第九章 动力及环境集中监控管理系统Word文档格式.docx
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随着近年来我国电信事业的迅速发展，通信网络的规模不断扩大，相应地电源设备的数量和种类都大大地增加，维护工作量也随之骤增，要解决这个矛盾，只有通过建设监控系统，实现对通信电源和机房环境的集中管理和维护，削减端局维护人员，大大减少维护人员总数，同时以地区为中心组建一支专业化水平高的维护力量，不但降低了维护成本，也使得维护质量大大提高。
第二节集中监控具有的功能
实施通信电源集中监控的目的，就是要将电源维护人员从繁琐的维护工作中解放出来，提高劳动生产率，降低设备运行和维护成本，提高设备运行的可靠性和经济性。
下图所示是监控系统工作过程示意图。
图9-1监控系统工作过程示意图
由图中所示，监控的工作过程是双向的，一方面，被监控的电源设备和环境量需经过采集和转换成便于传输和计算机识别的数据形式，再经过网络传输到远端的监控计算机进行处理和维护，最后可通过人机交互界面和维护人员交流；
另一方面，维护人员可通过交互界面发出控制命令，经过计算机处理后，传输至现场经控制命令执行机构使电源设备以及环境完成相应动作。
具体而言，通信电源集中监控管理系统的功能可以分为监控功能、交互功能、管理功能、智能分析功能以及帮助功能等五个方面。
一、监控功能
监控功能是监控系统最基本的功能。
这里”监”是指监视、监测，”控”是指控制，所以监控功能又可以简单地分为监视功能和控制功能。
（一）监视功能
监控系统能够对设备的实时运行状况和影响设备运行的环境条件实行不间断地监测，获取设备运行的原始数据和各种状态，以供系统分析处理。
这个过程就是遥测和遥信。
同时，监控系统还能够通过安装在机房里的摄像机，以图像的方式对设备、环境进行直接监视，并能通过现场的拾音器将声音传到监控中心，以帮助维护人员更加直观、准确地掌握设备运行状况，查找告警原因，及时处理故障。
这个过程也常被称为遥像。
监视功能要求系统具有较好的实时性、准确性和精确性。
（二）控制功能
监控系统能够把维护人员在业务台上发出的控制命令转换成设备能够识别的指令，使设备执行预期的动作，或进行参数调整。
这个过程也就是遥控和遥调。
监控系统遥控的对象包括各种被监控设备，也包括监控系统本身的设备，如对云台和镜头进行遥控，使之能够获取满意的图像。
控制功能也同样要求系统具有较好的实时性和准确性。
二、交互功能
交互功能，是指监控系统与人之间相互对话的功能，也就是人机交互界面所实现的功能，包括以下几个方面。
（一）图形界面
监控系统运用计算机图形学技术和图形化操作系统，为我们提供了友好的图形操作界面，其内容包括：
地图、空间布局图、系统网络图、设备状态示意图和设备树等等。
图形界面的采用，使得维护人员的操作变得简单、直观而有效，并且不易出错。
（二）多样化的数据显示方式
监控系统给人们提供的数据显示方式不再是简单的文字和报表，而是文字和图形相结合，视觉和听觉相结合的多样化显示。
（三）声像监控界面
声像监控无疑让监控系统与人之间的相互对话变得更加形象直观，使得维护人员能够较为准确地了解现场一些实时数据监测所不能反映的情况，增强维护和故障处理的针对性。
三、管理功能
管理功能是监控系统最重要和最核心的功能。
它包括对实时数据、历史数据、告警、配置、人员以及档案资料的一系列管理和维护。
（一）数据管理功能
监控系统中所谓的数据，包括了反映设备运行状况和环境状况的所有监测到的数值、状态和告警。
大量的数据在显示之后就被丢弃了，但也有许多数据（可能是未经显示的）对反映设备性能和长期运行状况、指导以后的维护工作具有相当重要的意义，因此需要对它们进行归档，保存到数据库当中去。
为了节省磁盘空间，提高处理速度，这些数据可能被压缩或转换成计算机所能识别的格式进行存储。
当数据被简单处理后，就以历史数据的形式被保存在磁盘中。
为了了解一些设备的长期特性和运行状况，从中得出一些规律性和建设性的结论，经常需要对历史数据进行查询。
系统为用户提供高效的搜索引擎和逻辑运算功能，以帮助用户迅速查找到所需要的数据。
大量的历史数据保存在有限的磁盘空间中，占据着宝贵的系统资源。
当这些数据经过了一段时间后，对维护工作已经显得不是那么重要，却又有一定的留档价值的时候，就需要将它们导出到备份存储设备中，如光盘、磁带等。
而当需要这些数据的时候，再将它们导入系统。
这就是数据的备份和恢复。
这项工作对系统的安全性也非常重要。
