台达动环监控系统方案

机房动力环境集中监控系统机房动力环境集中监控系统 建议方案建议方案 南京南京有限公司有限公司 20072007 年年 5 5 月月 目目 录录 第一章第一章 设计方案说明设计方案说明.2 1 11 1 设计宗旨设计宗旨 .2 1 12 2 设计依据设计依据 .3 1 13 3 系统技术特点系统技术特点 .3 1 14 4 系统架构说明系统架构说明 .4 1 15 5 系统性能说明系统性能说明 .6 1 16 6 监控数据采集方式监控数据采集方式 .7 1 17 7 系统软件功能说明系统软件功能说明 .9 1 18 8 监控对象及其监控安装监控对象及其监控安装 .10 第二章第二章 系统验收与培训系统验收与培训.15 2 21 1 调试、验收、试运行调试、验收、试运行 .15 2 22 2 技术培训与支撑技术培训与支撑 .17 第一章第一章 设计方案说明设计方案说明 1 11 1 设计宗旨设计宗旨 随着计算机的发展和普及，计算机系统数量与日俱增，其配套的环境设备也 日益增多，计算机房已成为各大单位的重要组成部分。机房的环境设备（供配电、 UPS、空调、消防、保安等）必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。 一旦机房环境设备出现故障，就会影响计算机系统运行，对数据传输、存储及系 统运行的可靠性构成威胁，尤其目前国内普遍缺乏机房环境设备的专业管理人员， 在许多地方的机房不得不安排软件人员或者不太熟悉机房设备人员值班维护，这 对机房的安全运行无疑又是一个不利因素。 由此可见，加强动力设备、机房精密空调的维护和管理，确保设备正常运行， 是各行各业计算机信息化迅猛发展的前提条件。机房动力环境 集中监控系统正是 顺应这种发展趋势的产物，它具有实时监控设备运行状态、预期故障发生、迅速 排除故障、记录和处理相关数据、进行综合管理等多重功能。 SuperWareSuperWare 动力环境集中监控系统动力环境集中监控系统是中达电通公司积累多年在动力领域的实 践经验并针对上述问题提供的专业解决方案，实现了机房设备的统一监控，减轻 了机房维护人员负担，提高了系统的可靠性，另外丰富的事件历史记录对系统设 备的管理有重要的参考，因而该系统对机房的科学管理有特殊的意义。 为便于统筹规划，可将机房内目前的各种被监控设备分为智能型和传统型两 大类： 智能设备是指该设备有数据通信接口，通过该接口可将其协议转换读出数据 即能达到监控目的，所以对智能设备的监控关键在于对协议的破解，正确的通信 协议和解码经验是关键。目前绝大多数的开关电源、柴油发电机、机房专用空调、 UPS、逆变器等大多都是智能设备，近些年来，其便于管理维护的优点越来越得 到充分的体现。我们累积了多年的监控经验，已经对一百多种智能设备成功解码。 传统设备是指没有数据通信接口的设备，对这类设备的监控需要在设备上加 装传感器、变换器、界面等，在不影响设备使用的同时将各种监控量转变为监控 系统能接入的信号。此外对于一些机房周边的环境量如温湿度、烟雾告警、红外 告警、水浸等我们也可以把其归为传统设备。对于传统设备的监控应采取分散式 采集、多级电气安全隔离等措施。 以维护具体需要和建设投资合理性为基本出发点，我们确定了本期工程的监 控内容如下： UPS（台达）和机房专用空调：视为智能型设备，通过协议转换将其纳入监控 系统。可实现对其通讯协议所包含所有数据量的监测。 机房环境：视为传统型设备，包括烟感、温湿度、门磁、漏水监测。 机房配电：视为传统型设备，配电柜内配电监测。 对于上述各类智能设备，必须具备可用的监控接口板（对于上述各类智能设备，必须具备可用的监控接口板（RS232RS232 和和 RS485RS485 接口）接口） ， 且需要原厂家提供通信协议及原始测试软件。且需要原厂家提供通信协议及原始测试软件。 本设计宗旨是将局机房动力环境集中监控系统建设成为稳定性高，实用性强、 易于使用的综合性管理平台。 