襄樊线扩能工程胡达段动力及环境监控系统.docx

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襄樊线扩能工程胡达段动力及环境监控系统

第一章概述

1.1、用户要求

为了适应铁路通信的迅猛发展，加强竞争能力，提高劳动生产率和网络维护水平，促进维护体制的深化改革，迫切需要建设铁路通信动力及环境集中监控系统。

襄渝线襄樊至达县段扩能工程动力及环境监控系统要求对襄渝至达县沿线的通信站和通信机房动力设备和环境实施集中监控管理，目的是对分散、面广的各个独立的通信电源系统和通信站环境参数进行遥测、遥信、遥控，监视系统和设备的运行状态，监视机房环境状态，记录和处理有关数据，及时侦测故障并通知相关人员处理，从而实现铁路车站和通信站动力及环境的少人或无人值守，提高通信电源系统的可靠性和设备的安全性。

本集中监控系统的软、硬件均采用模块化结构，具有灵活性、扩展性，能够适应不同监控系统网络和不同数量监控对象的需要。

监控系统具有自诊断功能，对通信中断、软硬件故障应能诊断出故障并及时告警。

监控系统具有良好的人机对话界面和汉字支持能力，故障告警应有明显清晰的可视信号。

监控系统具有良好的电磁兼容性。

被控设备处于任何工作状态下监控系统应能正常工作。

同时监控系统本身不应产生影响被监控设备正常工作的电磁干扰。

监控系统的测量精度要求：

●直流电压优于0.5%。

●蓄电池单位电压测量误差不大于5mV。

●其它电量应优于2%。

●非电量一般优于5%。

●开关量应100%准确。

●监控中心发出控制命令到执行命令的时间小于10秒。

●监控系统平均故障间隔时间MTBF2104h，监控系统的硬件平均故障间隔时间MTBF105h。

监控系统软硬件配置应尽可能符合国际标准和部标、省局规范要求。

第二章襄渝线襄樊至达县扩能工程

动力及环境集中监控系统设计

2.1、本集中监控系统组网原则

2.1.1先进性：

整个系统在建成后的五年内保持先进，系统所采用的设备与技术能适应以后发展，并能够方便地升级。

2.1.2可扩展性：

监控设备采用模块化结构，系统能够在监控规模、监控对象、或监控要求等发生变更时方便灵活的在硬件和软件上进行扩展，即不需要改变网络的结构和主要的软硬件设备。

系统具有一定的冗余量，能够适应不断增加的业务需求，当增加新的监控单元时，只需增加少量设备。

2.1.3开放性：

整个网络是一个开放系统，能兼容不同厂商的产品，并能支持

二次开发。

2.1.4灵活性：

系统组网方式灵活，系统功能配置灵活，能够充分利用现有资

源。

系统将各类型资源的利用都融入组网方案之中，能满足不同监控单元的业务需求，软件功能全面，配置方便。

2.1.5可靠性：

组网设备按工业级标准选配，运行稳定可靠。

监控系统的采用不能影响被监控设备的正常工作，系统应具有自诊断及自恢复的功能。

系统的电气隔离性能优越，具有良好的接地、抗雷击及过电压保护性能。

2.1.6实用性：

从用户角度出发，系统能使机房少人甚至无人值守成为可能。

充分利用现有资源，尽量降低系统成本，使系统具有较高的性能价格比。

2.1.7实时性：

系统实时监控设备的运行状态和参数，侦测故障并及时告警。

2.1.8安全性：

系统具有安全防范和保密措施，防止非法侵入系统及非法操作。

2.1.9标准性：

