河北廣電省干線網(wǎng)動力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

河北廣電信息網(wǎng)絡(luò)集團股份有限公司傳輸分公司 夏凡子

一、網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及系統(tǒng)設(shè)計要求

（一）河北廣電省干線網(wǎng)建設(shè)情況

在當前世界政治經(jīng)濟背景下，結(jié)合國內(nèi)三網(wǎng)融合的大趨勢，為了進一步加快河北廣電網(wǎng)絡(luò)集團的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、推進整個河北省廣電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，河北廣電光纜傳輸干線網(wǎng)進行了多次擴建、擴容等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)升級，因此對河北廣電光纜傳輸干線網(wǎng)的安全傳輸提出了更高的要求。

目前，河北廣電省干線網(wǎng)總長4200多公里，共36個機站，線路分為南、北、中三個環(huán)網(wǎng)，途徑50多個縣（市），覆蓋整個河北省11個地級市，肩負著全省百余套數(shù)字電視節(jié)目安全傳輸?shù)闹匾稳蝿?wù)，同時還運行著省政法、省工商、省人行、省財政等數(shù)據(jù)專網(wǎng)的傳輸任務(wù)，線路及設(shè)備安全運行的意義非常重大。

這36個機站中的任何一個站或者站內(nèi)的任何一個設(shè)備出現(xiàn)故障都可能嚴重威脅到河北省干線網(wǎng)的安全運行。為了保持各機站的物理環(huán)境符合各設(shè)備的運行環(huán)境，以及各個設(shè)備能夠安全運轉(zhuǎn)，公司付出了巨大的人力、財力和物力的成本，需要花費大量的時間和資金。尤其是無人值守機戰(zhàn)，由于地處偏遠、交通不便，難以保證機房內(nèi)的值班人員對設(shè)備保持不間斷的監(jiān)視，一旦任何一個機房內(nèi)發(fā)生停電、漏雨等環(huán)境異常情況，省中心機房的工作人員往往不能第一時間發(fā)現(xiàn)隱患，更不能做到及時排除隱患，嚴重時會造成設(shè)備故障甚至網(wǎng)絡(luò)中斷，導(dǎo)致影響在用業(yè)務(wù)的安全傳輸。

機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)控各站設(shè)備的運行狀況，第一時間發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致設(shè)備故障的隱患，縮短工作人員趕赴現(xiàn)場維修更換設(shè)備配件的時間。對于一些設(shè)備參數(shù)，輔助設(shè)施如燈光、空調(diào)、門禁等實現(xiàn)遠程操作，真正實現(xiàn)遠程操控。

（二）動力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計要求

1.系統(tǒng)的設(shè)計原則

系統(tǒng)要求運用現(xiàn)代化控制模式、信息化的管理理論，綜合最先進的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)信息傳輸、圖像處理方式、電子測控等技術(shù)，建立高度智能化的綜合管理系統(tǒng)，對機房的動力、溫濕度等信息進行采集、處理、煙感消防預(yù)警、視頻監(jiān)控等，并且能夠在一定范圍進行控制和發(fā)布指令，提高機房的運行能力和保障水平，同時具備與系統(tǒng)外部相關(guān)部門互通信息的功能，提高機房的現(xiàn)代化管理水平。

（1）監(jiān)控系統(tǒng)的所有硬件應(yīng)該是模塊化的，軟件應(yīng)該是具有開放性的，使得本系統(tǒng)具有良好的靈活性，更容易進行擴容。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備應(yīng)有很高的穩(wěn)定性以及抗干擾性，采用高質(zhì)量的元器件，應(yīng)具有抗雷電、抗干擾的能力；具有自我診斷功能，能判斷故障的出處，大概分析產(chǎn)生故障的原因，當故障排除后可以自動恢復(fù)原有數(shù)據(jù)。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)中的硬件應(yīng)該采用不間斷的供電方式供電，確保即便在市電停電的狀況下，監(jiān)控系統(tǒng)也能正常運轉(zhuǎn)一定的時間，為工作人員對全網(wǎng)的運行管理提供時間保障。

（4）監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該具備非常良好的的隔離性能，不能夠因為監(jiān)控系統(tǒng)的介入而導(dǎo)致原本的傳輸設(shè)備和供電設(shè)備等重要的設(shè)備不能正常運行。

（5）監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該具有非常簡單的操作界面和良好的軟/硬件兼容性，同時能夠支持C/S架構(gòu)和B/S架構(gòu)，應(yīng)該具有容易安裝的特性，方便工作人員操作，發(fā)生故障告警是能夠迅速清晰的挺行值班人員。