1 12 2 设计依据设计依据 系统技术指标符合以下标准： （1）根据用户对集中监控项目的要求 （2） 计算机场地安全要求 （3） 计算机站场地技术条件GB2887-89 （4） 工业企业通信接地设计规范GBJ79-85 （5） 安全防范工程程序与要求 GA/T75-94 1 13 3 系统技术特点系统技术特点 1、RT-OS 实时多任务多用户操作系统下的软件开发体系：是机房动力环境监 控的最佳选择。SWARE 系统软件采用组态化设计。 2、浏览器终端+近/远程类 UNIX 登录的多媒体人机界面。系统处理层与人机 应用层分离，可以 IP 或 Modem 拨接方式实现远程终端监控接入。可保证系统主 处理机 RT-OS 系统永不中毒，安全性极高。 3、现场采集设备采用模块化的设计，针对 UPS、精密空调等智能设备监控采 用专用模块进行硬件解码硬件解码(不同于一般厂家的 PC 机软件解码技术)，稳定性高、 便于维护管理；高可靠性的监控模块在国内通信领域已安全可靠运行达 10 年之 久；所有硬件设备在系统扩容时保持兼容，确实保障用户前期投资。 4、持续进行新技术的实用化研发。相序推出： SMS 短消息维护管理系统、 SuperEyEs 数字图像监控系统等新的实用功能。 1 14 4 系统架构说明系统架构说明 1 1、 监控系统网络结构设计监控系统网络结构设计 根据局机房具体情况及相应技术规范要求，整个系统组网架构见下图： 机房内监控内容可分为传统设备、智能设备二大部分。 图中的 UPC-48 智能一体化采集器具有两个智能监控接口，最多可监控 2 种 不同类型的智能设备；另外有 24 点开关量、16 点模拟量、8 点控制量的接入能 力，可对温湿度传感器、烟雾告警传感器的输出信号进行采集。 根据被监控设备的数量，UPC-48 可作数量上的横向扩充，每个本地网络最多 可配置 64 个 UPC-48 模块，完全满足今后的设备监控扩容需要。 UPC-48 采集器和机房专用空调之间以 RS485 总线方式进行连接组网，通过 RS485/232 接口转换后将数据接入数据处理主机进行分析处理。 数据处理主机(工控机)采用 RT-OS9000 实时多任务多用户操作系统，具有定 时任务切换能力，可实现对多个进程的同步并发处理，全面提升 CPU 的工作效率； 与一般商用操作系统相比，具有处理速度快、稳定性高、防病毒能力强(可保证 主机永不中毒)等优点。 监控操作终端选用普通的商用 PC 机，采用 WindowsXP/2000 操作系统，安装 监控系统人机界面软件，发挥 Windows 操作系统强大的多媒体功能，并提供直观 简单的操作模式供维护人员使用。 采用系统主机+终端的组态化设计思想， RT-OS 系统实时稳定和 Windows 系 统界面友好的优点分别在数据处理层与人机应用层得以充分的发挥。主机与终端 之间以 TCP/IP 标准协议进行数据通讯。 2 2、 系统组成与功能系统组成与功能 监控中心：监控中心： 设置实时监控处理主机一台（安装 OS-OS9000 实时多任务多用户操作系统 /SWARE 5.0 监控软件） ，多媒体监控操作终端（安装 WindowsXP/BROWSE for SWARE 5.0） ，打印机，可供多个管理人员完成对机房动力设备运行情况的监视， 通过相应权限的密码，操作人员还可以实现实时监控网上运行的 UPS、机房专 用空调等设备工作状态和工作数据，进行遥控、遥调等操作，视需要可查询及 打印现场所有资料和故障报告。 可提供维护人员对监控数据的保存、统计，报表、曲线、运行记录等资料 的生成与调阅； 监控中心可实现实时监控 UPS、空调、环境等设备，可以收集、显示并记 录各各监视点的设备运行状态及运行数据资料，指挥设备采集单元执行各种命 令；可编辑设备管理报表，可制定时、日、月、年报表，能即时显示现场所有 资料，视需要可查询及打印现场所有资料和故障报告。所有告警信息、历史数 据、人员操作记录能在监控主机中贮存 2 年以上。 设置远程服务接口，通过主机的内置网络接口或内置 MODEM 可提供远程访 问服务，支持远程维护与操作。 