经常将系统内的数据进行备份，在系统一旦因不可预见的原因而崩溃时，能够使损失减少到最低程度。
数据处理和统计，即运用数学原理，通过计算机强大的处理能力，对大量杂乱无章的原始数据进行归纳、转换和统计，得出具有一定指导意义的统计数据，并从中找出一定的规律的过程。
常见的统计运算有平均值、最大值、最小值和均方差等。
同时，系统还能够根据用户的需要，生成各种各样的报表和曲线，为维护工作提供科学的依据。
（二）告警管理功能
我们知道，告警也是一种数据。
但它与其他数据不同，有着其内容和意义上的特殊性。
对告警的管理，除了数据管理功能所提到的内容外，还包括以下一些内容：
告警显示功能：
告警显示与数据显示一样都具有多种不同的显示方式，所不同的是，告警必须能够根据其重要性和紧急性分等级显示。
通常不同的告警等级以不同颜色的字体、指示灯或图标等在显示器或大屏幕上显示，同时还配以不同的语音信息或警报声。
此外，有些系统还运用行式打印机对告警信息进行实时打印。
在具有图像监视的系统中，当被监视对象发生告警时，系统能够自动控制相应的矩阵切换、云台转动和镜头调整，使监视画面调整到发生告警的场地或设备，以进行远程监视，并控制录像机自动进行录像。
这也即告警时图像联动功能。
告警屏蔽功能：
有些系统所监视到的告警信息，可能对维护人员来说是没有什么实际意义的，或是因某种特殊原因而不需要让其告警的，这时便需要由监控系统对这些告警信息进行屏蔽，使它们不再作为告警反映给维护人员。
如在白天上班时一些有人值守的机房的红外和门禁告警，再如端局在对设备进行更换、扩容等施工时所产生的一些设备告警等。
当需要时再对这些告警项目进行恢复，取消屏蔽。
告警过滤功能：
监控系统的告警功能为及时发现并排除设备的故障提供了良好的帮助，但有时过多相关的告警信息又反而会使维护人员难以判断直接的故障原因，给维护工作带来麻烦。
比如停电时，交流配电、直流配电和整流器等都会发出相应的告警，可能一下子会在监控界面上产生几十条告警。
这时需要系统能够根据预先设定的逻辑关系，判断出最关键、最根本的告警，而将其余关联的告警过滤掉。
这也是监控系统智能化的一个最基本要求。
告警确认功能：
在很多情况下，告警即意味着“不正常”，意味着故障或是警戒，及时处理各种故障和突发事件，是每一个维护人员的职责。
告警确认功能使得这项职责更加有据可依。
当维护人员对一条告警进行确认时，系统会自动记录下确认人、确认时间等信息，并根据需要打印维修派工单。
告警呼叫功能：
当维护人员离开机房时，系统能够在产生告警时通过无线寻呼台向维护人员发出呼叫，并能够将告警名称、发生地点、发生时间和告警等级等信息显示在维护人员的BP机上，为及时处理故障争得了宝贵的时间。
（三）配置管理功能
配置管理是指通过对监控系统的设置以及参数、界面等特性进行编辑修改，保证系统正常运行，优化系统性能，增强系统实用性。
它包括参数配置功能、组态功能和校时功能等三个方面。
系统参数包括数据处理参数，如数据采样周期、数据存储周期和数据存储阈值等；
告警设置参数，如告警上、下限，告警屏蔽时间段，是否启动声音告警等；
通信与端口参数，如通信速率、串行数据位数、端口与模块数量和地址等；
采集器补偿参数，如采集点斜率补偿、相位补偿和函数补偿等。
组态功能是监控系统个性化的一个标志，体现了系统操作以人为中心的特点，提高了系统的适应性。
组态功能包括界面组态、报表组态和监控点组态等。
监控系统是一个实时系统，对时间的要求很高。
如果系统各部分的时钟不统一，将会给系统的记录和操作带来混乱。
系统的校时功能能够有效地防止这种混乱的发生。
校时功能包括自动校时和手动校时。
（四）安全管理功能
这里“安全”包含两层含义，一是监控系统安全，二是设备和人员安全。
监控系统采取了一些必要的措施来保证他们的安全，这项功能称为安全管理功能。
为了保证监控系统的安全性，需要为每个登录系统的用户设置不同的用户账号、权限和口令。
用户权限通常分为三种：
一般用户、系统操作员和系统管理员，也有称为客人、用户和管理员的。
其中一般用户只能进行一些简单的浏览、查看和检索操作；
系统操作员则能够在此基础上，进行告警确认、设备遥控以及一些参数配置等维护操作；
系统管理员具有最高权限，除具有系统操作员的权限外，还能够进行全面的参数配置、用户管理和系统维护等操作。
每个用户以不同的账号来区分，并以口令进行保护。
系统的操作记录常常是查找故障、明确责任的重要依据。
监控系统对维护人员所进行的所有的重要操作都进行了详细的记录，如登录、遥控、修改参数和增删监控点等。