（6）監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有能夠在不同機房內(nèi)、各種設(shè)備在同一時間點上發(fā)生不同狀況的情況下同時發(fā)出告警能力，告警準確率應(yīng)為99.9%。

（7）系統(tǒng)應(yīng)能切實提供高效的運維手段。

（8）系統(tǒng)應(yīng)具有高可用性，保護投資。

（9）系統(tǒng)應(yīng)具有高可靠性和長期穩(wěn)定性，能夠免于維護或者大量減少維護工作量。

2.監(jiān)控內(nèi)容

為了保障河北廣電干線網(wǎng)所涉及的包括省中心機房在內(nèi)的一共36個數(shù)字電視及傳輸機房動力及環(huán)境運行的安全和穩(wěn)定，針對各個機房各種傳輸設(shè)備對機房環(huán)境的需要，減少設(shè)備在運行過程中可能出現(xiàn)的故障以及潛在的隱患，本項目擬對全部36個機房內(nèi)的動力及環(huán)境進行監(jiān)控管理，進行機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)。

除省中心機房以外的35個分機房可以對本地的機房動力、環(huán)境進行7×24小時的實時集中監(jiān)控與管理；省中心機房可以對其他35個分機房的機房動力、環(huán)境情況以及各個傳輸設(shè)備的運行參數(shù)進行查看、監(jiān)控及管理。

具體監(jiān)控內(nèi)容如下：

（1）UPS監(jiān)控（艾默生品牌）：機內(nèi)溫度、各個參數(shù)值的報警門限設(shè)置、負載值多少、電壓輸入量多少、電壓輸出量多少、電池電壓量多少。

（2）空調(diào)監(jiān)控：可以遠程控制空調(diào)的開機和停機，可以遠程設(shè)定空調(diào)的溫度值、溫度高報警值、溫度低報警值，可以遠程讀取空調(diào)的開、關(guān)機狀態(tài)等參數(shù)、空調(diào)溫度值，空調(diào)高溫報警和低溫報警功能（門限遠程可調(diào)）。

（3）水浸檢測：漏水檢測、報警。

（4）溫濕度檢測：測量范圍：溫度：-40℃～80℃，濕度：0%RH～100%RH，測量精度：溫度：±1℃，濕度：±3%RH。

（5）紅外探測：對于非工作人員的非正常進入、遠程布撤防。

（6）煙霧探測：煙霧探測可以自動發(fā)出消防警報、遠程布撤防。

（7）開關(guān)電源檢測（中達品牌）：機內(nèi)溫度、各個參數(shù)值的報警門限設(shè)置、負載值多少、電壓輸入量多少、電壓輸出量多少、電池電壓量多少。

（8）燈控開關(guān)檢測：遠程遙控開、關(guān)燈及燈光使用狀態(tài)的反饋。

二、動力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

（一）系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)實現(xiàn)了二級架構(gòu)，即“監(jiān)控中心（SC）—監(jiān)控單元（SU）”，河北廣電監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架，在河北廣電省中心機房，設(shè)置一個集中監(jiān)控中心（SC），集中管理下設(shè)35個監(jiān)控單元（SU），的模式。SC、SU通過數(shù)據(jù)電路或帶內(nèi)、外透明傳輸來實現(xiàn)省、市、縣之間的系統(tǒng)互聯(lián)和集中監(jiān)控管理。

系統(tǒng)同時支持B/S架構(gòu)和C/S架構(gòu)，具有穩(wěn)定性、可兼容性、可擴展性等多種特點，可劃分若干監(jiān)控區(qū)域，每個監(jiān)控區(qū)域都可以獨立工作，進行無人值守監(jiān)控，同時支持數(shù)據(jù)自動存儲及問題故障輔助分析等功能。

1.監(jiān)控中心

省監(jiān)控中心是全省各個機房集中監(jiān)控、集中管理和集中控制的核心部位，也是整個系統(tǒng)的核心部位。因此，省監(jiān)控中心應(yīng)能夠全面宏觀的監(jiān)控各站機房運行的狀況，匯集各站所采集的數(shù)據(jù)，尤其是對以下重點區(qū)域：

（1）無人值守機房；（2）關(guān)鍵節(jié)點機房；

（3）通信量非常巨大的機房或故障頻出機房；

（4）發(fā)生事故的機房。

2.監(jiān)控單元

（1）動力環(huán)境監(jiān)測

配電柜監(jiān)控：監(jiān)測配電柜的主備路的相關(guān)參數(shù)。

UPS、開關(guān)電源、電池組監(jiān)控：通過各個設(shè)備供應(yīng)廠商提供的通訊協(xié)議監(jiān)測涉及動力系統(tǒng)各個設(shè)備的各部件的各種主要參數(shù)。