设有短信发送接口，可把告警信息已短信方式发送至维护人员或相关人员 的手机上，并可从手机确认该告警，且可通过手机对所监控设备进行三遥功能， （需要增加无线 MODEM 及配套软件模组） 1 15 5 系统性能说明系统性能说明 可靠性可靠性 监控系统硬件平均故障时间小时，整个系统的平均无故障时间20000 小 时。 各种监控器材,设备均提供接地保护, 采用抗干扰特性好的铜网屏蔽和铝 箔铜网双屏蔽信号线。采用国际标准的 4-20mA 电流源信号可达到更准确的 信号传输。并结合光电隔离技术，保证传输信号确实可靠。监控系统的上电、 掉电，在线、离线都不影响被监控设备的正常运行和人工操作。 系统具有较强的容错能力，不会因用户的误操作而引起死机。对于外界 的各种干扰，监控系统不产生误报警和混乱甚至死机；采用硬件 WatchDog 监 视自动复位功能及软件自我诊断程序和诊断界面。 系统对具体设备监测与控制的信号数据皆采用 CRC 校验, 进行 ERROR_CONTROL。接受方根据校验结果发回回应信息, 并执行后续动作,如:数 据错误,要求重发; 或数据正确,接受数据-执行控制。 可扩充性可扩充性 监控系统软、硬件均采用模块化结构。采用可经由 RS422/485 总线相连 接的分散式前端设备采集单元：通用型采集模块（RTU） 、智能型采集模块 （UPC-48） 、电池组采集模块（BCMS） 。由于监控系统使用了模块化设计，使 后续扩容时变得简单容易，并应用组态化软件设定，扩容不需修改软件。构 成系统的计算机只需激活通讯口即可增强外部通信能力。 实时性实时性 整个系统的数据响应时间不大于五秒整个系统的数据响应时间不大于五秒。 智能设备解码完整性智能设备解码完整性 中达电通在国内通信行业积累了十年的机房监控实施经验，因此对于各类 智能设备通信协议具有专业的解码能力，可承诺对智能设备解码智能设备解码 100100%的完整的完整 性性，对 UPS、机房专用空调的所有数据点(遥测、遥信、遥控)均可纳入监控平 台。 安全保障安全保障 监控系统对被控设备进行控制或参数设定时，其控制值始终保持在安全 极限内；被监控设备处于任何工作状态下监控系统应能正常工作，同时监控 设备 本身不会产生影响被监控设备正常工作的电磁干扰；监控系统内所有部件与 连线均有金属屏蔽，监控器与被监控设备均用光隔离，监控系统具有良好的 电磁兼容性；监控系统能监控不同接地要求的多种设备，且任何监控点接入 均不应破坏被监控设备的接地系统。 测量精度测量精度 电量精度均优于 0.5%。非电量测量精度均优于 5%。 电源电源 所有监控模块均采用 DC-24V 不间断电源，计算机设备采用 AC-220V 不间 断电源。在市电或油机断电后仍可继续工作。 接地接地 监控系统采用局（站）内接地系统。各种监控器材, 设备均提供接地保 护, 采用抗干扰特性好的铜网屏蔽和铝箔铜网双屏蔽信号线。 1 16 6 监控数据采集方式监控数据采集方式 机房机房 采用分散式采集方法，根据实际情况，目前使用的是智能一体化监控采集 器（UPC-48）. 传 统 设 备 开关量 控制量 模拟量 DI隔离界面 DO控制界面 隔离传感器 420mA 传输距离 500M以上 模块二次隔离 通讯三次隔离 RS-485至 至 SU 各种现场隔离界面，安全性高 传感器标准工业设计420 mA 132点大容量设计,满足需求 多级的隔离设计，防止干扰 故障隔离,容易巡检与侦错 RTU现场采集技术 智能一体化采集器（智能一体化采集器（UPC-48） 智能与通用设备合二为一的监控设备一体化采集器 UPC-48。UPC-48 可实现 的监控内容为：交流配电、开关电源、柜式空调、各种环境量等等。 功能：功能：对于非智能设备的监控，具有监视、控制和测量能力，接受并执行 监控主机所下达的各种命令。对于智能设备的解码，将各种智能型接口的协议码 转换成为同一标准协议码。综合以上两种能力，对各种设备进行集中监控。 规格：规格：每台 UPC-48 可采集 24 个模拟量（AI） 、16 个开关量（DI） 、8 个控 制量（DO）和 2 个智能设备接口（RS232/RS485/RS422） 。 