韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:針對市級氣象中心機房的動(dòng)力配電、環(huán)境溫濕度狀況、網(wǎng)絡(luò )設備、LPS 電源等設備進(jìn)行數據采集、監控和管理.在設備基礎上構建基于BS架構的綜合信息管理平臺,實(shí)現了現場(chǎng)數據采集、故障告警、WEB模式的實(shí)時(shí)數據發(fā)布、各種通信協(xié)議轉換等多項功能。

關(guān)鍵詞:以太網(wǎng):GSM:LPS:B/S架構

0、引言

南通市氣象局中心網(wǎng)絡(luò )機房進(jìn)行監控和管理的綜合系統，以便保障氣象數據的正常傳輸和氣象業(yè)務(wù)系統的穩定運行。

1、系統相關(guān)技術(shù)介紹

以太網(wǎng)通信中的TCP/IP網(wǎng)絡(luò )通信，與RS-232 串口通信、RS-485總線(xiàn)通信相比較,具有通信距離遠，通信質(zhì)量穩定，其網(wǎng)絡(luò )是基于復雜環(huán)境設計的，具有自動(dòng)糾錯功能.串口轉以太網(wǎng)功能可以使用串口轉以太網(wǎng)模塊來(lái)實(shí)現,但是該技術(shù)并不是簡(jiǎn)單傳輸媒介的變化,而是串口到 TCPYIP的協(xié)議轉化。其關(guān)鍵技術(shù)包括:TCP/IP的工作模式問(wèn)題、串口分幀技術(shù)、9位技術(shù).這里詳細分析這些串口轉網(wǎng)口的技術(shù)。

1.1 串口轉網(wǎng)口關(guān)鍵技術(shù)一:TP/IP的工作模式問(wèn)題

串口轉以太網(wǎng)，并非單純的物理層與數據鏈路層的轉化.因為串口協(xié)議本身不具有網(wǎng)絡(luò )層與傳輸層，這種轉化其實(shí)是將串口的數據作為T(mén)CP/IP的應用層數據，用TCP/IP封裝傳輸的方式進(jìn)行傳輸。

1.2 串口轉網(wǎng)口關(guān)鍵技術(shù)二:串口分幀技術(shù)

串口數據是可以連續不斷發(fā)送的，而以太網(wǎng)數據則是以數據包為單位發(fā)送的,因此在轉換過(guò)程中解決數據傳輸匹配的問(wèn)題，用戶(hù)可以將數據包長(cháng)度做為分幀的依據:以太網(wǎng)數據包*長(cháng)1500多字節，可以在串口轉網(wǎng)口轉發(fā)器收到1500字節以?xún)葘⑵浯虬l(fā)送.另一種串口分幀的方法是通過(guò)數據包間隔:用戶(hù)設定數據包間隔T當轉發(fā)器發(fā)現的串口數據流中出現了T豪秒的空閑時(shí)間時(shí)，則將之前收到的串口數據作為一個(gè)以太網(wǎng)數據包發(fā)送。

1.3 串口轉網(wǎng)口關(guān)鍵技術(shù)三:9位技術(shù)

以太網(wǎng)數據是以字節(8位)為單位傳輸，但串口數據中有可能出現第9位，所以串口數據不能夠直接透明地轉化為T(mén)CP/IP應用層數據，Realcom 協(xié)議將串口數據打包之后整個(gè)作為T(mén)CP/IP的應用數據傳輸.這樣可以在Pealcom協(xié)議的協(xié)議頭部加入該數據包的9位是1還是0的信息，從而實(shí)現了9位傳輸技術(shù)。

本系統采用2個(gè)SNS-2協(xié)議轉換器(RS232轉 TCP/IP)，其連接方式和配置方法簡(jiǎn)單,直接將CM口定向至IP地址，具體配置方法如下:將其通過(guò)串口連接至PC，從開(kāi)始菜單中點(diǎn)擊運行，鍵入CND并點(diǎn)擊確定.在DS窗口下鍵入命令:arp s?P地址><MC地址>，其中IP 為需要為協(xié)議轉換器分配的IP 地址，MC地址為協(xié)議轉換器本身的MC，配置完后telnet IP，按回車(chē)進(jìn)入參數設置模式如圖1所示。

鍵入對應的編號進(jìn)行各項參數的設置，比如鍵入0進(jìn)行服務(wù)器設置，需要設置的參數有IP地址、網(wǎng)關(guān)地址、子網(wǎng)掩碼等，*后鍵入9，保存退出。

