物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在氣象部門智能機(jī)房建設(shè)中的應(yīng)用

◆胥志強(qiáng) 何國(guó)平 楊 漾

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在氣象部門智能機(jī)房建設(shè)中的應(yīng)用

◆胥志強(qiáng)1何國(guó)平2楊 漾1

（1.雅安市氣象局 四川 625000；2.攀枝花氣象局 四川 617000）

隨著氣象信息化的發(fā)展，機(jī)房已成為氣象信息網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)最重要的節(jié)點(diǎn)，針對(duì)目前氣象部門機(jī)房動(dòng)力、環(huán)境和安保等系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，無法實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將機(jī)房動(dòng)力、環(huán)境和安保等信息進(jìn)行集中監(jiān)控和管理，并且在機(jī)房環(huán)境出現(xiàn)異常時(shí)通過發(fā)送手機(jī)短信和WEB頁面瀏覽的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在雅安市氣象局中心機(jī)房環(huán)境監(jiān)控已投入實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)房環(huán)境遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，提高了機(jī)房監(jiān)控管理效率。

物聯(lián)網(wǎng)；智能機(jī)房；監(jiān)控

0 前言

隨著氣象信息化程度的不斷提高，中心機(jī)房的環(huán)境監(jiān)控和管理成為了一項(xiàng)繁瑣而重要的工作。目前，在市級(jí)氣象部門的機(jī)房環(huán)境監(jiān)控和管理中主要存在以下問題。一是環(huán)境監(jiān)控各子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，未統(tǒng)一集中管理，管理人員巡查維護(hù)工作量大；二是無法遠(yuǎn)程管理，多數(shù)環(huán)境監(jiān)控設(shè)備都需要現(xiàn)場(chǎng)管理和操作；三是不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障或異常。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將機(jī)房環(huán)境信息集中到監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行管理和監(jiān)控，既能實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)或外網(wǎng)遠(yuǎn)程瀏覽，又能在機(jī)房環(huán)境出現(xiàn)異常時(shí)通過手機(jī)短信提示，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，排除故障，提高工作效率。

1 需求分析

氣象部門機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)包括機(jī)房動(dòng)力、環(huán)境、安防等子系統(tǒng)，主要監(jiān)控對(duì)象包括:智能電量?jī)x、UPS、精密空調(diào)、基站空調(diào)、溫濕度、漏水、門禁、視頻、消防等。實(shí)現(xiàn)7×24小時(shí)的集中監(jiān)控和統(tǒng)一管理；用戶可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和控制，并通過手機(jī)短信及時(shí)報(bào)警。由于（基層）氣象部門機(jī)房管理專職人員很少，對(duì)機(jī)房環(huán)境監(jiān)控有必要部署一套集中監(jiān)控和管理系統(tǒng)來提高工作效率。

2 設(shè)計(jì)思路

經(jīng)調(diào)查，氣象部門機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備多數(shù)具有RS232接口，設(shè)備狀態(tài)信息和控制可通過RS232串口進(jìn)行，但串口通訊的缺點(diǎn)是只能進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊。如果要實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控則每個(gè)設(shè)備都要單獨(dú)布線到服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器也要安裝多個(gè)串口進(jìn)行集中管理，這樣做線路復(fù)雜又容易出故障，所以我們?cè)O(shè)計(jì)的基本思路是在環(huán)境監(jiān)控傳感器加裝RS232轉(zhuǎn)RS485模塊，將RS232串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS485信號(hào)并通過總線方式接入監(jiān)控服務(wù)器。采用RS485總線方式有以下優(yōu)點(diǎn):良好的電氣性能、最高傳輸速度可達(dá)50Mbps、最大通信距離可達(dá)1.2KM、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎每偩€結(jié)構(gòu)有良好的擴(kuò)展性。在機(jī)房環(huán)境監(jiān)控中采用RS485總線能滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸要求，特別是采用總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在監(jiān)控服務(wù)器端只需要有一個(gè)RS485接口即可實(shí)現(xiàn)與所有監(jiān)控設(shè)備的通訊，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。

監(jiān)控服務(wù)器對(duì)接入的信息進(jìn)行分析、處理和記錄，通過WEB服務(wù)器，為氣象局域網(wǎng)絡(luò)用戶提供WEB界面，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理的功能。

3 功能實(shí)現(xiàn)

按照設(shè)計(jì)思路，機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)按功能劃分為三個(gè)部分:設(shè)備采集層、數(shù)據(jù)處理層、遠(yuǎn)程瀏覽層如圖1所示各層功能具體如下:

3.1 設(shè)備采集層

設(shè)備采集層負(fù)責(zé)采集各種環(huán)境信號(hào)，將采集的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過RS485總線方式上傳到監(jiān)控服務(wù)器。采用RS485總線方式傳輸有以下特點(diǎn):一是抗噪聲干擾好；二是傳輸穩(wěn)定；三是最大傳輸距離1.2公里，滿足需求；四是可擴(kuò)展性強(qiáng)。

視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)量大，且現(xiàn)在攝像頭終端都已支持TCP/IP協(xié)議，所以視頻圖像數(shù)據(jù)直接通過視頻服務(wù)器以太網(wǎng)絡(luò)接口接入局域網(wǎng)系統(tǒng)。按照機(jī)房監(jiān)控類型不同，分為動(dòng)力環(huán)境、環(huán)境監(jiān)控、安保監(jiān)控三類。

