机房集中监控系统设计毕业设计论文

摘要通信机房动力环境集中监控可以对机房电源、环境、空调、消防、门禁、图像进行全面监控和管理，达到实时监测、实时记录、实时报警的监控目的，同时系统对所采集的各类数据进行存储备份并作自动分析，为通信设备的有效运行提供充分的决策支持。本文的重点在于对XXXX公司内的动力系统及机房空调和机房环境进行监控，使这些设备及环境条件能够使通信设备安全可靠的运行，降低设备故障、减少维护工作量保证供电，具体监控内容有高、低压配电设备，自备油机发电机组，交、直流配电设备，整流器，蓄电池组，直流变换器，逆变器，交直流不间断电源，机房空调，机房环境（温度、湿度、烟感等。由此，本人考察了XXXX公司动力环境的实际情况，重点从电信动力与环境集中监控系统结构、功能组成、数据采集、系统监控等内容入手，对监控系统的方式、方案进行了分析，在结合本地网现有资源的基础上提出了XXXX公司动力环境集中监控的设计方案。此方案已在XXXX公司本地网实际应用中得到了肯定。在应用中通过监控系统的实时监控、报表自动化、故障告警与处理、智能分析等监控手段来提高维护管理水平，保证动力、空调等设备的安全运行和机房安全，保障通信供电和网络畅通。并且，还可以通过监控系统的数据报表对设备的工作情况进行分析，有的放矢的进行维护，将故障隐患消除在萌芽状态，改变以往被动的维护方式，真正体现监控系统是管理和维护工作支撑的理念。主题词机房安全，动力环境，监控系统，数据采集，网络ABSTRACTCENTRALIZEDSUPERVISORYSYSTEMONPOWERANDENVIRONMENTINTHECOMMUNICATIONROOMCANMONITORANDMANAGETHEPOWERSUPPLY,AIRCONDITIONING,FIRE,DOORS,IMAGETOACHIEVEREALTIMEMONITORING,RECORDINGANDALARMMONITORINGTHESYSTEMWASUSEDTOMAKEALLKINDSOFDATASTORAGE,BACKUPANDAUTOMATICANALYSISANDPROVIDETHEEFFECTIVEFUNCTIONINGOFTHEDECISIONSUPPORTFORADEQUATECOMMUNICATIONEQUIPMENTTHEEMPHASISOFTHISTEXTCONSISTSINMONITORINGANDCONTROLLINGALLTHEDYNAMICSYSTEMS,AIRCONDITIONINGSOFTHECOMPUTERCENTERS,THEENVIRONMENTOFTHECOMPUTERCENTERSOFALLTHETELECOMBUREAUSINOURCITYTHEPURPOSEOFMONITORINGANDCONTROLLINGISTOENSURETHERUNNINGOFCOMMUNICATIONEQUIPMENTSSAFELYANDRELIABLY,REDUCETHEFAULTOFDEVICES,REDUCETHEWORKLOADOFMAINTENANCEANDPROVIDETHEASSURINGPOWERTHECONCRETEMONITORINGANDCONTROLLINGOBJECTSINCLUDETHESWITCHEQUIPMENTSOFHIGH,LOWVOLTAGE,THEGENERATINGELECTRICITYUNITSWITHOILSITSELF,THESWITCHEQUIPMENTSOFALTERNATINGCURRENTACANDDIRECTCURRENTDC,THESELENIUMRECTIFIER,THESTORAGEBATTERYUNITS,THEDCCONVERTER,THECONTRARYCONVERTER,THEUNINTERRUPTEDPOWERSUPPLYOFACANDDC,THEAIRCONDITIONINGSOFTHECOMPUTERCENTERS,THEENVIRONMENTOFTHECOMPUTERCENTERSTEMPERATURE,HUMIDITY,THESENSEOFSMOKESETCFORTHESE,IVISITEDTHEPRACTICALCONDITIONSOFTHEDYNAMICENVIRONMENTINOURCITYIBROUGHTFORWARDTHEDESIGNPROJECTOFTHEMASSMONITORINGANDCONTROLLINGOFTHEDYNAMICENVIRONMENTOFDEZHOUCOMPANYTHROUGHANALYZINGTHEMODES,THEPROJECTSOFTHEMASSMONITORINGANDCONTROLLINGSYSTEMOFTHETELEGRAPHICDYNAMICENVIRONMENTANDTHEEXISTINGNATIVERESOURCESAND,THISDESIGNPROJECTISEFFECTIVEWECANENSURETHATTHEDYNAMICEQUIPMENTS,THEAIRCONDITIONINGSCANRUNSAFELY,MAINTAINTHESAFETYOFTHECOMPUTERCENTER,MAKETHESUPPLYPOWEROFCOMMUNICATIONANDTHEEXPEDITENETWORKBECOMEPOSSIBLETHROUGHTHEREALTIMEMONITORINGANDCONTROLLING,THEAUTOMATIONOFREPORTFORMS,THEWARNINGANDDEALINGWITHOFFAULTS,THEINTELLIGENTANALYSISETCBESIDES,WECANGAINTHEDETAILEDANALYSISOFTHEWORKCONDITIONSOFEQUIPMENTSTHROUGHTHEREPORTFORMSOFTHEMONITORINGANDCONTROLLINGSYSTEMTHENWECANCHANGETHEFORMERPASSIVEMODESOFMAINTENANCE,MAINTAINEFFECTIVELYANDELIMINATETHEBUDDINGHIDDENTROUBLESANDFAULTSALLTHESESHOWTHATTHEMONITORINGANDCONTROLLINGSYSTEMISTHESOULOFTHEPOWERSUPPLYMANAGEMENTANDWORKMAINTENANCEKEYWORDSSECURITYOFCOMMUNICATIONSROOM，POWERENVIRONMENT，POWERSUPPLYMONITORINGSYSTEM，DATACOLLECTING，NETWORK目录摘要IABSTRACTII第一章绪论111项目的背景112项目的建设目标113项目内容及本人的相关工作214论文的组织结构3第二章集中监控系统的需求分析421目前通信机房监控情况现状422集中监控系统的需求性分析523集中监控系统的功能要求624集中监控系统的传输网络要求925本章小结9第三章关键技术研究1031计算机网络技术10311串行通信原理10312串口转换技术11313数据采集结构12314数据远程通信12315公司的网络拓扑1532传感器和变送器15321集中监控系统中常见信号类型15322传感器和变送器16323常用变送器和传感器1633一体化采集器17331IDA总体特点介绍17332IDA集成模块介绍1834智能设备及OCE21341智能设备21342智能协议处理器OCE2235本章小结22第四章集中监控系统的总体设计2341总体设计的原则23411可靠性原则23412实用性原则2542工程实际设计方案26421实现功能26422系统结构和基本组成27423具体安装方案27424组网实例2943本章小结30第五章系统配置及软件应用3151数据库服务器31511数据库31512SYBASESQLSERVER数据库服务器软件的安装31513数据库配置31514建立SYBASE用户32515数据管理软件3352监控主机软件34521监控主机的功能和特点34522软件安装配置34523软件操作界面3553配置工具软件36531配置工具功能和特点36532配置PSMS系统框架37533刷新数据3854实时监控台软件39541实时监控台功能39542实时监控台安装配置39543实时监控台的操作4055管理员工具软件44551系统特点及功能44552软件的安装和设置44553管理员工具软件的操作4456业务管理台软件47561业务管理台的功能特点47562业务管理台的安装和设置47563报表查询和定义报表4857本章小结49第六章总结和展望50致谢52参考文献53第一章绪论11项目的背景近年来，我国电信企业逐步走上集约化经营的道路，这对通信设备及其环境量的维护工作突出了集中维护管理的要求，并且对通信电源和环境提出了集中控制，少人或无人值守的要求，而电源技术的长足发展，以及计算机技术在通信电源领域得到的广泛应用，恰好为实现通信电源和环境集中监控提供了相应的技术条件。随着现代通信网络的逐步扩大，其发展速度之快，通信设备不断增加。通信规模迅速扩容，需要使用大量的动力设备，动力设备不仅种类繁多，而且随着电信体制的改革，先进的通信网络维护运行管理工作提出更高要求。由于设备的数量多，维护人员相对少，这样无疑增加了维护人员的难度，同时维护人员不但要经常巡视机房，而且还是经常对重要设备数据或信号进行抄表和测试，更要求能对系统出现的故障做出快速响应。因此，先进的通信网络必须有与之相适应的现代化的管理方式，才能产生规模投入、规模产出的良好效益，为此通信设备的运行维护已不可避免地走上集中监控、集中维护、集中管理模式，以实现通信机房少人、无人值守，提高劳动生产率。目前，XXXXX公司共有固网模块局1000余个，分散分布在城镇和农村中，由于人工巡检的局限性，巡检人员难以及时掌握各机房的设备状况及环境变化情况，因此设备出现故障时有时不能及时发现和得到处理，这不仅严重影响了监测设备的正常运行，也给整个监测网络系统的管理带来了挑战。所以，鉴于通信机房的重要作用，不能只是进行巡视处理。于是，在全市范围内建立一套完备的集中监控系统成了最好的解决方法。12项目的建设目标面对当前通信机房管理维护工作中存在的问题，进行科学、经济、合理的投资，采用先进的计算机技术、自动控制技术、计算机网络技术，建设现有通信机房的动力环境、保安、消防基础设施，构建可控制、可管理、易维护的集中监控系统，真正做到通信机房的无人值守。