AIS基站機(jī)房動(dòng)力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的分析和探索

◎ 蔡慶斌　汕頭航標(biāo)處

AIS基站機(jī)房動(dòng)力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的分析和探索

◎ 蔡慶斌汕頭航標(biāo)處

AIS基站內(nèi)設(shè)備較多，發(fā)熱量大，且機(jī)房為封閉空間，需保持恒溫恒濕狀態(tài)，但是現(xiàn)實(shí)卻是大多數(shù)的AIS基站依托于燈塔或通信運(yùn)營(yíng)商的基站進(jìn)行建設(shè)，臨近海邊且較為偏遠(yuǎn)，部分AIS基站無(wú)人值守，如何保障機(jī)房環(huán)境及設(shè)備安全高效運(yùn)行，確保AIS信號(hào)可利用率達(dá)標(biāo)，具有很強(qiáng)的必要性。本文將重點(diǎn)分析和探索如何建設(shè)AIS機(jī)房動(dòng)力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。

AIS 基站機(jī)房 環(huán)境監(jiān)控

AIS（船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）是實(shí)現(xiàn)船岸良好通信、保障船舶安全航行的導(dǎo)助航系統(tǒng)，為海事及航保部門(mén)履行管理和服務(wù)職能提供了強(qiáng)有力的支持和保障。AIS基站作為收發(fā)AIS信號(hào)的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)轄區(qū)AIS系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要，需保持24小時(shí)無(wú)間斷地發(fā)揮作用。由于大多數(shù)的AIS基站依托于燈塔或通信運(yùn)營(yíng)商的基站進(jìn)行建設(shè)，臨近海邊且較為偏遠(yuǎn)，部分AIS基站無(wú)人值守，對(duì)AIS基站機(jī)房的綜治管理和效能管理形成了威脅。此外，由于AIS基站內(nèi)設(shè)備較多，發(fā)熱量大，且機(jī)房為封閉空間，需保持恒溫恒濕狀態(tài)。因此，建設(shè)AIS基站機(jī)房動(dòng)力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房周邊治安環(huán)境、機(jī)房?jī)?nèi)部溫濕程度，以及供電系統(tǒng)和機(jī)房設(shè)備運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，保障機(jī)房環(huán)境及設(shè)備安全高效運(yùn)行，確保AIS信號(hào)可利用率達(dá)標(biāo)，具有很強(qiáng)的必要性。本文將重點(diǎn)分析和探索如何建設(shè)AIS機(jī)房動(dòng)力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

AIS機(jī)房動(dòng)力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)管理兩大部分組成（設(shè)計(jì)框圖如下圖所示），由于AIS機(jī)房一般均有市電和網(wǎng)絡(luò)接入，因此該系統(tǒng)的電力供應(yīng)和網(wǎng)絡(luò)均從AIS機(jī)房原有系統(tǒng)接入，本文不再贅述。

（1）數(shù)據(jù)采集部分：通過(guò)溫濕度監(jiān)測(cè)、漏水監(jiān)測(cè)、UPS監(jiān)測(cè)、空調(diào)監(jiān)測(cè)、煙感監(jiān)測(cè)、紅外探測(cè)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、市電監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)測(cè)等傳感器實(shí)時(shí)探測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)（各類傳感設(shè)備可根據(jù)實(shí)際需求增減），經(jīng)智能數(shù)據(jù)采集模塊接收整合后，接入機(jī)房中的主機(jī)，再?gòu)母鰽IS機(jī)房中的主機(jī)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)處理部分。

（2）數(shù)據(jù)處理部分：經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母鰽IS機(jī)房監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在監(jiān)控管理中心中的監(jiān)控主機(jī)中顯示，并可在監(jiān)控管理中心進(jìn)行調(diào)閱、匯總、收集、打印、存檔等數(shù)據(jù)處理，在出現(xiàn)設(shè)備異常時(shí)可以短信、語(yǔ)音電話、聲光等多種形式報(bào)警通知管理人員。接入監(jiān)控管理中心的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)人員和遠(yuǎn)程用戶還可通過(guò)授權(quán)訪問(wèn)監(jiān)控主機(jī)，獲取監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

通過(guò)該系統(tǒng)建設(shè)，可使AIS機(jī)房實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、無(wú)人值守、集中管理，為AIS機(jī)房高效管理和安全運(yùn)營(yíng)提供有力保障。

AIS機(jī)房動(dòng)力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖

2.系統(tǒng)建設(shè)原則

（1）經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性。采用網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控設(shè)備，通過(guò)具備國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的傳感器實(shí)時(shí)采集相關(guān)數(shù)據(jù)，并由網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控管理中心，其建設(shè)成本遠(yuǎn)低于采用RTU模塊、PLC模塊、PCI數(shù)據(jù)采集卡、工控機(jī)、組態(tài)軟件等傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模式，建設(shè)周期和維護(hù)成本也僅為傳統(tǒng)模式的一半。