记录的内容包括操作的时间、对象、内容、结果和操作人等。
遥控操作是通过业务台直接向设备发出指令，要求其执行相应动作的过程，不适当的遥控可能对设备造成损害，甚至造成人员伤亡。
使用单位应针对监控系统制定详细的操作细则，以保证遥控操作的安全性。
同时，在监控系统中也对遥控操作采取了一些相应的安全措施，如要求在对设备发出遥控命令时验证口令，再如在监控中心对设备进行遥控时，能够以声、光等信号提醒可能存在的现场人员警觉等。
（五）自我管理功能
自我管理，顾名思义，是监控系统对自身进行维护和管理的功能。
按照要求，监控系统的可靠性必须高于被监控设备，自我管理功能是提高系统运行稳定性和可靠性的重要措施。
监控系统自身必须保持健康，一个带病运行的系统是不能进行良好的监控管理的。
系统的自诊断功能从系统自身的特点出发，对每个功能模块进行自我检查和测试，及时发现可能存在的病症，找出病因，提醒维护人员予以治疗解决。
系统日志是系统记录自身运行过程中各种软事件的记录表，是系统进行自我维护的重要工具。
建立完善的系统日志可以帮助维护人员发现监控系统中存在的异常，排除系统故障。
（六）档案管理功能
档案管理功能是监控系统的一项辅助管理功能。
它将与监控系统相关的设备、人员和技术资料等内容作归纳整理，进行统一管理。
设备管理功能将下属局（站）的所有重要电源设备以及监控系统的重要硬件设备进行统一管理，记录其名称、型号、规格、生产厂家、购买日期、启用日期、故障和维修情况等信息，以备查询。
设备管理功能对设备维护以及监控系统本身的维护都具有重要的帮助作用。
人员管理是指将监控中心及下属局（站）的相关电源维护管理人员登记造册，记录其姓名、职务和联系电话等与维护有关的内容，以方便管理维护工作的开展。
监控系统在其建设的过程中，会形成大量的技术文档和资料，包括系统结构图、布局图、布线图、测点列表和器件特性等。
这些资料对设备维护以及系统的维护、扩容和升级都具有相当重要的意义。
利用计算机对这些资料进行集中管理，可以提高检索效率。
四、智能分析功能
智能分析功能是采用专家系统、模糊控制和神经网络等人工智能技术，来模拟人的思维，在系统运行过程中对设备相关的知识和以往的处理方法进行学习，对设备的实时运行数据和历史数据进行分析、归纳，不断地积累经验，以优化系统性能，提高维护质量，帮助维护人员提高决策水平的各项功能的总称。
常见的智能分析功能包括以下几个方面。
（一）告警分析功能
告警分析是指系统运用自身的专家知识库，对所产生的告警进行过滤、关联，分析告警原因，揭示导致问题出现的根本所在，并提出解决问题的方法和建议。
（二）故障预测功能
故障预测即根据系统监测的数据，分析设备的运行情况，提前预测可能发生的故障。
这项功能也被称为预告警功能。
（三）运行优化功能
运行优化是指系统根据所监测的数据，自动进行设备性能分析、节能效果分析等工作，给维护人员提供节能建议和依据，或者直接对设备的某些参数进行调整。
智能分析功能的运用，使传统的监控理论向真正的智能化方向发展，拓宽了监控技术领域，具有划时代的意义。
五、帮助功能
一个完善的计算机系统，一定要有其完备的帮助功能。
在监控系统中，帮助信息的方式是多种多样的。
最常见的是系统帮助，它是一个集系统组成、结构、功能描述、操作方法、维护要点及疑难解答于一体的超文本，通常在系统菜单的”帮助”项中调用。
系统帮助给用户提供了目录和索引等多种查询方式。
此外，有的系统还为初使用的用户提供演示和学习程序，有的系统将一些复杂的操作设计成“向导”模式，逐步地指导用户进行正确的操作。
随着多媒体技术在监控系统中的运用，还会出现语音、图像等方式的帮助信息，使维护人员能够更快、更好地使用监控系统。
第三节常见监控硬件介绍
一、传感器
传感器是在监控系统前端测量中的重要器件，它负责将被测信号检出、测量并转换成前端计算机能够处理的数据信息。
由于电信号易于被放大、反馈、滤波、微分、存储以及远距离传输等，加之目前电子计算机只能处理电信号，所以通常使用的传感器大多是将被测的非电量（物理的、化学的和生物的信息）转换为一定大小的电量输出。
（一）温度传感器
温度是表示物体冷热程度的物理量。
温度传感器是通过一些物体温度变化而改变某种特性来间接测量的。
常用的温度传感器有热敏电阻传感器、热电偶温度传感器及集成温度传感器等。
热敏电阻是利用物体在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。
主要材料有铂、铜和镍。
一般热电阻测量精度高，但测量范围比较小。
热电偶测量范围较宽，一般为?