2、系統總體結構

網(wǎng)絡(luò )機房監控系統需實(shí)現機房?jì)葴貪穸?、漏、煙霧、電壓、電流以及

圖1 協(xié)議轉換器的配置

UPS的監控，并采用短信方式進(jìn)行故障告警數據全部通過(guò)內部網(wǎng)絡(luò )資源進(jìn)行傳輸.監控中心管理平臺基于分布式WB的BS架構.從而便于管理人員隨時(shí)隨地了解機房的實(shí)際工作狀況，實(shí)現管控一體化.機房管理人員可以通過(guò)瀏覽器,直觀(guān)地監控機房?jì)雀鞣N狀況。系統的總體結構框圖2所示：

圖2 系統總體結構框圖

2.1硬件部分

系統硬件采用網(wǎng)絡(luò )數據采集機，輔以溫濕度變送器、漏水探測器、PX6 電表、智能協(xié)議轉換器、CM短信報警機、數據服務(wù)器等相關(guān)配套設備.數據傳輸部分采用RW(4*0.3)信號線(xiàn)、超五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)等,保證數據傳輸的可靠和穩定.主要功能如下:

(1)數據采集機:系統中3個(gè)網(wǎng)絡(luò )數據采集機配套3個(gè)傳感器適配器,傳感器適配器為所有傳感器提供D2V的電壓供電，同時(shí)將各傳感器的輸出信號(包括開(kāi)關(guān)量信號的通斷或模擬信號)轉接到可與數據采集器的I/O接口相匹配。

(2)溫濕度傳感器:采用12個(gè)溫濕度傳感器，其中9個(gè)用于監測機房不同位置的溫濕度情況，另外3 個(gè)用于監測 UPS、UPS配電柜、市電配電柜的溫濕度。

(3)水浸煙霧傳感器:水浸適配器(含20米感應線(xiàn))用于檢測機房精密空調是否漏，煙霧傳感器用于檢測機房是否著(zhù)火;兩者均采用D012V供電，本系統選擇常開(kāi)型傳感器,輸出形式為干結點(diǎn),警戒時(shí)輸出開(kāi)路，報警時(shí)輸出短路。

(4)智能電量?jì)x:采用 2個(gè)PX61，安裝在機房 UPS配電柜電量?jì)x和市電配電柜電量?jì)x內部，用于測量三相電壓、電流輸出、頻率、功率因數、有功功率、無(wú)功功率、視在功率和電能等參數，通過(guò)通訊接口 RS485 轉以太網(wǎng)口與上位機通訊。

(5)協(xié)議轉換器 :采用 2個(gè)SNS-2 協(xié)議轉換器(RS232 轉KP/IP),用于對 US、精密空調和配電柜等符合RS232 標準的串口設備進(jìn)行協(xié)議轉換,將 232/485 信號轉換成TCP/IP形式傳輸，實(shí)現設備的遠程控制。

(6)CM短信報警機:用于將協(xié)議轉換器接收到UPS 和精密空調報警信息發(fā)送到的CSM卡上，其內置CBM模塊，用戶(hù)只需將需要接收預警短信的配置進(jìn)以太網(wǎng)，便可以收到內部CSM卡發(fā)送的預警信息。

2.2 網(wǎng)絡(luò )規劃

現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境為氣象局內網(wǎng)，系統設備均通過(guò)以太網(wǎng)網(wǎng)口連接至中心數據服務(wù)器，各硬件設備的IP地址規劃如下:

(1)數據服務(wù)器IP: 10.125.194.200

(2)數據采集機1IP:10.125.194.201

(3)數據采集機2IP:10.125.194.202

(4)數據采集機3IP:10.125.194.203

(5)UPS 協(xié)議轉換器IP:10.125.194 204

(6)精密空調協(xié)議轉換器IP:I10.125.194.205

(7)CSM短信機IP:10.125.194 206

2.3 系統軟件

中心管理軟件的設計采用標準VB軟件構架體系，使用 Iranevork.NET2.0 平臺，L數據協(xié)議格式，接收并處理各設備的報警信息，值班人員管理采集數據并通過(guò)后臺SERMCE服務(wù)的模式受理、分析、處理、校驗。從而保證報警信息得到及時(shí)準確的分析，為維護部門(mén)提供日常維護報表、性能狀況統計報表等分析數據軟件安裝簡(jiǎn)捷,使用簡(jiǎn)便,維護簡(jiǎn)單,系統運行穩定,保證了數據的可靠，軟件的結構框圖如圖3所示。

圖3 系統軟件的功能框圖

網(wǎng)絡(luò )機房監控管理軟件平臺運行于wndwosXP/2003操作系統上，支持RS232、RS485、RS422、TCP/IP、SMP、CPC等多種接口和協(xié)議，各模塊的具體功能如下:

(1)用戶(hù)管理:系統根據不同的操作者劃分了多級操作權限，具有控制權限的操作者可以進(jìn)行對監控對象發(fā)送控制指令，權限等級可由管理員任意劃分.