（2）安全性和穩(wěn)定性。適應(yīng)監(jiān)控?cái)?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)，采用內(nèi)部局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)通信和管理，穩(wěn)定性及安全系數(shù)較高。運(yùn)用TCP/IP協(xié)議使各AIS機(jī)房與監(jiān)控管理中心建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)AIS機(jī)房動(dòng)力設(shè)備、機(jī)房環(huán)境、安全保衛(wèi)、消防、視頻圖像等信息的實(shí)時(shí)集中監(jiān)控。

（3）實(shí)時(shí)性和擴(kuò)展性。采用采集、解析、傳輸和報(bào)警一體化設(shè)計(jì)，報(bào)警便捷多樣、數(shù)據(jù)顯示及時(shí)、數(shù)據(jù)記錄完整、數(shù)據(jù)分析直觀。系統(tǒng)以模塊化設(shè)計(jì)，具備開(kāi)放性，可根據(jù)需求整合各類模塊或各種網(wǎng)絡(luò)接入方式的監(jiān)控系統(tǒng)，再與監(jiān)控管理中心的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接。機(jī)房大小和周邊環(huán)境差異較大，要求系統(tǒng)能根據(jù)各機(jī)房實(shí)際情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集功能的自主增減，以便能隨時(shí)適應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容或降耗。

3.系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

（1）實(shí)時(shí)記錄：可不間斷地實(shí)時(shí)采集和記錄機(jī)房?jī)?nèi)溫度、濕度、漏水、供電等情況等各項(xiàng)參數(shù)情況以及周邊治安視頻圖像，以數(shù)字、圖形及視頻等方式進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和記錄監(jiān)測(cè)信息。

（2）超限報(bào)警：當(dāng)采集和記錄的數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定的限制值時(shí)，通過(guò)多種方式進(jìn)行報(bào)警或提示監(jiān)控管理人員，便于監(jiān)控管理人員及時(shí)掌握故障信息并排除故障。

（3）遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)：通過(guò)各類網(wǎng)絡(luò)接入，AIS機(jī)房可以自動(dòng)將動(dòng)力和環(huán)境參數(shù)傳輸?shù)奖O(jiān)控管理中心，監(jiān)控人員可以實(shí)時(shí)了解機(jī)房情況。

（4）拓展監(jiān)測(cè)：與監(jiān)控管理中心連接的單位內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的用戶，在經(jīng)過(guò)授權(quán)后，可通過(guò)計(jì)算機(jī)、手機(jī)等終端設(shè)備讀取監(jiān)控主機(jī)上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。也可通過(guò)設(shè)置，將系統(tǒng)故障信息實(shí)時(shí)發(fā)送至經(jīng)過(guò)授權(quán)的用戶。

（5）數(shù)據(jù)處理：根據(jù)用戶需求，可顯示各傳感器的實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)，便于用戶掌握和分析系統(tǒng)運(yùn)行狀況；可自動(dòng)保存、備份、打印、歸檔數(shù)據(jù)，并可定時(shí)自動(dòng)或人工手動(dòng)輸出不同格式的報(bào)表，便于管理數(shù)據(jù)。

（6）權(quán)限管理：可根據(jù)需求，對(duì)多個(gè)AIS機(jī)房分別進(jìn)行授權(quán)管理，并可對(duì)管理人員進(jìn)行分級(jí)授權(quán)，以保證只有授權(quán)的工作人員才可進(jìn)行相應(yīng)的管理和操作，進(jìn)一步保障系統(tǒng)安全。

（7）系統(tǒng)拓展：數(shù)據(jù)采集端預(yù)留相應(yīng)的接口，可根據(jù)需求增加監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，如：增加門(mén)禁闖入端口、壓力測(cè)試端口等。

4.系統(tǒng)建設(shè)方案

根據(jù)當(dāng)前AIS基站機(jī)房的實(shí)際情況，其動(dòng)力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)一般包含以下子系統(tǒng)：視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、UPS監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、配電監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、漏水檢測(cè)子系統(tǒng)、溫濕度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)統(tǒng)一接入到智能數(shù)據(jù)采集模塊，再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接入監(jiān)控管理中心。各子系統(tǒng)的建設(shè)方案如下：

