，當(dāng)機(jī)房內(nèi)發(fā)生生火災(zāi)時(shí)，消防火災(zāi)系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警且門禁系統(tǒng)自動(dòng)打開機(jī)房的防火門。

◇ 漏水監(jiān)測

在精密空調(diào)四周或者空調(diào)水管下方敷設(shè)漏水感應(yīng)繩，漏水感應(yīng)繩到漏水控制器上面，漏水控制器有自帶的干接點(diǎn)接口。系統(tǒng)的漏水監(jiān)測模塊通過Modbus協(xié)議將漏水控制器的監(jiān)測信號(hào)傳輸至監(jiān)控主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對漏水的實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測到機(jī)房漏水時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并通過漏水控制器將進(jìn)水電磁閥關(guān)閉，防止機(jī)房大面積浸水。

◇ 溫濕度監(jiān)測

在機(jī)房內(nèi)部署溫度傳感器、濕度傳感器，系統(tǒng)通過終端采集模塊采集溫濕度狀態(tài)，終端模塊通過RS485通訊接口，把采集到的信息實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理。

◇ 消防火警監(jiān)測

在機(jī)房的關(guān)鍵區(qū)域安裝煙霧傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)房的煙霧狀態(tài)。系統(tǒng)提供圖形化的界面供管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)房的煙霧情況，當(dāng)機(jī)房的煙霧值達(dá)到報(bào)警條件時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，管理人員在確認(rèn)報(bào)警信息后，遠(yuǎn)程控制消防設(shè)施進(jìn)行動(dòng)作。

2.2實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)

系統(tǒng)24小時(shí)不間斷的對機(jī)房的環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、存儲(chǔ)、監(jiān)控，龐大的記錄數(shù)據(jù)要求系統(tǒng)使用高性能的商業(yè)數(shù)據(jù)庫。針對環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域?qū)π畔⒌膶?shí)時(shí)性、可靠性、準(zhǔn)確性的需求，且為了降低數(shù)據(jù)庫對系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的響應(yīng)時(shí)間，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分為2層，即過程數(shù)據(jù)庫與檔案數(shù)據(jù)庫。過程數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的是實(shí)時(shí)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，供軟件實(shí)時(shí)的顯示，檔案數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的是歷史數(shù)據(jù)，供管理人員查詢歷史記錄以及報(bào)表打印。

系統(tǒng)在設(shè)定的周期定時(shí)將校驗(yàn)后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)導(dǎo)入檔案數(shù)據(jù)庫，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫相對應(yīng)的數(shù)據(jù)刪除，這樣一方面可以保證檔案數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的完整性，另一方面還可以使得過程數(shù)據(jù)庫不至于太臃腫，保證數(shù)據(jù)及時(shí)的顯示，不會(huì)因?yàn)檫^程數(shù)據(jù)庫太臃腫而影響數(shù)據(jù)的處理速度。

2.3遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)

本次平安合肥的網(wǎng)絡(luò)鏈路由前端點(diǎn)位匯聚到派出所機(jī)房，再由派出所機(jī)房匯聚到分局機(jī)房，最后由分局機(jī)房匯聚到市局機(jī)房，其中分局到市局是雙環(huán)路結(jié)構(gòu)，這樣任何一個(gè)分局都有2條路由可以到市局，保證了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。機(jī)房的環(huán)境監(jiān)控是在市局機(jī)房內(nèi)放置中心服務(wù)器，中心服務(wù)器內(nèi)安裝機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，對下設(shè)所有機(jī)房嵌入式監(jiān)控采集主機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一集中監(jiān)控管理。每一個(gè)分局和派出所的機(jī)房機(jī)柜內(nèi)安裝一臺(tái)嵌入式監(jiān)控采集主機(jī)，采集機(jī)房內(nèi)的前端設(shè)備數(shù)據(jù)。溫度、配電、煙霧、UPS統(tǒng)一接入嵌入式監(jiān)控采集主機(jī)。嵌入式采集主機(jī)將采集的數(shù)據(jù)打包通過TCP/IP定時(shí)發(fā)送給中心服務(wù)器。

