机房监控SCADA系统解决方案设计.docx
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机房监控SCADA系统解决方案设计
机房监控SCADA系统解决方案
1、概述
背景介绍
随着信息、网络技术的开展，计算机、网络与通信设备数量与日俱增，现代化的中心机房、IDC等已成为各个单位业务管理的核心场所，而且这种规模越来越大。
因此为了保证机房的正常安全运行，与之配套的动力系统、安防系统、环境系统、消防系统必须时刻保持稳定地运行。
如果机房动力与环境设备出现故障，轻如此导致计算机宕机，重如此导致数据丢失等严重后果。
机房监控传统的方式是依靠人工轮流值班，人工巡回等方式查看。
这种模式不仅效率低，同时也存在多种弊端，一些可能出现的危急状况，均无法得到与时的发现和处理，也就很难被有效预见、防X和防止。
亚控机房监控SCADA系统为现代化机房带来了诸多益处：
〔1〕节省人力本钱。
通过自控系统代替人工操作，最大限度的降低人力本钱，为实现机房“无人化管理〞奠定根底；〔2〕提高维护质量。
加快故障处理速度，现场告警能在极短的时间内反映到监控中心，为维护班组赶到现场抢得第一时间，为事故后的故障分析提供了手段，防止重大事故的发生；〔3〕设备运行情况诊断评估。
根据现场采集的设备参数，通过统计分析，预估设备的运行情况，为消除隐患提供依据。
1.2机房监控系统目标
机房监控的目的在于保护机房内IT系统的正常、有效运行，在事故发生之前侦测出潜在危机，并通过各种方式将警情信息发送给相关人员与时进展处理。
因此，机房监控的核心应该是对IT系统运行状态的监控，而最直接有效的监控应该是直接对IT设备运行状态进展监控。
机房作为企业核心的业务支撑平台，其安全性非常重要。
机房监控SCADA系统通过对机房门禁监控，正确识别非法开门，联动现场声光报警，短信或通知，结合视频监控，最大程度保障机房防盗安全需求。
通过机房温湿度，烟感，漏水实时检测，实现机房的环境安全管理要求。
通过对机房动力设备与环境运行情况进展深入挖掘和总结分析，机房监控SCADA系统提供专业预警方案和故障监测，防X于未然，把损失降到最低。
机房监控SCADA系统帮助维护工作由人工定期巡检变为主动提醒模式，实现无人职守，大大减少维护工作量，减少诊断设备故障的时间和降低维护人员的技术门槛，提高维护效率。
机房的业务连续性需要依靠可靠的动力保障，机房动力设备主要是指市电配电、发电机、UPS、蓄电池等，一体化动环监控系统通过对发电机油位预警，蓄电池状态监测等手段，协助管理员做好日常维护，一旦市电停电，能顺利发挥其备用保障功能，有效预防机房断电情况的发生，保证机房业务的连续性。
1.3实现的功能
●实时显示被监控现场监控设备的工作状态、运行参数；
●能远程地对监控现场被监控设备进展开/关机，远程在线调整监控设备的配置参数；
●可根据告警确认、屏蔽和打印的规如此，声光提示各告警，自动处理告警；
●告警条件、告警等级与告警是否屏蔽可根据现场情况由系统管理员在线设置和修改；
●可根据告警类型、等级、时间、位置、屏蔽等因素按照预定规如此自动将告警通知相关人员，通知方式可包括现场声光报警、、手机短信或等；
●统计查询设备的历史数据、告警记录、操作记录等，打印报表；
●提供多级管理权限，确保系统安全；
●有完善方便的维护、查询和统计功能；
●自动完成在网络异常时的数据保存与恢复；
●值班管理：
自动排班、交接班日志、值班统计与事件查询；
●系统可对设备故障告警的处理过程提供支持，提供各类设备故障处理的规X流程；
●能对被监控设备相关的信息进展管理，为电源运行维护人员提供全方位的信息服务。
2、机房监控内容
图1机房监控内容结构图
2.1环境系统
温湿度监控
通过采集温湿度传感器所监测的温度和湿度数据，机房监控系统以直观的画面实时记录和显示机房各区域的温湿度数据与变化曲线，以与越界报警信息处理。
