煤礦信息化機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)研究

賀鵬程

(山西焦煤汾西礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 雙柳煤礦,山西 柳林 033300)

隨著先進(jìn)的采掘設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用,煤礦機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備數(shù)量及類型等均不斷增加,規(guī)模也不斷增大[1-3]。煤礦機(jī)房布置有動(dòng)力(如電源、配電設(shè)備等)、環(huán)境設(shè)備(如消防、監(jiān)控等)均需要在合適且穩(wěn)定的環(huán)境中運(yùn)行,同時(shí)為實(shí)現(xiàn)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控,礦井普遍通過(guò)安排專人24 h不間斷巡檢[4-6]。但是人工巡檢面臨占用人力資源、巡檢效果有待提升以及管理不規(guī)范等問(wèn)題。為此,雙柳煤礦提出在機(jī)房?jī)?nèi)構(gòu)建控預(yù)警系統(tǒng),通過(guò)布置監(jiān)控設(shè)備及通信網(wǎng)絡(luò)等實(shí)現(xiàn)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備、環(huán)境等監(jiān)控,達(dá)到提高機(jī)房安全監(jiān)控能力、故障預(yù)警等目的。

1 工程概況

雙柳煤礦機(jī)房?jī)?nèi)部配套的設(shè)備也逐漸增多,機(jī)房信息中心已經(jīng)成為企業(yè)的重要組成部分,其安全狀態(tài)越來(lái)越受到各級(jí)管理人員的重視,但是傳統(tǒng)的安全建設(shè),更多是集中在軟件上面、系統(tǒng)上面,購(gòu)買了很多防火墻、入侵防御等,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)層面的安全防護(hù),但是忽略了對(duì)空間環(huán)境物理安全的建設(shè),使得數(shù)據(jù)中心機(jī)房一直處于風(fēng)險(xiǎn)之中,并且物理安全風(fēng)險(xiǎn)一旦出現(xiàn)造成的損失比軟件和系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)帶來(lái)的損失還要巨大?，F(xiàn)階段雙柳煤礦擁有1個(gè)數(shù)據(jù)中心,4間分支機(jī)房、2間電池間,在數(shù)據(jù)中心機(jī)房運(yùn)行及日常維護(hù)過(guò)程中面臨各種風(fēng)險(xiǎn),具體主要風(fēng)險(xiǎn)類型如圖1所示,這些風(fēng)險(xiǎn)時(shí)刻影響著其安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

圖1 雙柳煤礦機(jī)房主要風(fēng)險(xiǎn)類型

2 機(jī)房環(huán)境監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)整體架構(gòu)

監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)IOT技術(shù)構(gòu)建,整體分為數(shù)據(jù)采集、安全感知、決策執(zhí)行三個(gè)模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心、弱電間等場(chǎng)景的物理安全問(wèn)題進(jìn)行全面感知、聯(lián)動(dòng)告警并跟蹤問(wèn)題處理的流程,提升數(shù)據(jù)中心管理水平,降低物理安全風(fēng)險(xiǎn),全面保障單位、組織、業(yè)務(wù)在安全、合理的環(huán)境中運(yùn)行。

2.2 監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h3>

在雙柳煤礦中心機(jī)房部署物理環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)物理安全感知系統(tǒng)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備數(shù)據(jù)的整體監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)呈現(xiàn),包括動(dòng)力系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè)。并通過(guò)內(nèi)置的3D引擎實(shí)現(xiàn)智能建模,利用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)時(shí)展示機(jī)房的狀態(tài)[7-8]。具體預(yù)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 雙柳煤礦機(jī)房主要風(fēng)險(xiǎn)類型

3 監(jiān)控系統(tǒng)布置及效果分析

3.1 機(jī)房部署架構(gòu)

雙柳煤礦中心機(jī)房被監(jiān)控對(duì)象按采集方式分為智能、非智能兩類,智能設(shè)備具備數(shù)據(jù)采集和處理能力,可以與上位機(jī)通信;非智能設(shè)備需要增加傳感器、采集器等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及傳輸。具體現(xiàn)場(chǎng)主要使用的設(shè)備及功能統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 主要設(shè)備及功能統(tǒng)計(jì)

3.2 動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果

3.2.1 市電參數(shù)感知

監(jiān)控系統(tǒng)可感知市電總輸入的各相電壓、相電流、頻率、功率等參數(shù),當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí),觸發(fā)預(yù)警系統(tǒng)并向管理員發(fā)出預(yù)警信息。

3.2.2 UPS狀態(tài)感知

感知參數(shù)內(nèi)容包括:各相電壓、電流、功率、逆變器狀態(tài)、充放電狀態(tài)等。

3.2.3 蓄電池狀態(tài)感知

在日常運(yùn)維過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樾铍姵貑?wèn)題帶來(lái)的供電癱瘓和安全事故等風(fēng)險(xiǎn),監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)蓄電池監(jiān)測(cè)套件在線監(jiān)測(cè)每節(jié)電池的電壓、極柱溫度、內(nèi)阻;電池組溫度、電流充放電時(shí)長(zhǎng)等。蓄電池監(jiān)測(cè)套件包括蓄電池監(jiān)測(cè)模塊、蓄電池收斂模塊、電流霍爾傳感器、蓄電池顯示終端4個(gè)內(nèi)容。