本系统的建设目标如下（1）具备高度联网集成能力监控系统通过用户网络可全面实现对各地监测站机房内各种类型设备的监控，能够快速、精确反映机房动力环境运行情况，具有及时提供报警提示、故障处理建议的功能。（2）具备高稳定性和可靠性本监控系统自身具备724小时连续稳定运行的高可靠性，确保监控功能和服务的不间断性，可为机房核心设备的持续、稳定运行提供有力保障。构建该监控系统时，应从系统架构、硬件选型以及软件配置等各个方面进行全面考虑，以提高系统的稳定性和可靠性。（3）具备高端管理功能机房管理知识涉及众多专业，机房管理人员无法精通各方面的专业知识，因此该监控系统应能够提供各种直观、有效、简易的辅助管理工具，如数据报表管理、权限管理、精确报警管理、设备间联动管理、设备运维管理、远程控制管理等，以实现机房的智能化管理，大大降低机房管理人员工作难度，有效解决机房管理专业知识要求高、专业管理人员不足的问题。（4）具备强大可持续性扩展功能监控系统应该具备结构、容量、接口技术等方面的快速扩展功能，能够根据用户机房建设不同阶段的要求，满足机房设备、机房数量、管理功能等方面的不断升级扩容的需求，并保护用户原有投资不因系统升级扩容而废弃。此外，维护人员要在监控系统的实际运作过程中，提高其适应性，尤其是加强管理功能和智能分析处理功能，引入专家系统和决策支持系统，从而不断完善监控系统而提高其自身的价值而有效的实现监控系统的价值。13项目内容及本人的相关工作论文详细介绍了XXXXX公司集中监控系统从设计到施工，最后实际应用的完整过程。本文的重点在于实现对动力环境进行监控，使这些设备及环境条件能够使通信设备安全可靠的运行，降低设备故障、减少维护工作量，保证供电。具体监控内容有高、低压配电设备，自备油机发电机组，交、直流配电设备，整流器，蓄电池组，直流变换器，逆变器，交直流不间断电源，机房空调，机房环境（温度、湿度、烟感等。本人考察了本市通信机房动力环境的实际情况，重点从动力与环境集中监控系统结构、功能组成、数据采集、系统监控等内容入手，对监控系统的方式、方案进行了分析，在结合本地网现有网络资源的基础上提出了XXXXX公司通信机房动力环境集中监控的设计方案。根据制定的方案，本人和设备厂商共同进行了施工、调试。并且，本人最后参加了工程验收工作，方案实施后，进行了全面业务测试，确保整改能够满足业务需求，对工程中存在的问题提出了大量修改意见。在工程交付之后，本人继续负责集中监控的维护工作。14论文的组织结构论文从以下六个方面进行讨论第一章绪论，主要分析了项目的背景情况，存在的主要问题；阐述了集中监控的系统的必要性，并且设定了项目的建设目标。第二章集中监控的需求性分析，主要根据通信机房的现状，从监控系统的现状出发，对集中监控的需求进行了分析。第三章关键技术研究，从计算机网络技术、传感器和变送器、一体化采集器、智能设备和OCE四个方面对集中监控系统所用到的关键技术进行了研究分析。第四章集中监控系统的总体设计，根据之前的需求分析和建设目标，这里对系统做了完整的设计。第五章系统配置和软件应用，对集中监控系统所用到的配置软件和应用软件做了详细介绍，包括软件的安装、配置和应用等。第六章总结和展望，对集中监控系统的设计应用情况做了总结，并对未来的发展做了展望。第二章集中监控系统的需求分析21目前通信机房监控情况现状随着网络建设的不断扩大，通信机房的日常运维管理均面临较多难题，主要体现在以下几个方面1、机房数量多，地理位置分散XXXXX公司共有模块局1000余个，并且场地位置非常分散。目前机房管理主要依靠人工巡检的办法来排查故障。有些县公司由于机房的建设时间较早，部分设备已经老化，按每个机房每年平均出现两次故障计算，再加上每个机房需要定期巡检一次，因此每年耗费在机房巡检和故障处理方面的时间就超过117天，这还不包括增加新设备和维护其他应用系统的时间。所以处理机房基础设施的故障会消耗管理人员的许多精力和时间。另外，随着监测站机房数量的不断增加，如果以后还是依靠人工巡检的方式，管理人员的压力可想而知。2、专业知识要求高，专业管理人员不足机房的设备大都价值昂贵，而且承担着重要而艰巨的任务。为了管好和用好这些设备，各地监测站在机房内都配备了各种物理环境保障设备，如UPS、配电柜、精密空调、新风机、视频、门禁等供配电及环境调节设备。从理论上讲，要管好这些机房设备，需要管理人员具有全面的、跨专业的知识。假如，当某个机房出现故障后，为了判断故障点，到达现场的管理人员必须具备机房有关网络通讯、UPS、空调、配电设备和其他应用系统设备的相关知识，否则就难以及时判断故障并解决问题，但具有如此专家水平的管理员实在太少。再加上机房站点扩容、设备扩容等原因，专业管理人员短缺的问题就更显突出，如何高效地实现对机房设备的维护和管理，就成为一个十分重要的课题。3、依赖现场人工巡检，难以及时发现故障和及时报警即使实行人工巡检，也会出现故障突然发生而管理员未能及时发现的情况。例如，一台空调突然出现故障无法工作，管理员并未及时发现，等到几个小时甚至几天后巡检时才发现，这也许会由于温度升高而导致出现服务器自保护停机现象的出现，给监测工作带来严重影响。另外，由于缺乏及时报警机制，在设备故障出现或事故发生时无法实现自动报警，往往要等到管理人员赶到现场判断故障后才通过电话通报故障情况，这往往会耽误解决问题的最佳时机。4、机房存在财产保护的安全隐患由于大多数通信机房都位于乡镇和农村，有的甚至在远离人群的田地里，这使得机房以及机房设备的财产保护面临更大的考验。