(2)數據管理:數據的管理包括實(shí)時(shí)數據和歷史數據，系統能夠監測到相關(guān)設備的實(shí)時(shí)狀態(tài)及參數,實(shí)時(shí)數據保存在數據庫中，可供查詢(xún)，統計，打印，生成動(dòng)態(tài)趨勢圖，歷史數據不能被修改.

(3)系統安全:當出現某些故障或系統操作不正當、不正常而導致系統停機、崩潰時(shí)，該系統會(huì )在監控主機操作系統重新啟動(dòng)后自動(dòng)啟動(dòng)監控系統，以確保系統正常運行，使之具有更高穩定性、安全性。

(4)報警管理:通過(guò)對相關(guān)采集數據與數據庫內設定數值進(jìn)行對比，當實(shí)時(shí)采集數據超過(guò)設定數值時(shí)，系統產(chǎn)生報警，并對報警數據進(jìn)行歸類(lèi)分組，從而實(shí)現報警管理功能，并通過(guò)CSM預警機發(fā)送到用戶(hù)手機上.

(5)遠程管理:系統采用BS架構,可通過(guò)局域網(wǎng)，以WB方式實(shí)現遠程監控,所監控的對象可以和監控中心具有等同的效果.用戶(hù)通過(guò)VB瀏覽器實(shí)時(shí)地查看現場(chǎng)站信息，可按權根進(jìn)行瀏覽、查詢(xún)、控制等操作.

(6)報表管理:系統將所保存的歷史數據、操作記錄、事件日志生成各種報表進(jìn)行管理，具有打印功能.各種報警記錄均可以導出成 word或excel 文檔.

(7)在線(xiàn)維護:系統運行時(shí)，支持實(shí)時(shí)的修改和維護，系統在進(jìn)行修改維護期間,其本身正常的設備采樣、數據存儲、報警等功能應不受影響.

(8)可擴充性:監控系統應采用模塊化設計,信息端口和系統模塊接口需標準化，可按用戶(hù)需求實(shí)現定制功能的開(kāi)發(fā)。

3、系統運行測試

系統設計完成,已實(shí)施竣工，用戶(hù)通過(guò)系統管理軟件遠程查看系統的運行狀態(tài)，設備與數據服務(wù)器的連接狀態(tài)，所有設備采集的實(shí)時(shí)數據軟件自帶數據分析功能，可查看某一時(shí)間段的*大值和*小值，當*大值或*小值超過(guò)了用戶(hù)設定的范圍，軟件可以發(fā)出報警，并將報警信息通過(guò)CSM模塊發(fā)送到用戶(hù)手機上，以下圖片是在一次市電切換工程中， UPS發(fā)出的報警信息，通過(guò)SM卡，手機接收到報警信息如圖4所示：

圖4 手機報警

4、安科瑞配電室環(huán)境監控系統的介紹與選型

4.1概述

配電室綜合監控系統包括智能監控系統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子系統（云臺球機、槍機）、環(huán)境監測子系統（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統（燈光、空調、除濕機、風(fēng)機、水泵）、門(mén)禁監控子系統（讀卡器、開(kāi)門(mén)按鈕、磁力鎖）、安防監控子系統（雙鑒檢測器）。

4.2系統結構

4.3系統功能

4.3.1實(shí)時(shí)監測

能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測配電室環(huán)境參數信息，實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。

4.3.2數據查詢(xún)

在人機界面中，可以直接查看配電室中各個(gè)設備的運行數據。

4.3.3曲線(xiàn)查詢(xún)

可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。

4.3.4運行報表

查詢(xún)配電室內設備的運行數據報表。

4.3.5實(shí)時(shí)告警

具有實(shí)時(shí)告警功能，系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

4.3.6歷史事件查詢(xún)

能夠對產(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢(xún)統計、事故分析。 

4.3.7用戶(hù)權限管理

設置了用戶(hù)權限管理功能，可以定義不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限。

4.3.8網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

支持實(shí)時(shí)監視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構。

4.3.9遙控功能

可以對整個(gè)配電系統范圍內的設備進(jìn)行遠程遙控操作。

4.4系統硬件配置

、結論

基于以太網(wǎng)的氣象網(wǎng)絡(luò )機房環(huán)境監控系統的建設，使得網(wǎng)絡(luò )管理人員只需在辦公室通過(guò)固定的內網(wǎng)IP就能實(shí)時(shí)查看機房溫濕度、UPS、精密空調、配電設備等儀器的運行狀態(tài)情況，使得網(wǎng)管人員免受政府部門(mén).系統經(jīng)過(guò)3個(gè)月的運行情況測試,系統運行情況良好。

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作者簡(jiǎn)介:

韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事配電室環(huán)境監控系統的研究與應用，