传统采集对象：传统采集对象：传统设备的模拟量、状态量、控制量，如低压设备的 三相交流电压、开关状态、各告警点；相控电源的输出电压；传统空调的开关控 制、状态；以及环境系统的温湿度、火警、水浸、门禁监控点可通过传感器或变 送器等界面输入。 智能设备监控特点：智能设备监控特点：智能设备经协议转换并入集中监控网后，其监控功能 完全取决于智能设备本身监控软件所能达到的功能。 解码能力：解码能力：只要厂方能提供正确的监控软件（监控软件可与设备连线且监、 测、控功能都能正确实现）及必要的通讯协议，该智能设备就一定能纳入集中监 控网。 解码成功经验：解码成功经验：中达电源、珠江电源、亚奥电源、塞特电源、洲际电源、 RS-485RS-485至至SSSS 传输距离500M以上 (DI隔离界面)(DO控制界面) (隔离传感器420mA) 火警、门禁火警、门禁传统油机传统油机传统交流屏传统交流屏 开关量控制量 模拟量 传 统 设 备 通讯隔离 模块隔离 现场隔离 智能设备 开关电源开关电源 1组RS232/422/485 通讯接口可分别监 控各种智能设备 智能设备 专用空调专用空调 1组RS232通讯接口 可分别监控各种智能设备 UPCUPCUPCUPC 48484848 智能型一体化采集器智能型一体化采集器智能型一体化采集器 将RTU、UPC+功能合二为一 通讯界面隔离设计，保护被 监控设备 将扩展接口有 AI+DI+DO16+24+8共48点可 监控附属周边设备 精干的功能广泛应用在电信 行业的小型局站，如接入网、 模块局、基站 新电元、侨兴电源、澳新电源、新西兰电源、青浦电源、科华电源、华为电源、 卡特比勒油机、辛普森油机、十字军油机、劳斯来斯油机、康明斯油机、斯图斯 空调、海洛斯空调、力博特空调、RC 空调、ATLAS 空调、UPS 等百余种。 1 17 7 系统软件功能说明系统软件功能说明 用户维护操作方面：用户维护操作方面： 实现多人在不同地点同时作不同的操作，提供在线帮助、事件打印、远 端监控等功能。每个操作人员都有唯一的用户名和密码，并在进入系统时输 入，根据密码等级的不同，操作人员具有不同的操作范围和权限，所有的重 要操作如告警确认、遥控等，均记录在系统内部，且不可删除。 系统警报管理方面：系统警报管理方面： 系统提供三级警报能力，可由用户依需要自行定义警报点及警报等级。 分别以三种颜色（红紫蓝）显示在相应局站的地理区域点、具体设备及相应 的菜单上，并配以三种响声及颜色的闪烁、BP 机自动呼叫及打印机自动打印 等动作来提醒维护人员注意。自动保存设备警报及人机操作的流水记录，并 能透过人机命令进行查阅和输出打印。还提供警报总缆、警报确认等功能。 系统报表管理方面：系统报表管理方面： 可由用户自行编辑修改各类设备维护及管理报表、图形及统计曲线。系 统提供报表管理查询及列印功能，可查询设定的各电压、电流、功率、电能、 温度及环境变量之值等。并可自动定时打印警报记录及日、星期、月、年报 表及曲线等。 系统设定方面：系统设定方面： 由用户的自行定义修改人机介面、设备开关动作及监控画面，当动力设 备增加、拆除或更换时,操作人员可自行定义该设备名称、警报等级及相关参 数（不需重新编程）即可在线更改相应的数据,并纳入监控系统，另外还提供 逻辑控制功能、定时控制功能。 系统运行维护方面：系统运行维护方面： 系统具远程通讯能力，系统维护员可透过 IP 登录或 Modem 拨接（不需 至现场）对系统做在线更新，其数据不会因系统的更新而丢失和变更，方便 用户随时更新系统。由于系统采用模块化及开放式设计，提供维护管理功能。 当用户需扩充设备时，可自行更改或经由远程维护功能提供服务而不需停机， 不影响整个系统运行。 多媒体人机介面：多媒体人机介面： 监控系统使用全中文化、图象化及多媒体化的人机界面技术。