漏水监测系统
漏水监测是对机房空调周围进展实时的水浸监测，一旦空调的加湿水跑水、冰凝水跑水、管道水漏水等水浸状况发生，系统可立即报警，严禁水浸状况危与机房安全。
空调设备监控
（1）普通空调：
通过对其控制电路的分析，可以实现对普通空调的状态监测和启停控制。
（2）精细空调：
监测精细空调的回风温度、回风湿度、冷冻水进出温度、流量、冷却水进出温度与冷冻机、冷冻水泵、冷却水泵工作电流等参数；监测压缩机状态、风机状态、加热器状态、抽湿器状态〔水冷式空调还可监测到冷却水塔的补水池液面状态、冷却水塔风扇状态、冷却水阀门状态等〕等各种工作状态；显示和记录各种参数变化曲线，并对各种报警状态进展实时的记录和报警处理。
控制空调的启停、调节温度和湿度。
新风机
新风机组运行状态检测、启停控制等。
2.2动力设备监控
供配电监控
机房监控系统监测一级、二级交流配电柜的主回路和各分回路的各种参数。
如电压、电流、频率、有功功率、功率因数、无功功率、视在功率等；监视各级开关的开关状态。
UPS电源
在UPS〔不连续电源〕供给商提供UPS通讯协议的情况下，机房监控系统可以监测协议提供的所有参数和状态。
参数包括输入输出电压、电流、频率、功率、蓄电池组的电压、后备时间、温度等;状态包括整流器、逆变器、电池、旁路、负载等部件的状态；显示和记录各种参数的变化曲线，并对各种报警状态进展记录和报警处理。
柴油发电机
监测发电机组输出电压、电流、频率（转速）与水温、油位、油压等参数；发电机组运行状态、燃油阀开关状态等各种状态的实时记录和报警处理；控制发电机组的启停。
蓄电池与电池组
实时对电池组内阻、总电流与总电压的状况进展监控，针对单体电池可实时对电池的外表温度、单体电池的电流、电压等状况进展监控。
2.3消防系统监控
烟雾报警
通过采集消防控制器或烟感探测器、温感探测器的报警信号实时监测火灾警状态，当有火警发生，机房监控系统以直观的画面显示报警信息并作报警通知，进展本地报警和手机短信报警，采取控制措施如开门开通风设备，启停其他相关设备。
2.4安防系统监控
视频监控
图像监控系统采用视频组态的概念，将各通道的图像以控件组态的方式随意插入某个界面，对于大型的监控系统而言，以电子地图的方式来集中管理各个场地的数据和图像的界面，十分方便。
由于将机房监控系统和闭路监控合二为一，因而可以随意实现动力环境与图像的联动控制，一旦有异常事件发生，机房监控系统自动弹出现场图像画面，即时录像并作报警提示和处理。
门禁管理系统
由门禁控制器、门禁卡、读卡器、电控锁、网络扩展器、门禁管理软件、管理计算机等构成，机房监控系统实现了对机房的出入控制、进出信息登录、保安防盗、报警，同时提供了多种形式（RS485、无线modem、拨号、TCP/IP、短信、SP）的联网功能。
防雷系统
监测电源防雷器的工作状态，对防雷器被雷击或浪涌破坏进展实时的记录和报警通知。
2.5网络监控
服务器根本运行参数状态
实现对服务器CPU占用率、内存占用率、硬盘剩余空间、网口流量与带宽占用率、CPU运行温度等关键运行参数的实时监控。
服务进程监控
探测服务器服务响应的正常与否与响应时间，并按用户设定策略对各类服务响应失败、服务响应异常、服务响应过慢等现事件按用户设定策略进展报警。
2.6多个机房远程集控
机房监控系统对分布在不同区域的多个机房内各类设备和信息进展全数字化集中监控管理，少人或无人值守，满足现代化机房管理的需要。
每个独立机房可形成一套完整的监控系统本地站。
中心机房可对各监控本地站实施二次集中监控管理，实现管理者对所有机房与机房内设备环境系统的远程集中联网监控管理。
3、系统总体方案设计
3.1系统总体方案
图2机房监控系统方案结构图
如图2为机房监控系统方案的结构图。