系统所采用的设备及技术符合国际通用标准。

2.2、系统结构

亚奥新公司的远程集中监控系统采用逐级汇接的拓扑结构，可由监控中心（SC）、通信车站（现场监控单元FSU）组成树形网络拓扑。

图2-1铁路通信站动力及环境集中监控系统结构图

2.3、系统传输方式

2.3.1、通信站（现场监控单元FSU）内部各监控模块（SM）之间采用专用数据总线。

●RS48519.2Kbps

●RS232-C1.2-9.6Kbps

●RS42219.2Kbps

2.3.2、通信站（现场监控单元FSU）与监控中心（SC）之间采用

●电话线传输方式

2.4、本监控系统监控的对象及内容

2.4.1、监控对象

2.4.1.1、电源设备

交流盘、开关电源、整流模块、蓄电池组和空调等

2.4.1.2、环境

烟雾、门磁、水浸、温湿度、红外等

2.4.2、监控内容

2.4.2.1、交流盘

遥测：

三相输入电压、三相输入电流、输入频率、有功电度

遥信：

重要开关状态、故障告警、变压器告警、稳压器告警

2.4.2.2、整流配电设备

遥测：

直流输出电压、电流，交流输入电压、电流

遥信：

过载、整流输出过压、欠压、启动、关闭、复位、工作状态等告警

2.4.2.3、蓄电池组

遥测：

蓄电池组总电压，总电流，每组充、放电总电流，蓄电池组单体电压、

遥信：

蓄电池组总电压高/低，单体蓄电池电压高/低，标示电池温度过高，充电电流过高

2.4.2.4、环境

遥测：

温湿度

遥信：

烟感、水浸、红外、门开/关、空调告警

遥控：

空调遥控

2.5、监控中心设计遵循如下原则

2.5.1、硬件部分

●系统有足够的处理速度，以实时地处理来自各被监控点的数据。

●系统要易于扩展，包括被监控点数目等。

系统支持高可靠性，监控系统长时间连续工作，并且本身就用于监控其它系统或环境的运行情况，因此，其可靠性显得尤为重要。

●系统要求足够的数据存储能力。

●较高的性能价格比。

●设备便于安装、调试、维修和升级。

●开放式体系结构，支持系统间的组网以及面向未来发展。

2.5.2、软件部分

●丰富的系统管理软件和完善的维护手段。

●支持开放的网络协议。

●良好的用户界面，中文图形界面。

●完善的应用系统功能。

●可靠、安全的操作管理。

●完善的应用系统维护手段。

●开发通用的应用开发平台及工具。

2.6、系统的组网结构图

2.6.1、通信站网络监控系统结构图

2.6.1.1、通信站/机房配置示意图如图2-2所示。

各现场监控单元（FSU）到监控中心（SC）之间采用音频共线通道方式进行传送。

图2-2通信站/机房系统结构图

2.6.2、监控中心SC设计

监控中心SC配置示意图如图2-3所示。

监控中心主要由业务台、打印机、调制解调器等设备组成。

其功能主要包括：

监控系统信息的存储、打印、显示、查询及监控系统本身的维护等。

图2-3中心系统结构图

2.7、动力及环境集中监控系统功能

2.7.1、监控系统的管理

2.7.1.1、性能管理

SC都能以地图的形式在大屏幕上显示其监控区域以及其监控范围内的全部被监控对象的工作状态、运行参数的画面。

监控系统的报表生成功能可产生规定的各种统计分析资料、图表、报表、机历卡、交接班日志、派修工单等。

2.7.1.2、告警管理

●告警分类

严重告警：

