臺區(qū)綜合環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

高晨光

摘要：本文設計實現(xiàn)綜合環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，由集中監(jiān)控平臺和多個前端采集模塊組成，通過多種傳感器采集環(huán)境參數(shù)并上報，集中監(jiān)控平臺對采集數(shù)據(jù)實時匯總并進行可視化分析，有效降低人工巡檢成本，提高自動化程度。

關鍵詞：環(huán)境監(jiān)控;實時;自動化;數(shù)據(jù)采集

監(jiān)測臺業(yè)務系統(tǒng)及配套設施日益增多，環(huán)境設備必須不間斷提供服務。傳統(tǒng)人工巡檢成本較高，且無法及時發(fā)現(xiàn)和處理突發(fā)事故，對業(yè)務系統(tǒng)穩(wěn)定運行留下隱患。

一、總體設計

系統(tǒng)結(jié)構分為三層：應用層即集中監(jiān)控平臺，負責業(yè)務邏輯的實現(xiàn)，集中顯示環(huán)境參數(shù)，并向用戶提供交互接口;采集層由多個前端監(jiān)控模塊并聯(lián)而成的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)，負責各項環(huán)境參數(shù)的收集和回傳;應用層與采集層通過內(nèi)部網(wǎng)絡連通。

二、集中監(jiān)控平臺設計與實現(xiàn)

集中監(jiān)控平臺采用F1ex+FluorineFx+C#+Oracle多層架構實現(xiàn)，各層在執(zhí)行過程中通過標準化松耦合大幅提高可維護性。主要包括：

表示層：采用Flex作為前端表示層開發(fā)語言，提供用戶端瀏覽器可執(zhí)行的狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)圖形化統(tǒng)計和分析、短信報警及各類功能互動界面。

業(yè)務層：系統(tǒng)后端業(yè)務層采用開源FluorineFx通信網(wǎng)關，可視化數(shù)據(jù)分析軟件Web服務器前端能夠以廣播方式與多個客戶端建立連接，同時發(fā)送多組并行數(shù)據(jù)，并將結(jié)果返回給客戶端展示;后端能夠與各前端監(jiān)控模塊軟件或數(shù)據(jù)庫服務器建立通訊連接，實時接收相關數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)層：用于為上層系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，包括Oracle數(shù)據(jù)庫服務器所儲存的數(shù)據(jù)、前端監(jiān)控模塊傳感器實時回傳數(shù)據(jù)以及http流媒體網(wǎng)絡信息。

1.主服務程序設計

主服務程序負責讀取并解析數(shù)據(jù)庫中各類環(huán)境參數(shù)，若超出報警門限表中的閾值范圍，則以GSM短信的方式報警nata_ZhiBan表中的當值人員，并把報警記錄存入數(shù)據(jù)庫。

（1）網(wǎng)絡信號采集

網(wǎng)絡信號采集數(shù)據(jù)包含兩部分：網(wǎng)絡連通測試數(shù)據(jù)及站點在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。對于實時在線要求程度較高的業(yè)務，如視頻播放下載，錄像實時監(jiān)看等，需對專用網(wǎng)絡線路實時監(jiān)測并分析網(wǎng)絡質(zhì)量。本系統(tǒng)通過繪制實時網(wǎng)絡節(jié)點延時回傳數(shù)據(jù)曲線，直觀反映當前網(wǎng)絡線路情況;對主要線路節(jié)點IP及重要程度等級高的站點進行監(jiān)控，每5秒ping操作一次，并寫入數(shù)據(jù)庫服務器。

（2）任務調(diào)度

前端監(jiān)控模塊與監(jiān)控平臺建立連接時會創(chuàng)建子線程來處理數(shù)據(jù)傳輸，如果同一時間多個前端主機并發(fā)訪問，頻繁的創(chuàng)建和銷毀線程，將造成占用沖突。系統(tǒng)引入了線程池來調(diào)度子線程，當有連接請求時，線程池自動分配子線程來處理，當連接斷開時，子線程重新回到線程池，減少了創(chuàng)建和銷毀線程的時間。其中任務總調(diào)度線程ThreadMain負責啟動并協(xié)調(diào)各任務線程的進入和退出。各任務線程從總線程中得到任務參數(shù)后，執(zhí)行各自任務并將結(jié)果入庫。

圖1實時任務調(diào)度流程

2.Web服務設計

Web服務把大量的數(shù)據(jù)庫表實時顯示在網(wǎng)頁上，利用Event機制完成數(shù)據(jù)綁定，從而保持數(shù)據(jù)同步。本系統(tǒng)中的參數(shù)數(shù)據(jù)查詢、報警記錄查詢、系統(tǒng)日志查詢等功能都采用該方式。數(shù)據(jù)源對象發(fā)生變化后，會派發(fā)Event Change消息，通知瀏覽器實時更新數(shù)據(jù)。

對于非數(shù)據(jù)庫類型的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過將webservice或remoting方式得到的Flex數(shù)據(jù)綁定給控件實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，只要控件被動操作或者定時器刷新，數(shù)據(jù)就會進行溯源同步。

三、前端監(jiān)控模塊設計與實現(xiàn)

前端監(jiān)控模塊采用工控機作為采集服務器，傳感器模塊采用RS232或者Rs-485連接工控機，并使用Modbus傳輸協(xié)議進行通訊。

1.動力系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)控

（1）市電監(jiān)控

系統(tǒng)對市電的各高/低壓柜和變壓器的電壓、電流、頻率以及其他配電設備的運行狀態(tài)等參數(shù)實時監(jiān)控，超出閾值實時報警，并可查詢90天內(nèi)報警記錄。同時系統(tǒng)對設備間機柜的負載實時監(jiān)控并繪制曲線，直觀顯示電力負荷情況。

（2）UPS監(jiān)控

系統(tǒng)通過通用協(xié)議對UPS進行監(jiān)測與診斷，包括：在線監(jiān)控蓄電池組的運行情況，監(jiān)控項目包括單體電池電壓測量、充放電電流測量，根據(jù)充電電流的大小可準確判斷潛在風險，如負載過重，過充電，過放電等;電池溫度監(jiān)控，當表面溫度超出限定值時，實時報警。

2.溫濕度參數(shù)監(jiān)控

溫濕度傳感器主要部署在設備間及配電室機房，具備RS485硬件接口（具有防雷設計），協(xié)議層兼容標準的工業(yè)Modbus-Rtu協(xié)議，溫度分辨率：0.1℃，濕度分辨率：1%RH。各設備間部署的精密空調(diào)系統(tǒng)采用RS232或者RS-485總線通訊方式，通過通用協(xié)議進行監(jiān)控。系統(tǒng)能夠監(jiān)控空調(diào)壓縮機、加濕器、除濕器、風機運行情況、回風溫濕度及環(huán)境溫濕度等參數(shù)。

四、結(jié)論

針對目前監(jiān)測臺環(huán)境監(jiān)控自動化程度低、實時性和交互性差等問題，本文設計并實現(xiàn)了一套可視化臺區(qū)綜合環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，使用B/S架構和開源中間件FlourineFx開發(fā)，具有動態(tài)直觀、實時監(jiān)測、報警迅速等特點，采用通用接口及協(xié)議，具有高度的可擴展性，后續(xù)可進行智能化升級。系統(tǒng)經(jīng)測試運行穩(wěn)定，大幅降低人工巡檢成本，保障業(yè)務工作更好開展。