100℃～+200℃。
热电偶基本工作原理来自物体的热点效应。
集成温度传感器，它的线性好，灵敏度高，体积小，使用简便。
（二）湿度传感器
湿度敏感器件是基于所用材料性能与湿度有关的物理效应和化学反应的基础上制造的。
通过对湿度有关的电阻、电容等参数的测量，就可将相对湿度测量出来。
下面简介几种常用的湿度传感器。
1、阻抗型湿敏元件组成的湿度传感器
其湿敏材料主要是金属氧化物陶瓷材料，一般采用厚薄膜结构，它们有较宽的工作湿度范围，并且有较小响应时间。
缺点是阻抗的对数与相对湿度所成的线性度不够好。
2、电容式湿敏元件组成的湿度传感器
相对湿度的变化影响到内部电极上聚合物的介电常数，从而改变了元件电容值，由此引起相关电路输出电量的变化，其线性度较好，响应快。
3、热敏电阻式湿度传感器
它利用潮湿空气和干燥空气的热传导之差来测定湿度，一般接成电桥式测量电路。
（三）感烟探测器
火灾探测器分感烟探测器、感温探测器和火焰探测器。
感烟探测器分离子感烟型和光电感烟型，感温探测器分定温感温型和差温感温型，工程上使用最多的是感烟探测器。
离子感烟探测器利用放射性元素产生的射线，使空气电离产生微电流来检测。
离子感烟器只有垂直烟才能使其报警，因此烟感应装在房屋的最顶部；
灰尘会使感烟头的灵敏度降低，因此应注意防尘；
离子感烟探测器使用放射性元素Cs137，应避免拆卸烟感，注意施工安全。
（四）红外传感器
1、被动式红外入侵探测器
目前安全防范领域普遍采用热释电传感器制造的被动式红外入侵探测器。
热释电材料（如锆钛酸铝等），若其表上面的温度上升或下降，则该表面产生电荷，这种效应称热释电效应。
热释电红外探测器主要由热释电敏感元件、菲涅尔透镜及相关电子处理电路组成。
菲涅尔透镜实际上是一个透镜组，它上面的每一个单元透镜一般都只有一个不大的视场角。
面相邻的两个单元透镜的视场既不连续，更不交叠，却都相隔一个盲区，这些透镜形成一个总的监视区域，当人体在这一监视区域中运动时，依次地进入某一单元透镜的视场，又走出这一透镜的视场，热释电传感器对运动的人体就能间隔地检测到，并输出一串电脉冲信号，经相应的电路处理，输出告警信号。
2、微波、红外双鉴入侵探测器
红外告警探测器是鉴于探测人体辐射的红外线来工作的，对外界热源的反映比较敏感，在有较强的发热源的环境中工作容易出现告警。
微波探测器根据多普勒效应原理来探测移动物体。
多普勒效应简言之就是当发射的波遇到移动的物体，其反射回来波的频率就会发生变化。
同时运用微波和红外原理制作的探测器能有效地降低误告警率。
目前使用的入侵探测器常加上智能防小动物电路，即三鉴入侵探测器，系统的可靠性得到进一步提高。
（五）液位传感器
1、警戒液位传感器
常用的警戒液位传感器是根据光在两种不同媒质界面发生反射和折射原理来测量液体的存在。
常被用于测量是否漏水，俗称为水浸探测器。
2、连续液位传感器
连续液位传感器利用的测量压力（压降）或随液面变化带动线性可变电阻的变化，并经过一定的换算来测出液位的高度。
在监控系统中常被用来测量柴油发电机组油箱油位的高度。
二、变送器
由于传感器转换以后输出的电量各式各样，有交流也有直流，有电压也有电流，而且大小不一，而一般D/A转换器件的量程都在5V直流电压以下，所以有必要将不同传感器输出的电量变换成标准的直流信号，具有这样的功能的器件就是变送器。
换句话说，变送器是能够将输入的被测的电量（电压、电流等）按照一定的规律进行调制、变换，使之成为可以传送的标准输出信号（一般是电信号）的器件。