已经或即将危及设备及通信安全，必须立即处理的告警。

主要告警：

可能影响设备及通信安全，需要安排时间处理的告警。

一般告警：

表示系统中发生了不影响设备及通信安全但应注意的事件。

●告警功能要求

1）三类告警信号应采用不同的显示颜色和告警声响。

严重告警标识为红色标识闪烁，主要告警为橙色标识闪烁，一般告警为蓝色标识闪烁。

2）告警发生后，应由维护人员进行告警确认。

如果在规定时间内（根据通信线路情况确认）未确认，可自动通过电话或寻呼机等通知维护人员。

3）监控系统应能对不需要做出反应的告警进行屏蔽、过滤。

4）系统应能根据需要对各种历史告警的信息进行查询、统计和打印。

各种告警信息不能在任何地方进行更改。

5）监控系统本身的故障应能自诊断并发出告警，直观地显示故障内容，并具备死机自恢复功能。

2.7.1.3、配置管理功能

监控系统具有配置管理功能，当操作人员变更或增加、删除系统中被监控的对象及调整系统参数时，用户均可通过应用界面改变系统配置文件来完成系统配置。

2.7.1.4、安全管理功能

系统具有完善的操作管理功能。

为保证系统安全，使用某些功能时必须输入密码，经系统确认后方可进入系统，进行操作。

操作密码有不同等级，以限制不同人员的操作范围。

同时，所有被监控设备都应有操作记录，包括操作人、被操作设备、操作日期、时间等，以备系统对操作记录查询、统计、分析。

2.7.1.5、报表管理功能

系统可根据用户需要，生成各种形式的统计资料、交接班日志、派修工单、机历卡及曲线图：

1）统计报表

●时、日、月、年告警统计报表

●时、日、月、年操作统计报表

●时、日、月、年监测统计报表

●时、日、月、年直流负载/交流总用电量报表等

2）交接班日志

记录操作人员的工号、姓名、操作记录、值班记录等

3）派修工单

●对未处理的告警，操作人员可有选择地发出派修单

●对派修单的发出、响应和答复进行记录

4）机历卡

记录设备的所在地、名称、型号、数量、出厂时间、使用时间、使用年限等

5）曲线图、直方图等

时、日、月、年交、直流设备的负载曲线、直方图等

2.7.1.6、系统管理功能

●系统能实时反映系统资源状况，进程运行状态等。

●系统能直观地显示各级之间的通信状态，并记录各点发生的通信故障。

●系统能自动记录通信线路的启动、停止和切换时间。

2.7.1.7、显示功能

●采用图形交互方式进行显示

●采用中文界面

●年份采用四位数字表示

2.7.1.8、打印功能

●可根据需要出现告警立即打印。

●可根据管理需要定时打印。

●打印信息在显示屏幕上有相应提示。

●可进行屏幕拷贝打印。

2.7.1.9、其它功能

ProMonitor除具有上述基本功能之外，还有系统自维护功能、控制功能、系统杂项管理功能等等。

2.7.2、监控模块（SM）功能

●实时采集被监控设备（智能型和非智能型）及机房环境的运行参数和工作状态，收集故障告警信息，并送往现场监控单元（FSU）。

●实时接受和执行来自现场监控单元（FSU）的监测和控制命令。

2.7.3、现场监控单元（FSU）的功能

●实时采集各监控模块（SM）传送来的各类信息，进行数据处理、存储、显示打印（无人值守的通信站动力及环境可不设显示打印设备，但具备接入便携式计算机进行现场维护操作的功能），实时、主动地向监控中心SC发送状态改变或告警信息及相应数据。