3.2.4 用電單元狀態(tài)感知

PDU(電源分配單元)為所有的IT元件提供徑直的電源和電路連接,向基礎(chǔ)設(shè)施提供驅(qū)動(dòng)、傳遞能量。以往,PDU只是保證機(jī)房用電安全,尚不具備智能化的屬性?；谟脩魯?shù)據(jù)中心、機(jī)房等場(chǎng)景的特殊需求,機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)SNMP協(xié)議直接管理智能PDU,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)柜內(nèi)的IT設(shè)備用電情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)?；趩蝹€(gè)用電設(shè)備,如交換機(jī)、服務(wù)器等,對(duì)其電流、電壓等數(shù)值進(jìn)行監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)用電安全。具體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參數(shù)包括有:輸入電壓、輸入輸出電流、位電流、有功功率、每位電能、總電能等。

3.2.5 機(jī)房環(huán)境安全狀態(tài)感知

機(jī)房?jī)?nèi)布置設(shè)備對(duì)溫、濕度等參數(shù)要求嚴(yán)格,因此,在機(jī)房?jī)?nèi)可通過(guò)加裝溫濕度等傳感器,以實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)房和重要設(shè)備區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度、漏水等情況。傳感器將把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到IPSIP物理安全感知平臺(tái),并在平臺(tái)界面上以圖形形式直觀地表現(xiàn)出來(lái)。監(jiān)控系統(tǒng)在機(jī)房?jī)?nèi)部署溫、濕度傳感器、漏水傳感器、氫氣傳感器,實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境狀態(tài)的感知,并通過(guò)可變線序采集器對(duì)接精密空調(diào)、紅外網(wǎng)關(guān)對(duì)接普通空調(diào)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境狀態(tài)的感知。

3.2.6 消防系統(tǒng)安全狀態(tài)感知

通過(guò)部署煙霧傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有消防系統(tǒng)補(bǔ)充,另外通過(guò)開(kāi)關(guān)量接口感知消防主機(jī)是否有告警,并通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)置的多種告警方式推送給相關(guān)人員。

3.2.7 安防系統(tǒng)安全狀態(tài)感知

機(jī)房安防監(jiān)控主要包括門禁 、視頻監(jiān)控和人員入侵三單內(nèi)容;通過(guò)門禁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房大門及人員出入情況進(jìn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè),通過(guò)紅外人體感應(yīng)檢測(cè)機(jī)房人員安防情況;通過(guò)攝像頭聯(lián)動(dòng)抓拍及攝像,進(jìn)一步確定機(jī)房實(shí)際告警情況。

1) 門禁系統(tǒng)建設(shè)。針對(duì)機(jī)房,為了保障人員出入的合法性,引入多種認(rèn)證方式,通過(guò)部署接人臉識(shí)別門禁,實(shí)現(xiàn)對(duì)人員出入情況進(jìn)行記錄和保留。

2) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在機(jī)房重要位置部署安裝攝像頭、NVR,物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要保持和NVR、攝像頭的IP可達(dá),網(wǎng)絡(luò)可達(dá)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像頭和NVR的對(duì)接和管理。具體可實(shí)現(xiàn)如下功能:①告警聯(lián)動(dòng),自動(dòng)彈出告警實(shí)時(shí)畫(huà)面;②事件追蹤,視頻錄制與照片抓拍,掌握告警發(fā)生的全過(guò)程;③安防監(jiān)控實(shí)時(shí)呈現(xiàn),管理更方便。

3) 紅外人體感應(yīng)。紅外人體感應(yīng)傳感器可全方位的對(duì)機(jī)房的整體情況進(jìn)行紅外防盜,可設(shè)置監(jiān)測(cè)時(shí)間;在監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi),如有人非法入侵時(shí),系統(tǒng)界面彈窗提示告警信息,并且通過(guò)短信、APP等方式將告警信息通知機(jī)房管理人員。

4 結(jié) 語(yǔ)

利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、控制和通信技術(shù),構(gòu)建機(jī)房監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備數(shù)據(jù)的整體監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)呈現(xiàn),便于維護(hù)人員獲取所需的實(shí)時(shí)和歷史信息、進(jìn)行高效的全局事件管理。根據(jù)雙柳煤礦機(jī)房監(jiān)控需求,完成動(dòng)力環(huán)境、空調(diào)、消防等監(jiān)控,具體通過(guò)動(dòng)力環(huán)境的監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)市電狀態(tài)、UPS狀態(tài)、蓄電池狀態(tài)及用電單元的狀態(tài)感知;空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)可變線序采集器與精密空調(diào)系統(tǒng)對(duì)接,實(shí)現(xiàn)對(duì)精密空調(diào)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等設(shè)備狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè);消防系統(tǒng)通過(guò)部署煙霧傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有消防系統(tǒng)補(bǔ)充;另外通過(guò)開(kāi)關(guān)量接口感知消防主機(jī)是否有告警,并通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)置的多種告警方式推送給相關(guān)人員;完成視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)告警聯(lián)動(dòng)、事件追蹤、告警回溯等功能。

雙柳煤礦機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用提高了對(duì)突發(fā)事件的反應(yīng)能力,減少事故帶來(lái)的危害,所以該項(xiàng)目所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是非常有利的。