如果仅仅以巡视的方式来保护通信机房的安全，是完全不可能做到的。以往的情况也表明，机房的设备的被盗情况时有发生。有的网点由于过于偏远，往往在被盗几天后才被发现，给公司财产带来了巨大的损失，也影响了用户的通信需要，造成了恶劣影响。为了防止偷窃、放火、水浸等事故发生，就需要建立视频监控、防盗报警、消防、水浸报警等系统。5、缺乏统一高效的管理平台现有的机房大多没有一套真正适合自己的监控管理系统，已有监控系统多为设备厂商提供的专用监管平台。另外，部分软件公司也会针对某一方面的专业应用需求开发局部监控功能软件，如温湿度采集、视频监控、设备管理等，但问题是，这些监控软件通常只针对某类设备、环境进行专业开发，通用性、可扩展性、可移植性都比较差。由于这些监控软件彼此独立，不能实现集中化管理。因此，还未形成一套高效的管理模式，当前以现场人工巡检为主的机房管理模式已无法满足日益提高的管理要求，需要建设一套依托最新技术的统一集中管理平台，实现对各地机房的无人值守管理。22集中监控系统的需求性分析随着通信事业的发展，通信手段和通信设备越来越先进。与之相适应，作为通信系统的供电部分也在发生一系列的变化相控整流器向开关整流器的转变；集中供电向分散供电的转变；有人值守向无人值守的转变这些转变不仅是量的转变，而且是质的变化。通信设备对环境的要求也越来越严格，通信机房必须安装空调设备。所以，为了保障通信机房的动力和环境安全，必须对集中监控进行全面的、严格的要求。下面具体分析一下集中监控系统要从哪些方面来实现动力环境的监控1供配电电压、电流、频率及开关状态2机房设备UPS输入、输出电压、电流、频率等各项参数。3空调内部各模块的检测与控制。4机房环境机房温湿度、漏水监控。5与消防系统的互连及与配电系统的联动控制。6与门禁系统的互连。7图像监控对机房现场进行图像实时监控。8集中监控对以上内容通过计算机进行集中监控。以上几个个方面是对监控系统的整体要求，也就是基本要求。其中的每一项都有各种的性能要求，如供电系统要求供电可靠性、供电质量、供电经济性、供电灵活性等，这些在系统功能要求我们将在下一节具体分析。23集中监控系统的功能要求（1）配电/动力设备监控根据需要配备配电柜或配电箱，对机房配电柜（箱）的主输入电量情况实施监测，电量参数包括电压（V）、电流（I）、频率（F）、有功功率（P）、功率因数PF、电度等。将电量仪安装在需监测配电柜的面板上，利用配电柜/箱自有的电流互感器（如果没有则另加），通过四芯屏蔽线将电量仪检测的信号（RS485）传输到现场监控主机。电量仪本身的供电要求为220VAC。为了保证电量仪在市电停电时也能正常工作，要求提供1路由UPS输出的电给电量仪本身供电。对配电柜/箱内开关供电情况的监测开关电量输出监测要求带有辅助触点输出，如果不具备触点输出则增加开关量转换模块完成对开关状态信号转换，再由开关量采集模块统一采集后通过四芯屏蔽线将RS485信号传输到现场监控主机，采集模块安装在采集柜内。系统设定开关闭合时为正常状态，断开时为报警状态。如果需要对每路开关输出的相电压、相电流、相功率、频率、功率因数等参数实施监测，具体实施办法是每路开关通过安装交流电量变送模块和电流互感器，实现对每路开关的电流、电压、功率因数、功率、频率、电度等参数的监测。采集模块输出的RS485信号通过四芯屏蔽线传输到现场监控主机，每个采集模块采集1路开关的供电情况，采集模块安装在采集柜内。系统设定开关掉电或超负载时为报警状态。系统实时对配电柜的总输入情况予以监测，根据机房对动力系统的要求，设定供电的上下限电压值比如市电220V10范围内为正常，一旦监测到电压越限或停电，系统立刻启动报警、记录数据并发出报警通知管理人员。（2）UPS监控通过由UPS厂家提供的远程通讯接口和相应的通信协议，可对UPS实施故障诊断，对各种参数进行实时监测，包括UPS的输入输出电压、电流、频率、功率因数、逆变器状态、电池状态、旁路状态、报警情况等（具体监测情况可根据UPS提供的通信协议确定）。报警主要包括输入电压、频率越限报警；输出电压越限报警；整流器电压越限报警；过载报警；电池电压低报警；电池后备时间超低报警；电池温度超高报警；逆变器关闭报警；自动旁路开报警；整流器、逆变器、充电器、电池、自动旁路故障报警。（3）机房空调监控通过由空调厂家提供的远程通讯接口和相应的通信协议，可对空调本体压缩机状态、风机状态、加热器状态、抽湿器状态、加湿器状态、报警等实施监测，在获得控制权限的前提下，用户可以通过本监控系统在现场监控主机或远端监控站上控制空调机的启、停和远程设定温度、湿度（具体监控情况根据空调提供的通信协议制定）。实时判断被监控设备的部件是否发生报警，当某部件发生故障时，报警信号立刻通过智能通讯接口传输到监控中心，监控主系统立刻弹出相应的报警页面窗口，同时监控主机将通过设定的多种报警方法将报警信息通知值班人员或相应的管理人员，以便及时处理所发生的报警或故障。监视状态包括压缩机、风机、冷凝器、加湿器、去湿器、加热器、传感器、控制器的运行状态，漏水监测状态。控制包括远程关空调、远程开空调、联动开空调、联动开空调；远程设定工作温度、湿度；根据温湿度变化联动控制其他设备。报警主要包括送风温度、湿度越限报警；回风温度、湿度越限报警；压缩机高压报警；压缩机低压报警；漏水报警；压缩机、风机、冷凝器、加湿器、去湿器、加热器、传感器、控制器故障报警。