●随时接受并快速响应来自监控中心（SC）的监控命令。

●可收集故障告警信息，告警优先主动上报。

●可通过监控模块SM对各工作点下达监控命令。

●具有统计辖内各监测数据每小时的最大值、最小值和平均值，并将这些统计数据定时（主动，每小时一次）或按要求（被动）上传达室到SC的功能。

●当蓄电池组运行状态变化时[浮充（或均冲）转放电和放电转浮充（或均冲）]，蓄电池运行参数和单体蓄电池电压记录间隔时间不超过30秒，且记录充放电全过程。

●具有保存告警信息及监测数据的统计值至少一天的能力。

●具有本地控制优先的功能，可屏蔽监控中心发出的遥控命令，并以通知监控中心此时所处的控制状态。

●具有足够的数据处理能力，拥有一定数量的RS-232C以及RS-485物理接口。

●能自动记录开门或关门时间，同时给出重要告警信息。

2.7.4、监控中心（SC）功能

SC监控管理中心，实时监视各通信站动力及环境动力设备和环境的工作状态和运行参数，接受故障告警信息。

主要功能如下：

●SC具备监控系统的基本功能：

遥信、遥测、遥控功能、告警功能、配置功能、安全管理功能、通信管理功能等等。

●具有实时作业功能，能同时监视辖区内各FSU的工作状态并与其他系统保持通信，并可通过FSU对监控模块（SM）下达监控命令。

●设定告警等级、密码等级。

●设定各监测量告警门限值。

●实时监测各通信站动力及环境动力设备和机房环境的工作状态，接受故障告警信息。

●具有告警过滤能力。

●根据需要，查询FSU采集的各种监测数据和告警信息，并在屏幕上显示或打印输出。

●具有统计功能，能生成以下各种统计报表及曲线图：

1）、日、月告警统计报表

2）、日、月操作记录

3）、日、月监测数据统计报表

4）、日、月直流设备负载曲线

5）、日、月总用电量曲线

6）、任何一天的设备运行参数或曲线

●具有数据存储功能，告警数据、操作数据和监测数据能保存至少三个月,然后根据需要自动倒入外存。

●信息打印功能具有：

1）、出现告警立即打印

2）、根据管理需要定时打印

3）、屏幕拷贝打印

4）、打印信息在屏幕上有提示。

打印内容包括:

1）、告警报表

2）、日、月告警和监测数据统计报表

3）、全部监测参数

4）、曲线图、直方图等

5）、具有彩色图形显示方式

●可在指定的现场运行流程图上通过逐层扩展，最后将故障定位在某一设备上（如整流器等）。

●监控中心和通信站动力及环境的监控设备随时接受监控中心定时下发的时钟校准命令。

●具有文件存档功能，存档的文件（日、月、年汇集告警文件和监测数据文件）应能在硬盘上保存一年一年，然后自动倒入外存。

●具有监视设备或系统故障状态，外接电子显示屏的能力。

第三章系统软件介绍

3.1、软件系统的设计和开发基于以下技术原则：

●计算机广域网技术。

●计算机数据库技术。

●WINDOWS操作系统族的程序开发和ODBC数据库访问界面。

●WebServer的IDC数据访问技术。

●WindowsNT程序开发技术。

●基于PC总线硬件界面设计的中断驱动和数据交换的硬件开发和软件接口技术。

●基于8031和386EX硬件的程序设计技术。

ProMonitor软件系统主要实现监控系统要求的三遥（遥测、遥信、遥控）的数据传输和控制，具有完善的监控、管理功能，并提供计算机人机操作界面、中文操作界面供使用者操作和维护。

ProMonitor监控系统软件采用结构化、模块化的设计技术，以达到如下的软件设计目标：

可靠性、可维护性、可移植性、可复用性、可读性。

3.2、软件系统设计的先进性

ProMonitor系统采用基于客户机/服务器（Client/Server）的模式设计，为应用系统提供统一接口，由于所有的应用软件均在统一的API上层开发，屏蔽了因具体计算机硬件和网络不同造成的差异。

3.3、系统的可扩展性和升级能力

在系统应用软件不变的条件下，整个网络系统具有很好的可扩展性和升级能力，不会因为系统扩容或时间的推移导致设备淘汰。

3.4、开放式的系统设计

ProMonitor系统服务器运行WindowsNTServer4.0网络操作系统、数据库管理系统软件采用MSSQLServer7.0、采用ODBC进行数据访问、TCP/IP开放的网络互连协议、终端工作台采用Windows95界面，中文菜单显示保证了系统应用、技术和市场的生命力，并保持系统网络与其它系统互连的方便性。

3.5、系统的有效性与实用性

针对动力设备及环境远程集中监控系统的信息流特点，ProMonitor系统采用树型结构的网络拓扑，可确保整个网络系统的分布式处理，提高分布式数据库查询及分布式信息传输的速度。

用户终端工作台采用Windows图形界面，中文显示，为用户提供了一个方便、友好的操作界面，整个系统的配置灵活，适应未来的发展。

3.6、系统的安全性和保密性

ProMonitor系统提供三级安全保密控制：

一是权限的口令鉴别；二是文件存取权限控制；三是操作员分级管理。

为了保证系统安全性，各种登录都需要口令。

此外，系统对操作员的操作过程都记录在数据库中以备事故分析，且不能更改，作为历史数据存储。

3.7、系统的可维护性与网络管理

亚奥新网络管理系统结构设计采用统一的建网模型，网络拓扑结构清晰，结构化布线，为整个网络测试和维护提供了强有力的支持。

另外ProMonitor系统提供专门的维护软件模块，对整个系统的设备及运行状况进行测试及维护。

同时，ProMonitor监控系统还具有容错和自诊断功能，对数据紊乱、通信干扰等可自动恢复；对通信中断、软硬件故障等能够诊断出故障并及时告警，传输到上一级监控维护，中心监控系统故障时不影响被监控设备的正常工作。