监控管理中心部署的我公司高端监控软件KingSCADA，现场部署IOServer采集器，采集现场实时数据，然后进展数据展示。
监控中心或者现场人员可以通过KingSCADA客户端以与IE发布界面进展数据浏览以与其他管理功能。
方案亮点：
1、IOServer采集器可以部署分布式采集，即KingSCADA可以和IOServer采集器部署在不同的电脑上，这样可以分散服务器的承载能力。
2、多驱动支持能力，IOServer支持4000多种设备，能够与现场各种设备进展通讯。
3.2机房监控SCADA系统数据采集
3.2.1服务中心数据采集系统
服务器监控中心KingSCADA通过IP和端口号关联相应的KingIOServer采集器，对相应各个现场工作站实时数据进展采集，存放到KingSCADA历史数据库中，保证数据的完整性。
KingIOServer完成数据的采集和传输。
数据来源为各种硬件设备。
包括PLC，智能模块，智能仪表等。
通讯方式包括串口，以太网，GPRS，USB等。
提供API接口，并且支持OPC2.0/3.0。
KingIOServer提供网络监视功能。
可获取运行状态下连接至KingIOServer的客户端的详细信息，包括客户端信息、网络传输信息等。
包括KingIOServer的性能监视，链路、设备、数据块的采集信息、当前状态、失败记录等。
KingIOServer是独立的程序。
满足如下部署方式，客户可按照工程需要任意组合。
Ø同一个节点上可以运行多个KingIOServer。
可以是不同的KingIOServer类型，也可以是同一种KingIOServer类型根据不同的配置文件运行的不同实例。
Ø同一个KingIOServer可以向不同的客户端提供数据。
ØKingIOServer和客户端可以部署在同一台机器上，也可以部署在不同机器上，通过以太网连接。
Ø数据采集方面，同时支持与多个厂家多种型号PLC的通讯，具有很强的兼容性，以方便项目硬件设备选型和以后硬件系统升级改造。
Ø在数据的采集技术上，具备相位采集功能。
Ø支持在线监视和故障诊断。
当某个数据点或者站点发生数据传输故障时，能够产生报警，通知相应人员进展处理。
Ø支持多种冗余方式。
支持双链路冗余、双设备冗余、双机热备，具备设置专用的冗余探测通道功能，冗余切换时间应小于1秒。
存储
监控过程中针对采集的各种过程数据等均会被存储到工业实时历史数据库中，以方便展示系统分析数据。
✍工业实时数据库KingHistorian，作为可选产品。
实时数据库是数据库系统开展的一个分支，它适用于处理不断更新的快速变化的数据与具有时间限制的事务处理。
适应于测点数量庞大、采集数据量巨大、数据实时性要求高的应用场合。
实时数据库主要是数据库技术和流程实时技术结合的产物。
同时，实时数据库针对工业流程数据的特征，采用了优化的存储结构和高效的数据压缩算法。
工业实时历史数据库承当着存储与管理大量的、高密度的过程数据工作，当需要时它还需快速的将某时间段内的过程数据提供出来，实现高效、快速地查询。
由于调度系统的计算、状态判断以与调度预案的执行都是建立在对大量数据分析的根底上的，因此工业实时历史数据库的性能直接关系到分析、调度的效果。
KingHistorian性能指标：
Ø支持毫秒级数据采集；
Ø单台数据库服务器稳定支持50--100万设备监控点的数据存储；
Ø支持10年连续历史数据的存储、分析与查询；
Ø支持单个测点每秒存储峰值为15万条数据记录，每秒并发存储峰值为5万测点；
Ø支持将数据压缩到原始数据的20%-30%，最顶峰值可达到原始数据的3%-5%；
Ø单客户端单点检索每秒查询峰值超过40万条记录,多点检索平均每秒查询峰值为10万条记录；200客户端并发检索平均每秒查询峰值多达2万条记录；
Ø任意变量任意一天的历史数据〔数据量为50，000——100，000条记录〕不超过5秒；
Ø支持256个并发客户端；最多可支持500个客户端。