（4）机房漏水监控由于机房空调、上下水管等设备泄漏的情况时有发生，通过加装漏水检测系统可对机房漏水情况进行实时监测、报警，特别是对机房空调及其在机房区域内的进出水管附近实施漏水检测报警。在精密空调及其进出水管附近地面裸露安装国产漏水检测线缆及漏水报警主机，整个系统用引出线将控制主机与现场的感应线缆相连，感应线缆沿各精密空调底座四周及进出水管附近裸露安装。针对空调机房内的空调和其进出水管区域的监测，暂时设计采用10米长的漏水感应线。系统应能实时显示并记录漏水线缆感应到的漏水状态。当机房发生漏水现象时，系统能及时响应，弹出相应的报警窗口；同时监控主机将通过设定的多种报警方法把报警信息通知值班人员或相应的管理人员，以便及时处理所发生的报警或故障。（5）机房温湿度监控由于机房内设备分布、送风等不均匀可带来温、湿度的不均匀，因此，在机房内加装温湿度检测系统，以精确测量机房的温湿度参数变化。为了避免机房内某区域的局部温、湿度的过高或过低，在机房墙面共安装两个温湿度探头，分别用以监测相应区域的实时温度与实时湿度。系统选用温湿度一体化传感器，吸顶或壁挂安装，信号输出为RS485输出。系统能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，设定每个温湿度传感器的温度与湿度的上限与下限值。当任意一个温湿度传感器检测到的数据超过设定的上限或下限时，系统立刻弹出相应的报警窗口，同时监控主机将通过设定的多种报警方法把报警信息通知值班人员或相应的管理人员。（6）消防报警监控机房属于一级防火区域，对环境要求高。系统通过机房消防报警控制器提供火警信号的干接点输出，实时检测火警信号。当机房发生烟雾（火灾）时，其烟（火）情信号触发报警信号给消防报警主机后，报警主机输出信号由开关量采集模块采集后通过RS485信号传输到监控主机上。监控系统一旦监测到消防报警主机传来的报警信号，立刻弹出相应的报警窗口，同时监控主机通过设定的多种报警方法将报警信息通知值班人员或相应的管理人员，以便及时处理所发生的报警或故障。（7）门禁系统对整个机房区门的门开与门关状态实施监测。当机房门被打开时，系统立刻改变相应门的显示方式，并提示门开。要求被监测的门提供门磁信号，通过开关量采集模块采集每个门磁信号，以RS485方式传输到监控主机的智能通讯卡上。实时显示和记录被监测门的开门或关门状态，可通过图标的显示来判断门的开关状态。当门开时，系统将确定此为报警事故，即刻发出报警声音。同时，还可通过电话拨号，实现电话自动语音报警，通知值班人员。（8）图像监控摄像机采集的视频图像经过视频服务器打包转换成IP数据，IP数据直接传送到监控主机，监控主机完成视频图像的存储、传输、回放等功能。为了节省投资和成本，本方案不单独设置硬盘录像机来进行录像，由动力环境监控主机完成视频监控主机的功能，同时由动力环境监控系统完成所有对云台、镜头的控制。（9）报警系统控制报警系统控制主要完成对大门红外对射、红外微波双监探头、门磁等产生的开关量信号的采集，通过RS485采集器传送到监控主机，由监控主机完成报警、云台或摄像机的跟踪移动等功能，实现录像和本地以及远程报警。24集中监控系统的传输网络要求要实现集中监控，就要结合利用现有传输网络将采集的信息上报到监控中心。目前XX市本地已经形成了完备的传输网络，有多种传输方式传输设备可以被利用。监控系统常用的传输资源有电话线（PSTN公用电话网）、E1中继（2M）、数字数据网（DDN）、干接点技术、数字公用信道技术。监控系统常用的通信设备有MODEM（调制解调器）、DCM2000/2100/IDADCM（数字分插复用器）、DTU（数据端接设备）、DCU（数据上网器）等。结合本地的网络实际情况以及运行维护成本，XXXXX公司通信机房主要采用电话线和E1中继（2M）相结合的方式来实现网络传输。电话线传输的是模拟信号，需要A/D转换设备（MODEM）才能接计算机。MODEM实现数字信号和远程传输的模拟信号间的转换，可提供64K的数据速率。利用PSTN网络的特点就是成本低廉，但是利用电话线通信稳定性相对不高。E1中继线路上传输2M的码流，有信道化E1和非信道化E1两种资源。信道化E1CE1定义了帧结构，每帧32个时TS0TS31，其中TS0用于同步，TS16用于信令，其余用于传输数据，每个时隙的带宽为2M/3264K。在动力环境监控系统中，2M的某一个时隙可以用于局点与端局监控主机之间的数据传输。在2M的某时隙传送数据时，需要配置2M抽时隙设备，在局点通过交换机做半永久连接或增加DXC数据收敛设备，传输监控数据。2M传输具有传输稳定性好、可靠性高、响应速度快的特点。325本章小结本章主要结合本地的实际情况对集中监控系统的需求性做了分析，并提出了对集中监控系统的功能要求。我们通过实际考察，确定了两种网络传输方式。这样，整个集中监控系统的雏形已经形成，为下一步的工程设计提供了方向。第三章关键技术研究31计算机网络技术311串行通信原理计算机通信按一次传输数据的位数分为并行通信和串行通信。前者速度快，距离短，后者实现简单。串行通信分类同步（需要时钟信号）和异步。集中监控系统的传输网络将要采用的就是串行通信方式，常用串行通信接口方式有三种RS232，RS422和RS485。