（2）機房環(huán)境監(jiān)測

空調(diào)監(jiān)控：可以在省中心機房遠程設(shè)定各個分機房的空調(diào)溫度、出風量等，開啟或關(guān)閉空調(diào)設(shè)備，并且可以對空調(diào)設(shè)備是否漏水進行檢測。

測漏監(jiān)控：通過水浸監(jiān)控主機采集的漏水信息進行判斷，如果確實發(fā)現(xiàn)漏水情況，向省中心監(jiān)控主機發(fā)出告警。

溫濕度監(jiān)控：通過溫濕度監(jiān)控主機采集的溫濕度信息來進行判斷，假如采集到的溫濕度數(shù)據(jù)超過本系統(tǒng)對溫濕度監(jiān)控的預(yù)設(shè)值，向省中心監(jiān)控主機發(fā)出告警。

燈光監(jiān)控：根據(jù)視頻監(jiān)控，可遠程控制燈光的開啟與關(guān)閉。

煙感監(jiān)控：根據(jù)煙感監(jiān)控，可以及時發(fā)現(xiàn)機房內(nèi)的火災(zāi)隱患。

3.數(shù)據(jù)的傳送

（1）數(shù)據(jù)的采集與控制

每個機房放置1臺監(jiān)控單元（SU），具有多路數(shù)據(jù)接口和多路視頻輸入接口。視頻信號由攝像機傳入后，經(jīng)視頻采集卡傳送至監(jiān)控主機，由視頻處理芯片壓縮實時數(shù)據(jù)，壓縮后的數(shù)據(jù)存為錄像文件，并向監(jiān)控中心傳送壓縮視頻流；溫濕度、電流、電壓等模擬量及開關(guān)量通過變送器、傳感器等實現(xiàn)采集[14]；繼電器進行控制空調(diào)、門禁；機房開關(guān)電源、電力屏柜、UPS等供配電設(shè)備自帶串口，直接接入監(jiān)控主機的串口中，由監(jiān)控中心服務(wù)器對設(shè)備的通信協(xié)議進行解析。通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的收集，實現(xiàn)各站機房動環(huán)情況的實施監(jiān)控。

本系統(tǒng)對河北廣電省干線網(wǎng)無人值守機房的發(fā)電機運行情況也進行監(jiān)控，采用油機控制模塊，接入監(jiān)控單元的監(jiān)控主機，再傳回省中心機房的監(jiān)控中心，由省中心機房的工作人員對發(fā)電機進行遠程操控，確保了無人值守站的供電安全，這點與其他運營商不同。

（2）數(shù)據(jù)的通信與傳輸

各監(jiān)控主機完成數(shù)據(jù)收集并組織之后，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，傳送到省中心監(jiān)控中心SC。整個監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸主要依托于省干線DWDM網(wǎng)與市縣MSTP網(wǎng)，系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議。

市級節(jié)點站、縣級中繼站、自建站動環(huán)信息的傳送方式是不同的。市級節(jié)點機房的監(jiān)控主機直接將采集信號通過干線數(shù)據(jù)網(wǎng)傳送到省中心SC；縣級中繼機房監(jiān)控主機先利用市縣MSTP傳輸網(wǎng)的2M通道將信息傳送至市級節(jié)點機房，再通過省干數(shù)據(jù)網(wǎng)傳送至省中心SC；無人值守站信息的傳送方式是這個系統(tǒng)的一大特點，也是該系統(tǒng)的一大創(chuàng)新點，無人值守站是干線網(wǎng)自建站，地處山區(qū)偏遠地段，無法通過市縣級網(wǎng)絡(luò)傳送，無線信號也非常微弱不穩(wěn)定，幾乎不可用，故在節(jié)約投資的前提下，利用干線網(wǎng)DWDM監(jiān)控信道SC2通道進行傳送，信號穩(wěn)定順暢。

（3）數(shù)據(jù)的存貯與分析

監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)上送到監(jiān)控中心后，由監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)進行分析，與設(shè)定的條件進行對比，判斷數(shù)據(jù)是否異常，從而發(fā)現(xiàn)各種告警。監(jiān)控中心服務(wù)器將各機房監(jiān)控單元數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)庫中，以備后期查詢。

（4）數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)