第四章系统硬件设备组成及描述

4.1、监控处理机

4.1.1、功能和特性

主要功能是实现信息存储与传递的功能，将收集到的各前端监控单元运行数据及告警信息，经过一定的处理后，根据需要储存在本地的存储器中，并报送到集中监控中心处理机进行处理，实现遥测、遥控、遥信，同时还负责转发上一级集中监控中心发出的控制命令并输出到各相应的监控设备执行，实现对指定监控设备的控制功能。

4.1.2、周期性地采集各监控模块（SM）数据采集器模块等传送来的各类信息，进行数据处理、存储、主动或接受被动查询向监控中心（SC）发送状态改变或告警信息及相应数据。

4.1.3、随时接收并快速响应来自监控中心（SC）的监控命令（包括时钟校正命令）。

4.1.4、可通过监控模块（SM）对各工作点下达监测和控制命令。

4.1.5、监控处理机具有统计辖区内监控模块各个监测数据每小时的最大值、最小值和平均值，而且能够将这些统计数据定时（主动，每小时一次）或按要求（被动）上传到监控中心（SC）。

4.1.6、对蓄电池进行放电操作，监控处理机能提供蓄电池充放电曲线，并能随着蓄电池电压的变化率自动调整采样周期频率，正确记录整个充放电全过程。

4.1.7、单体电池电压、总电压、标样电池表面温度以及各告警从其变化产生到监控中心显示或提示能够在30秒内完成。

4.1.8、与监控中心通信中断时，监控处理机能连续保存和记录通信中断后的各个监控模块产生的数据，当通信恢复后，监控处理机能够主动发送这些保存的数据；同时监控处理机还具有保存告警信息及监测数据最近七天统计值和蓄电池组最近三次完整充放电记录数据的能力，维护人员可以通过便携式计算机在无人值守监控站现场提取历史数据。

4.1.9、监控处理机具有足够的数据处理能力，拥有一定数量的通信端口，同时还留有一定的通信接口，以便接入将来不断增加的新的监控设备。

4.1.10、监控处理机能够接收上级指令从远端下载本机配置和软件予以执行，并能够按照上级指令重新启动。

4.2通用采集器（RTM300）

通用采集器RTM是根据通信系统的动力及环境监测要求而设计的数据采集控制设备，通过配备不同的传感器，可对各种动力及环境量进行测量和控制。

4.2.1、功能特性

4.2.1.1、监控类型：

模拟输入量（AI），数字输入量（DI），数字输出量（DO）。

4.2.1.2、监控点数：

每种通道增加级数为8，一个RTM有6个固定的模拟输入量，一个RTM最大可监控点数为8P（8CH+6=70点）。

4.2.1.3、监控速度：

对模拟量采集每2~3秒轮循1次，对数字量1秒内轮循数次。

4.2.1.4、模块化结构：

RTM能自成一体独立工作，确保本模块的故障或调整不影响系统其它部分，即能自动对所辖监控点扫描。

RTM能生成存储历史数据（32KRAM带有备用电池，寿命200天），能为监控点传感器提供电源，自带实时时钟，并能被系统调校，具有自复位和自恢复，可选配具有液晶显示和键盘，同时模块内的监控部件相互独立，可混插，以适应不同的监控场所要求。

4.2.1.5、易扩充性：

在在模块内的易扩充性表现为监控模块能自动识别新增减或调换的监控部件，每个监控部件有唯一的部件识别码。

4.2.1.6、易升级维护性：

产品升级维护时，只需调换或增减有关监控部件或监控模块，不影响系统其它部分正常工作。

4.2.1.7、具有RS－485和RS－232C接口，可与计算机通信或外挂调制解调器，RS-485通信具有专门CPU管理，RS-485、RS-232C接口电源各自隔离，避免了静电、雷电等因素造成的干扰和损坏。