台式计算机一般都有两个RS232串行接口，RS232通信方式抗干扰能力弱，通信距离一般不超过15米。有两类设备DTE数据终端设备，如计算机；DCE数据通信设备，如MODEM。RS232接线基本规律（1）收发交叉连接DTEDTE。（2）收发直连连接DTEDCE。RS422串行通信方式与RS232方式相比，抗干扰能力强，传输距离远达1200米，并具有组网能力（RS232只能点对点）2，其组网方式如图31所示。TXTXRXRX上位机RXRXTXT设备一RXTXTX设备二RXRXTXTX设备三RX图31RS422组网方式连接在RS422总线上的设备要求（1）接口方式相同；（2）通信协议相同；（3）地址不同。RS485与RS422相似，但只需两根线，只能半双工通信（即不能同时收发，只能在接收完成后发送数据，而RS232和RS422可全双工通信）。312串口转换技术当两台设备相连时，如果串行接口方式不一致，可以通过通信接口转换器进行接口转换。下面我们来介绍一下OCI6设备。OCI6功能1双向接口电平转换RS232RS232、RS232RS422、RS232RS485。2光电隔离3增强通信接口的驱动能力OCI6的接口图片如图32所示。图32接口图片可利用OCI6进行组网，通信协议相同的设备经过接口转换可挂在同一条总线上。组网方式如图33。图33总线组网需要说明的是，OCI6只能转换通信接口，不能转换通信协议。313数据采集结构1、总线方式采集总线方式的采集是比较简单的，如图34所示，即所有的设备都串联在一条总线上。采集器智能设备智能设备监控主机图34总线方式采集如果接口方式不相同，可使用OCI6等接口转换设备；如果协议不相容，可使用OCE等协议转换设备。总线上不能有主动上报数据的设备；监控主机需安装各种设备的驱动程序；设备越多，响应时间越长。2、多串口方式采集当一台计算机的串口数目不够用时需要安装多串口卡（见图35），如一台计算机原有两个串口COM1和COM2，增加一个4串口卡后，串口增加到6个，从COM1到COM6。采集器采集器智能设备智能设备多串口卡多串口卡图35多串口卡方式注实际上一个串口下可以连接一串行总线，每串口可连接多台设备。314数据远程通信远程集中监控系统中，远端局的数据信号一般通过电信网络如电话线、E1中继、数字数据网等传送至监控中心。根据我局的实际应用情况，我们重点介绍PSTN和E1中继两种传输方式。电话线传输的是模拟信号，需要A/D转换设备（MODEM）才能接计算机。MODEM实现数字信号和远程传输的模拟信号间的转换，可提供64K的数据速率。MODEM的类型有（1）内置式计算机插卡，插在计算机内部；（2）外置式与计算机用串行电缆连接，PSMS常用；（3）PC卡式便携机使用；（4）机架式MODEMPOOL，多个MODEM的集合。MODEM接口有（1）LINE或WALL用于接电话线；（2）PHONE或SET用于接电话机。MODEM指示灯有（1）OH摘机；（2）CD双方MODEM已连通；（3）RD正在接收远方MODEM数据；（4）SD正发送数据给远方的MODEM；（5）AA自动应答。MODEM的使用方法如下MODEM调试需要用到超级终端工具，通信协议为通信协议设为9600，N，8，1。常用的调试命令如下（1）AT3输出信号420MA。工作接入的电路示意图313。1于于47K240CHGNDA24V24VIDAO12V温度传感器PWROUTIN图311工作接入示意图33一体化采集器一体化采集器是集信号采集、设备控制、接口与协议转换、通信及网络功能于一体的模块化智能型采集器。鉴于我公司采用的是艾默生公司的监控系统，我就以该公司生产的IDA一体化采集器为例来介绍一体化采集器的特点和工作原理。331IDA总体特点介绍IDA一体化采集器由功能模块和IDA母版组成，常用的功能模块有1P48/24电源模块，必插第一槽；2AI模拟量输入；3DI开关量输入；4DO开关量输出；5IO输入输出；6BAT电池测量；7OCI6接口转换模块；8OCE协议处理模块；9DCM通信模块，必插第二槽；10NI网络接口模块；11JMB假面板。其中，A表示模拟量，D表示开关量，I表示输入，O表示输出。除电源和通信模块外其它模块位置任意。并且各个模块都有指示灯，在调试和使用中，可以根据观察灯的状态来判断设备是否正常。模块的指示灯含义1POWER（电源）；2RUN（运行正常时闪烁，故障时常亮或常暗）；3RECEIVE（接收数据）；4TRANSMIT（发送数据）；5ALARM（告警指示灯，当有采集信号的量化值超越该通道配置的上下限时亮）。IDA母板多个模块，每一采集模块对于上位机来说相当于一台独立的设备。连接方式如图312。IOBATIOBAT1ID2IDRS42DCME1中心调试串口图312采集模块各采集模块通过RS422/485总线相连与上位机通信，需要拨码设置不同的地址（1254），相同的波特率。设置模块地址时，ON表示二进制“0”，OFF表示二进制“1”，波特率帧格式均为“N，8，1”同一总线上的波特率要相同。各模块均提供调试口（RS232母头），可单独进行调试，也可通过RS422总线调试。332IDA集成模块介绍1、P48电源模块电源模块固定的插在母板的第一个槽位，分别给各个功能模块的数字电路、通讯电路、模拟电路和传感器供电。