3.1.1 動(dòng)力環(huán)境

動(dòng)力環(huán)境主要監(jiān)測(cè)市電進(jìn)線的相電壓、線電壓、相電流、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無功功率等參數(shù)；UPS電源監(jiān)視UPS整流器、逆變器、電池狀態(tài)（電池健康檢測(cè)，含電壓電流等數(shù)值）、旁路、負(fù)載等各部分的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)。

3.1.2 環(huán)境監(jiān)控

環(huán)境監(jiān)控內(nèi)容主要包括空調(diào)運(yùn)行情況、空氣溫濕度、漏水情況?？照{(diào)監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集精密空調(diào)壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、加熱器、加濕器、去濕器、濾網(wǎng)、回風(fēng)溫度和濕度等的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)，并可對(duì)精密空調(diào)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)的控制；溫濕環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)房的各個(gè)重要部位溫濕度情況；漏水監(jiān)測(cè)確保在機(jī)房有空調(diào)的地方安裝區(qū)域式漏水檢測(cè)設(shè)備，保證機(jī)房設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1.3 安保監(jiān)控

安保監(jiān)控主要包括門禁卡控制、視頻圖像監(jiān)視、消防報(bào)警監(jiān)視。門禁監(jiān)控采用進(jìn)門刷卡、出門按按鈕的進(jìn)出驗(yàn)證方式，由監(jiān)控平臺(tái)軟件進(jìn)行機(jī)房出入的門禁管理；視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)在機(jī)房出入口、機(jī)柜間的通道、走廊等重要區(qū)域，安裝多臺(tái)攝像機(jī)，進(jìn)行全天候的視頻圖像監(jiān)視，攝像機(jī)的數(shù)量應(yīng)根據(jù)機(jī)房面積和結(jié)構(gòu)等因素靈活確定，確保不留死角；消防監(jiān)測(cè)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)由消防控制箱提供的干接點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)火警監(jiān)測(cè)。

圖1 機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2 數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)處理層由監(jiān)控服務(wù)器和視頻監(jiān)控服務(wù)器組成，監(jiān)控服務(wù)器用RS485接口與設(shè)備采集總線連接。用于將設(shè)備采集層傳輸來的各種信息進(jìn)行存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)處理、分析和輸出，處理所有的報(bào)警信息，記錄報(bào)警事件，并將用戶控制命令發(fā)往前端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。監(jiān)控服務(wù)器與局域網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行連接，氣象部門廣域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)可在任意地點(diǎn)登錄監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器的WEB端口通過防火墻映射到互聯(lián)網(wǎng)IP地址，實(shí)現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的任意地點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理機(jī)房環(huán)境。

3.3 遠(yuǎn)程瀏覽層

用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理的界面，采用B/S架構(gòu)。監(jiān)控服務(wù)器負(fù)責(zé)提供WEB服務(wù)，用戶端通過氣象局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程登錄進(jìn)行監(jiān)控和管理，同時(shí)提供短信報(bào)警功能。

3.3.1 聯(lián)動(dòng)管理

各子系統(tǒng)和監(jiān)控設(shè)備可實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)管理，在采集到的數(shù)據(jù)滿足設(shè)定的條件時(shí)，可觸發(fā)相關(guān)系統(tǒng)工作。例:在機(jī)房溫度超過閾值時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)制冷；在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可對(duì)空調(diào)主機(jī)進(jìn)行關(guān)閉，同時(shí)開啟所有門禁系統(tǒng)，以便逃生。

3.3.2 時(shí)段管理

在對(duì)機(jī)房環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時(shí)，可定義時(shí)段，在該時(shí)段內(nèi)的各類報(bào)警信息只記錄，不進(jìn)行報(bào)警，也不再發(fā)送報(bào)警短消息。在維護(hù)時(shí)段結(jié)束后，再恢復(fù)各類環(huán)境狀態(tài)的報(bào)警。這樣避免在對(duì)環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)警。

3.3.3 子系統(tǒng)實(shí)時(shí)工作狀態(tài)

監(jiān)測(cè)各子系統(tǒng)工作狀態(tài)，UPS電源、市電、空調(diào)、空氣溫濕度、漏水、門禁、消防和安保視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

3.3.4 短信報(bào)警

監(jiān)控服務(wù)器配備手機(jī)短信moden，可在機(jī)房環(huán)境出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)發(fā)送短信給值班人員，起到及時(shí)處理報(bào)警的作用。

4 應(yīng)用效果

某市氣象部門的機(jī)房采用這種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)機(jī)房進(jìn)行環(huán)境集中監(jiān)控管理后，值班人員通過局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)對(duì)機(jī)房各種環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，實(shí)現(xiàn)了機(jī)房環(huán)境監(jiān)控的連續(xù)性、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性，提高了自動(dòng)化、智能化水平，減少了工作機(jī)房監(jiān)控和管理的工作量。表1為采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行環(huán)境控制應(yīng)用前后的對(duì)比效果。

表1 采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行環(huán)境控制管理對(duì)比表

通過實(shí)際的應(yīng)用效果來看，在今后的氣象部門的機(jī)房管理中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)除在環(huán)境監(jiān)控中應(yīng)用，還可應(yīng)用在服務(wù)器管理、網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)的管理中，既能提高工作效率，又能使機(jī)房設(shè)備更加穩(wěn)定地運(yùn)行。

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