2.4多種告警輸出

當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到環(huán)境數(shù)據(jù)超出預(yù)定義的閥值時(shí)，系統(tǒng)可通過多種形式進(jìn)行報(bào)警。本系統(tǒng)的報(bào)警形式主要有：聲光報(bào)警、短信報(bào)警、電話報(bào)警。電話報(bào)警模塊使用電話報(bào)警主機(jī)，預(yù)定義報(bào)警號(hào)碼，當(dāng)系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，報(bào)警主機(jī)自動(dòng)撥打預(yù)定義的號(hào)碼。短信報(bào)警模塊是預(yù)先將報(bào)警提示信息錄入系統(tǒng)，并與警情狀態(tài)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，當(dāng)機(jī)房發(fā)生特定的警情時(shí)，短信模塊通過短信貓將特定報(bào)警提示信息發(fā)給系統(tǒng)里的號(hào)碼[4-5]。聲光輸出是在機(jī)房的門頭處安裝聲光報(bào)警器，當(dāng)有消防或漏水報(bào)警的時(shí)候會(huì)啟動(dòng)聲光報(bào)警，考慮到有些派出所是在居民小區(qū)里，故聲光報(bào)警器應(yīng)選擇音量可調(diào)節(jié)的型號(hào)。

三、機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

平安合肥視頻圖像采用分散存儲(chǔ)，集中調(diào)用，即將存儲(chǔ)服務(wù)器在各個(gè)派出所，二級(jí)案例庫、流媒體服務(wù)器等放置在市局機(jī)房。機(jī)房之間距離跨度大，故在市局機(jī)房放置一臺(tái)中心服務(wù)器，在其它派出所放置監(jiān)控主機(jī)。市局中心服務(wù)器用于對市局機(jī)房環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，并對其它派出所監(jiān)控主機(jī)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析，監(jiān)控主機(jī)接收中心服務(wù)器發(fā)送的控制指令對機(jī)房的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。

3.1感知設(shè)備的接入

本次機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)使用組態(tài)的方式配置需監(jiān)控設(shè)備，接入監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)備有：門禁、浸水、煙感、溫濕度、空調(diào)、UPS、配電柜等。根據(jù)各感知設(shè)備采集的變量類型可以分為：模擬量與開關(guān)量；根據(jù)通訊方式的不同又可以分為：串口通訊與網(wǎng)絡(luò)通訊。系統(tǒng)使用不同的圖元表示不同的監(jiān)控器，不同的圖元信息及其坐標(biāo)位置存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候從數(shù)據(jù)庫讀取其相應(yīng)的信息并加載在系統(tǒng)界面上。圖元的顏色表示設(shè)備的狀態(tài)，綠色表示正常，橙色表示故障，紅色表示嚴(yán)重故障，灰色表示離線或停機(jī)，如圖2所示。

3.2數(shù)據(jù)查詢及報(bào)表

組態(tài)平臺(tái)提供了豐富的報(bào)表控件，工程人員可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)不同的報(bào)表格式，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢主要有歷時(shí)環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的查詢和系統(tǒng)操作日志的查看，操作人員根據(jù)自己賬號(hào)的權(quán)限可以查詢到相應(yīng)級(jí)別的數(shù)據(jù)，如圖3所示。

3.3報(bào)警信息

先在系統(tǒng)里定義報(bào)警事件的級(jí)別，當(dāng)發(fā)生報(bào)警信息的時(shí)候，根據(jù)預(yù)先定義的級(jí)別系統(tǒng)自動(dòng)選擇不同的報(bào)警方式：聲光報(bào)警、短信報(bào)警、電話報(bào)警。報(bào)警判讀的條件是根據(jù)在系統(tǒng)里預(yù)設(shè)置的各種參數(shù)的閥值，當(dāng)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)越界的時(shí)候系統(tǒng)可以正確的、及時(shí)的報(bào)警，并向相應(yīng)的設(shè)備發(fā)送控制指令。系統(tǒng)報(bào)警信息狀態(tài)如圖4所示。

四、結(jié)束語

本文從平安城市機(jī)房建設(shè)的特點(diǎn)出發(fā)，通過對機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)方案、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用的分析，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)房的環(huán)境狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在平安合肥機(jī)房經(jīng)過一年多的運(yùn)行，在無人值守的條件下，安全可靠的對機(jī)房的環(huán)境進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控，對機(jī)房出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行了及時(shí)的報(bào)警與處理，極大的提高了機(jī)房的維護(hù)效率，減少了機(jī)房的運(yùn)維費(fèi)用。

作者：王琳

公司：安徽四創(chuàng)電子股份有限公司

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參 考 文 獻(xiàn)

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