4.2.1.8、系统采用高质量的元器件，模块平均故障间隔时间（MTBF）不少于12年，维护时间平均（MTTR）少于1小时。

4.2.1.9、电源：

输入36~72VDC，只有220VAC时，通过外挂电源模块变换为36~72VDC。

4.2.1.10、所有硬件置于同一金属箱（架）内，机箱外壳接地，以具有防尘、抵抗或消除电磁干扰能力。

4.2.1.11、工作环境：

温度0～55℃（70℃可选），相对湿度5~95％。

4.2.2、组织与结构

远端监控模块RTM其结构参考如下图

通用采集器的模块包括：

4.2.2.1、SCMB监控主板

监控主板SCMB是RTM核心，其功能是实现各监控部件的数据采集处理及控制显示，通过RS-485与无人值守中继站监控处理机通信或其他监控模块（SM）通信，通过RS-232C与计算机通信或外挂调制解调器，以便于现场维护或拨号入网传输。

4.2.2.2、SCP监控部件

一个RTM可有8个监控部件SCP，每个SCP有8路输入输出，监控部件可以混插，以便现场配置。

监控部件的类别主要有：

4.2.2.2.1、GAI-2模拟输入部件

用于采集模拟量，每个部件有8路输入。

4.2.2.2.2、GDI-2数字输入部件

用于采集开关量，每个部件有8路输入。

4.2.2.2.3、GDO-3数字输出部件

用于输出开关（包括脉冲量）控制信号，每个部件有4路输出。

4.2.3、技术指标

4.2.3.1、工作电压范围：

36V~72V

4.2.3.2、通信速率：

RS-485接口：

4800/9600/19200bits/s可编程

RS-232接口：

2400bits/s

4.2.3.3、工作环境温度：

（10（C~50（C

4.2.3.4、模拟通道组成和技术指标

每块通用模拟量输入接口板（GAI-2）可采集8路共地模拟信号。

一台通用采集器可插入多至8块GAI-2板。

其主要的技术指标如下：

输入模拟信号量程：

直流电压0~10V

直流电流0~20mA（包括4~20Ma）

系统转换精度：

直流电压对应（0.1%）

直流电流（0.2%）

采集速率：

1000SPS

经数字平均处理的采集速率50通道/秒

典型应用：

可配接多种传感器（变送器）测量交直流电压、电流、电网频率、功率因素以及环境温湿度等非电量，是一种用途广泛的通用接口板。

4.2.4、遥信量检测通道和技术指标

单块通用数字量输入接口板（GDI-2）可采集8路共地开关量。

一台通用采集器可插入多至8块的GDI-2插板。

若迂到需要检测不能共地的开关量，可在GDI-2之前配置隔离接口板（DII-2），满足接口要求。

其主要技术指标如下：

输入遥信量类别：

干接点、环路电流、电平信号（TTL或其它）、脉冲串

响应速率：

<20s

注：

扫描滞后时间与插板配置有关。

典型应用：

可配接多种信号器，如感烟火警探测量、水浸信号器、双鉴防盗报警器。

配接DII-2板检测断路器状态、熔断器状态、交流稳压器工作状态、空调机状态等等。

4.2.5、输出遥控信号和技术指标

单块通用数字量输出接口板（GDO-3）可输出4路干接点控制信号。

一台通用采集器可插入多至8块GDO-2板。

GDO-2输出是继电器触点状态信号。

所用的控制继电器的型号是松下DS2E-S-DC5V或DS2E-SL2-DC5V（自锁型）。

其触点容量为0.6A/220VAC，2A/30VDC。

动作时间3ms。

4.2.6、结构与接口

通用智能采集器的外型结构有两种：

壁挂式和机架式，尺寸为标准19”英寸，2U高。

4.3、水浸传感器（YA300-WP）

4.3.1、当机房发生水浸或空调设备漏水时，能够发出水浸告警信息。

4.3.2、水浸告警准确率大于99%

4.3.3、水浸告警响应时间小于5秒

4.4、温湿度传感器（BR-200THB）

4.4.1、技术指标

温度测量范围：

0-50OC

湿度测量范围：

10-90%R.H

输出信号：

电流