（1）視頻監(jiān)控子系統(tǒng)。通過(guò)攝像設(shè)備分別對(duì)機(jī)房室內(nèi)、室外圍墻、進(jìn)場(chǎng)道路進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到硬盤(pán)錄像機(jī)中（硬盤(pán)錄像機(jī)可放置在AIS機(jī)房的機(jī)柜中，按照可連續(xù)記錄30天以上數(shù)據(jù)配置），接入智能數(shù)據(jù)采集模塊后，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控管理中心，監(jiān)控人員可按照權(quán)限通過(guò)計(jì)算機(jī)或手機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)房?jī)?nèi)部及周邊環(huán)境，同時(shí)，該子系統(tǒng)可通過(guò)管理軟件設(shè)置區(qū)域闖入告警、人臉捕捉識(shí)別等功能，對(duì)異常闖入情況進(jìn)行報(bào)警提示。

（2）UPS監(jiān)控子系統(tǒng)：實(shí)時(shí)監(jiān)控各AIS機(jī)房?jī)?nèi)UPS設(shè)備狀況，實(shí)時(shí)顯示并保存各UPS通訊協(xié)議所提供的能遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的運(yùn)行參數(shù)和各部件狀態(tài)，判斷UPS是否發(fā)生報(bào)警，當(dāng)UPS的某部件發(fā)生故障或數(shù)值越限時(shí)，監(jiān)控主系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警。監(jiān)控內(nèi)容一般包括：①輸入電量：電壓、電流、頻率等；②輸出電量：電壓、電流、功率等；③電池電量：電壓、后備時(shí)間等；④電池狀態(tài)：充/放電，是否故障等；⑤內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)：UPS模式、逆變器、整流器、電池、輸入/輸出狀態(tài)等；⑥告警提示：UPS內(nèi)部情況、及電量是否正常等。在監(jiān)測(cè)界面中以具體數(shù)值實(shí)時(shí)顯示UPS運(yùn)行參數(shù)，并通過(guò)不同顏色區(qū)分啟動(dòng)、未啟動(dòng)及設(shè)備異常等工作狀態(tài)，出現(xiàn)異常狀況時(shí)，通過(guò)設(shè)定方式提醒管理人員。

（3）配電監(jiān)控子系統(tǒng)：對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)市電配電柜、ups配電柜、切換柜等各類配電柜的進(jìn)線電量、配電屏及主要開(kāi)關(guān)狀態(tài)實(shí)施監(jiān)測(cè)。通過(guò)在配電柜上的輸入處安裝電量檢測(cè)儀，監(jiān)測(cè)市電輸入的電壓（三相）、電流（三相）、頻率和功率等；用電源轉(zhuǎn)換模塊連接到開(kāi)關(guān)的輸出，經(jīng)過(guò)off觸點(diǎn)或D8H轉(zhuǎn)換模塊的輸出轉(zhuǎn)換，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重要開(kāi)關(guān)端狀況。監(jiān)控軟件可實(shí)時(shí)顯示并保存各配電柜總進(jìn)線的各監(jiān)測(cè)參數(shù)的數(shù)值，實(shí)時(shí)顯示并保存各被監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)。當(dāng)監(jiān)測(cè)的電壓或電流超過(guò)設(shè)定的允許值或開(kāi)關(guān)異常跳閘時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信息。監(jiān)控內(nèi)容一般包括：①輸入電量：各相電壓、電流及頻率等；②負(fù)載電量：各相電壓、電流、頻率、功率因素及功率等；③內(nèi)部設(shè)定點(diǎn)情況：過(guò)載、過(guò)壓等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

（4）漏水檢測(cè)子系統(tǒng)：采用線式漏水監(jiān)測(cè)控制器，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際選擇漏水感應(yīng)繩，圍繞空調(diào)及其排水管進(jìn)行布設(shè)，漏水監(jiān)測(cè)控制器通過(guò)RS-485總線直接連接到多串口擴(kuò)展單元，實(shí)時(shí)檢測(cè)各監(jiān)控點(diǎn)漏水狀況，并以電子地圖方式實(shí)時(shí)顯示并記錄漏水感應(yīng)繩感應(yīng)到的漏水狀態(tài)、漏水位置及漏水控制器的狀態(tài)。當(dāng)空調(diào)或其沿線水管漏水時(shí)，監(jiān)控主系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，并通過(guò)相應(yīng)的圖示和文本顯示漏水發(fā)生的位置。

（5）溫濕度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)：在機(jī)房?jī)?nèi)的重要區(qū)域及重要機(jī)柜內(nèi)安裝溫濕度傳感器，其輸出數(shù)據(jù)信息通過(guò)多串口擴(kuò)展單元接入監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)區(qū)域的絕對(duì)溫度和相對(duì)濕度，并以電子地圖方式實(shí)時(shí)顯示并記錄每個(gè)溫濕度傳感器所檢測(cè)到的室內(nèi)溫度與濕度的數(shù)值，顯示一段時(shí)間內(nèi)的變化情況曲線圖。當(dāng)任意一個(gè)溫濕度傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定的上限或下限時(shí)，監(jiān)控主系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警。