Ø采集服务器KingDataServer支持软件采集和设备控制器直接采集；
Ø采集服务器KingDataServer单机支持100万点容量；
Ø采集服务器KingDataServer单机支持2000个采集器KingDataCollector。
计算引擎KingCalculation
KingCalculation是与工业库KingHistorian相配套的数据分析处理组件，将生产数据转化为企业所需信息。
KingCalculation的最终目标是辅助企业管理，为企业决策提供依据。
KingCalculation对具有行业特点的计算，支持自定义函数库的方式进展数据统计分析，帮助用户实现各种数据统计和数据分析。
图3为KingCalculation工作过程图。
KingCalculation的基于现场实时、历史数据的统计分析，可以回答用户诸如设备运转统计情况、设备能耗情况、各车间能源消耗比照情况、各园区能源消耗比照情况等多种问题，这些信息都是来源于对设备运行统计计算、设备能源消耗分析、企业能源消耗分析。
图3KingCalculation工作过程图
✍计算引擎KingCalculation可根据实际项目需要，作为可选方案。
3.5.1数据展示平台KingScada
我公司数据展示产品KingSCADA是组态式可视化数据展示系统。
KingSCADA支持多种冗余方式，支持双链路冗余、双设备冗余、双机热备，冗余切换时间小于1秒；支持开放的工业标准通讯协议DDE/NetD、OPC2.0/3.0；支持丰富的API接口、ODBC/OLE接口、、SQL接口支持ActiveX控件。
KingSCADA可在线升级、扩展。
工程开发过程中常会遇到大量同类设备，这些设备本身具有类似的外观、参数、操作等。
在一个复杂的工程中可能会用到上百个这样的设备，为了减少大量的重复工作，KingSCADA可将其做成一个图形模型，再将图形模型进展实例化处理后应用在相应的画面中。
KingSCADA具有完善的数据库接口，能对各种实时历史数据库、关系数据库进展全面访问，其内嵌ocx技术还能对视频监控、GIS等系统进展有效整合，为用户在一个集成融合的视图系统里就能查看到所有相关信息创造可能。
KingSCADA可以连接实时数据库采集的全厂控制系统数据和关系数据库保存的报警数据，帮助用户实现对全局控制系统的综合监测与分析。
KingSCADA将各分系统方方面面，不同部门、不同车间、不同岗位的数据信息整合到统一的应用平台上，是一个面向企业所有人员的可视化操作平台，上至企业最高管理层，下至基层操作员都能在KingSCADA这个统一一致、上下覆盖的平台上进展工作，因此能更好地将企业目标和员工实际行动统一起来，保证企业级操作和营运的最优化。
同时，实时、一致的视图和内容能使更多的人发现和看到问题，并能共同处理这些问题。
一样的分析工具还可以使所有的员工都可以通过“专家的眼睛〞来看待和发现问题，从而在全企业X围内构建强壮的故障排除和相互沟通的能力。
✍KingSCADA软件功能完全满足提出的“平台应能支持完全在线方式的规模扩展与升级，能提供API、ODBC、、SQL等各类接口，具备断线缓存、冗余、运行状态监控、日志等功能〞这一需求。
✍KingSCADA图形模型功能完全满足提出的“能实现将个项目站点画面直接移植到监控中心,减少组态工作量〞这一需求。
一个复杂的工艺流程有时很难在一个屏幕大小的画面上显示出来，如果分开为多个画面，如此不能表现工艺流程的完整性，而且操作和浏览上也会造成不便。
KingSCADA与KingGraphic支持大画面和导航图，支持画面的最大像素为32000*32000，并通过导航图进展整个画面的浏览。
无极缩放是指无论放大或者缩小，都能清晰地按照显示原有画面，画面不受放大、缩小的影响，不失真。