在三级监 控中心对监控的远端局站不仅有真实的监控对象位置图，实象图或采用与实 物相似绘图或采用实拍相片，并配有相应的供电系统的电原理图，使用时非 常直观、易于编辑、控制安全性高 1 18 8 监控对象及其监控安装监控对象及其监控安装 低压系统：低压系统以遥测三相交流电压、电流、频率、功率，遥信开关 状态,缺相,过压,欠压等,通过传感器纳入 UPC48。 UPS： 以智能设备为主,通过通讯协议器 UPC48 转换入网。主要采集三相 输入电压,直流输入电压,三相输出电压,三相输出电流,输出频率,蓄电池 电压,蓄电池温度,同步/不同步状态,UPS/旁路供电,市电故障,整流器故障,逆 变器故障,旁路故障等。 专用空调：机房专用空调主要以智能空调为主,可通过通讯协议转换器 UPC+ 转换入网。主要采集送风温度，送风湿度，回风温度，回风湿度，压缩机 工作积时，电压过高/过低，电流过流，温湿度过高，温湿度过低，压缩机 故障，压缩机运行状态，加热状态，制冷状态，风机状态，开关机，升温， 降温，温湿度范围设定等 机房环境： 机房环境主要侦测温湿度、水浸、烟感、门磁等。 温湿度监测：温湿度监测：对机房内重要的区域内的温湿度进行监测。安装 1 个或多个温 湿度传感器，传感器布 1 根 4 芯信号线至 MAC 箱体（箱体的位置安装在靠近监控 主机的地板下） 。传感器采用 TH-100 系列产品，其输出为标准的 4-20mA 电流信 号，再经 UPC-48 采集器采集后送到监控主机进行处理。监控软件画面实时显示 并记录每个温湿度传感器所检测到的室内温度与湿度的数值，并可设定每个温湿 度传感器的温度与湿度的报警上限与下限值，越限时发生告警。 烟雾告警侦测：烟雾告警侦测：通过 UPC-48(智能型一体化采集器)采集烟感探测器的报警信 号实时监测火灾警状态，当有火警发生，监视系统以直观的画面显示报警信息并 作报警通知。 第二章第二章 系统验收与培训系统验收与培训 2 21 1 调试、验收、试运行调试、验收、试运行 系统安装完成后，根据“设备采集点清单”逐点验证测试。智能型设备的验 收以原设备监控系统的响应性能为基准。验证通过后，证明系统稳定可靠后，视 为完工。 测试建议方案如下： A. 必须将厂商所作的系统,进行逐点测试验证逐点测试验证,测试系统数据反应与告警, 我们将测试的部分分为传统设备与智能设备两大类,由于传统设备是属于厂商 自己本身的系统,故理论上测试时,反应速度应该是很快的。 我们要求厂商制 作一张测试记录表,上面包括操作终端显示数据与现场实际数值, 逐点核对。 B. 传统模拟量传统模拟量: 我们在现场使用电表量测实际数据,并作记录, 马上使用电 话联络操作终端显示数据,并同时记录在同一张表格中(为了避免因为传输延 迟,影响了测试数据的正确性,测试时,动作一定要快)。另外有关系统模拟量 的精确度,由于牵涉到传感器与模块 A/D 转换的精确度,故最直接的检测,就是 要求厂商不得经过“人为校正”,此时在画面上所显示的数据就是最原始的数 据,将其与现场测量值相比较,即可很清楚的了解系统测量误差。这里之所以 要特别说明的原因,是因为很多系统厂家在验收之前,先行利用软件校正,如果 用户无法察觉,当现场值变化的时候,画面上的数据就会产生很大的误差。 C. 传统开关量传统开关量: 实际产生告警(记录时间并记录), 然后看操作终端是否也 有一样的告警,并且将告警出现的时间记录(一般可以查询告警记录时间、正 常系统的反应速度在 3-5 秒) D. 对于智能设备对于智能设备,由于系统的反应速度,不再是单独系统厂家的事,最主要还 是牵涉到设备智能本身的速度。对于速度的测试, 我们可以先使用原设备厂 商所提供的软件,先行测试反应速度,比如说告警反应时间平均测试为 7 秒, 那么监控系统的反应时间应该在 10 秒左右,超过这个时间,表示系统对于智能 设备解码技术比较差。此外,对于局内的每一项智能设备的所有数据,告警,控 制,调整,都必须作全功能测试,当然测试时的反应时间也必须记录。 硬件施工验收 E. 由于硬件安装的工艺,对于系统整体的稳定性非常的重要,检查的重点,在 于布线是否符合安全要求。(线径大小是否合理,是否有使用信号隔离线) F. 查询每一个机房的布线、工艺是否大致相同，这个方法为检查 厂