变送器除了可以变送信号外，还具有隔离作用，能够将被测参数上的干扰信号排除在数据采集端之外，同时也可以避免监控系统对被测系统的反向干扰。
此外还有一种传感变送器，实际上是传感器和变送器的结合，即先通过传感部分将非电量转换为电量，再通过变送部分将这个电量变换为标准电信号进行输出。
三、协议转换器
对通信协议，原电信总局的《通信协议》中作了详细的规定，其内容包括通信机制、通信内容、命令及应答格式、数据格式和意义、通用及专用编码等。
通信双方如果协议不一致，就会像两个语言不通的人一样难以进行相互交流。
对于目前已经存在的大量智能设备通信协议与标准的《通信协议》不一致的情况，必须通过协议转换来保证通信。
实现协议转换的方法一般是采用协议转换器，将智能设备的通信协议转换成标准协议，再与局（站）中心监控主机进行通信。
四、蓄电池的采集器
是一种专业的蓄电池监测设备，能够监测电池的单体电压、总电压、充放电总电流和电池表面温度，经过集中处理后，向上提供RS485接口，使用ModBus协议。
五、智能采集器
对局房现场的动力、空调设备的运行信息和环境信息进行采集，通过各种传输组网方式将采集的数据上送至LSC，并接受LSC下发的控制命令，实现对设备和环境监控设备的遥控、遥调等操作。
第四节应用监控软件组成及功能
一、配置子系统
配置子系统主要功能是配置中心、局站的模块和通讯口的各类基本参数信息，以及相互之间的关联信息。
二、采集子系统
采集子系统承担了对本地或远端监控模块的数据采集、数据分析、数据保存和数据转发等功能。
采集子系统内由多个功能模块组成，它们相互协助实现数据的采集、分析、转发和保存。
三、监控配置子系统
本系统为系统配置层次化的可视化图形监控界面。
四、监控子系统
监控系统以图形、列表、文字、仿真控件等多种形式将被监控设备的运行参数展现在用户面前。
通过监控系统用户可以实时监测设备的运行状况，及时提示设备的告警，迅速地对远程设备进行遥控。
除此之外，监控系统还具有快捷的浏览方式、声光告警提示、在线告警寻呼、自动化的值班派单系统、全面的在线帮助等强大的功能。
五、管理子系统
管理工作站软件采用Windows95/98/2000操作系统,使用CLIENT/SERVER开发工具。
管理工作站软件配合监控软件实现动力环境监控系统的各项管理、维护工作。
第五节监控系统的数据采集
一、数据采集与控制系统的组成
动力设备监控量有数字量、模拟量和开关量。
数字量（如频率、周期、相位和计数）的采集，其输入较简单，数字脉冲可直接作为计数输入、测试输入、I/O口输入或作中断源输入进行事件计数、定时计数，实现脉冲的频率、周期、相位及计数测量。
对于模拟量的采集，则应通过A/D变换后送入总线，I/O或扩展I/O。
对于开关量的采集则一般通过I/O或扩展I/O。
对于模拟量的控制，必须通过D/A变换后送入相应控制设备。
典型的单片机构成的数据采集与控制系统结构图。
图9-2单片机构成的数据采集与控制系统结构图
二、串行接口与现场监控总线
串行通信是CPU与外部通信的基本方式之一，在监控系统中采用的是串行异步通信方式，波特率一般设定为2400bit/s～9600bit/s。
监控系统中常用的串行接口有RS232、RS422、RS485接口。
RS232接口采用负逻辑，逻辑”1”电平为?
5V～?
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