KingSCADA与KingGraphic具有强大的无极缩放功能，即可细致入微，又可统观整体，无论在开发过程中，还是工程运行时，都能无限的扩展您的可视空间。
CKingSCADA大画面与无极缩放功能完全可满足“全中文操作界面，分辨率不低于1920*1080，界面布局合理、美观，画面显示直观，图片、模型可进展无极缩放〞这一需求。
为解决企业用户客户端的随意性和升级维护等难题，KingSCADA与KingGraphic除了提供传统的画面浏览器桌面产品外，还提供一个能基于网页浏览器运行的画面浏览器Web插件，借助Internet技术实现客户端零维护。
KingSCADA的画面浏览器Web插件和KingSCADA流程图组态文件被统一部署在Web服务器上，客户端除网页浏览器外不需任何其它软件，就能实现画面浏览器Web插件的自动下载、安装、运行和更新，同时KingSCADA组态文件的自动下载更新和运行如此由画面浏览器Web插件全权负责，最小化的本钱完成KingSCADA软件模块和应用的分发。
客户端以控件方式在标准的Web浏览器界面中显示KingSCADA视图，就可以实现数据的远程〔因特网/内联网〕的可视化访问，访问过程非常简单，和上网一样，而且远程客户端没有地点限制。
KingSCADA画面浏览器Web控件将对各种数据源进展访问操作的工作统一交给Web服务器去完成，有效保护了企业数据平台的管理访问权限，同时大大简化了客户端电脑的工作，也防止了大量客户端的重复访问对数据源造成的严重负担和访问滞塞。
WEB发布服务具备Internet发布功能、B/S模式客户端，具备最多300客户端登陆系统并发客户同时存储和检索实时与历史数据。
200客户端并发客户同时检索实时与历史数据可达20000条数据每秒，用户可通过Internet了解各类设备运行信息，包含单台和系统运行状态。
管理人员在客户端可方便地通过IE浏览系统发布的画面，实时了解现场设备的运行信息。
管理人员可通过台式机、笔记本电脑等工具连入互联网，远程登录系统。
客户端以控件方式在标准的Web浏览器界面中显示KingSCADA视图，就可以实现数据的远程〔因特网/内联网〕的可视化访问，访问过程非常简单，和上网一样，而且远程客户端没有地点限制。
3.6.2KingMobile移动客户端〔定制〕
KingSCADA与KingGraphic移动设备客户端支持iOS和Android系统，可在iphone、ipad，或其他Android掌上电脑上操作。
客户可安装KingSCADA与KingGraphic移动设备客户端软件KSTouch，通过配置IP地址和端口即可实现对各站点的监控。
4、系统功能设计
机房监控主要目标是针对机房所有的设备与环境进展集中监控和管理的，其监控对象构成机房的各个子系统：
动力系统、环境系统、消防系统、保安系统、网络系统等。
机房监控系统基于网络综合布线系统，采用集散监控，在机房监视室放置监控主机，运行监控软件，以统一的界面对各个子系统集中监控。
机房监控系统实时监视各系统设备的运行状态与工作参数，发现部件故障或参数异常，即时采取多媒体动画、语音、、短消息等多种报警方式，记录历史数据和报警事件，提供智能专家诊断建议和远程监控管理功能以与WEB浏览等。
监控画面具有无极缩放的功能，操作者可以直接调整画面百分比来调节界面显示效果，不再受分辨率的影响。
另外该系统总貌图包含集控中心和各子系统，操作员可以在中心和子系统间实现自由切换。
如图4为系统总貌示意图。
图4系统总貌示意图
4.2用户管理
不同级别的人，根据其所管理厂区、车间的不同，只能查看所管辖厂区、车间的计划。
用户管理功能可以设置不同级别的人员查看、管理数据的权限。
图5用户管理画面
4.3机房监控系统画面
以下为机房监控系统局部监控画面：
图6精细空调监控
图7UPS监控
图8动力配电柜
图9温湿度检测
图10漏水报警
数据列表功能，可以展示实时的、历史的数据列表。