母板的第一个槽位电路板上印有25个接线端子的定义，除了提供4路24V、4路12V电源外，还有2路15V的电源输出。2、IDAIO智能集成输入输出模块模块共有16个通道，对于监控主机来说其逻辑通道号为015。模块可以采集12路模拟电压（或电流）信号、1路工频频率信号，并提供3路输出控制。IO模块还可以用模拟量输入通道来测量无源干接点、烟感、水浸等开关量信号，以模拟量信号方式送上位机，由上位机根据具体的信号转换成开关量。IDAIO具有空调管理功能，能实现两台空调的控制和自动切换。模块接线端子定义如图313所示。1234567812345678BANK2BANK124VCH12GNDA24VCH34GNDA24VCH5GNDA6GNDA24VCH871234567812345678BANK4BANK324VCH910GNDA24VCH12GNDAFINGDACH16COMCH14NOCMCH15NONCM图313模块接线端子定义图其中IDAIO需要模块调试，对接入信号的通道进行配置，使之正确采集信号并按相应信号类型进行量化。IO模块的开关量信号输入通道都按11配置即可，正确设置告警上下限，使没有告警时告警指示灯不亮。IDAIO模块典型配置如表32所示。表32IDAIO模块典型配置无效或不测空通道开关量输出控制输出620202000直流电压量水浸接常闭接点06直流电压量水浸接常开接点220202000直流电压量触点状态495155交流量频率通道06202000直流电压量烟感620202000直流电压量、低电平保持门碰、红外1020101000直流电压量045V/01325434524直流电流量/2MA下限上限Y2XY1X1状态信号类型3、IDABAT智能电池采集模块IDABAT智能电池采集模块是用于蓄电池监测的专用采集模块。可以测量如下参数125路电池单体电压；21路电池总电压；34路电压或电流信号（JP25设置为ON时测电流，如可测量电池组充放电电流、电池表面温度）。电池接线的示意图如图314所示。12345678BAT0BAT2BAT6BAT1BAT3BAT7BAT4BAT512345678BANK1BANK4BAT24BAT25TOLCH26TOLCH28CH27CH29尾电池使用电池夹图314电池接线图4、IDANI网络接口模块IDANI网络接口模块插入IDA插槽后，即可与IDA的RS422总线通信IDAIN模块上有RJ45以太网络接口，监控主机能通过INTERNET访问。监控主机可以通过两种方式访问IDANI模块，一种采用终端服务器方式，直接通过IP地址端口号（1024端口）访问；另外一种采用虚拟串口方式，监控主机需要安装IDANI驱动程序，并在软件中设置访问IDAIN的虚拟串口号。使用方法如图315所示。WANIOP48NIBATJMBHUB其它计算机HUB监控主机其它计算机COMN对应NI的IP地址及端口号其它计算机监控主机其它计算机对应的地址及端口号图315NI的网络连接可用超级终端或TELNET来修改或设置NI的参数，主要设置内容如下1NETCONFIG设置IP地址、子网掩码及网关；2SERIALCONFIG设置串口波特率；3USERMANAGE用户管理；4REMOTEHOST设置远端监控主机用户34智能设备及OCE341智能设备智能设备本身能采集并处理信号，并提供智能接口，智能设备多种多样，如智能空调、智能油机、智能UPS、智能电度表、智能高频开关电源等等。智能设备的基本特征是1本身能采集信号，例如采集工作电压、电流、熔丝状态等。2能对信号进行处理，例如可以根据信号值产生告警信息等。3具有智能接口，一般都是串行接口或者网络接口，能与计算机直接通信。4不同的智能设备提供的接口方式可能各不相同，常见的有RS232/RS422/RS485三种方式。为了获得智能设备的数据，必须了解以下信息1电气协议接口方式、针脚定义、接线方法2通信协议帧格式和波特率，如2400，N，8，1。3数据包格式，即返回的各字节具体含义，包括包头、版本号、设备类型、采集数据等。4数据含义如数据段第一个数值表示UAB。342智能协议处理器OCE智能设备的接入是监控系统中非常重要的方面，不同的智能设备接口方式、通信协议各不相同，它们往往不能连接到同一串行总线上，智能协议处理器OCE能解决这一难题，其功能如下（1）OCE转换智能设备协议；（2）可实现RS232/422/485接口至RS422/485之间的单向转换；（3）实现智能设备与监控系统间的隔离；（4）能自动采集智能设备的信号，提高了响应速度（5）通信参数可用软件任意设置，适应性强。OCE的调试方法为1设置OCE的地址；2设置上报口的波特率，帧格式固定为“N，8，1”；3设置采集口的通信协议；4写入智能设备的驱动程序DRV（由艾默生公司开发的设备驱动程序）；5写入配置文件CONFIGTXT，该文件由配置工具生成，文件包括智能设备台数，各自地址、所有信号等信息。35本章小结本章主要就集中监控系统中所用到的关键技术进行了分析。关键技术包括计算机网络技术、传感器和变送器、IDA一体化采集器、智能设备及OCE等。网络技术包括串行通信、接口转换技术、数据远程通信以及利用交换机和路由器的组网技术。传感器和变送器介绍了设备的外特性，并列举了常用的几种传感器和变送器用法特点。IDA一体化采集器重点介绍了几种集成的功能模块，电源模块、智能输入输出模块、智能电池采集模块、网络接口模块等。