上傳的動環(huán)數(shù)據(jù)需要能夠以聲音、圖像文字等多種形式直觀地顯示給監(jiān)控中心的工作人員，從而實現(xiàn)對整個干線網(wǎng)的集中監(jiān)測、控制與管理。

（二）系統(tǒng)特點

（1）干線網(wǎng)自建站動環(huán)信息通過DWDM監(jiān)控信道SC2公務(wù)語音通道傳送，方式既經(jīng)濟又簡單實用。

通常其它廣電網(wǎng)絡(luò)都是通過租用運營商的無線網(wǎng)絡(luò)進行傳送，運營商自建站則是通過無線網(wǎng)或SDH 2M通道傳送至SC，河北廣電干線網(wǎng)則根據(jù)自身網(wǎng)絡(luò)的特點，采用DWDM公務(wù)語音通道進行傳送。在自建站和省監(jiān)控中心增加一對Modem，將回傳信息調(diào)制成56K數(shù)據(jù)，各自建站通過DWDM語音通道以輪詢方式傳送至省中心監(jiān)控平臺。以簡單經(jīng)濟的方式解決了自建站動環(huán)監(jiān)控信息傳送的難題。

（2）實現(xiàn)自建站柴油發(fā)電機遠程控制，確保柴油發(fā)電機正常工作。

一般動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)只是對油機的狀態(tài)進行監(jiān)測，只能以告警方式提示監(jiān)控人員，不能對發(fā)電機進行主動的有目的控制。

河北廣電網(wǎng)絡(luò)自建站大多地處山區(qū)，很有必要在滿足電力供應(yīng)的同時，減少油機的運行時間和油料的消耗，減輕油機的維護工作量，降低維護成本。自建站油機遠程控制的實現(xiàn)方式，采用油機遠程監(jiān)控模塊，對溫度、電池電壓進行監(jiān)測，根據(jù)測量值控制油機的啟動與倒換。油機運行時，動環(huán)系統(tǒng)監(jiān)測其相關(guān)狀態(tài)，進行實時檢測，發(fā)電異常時，對油機進行干預(yù)控制，調(diào)整開關(guān)電源參數(shù)，確保油機正常工作。

（3）系統(tǒng)開發(fā)模式模塊化，方便系統(tǒng)擴容或更新，同時對登陸權(quán)限進行控制，保證了網(wǎng)絡(luò)資源和各項工作的安全性。

總結(jié)：

經(jīng)過施工與試運行階段的檢驗，系統(tǒng)設(shè)計總體有效，遇到一些細節(jié)問題也進行了相應(yīng)的修改，基本實現(xiàn)了預(yù)期目標。

系統(tǒng)投入使用后，通過動環(huán)網(wǎng)管實現(xiàn)了動態(tài)監(jiān)控各機房市電、開關(guān)電源、UPS等供配電運行情況以及機房設(shè)備運行環(huán)境，為干線網(wǎng)維護人員處理故障提供了響應(yīng)時間，保障了各站點傳輸設(shè)備正常運行。中心監(jiān)控值班人員多次發(fā)現(xiàn)外站機房停電事故，均第一時間通知相關(guān)維護人員，并在必要時遠程開啟發(fā)電機，確保干線網(wǎng)設(shè)備安全運行。最典型的一次是唐山機房夜間供電設(shè)備操作完畢后忘記合上省網(wǎng)開關(guān)電源外電接入的空開，導(dǎo)致外電輸入中斷，蓄電池長時間放電，當時唐山機房值班人員并未察覺，省中心監(jiān)控值班人員通過網(wǎng)管告警得知唐山設(shè)備出現(xiàn)電源故障，立即通知唐山機房的值班人員，及時將供電設(shè)備的電閘合上，避免了因停電造成唐山節(jié)點業(yè)務(wù)中斷。北環(huán)自建站停電后，中心監(jiān)控值班員曾多次在維護人員不能及時到達的情況下，通過動環(huán)網(wǎng)管遠程操作，確保設(shè)備正常運行。自系統(tǒng)開始使用，沒有出現(xiàn)一例因電源故障導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中斷。同時，中心監(jiān)控值班人員多次遠程控制空調(diào)，確保機房設(shè)備運行環(huán)境正常。動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用切實保障了省廣電干線網(wǎng)高效、可靠、安全運行，同時保障了全省政法系統(tǒng)、財政系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)等專網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全運行，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，確保了干線網(wǎng)設(shè)備的安全運行，一定程度上提高了網(wǎng)絡(luò)維護水平及工作效率，為公司節(jié)約人力資源的同時，降低了網(wǎng)絡(luò)運維成本，具有積極的促進作用。