通过列表的形式，可以显示设备实时数据，数据列表可以实时滚动，替换的方式更新。
可以灵活配置自动生成报表，支持班报、日报、月报、季报、年报；支持报表的删除、即时生成功能；可以方便用户组织和浏览报表，可自行定制报表。
如图11为起重机参数列表，展示了如设备编号、锁机状态、发动机转速等一系列起重机的参数。
列表展示的同时，还能实现对数据的查询，通过条件查询的方式，查询客户想要的数据信息。
图11起重机参数列表
报警显示
可以通过KingA&E进展报警显示，也可以在全国地图上做报警标识显示，当某一个客户设备点产生报警时，此区域有报警等闪烁，管理人员可以点击此标识快速的查看到当前客户那一路采样点发生报警。
报警同时按照设置好的当前报警点对应的手机号，进展与时有效的发送给工作人员。
报警查询
产生的报警信息，系统自动进展保存，管理人员可以进展全部报警数据的检索，以与分区检索，指定检索等。
图12所示，为报警监控界面。
图12报警监控界面
通过管理员指定的检索内容，在报表界面上通过选择“过滤字段〞〔如设备名称、设备号、省份〕进展第一次过滤，再通过输入“过滤条件〞进展第二次过滤，便可展示到管理员需要检索内容。
用户根据权限分为单个用户和集团用户。
通过们通过IE登录后，单个用户展示当前客户的设备信息报表，监控中心用户显示当前所有设备的信息报表，报表能进展各个现场设备报表信息以与综合报表信息，再就是各个之间的数据比照等。
图29所示，为数据检索界面。
图13数据检索界面
选择好需要查看客户的名称，显示某段时间内〔几秒钟、几分钟、几小时、几天、几个月甚至一年〕的各种参数连续变化情况，历史曲线参数和时间可由用户自己任意选择。
用户可以放大缩小时间轴，时间单位支持毫秒精度。
用户可以调出多条曲线实现比照分析。
通过比照分析，客户可很清楚的看到实时曲线与历史曲线或期望输出曲线之间，历史曲线与历史曲线或期望输出曲线之间的差异点、变化量。
从而，为管理员调整控制策略提供依据。
图14所示，为曲线比照分析界面。
图14曲线比照分析界面
4.8WEB发布
KingSCADA〔WEB版〕支持Internet发布功能。
KingSCADA〔〔WEB版〕画面发布的功能：
IE客户端可以获得与KingSCADA〔WEB版〕运行系统一样的监控画面，IE客户端和WEB发布服务器保持高效的数据同步，通过网络您能够在任何地方获得与在WEB服务器上一样的画面和数据显示、报表显示、报警显示、趋势曲线显示等，以与方便快捷的控制功能。
可以实现机组运行信息的画面发布和数据发布。
系统管理人员或企业领导可通过Internet远程查看各设备的运行信息，实现远程监视，远程管理。
如图31所示，为KingSCADAWEB发布界面。
图15KingSCADAWEB发布界面
4.9手机监控功能〔定制〕
图16系统结构
如图17所示为手机监控界面，是我公司在美国Pivots农场灌溉项目定制开发的手机监控画面截图。
Pivots农场灌溉管理系统将多个农场的灌溉设备信息采集到集控中心服务器上，针对每一个农场定制监控系统，在服务器上实现农场数据的分别发布，农场管理员可以随时通过手机监控农场设备情况
图17手机监控界面
5、系统配置
机房监控系统用到如下软件产品，具体产品应用分布与产品应用条件见下表：
亚控软件清单表
系统层级
软件名称
数量
部署位置
数据中心
KingSCADA完整版
1
管理中心服务器
kingSCADA客户端
2
用于客户端机器
Web客户端
10
网络发布
KingHistorian
2
实时数据服务器〔主、备机〕〔可选〕
KingMobile
1
移动客户端服务器〔可选〕
6、典型成功案例介绍
中国银行某某分行中心机房环境监控系统
1、项目背景
某某分行中心机房环境监控系统包含了精细空调、UPS电源、动力配电柜、温湿度检测、漏水报警
升级会员 