智能设备介绍了常见智能设备的定义、协议及调试方法。OCE用于转换智能设备协议，采集口连接智能设备，上报口与上位机连接。第四章集中监控系统的总体设计41总体设计的原则411可靠性原则通信电源和空调设备是电信网络系统的心脏，保持可靠、稳定和优质运行非常重要，而集中监控系统是值守人员与设备运行状态的中间媒介，其可靠性需求更甚于电源和空调设备，唯有监控系统可靠性不低于被监控设备，才能不降低二者结合后的总体可靠程度，不至于造成监控系统维护工作多于动力设备维护工作的恶果，集中监控系统的可靠性包括系统运行的可靠稳定性和系统数据的安全准确性两个方面，为此，在系统设计方案中，应做好下列几点工作1以本地网的观念进行总体规划一般来说，动力环境集中监控系统涵盖一个本地网的动力设备及环境量，采取统一的网络接入方式，选用通行监控设备有利于全网的有效速接，简化网络和设备维护工作，统一信号解释方式。因此，一次性规划本地网规模的动力集中监控系统是必要的，而这个系统中的各个相对独立的组成部分在符合总体方案的基础上，可以分布骤的进行建设。这一点符合电信总公司关于对通信电源和机房空调集中监控工作的几点意见中的要求。2细致的现场调查勘测工作监控系统归根结底是要及时取得值班人员必须了解的设备运行状态和参数，以及提供必要的控制功能，即一些输入或输出信号工作，前期勘测工作的核心是要确定每一台被监控设备必须要监测的数据和实现的控制，以及这些采样信号或施加信号的类型和具体接点位置，只选取必须的信号，从而不使总体信号数量过于庞杂，可以较好的保证系统的可靠性。因此。非必要信号不取，即可要可不要则不要，勘测所得的资料主要用于系统的设计。当然，对选取恰当型号的监控设备也具有参考意义。对不能实现遥控或遥控功能不全面的动力设备，应当由监控设备厂方或电源、空调设备供应方提供相关协议，或进行智能化升级改造。在设备本身具有完善自控能力和良好稳定运行的条件下，必须实现遥测其运行状态和参数，并可对其设备部分状态及参数进行远端遥控、遥调。对必须现场值守或可靠性不高的动力设备，可以更换或改造。如需改造，也应联合其制造厂方进行。对智能型动力设备，引进时就应要求厂方提供完整的监控接口协议。在现场勘测时，必须核对协议及相应的硬件接口，并确定该接口接入监控的具体方案。另外，当监控设备选型完毕而进入设计阶段时，应再度到现场核对确定设备的安装位置和布线方法。设计中应综合考虑设备特性，安装要求和现场动力设备的分布。布线要避免干扰，防止雷击，预防鼠咬或其他损伤，并给出具体的布线、屏蔽和接地设计。为了防止干扰，应将数字信号地与模拟信号地分开，并单独引线。对于防雷击，应使信号线尤其是通信线远离避雷地和未接地的金属架构。由于各信号较分散，对于各信号的接线路由和其线路中变送器或执行机构的具体安装位置要做出设计。许多动力机房位于底楼，设备安装要避免水淹、鼠害。这些都应在勘测中注明，在设计中注意改善，图纸上标示明确，从而避免随意安装带来后患。3、选取优质可靠的硬件设备监控系统是用软件通过硬件来对特定设备实现监控的。因而硬件特别是底端取样和控制元件的可靠性是至关重要的。对底端的传感器、信号变送器，A/D设备和执行机构，要求精度高，MTBF（平均无故障时间）长，动作快；对I/O设备和速接线，要求接触良好，速接方便。对微型计算机（多端局前置机和业务台）、各种变送器要求逻辑准确，MTBF符合规定，能在恶劣环境条件下正常运行，抗干扰能力强，对信号电气隔离性良好。因此底端器件适用工业级产品。对通信传输设备和线路，要求运行稳定，速率符合要求，抗扰防雷性能好。为了提高抗干扰性能，应避免使用弱信号传输。对传输处理设备，要求质量可靠，处理能力较强。对服务器和各工作站，要求其处理能力满足整个监控系统可能的最大监控容量和各自执行最大数据处理任务的需要。如果实现综合网络管理，可选择依托其网管服务器作为后台支持方案，其可靠性高，数据存储容量大，并可节约大量资金，避免重复建设，便于上级公司进行网络管理和指导工作。但要注意保证网管服务器对电源监控系统数据库分配空间的各项参数准确无误，否则可能导致整个系统的不稳定。对系统各部分的供电设备，要求达到不间断供电和电压稳定的要求，系统中各设备供电电压的选择要使得电压类型维持在220VAC，48VDC等二至三种，避免造成电源线布放繁杂。4、采用优化的系统结构从单个底端监控模块得以最终形成一个集中监控系统，有赖于系统网结构的存在，选择系统结构必须在可靠性方面达到一定水平。对于系统的总体结构，考虑到分散风险，覆盖面大和扩展容易，宜采用逐级汇接的拓扑结构，在满足本地维护机构设置的实际需要情况下，尽量减少系统的级数，简化系统结构。对于系统各层的结构，要综合衡量各预选方案的优缺点，在底端主要突出分布式控制和实时通讯的要求，如果底端使用其它工业设备，则其通讯连接方式已由产品本身所设定。因此在产品选型时，就要在这方面慎重选择。在各级管理层，则主要考虑网络运行稳定、大量交换数据及数据安全等因素。5、采用可靠的通讯方式采用可靠的通讯方式是保证监控系统数据安全准确的送达的关键。系统各层级之间应维持可靠的联系，可设计为双线路备份模式。通讯方式必须确保任何监控数据不会遗失，在通讯联系出现一段时间中断时，信息必须得到保存。通讯恢复后，对监测数据再进行上传，对控制指令加以确认。例如在PSMS系统中，当所有