中国石油集团网络化机房动力环境监控系统设计方案.docx
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中国石油集团网络化机房动力环境监控系统设计方案
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中国人民解放军军区部队机房环境集中监控系统
设计方案书
1概述
1.1系统的必要性
随着计算机技术的发展和普及，计算机系统数量与日俱增，其配套的环境设备也日益增多，计算机房已成为各大单位的重要组成部分。
机房的环境设备（供配电、UPS、空调、消防、保安等）必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。
一旦机房环境设备出现故障，就会影响到计算机系统的运行，对数据传输、存储及系统运行的可靠性构成威胁，如事故严重又不能及时处理，就可能损坏硬件设备，造成严重后果。
对于银行，证券，海关，邮局等需要实时交换数据的单位的机房，机房管理更为重要，一旦系统发生故障，造成的经济损失更是不可估量。
目前许多机房的管理人员不得不采用24小时专人值班，定时巡查机房环境设备，这样不仅加重了管理人员的负担，而且更多的时候，不能及时排除故障，对事故发生的时间及责任也无科学的管理。
尤其目前国内普遍缺乏机房环境设备的专业管理人员，在许多地方的机房不得不安排软件人员或者不太懂机房设备管理甚至根本不懂机房设备维护的人员值班，这对机房的安全运行无疑又是一个不利因素。
正是为了解决上述问题，我司成功地推出了GJ2000-CRM机房场地设备监控系统，实现了机房设备的统一监控，减轻了机房维护人员负担，提高了系统的可靠性，实现了机房的科学管理。
1.2设计依据
计算机机房集中监控用户要求
计算机站场地技术条件GB2887-89
计算机站场地安全要求GB9361
1.3设计原则
系统选型高起点：
技术先进性：
选用最新的专业厂家产品
系统高可靠性：
系统的硬件和软件均采用技术成熟的产品
系统运行管理方便：
软件系统中文化，操作方便
技术支持能力强：
承建单位技术实力强，服务完善
系统可扩展性能强：
模块化结构有利于扩容与扩展
投资少：
系统选型具有高性能价格比
建设时间短：
在较短的时间内完成系统的安装调试
1.4功能要求
供配电:
电压、电流、频率及开关状态.
机房设备:
UPS输入、输出电压、电流、频率等各项参数;
空调内部各模块的检测与控制.
机房环境:
机房温湿度、漏水监控;
与消防系统的互连及与配电系统的联动控制;
与门禁系统的互连.
图像监控:
对机房现场进行图像实时监控.与传输
集中监控：
对以上内容通过计算机进行集中监控。
2GJ2000-CRM机房集中监控系统介绍
2.1概述
由于机房建设的迅猛发展，机房监控有着非常广阔的应用市场。
目前许多公司包括一些国外公司在内，都在开拓机房监控市场，但由于各种原因，却仍然存在许多问题：
国外工控软件成本高，而且没有机房管理功能。
开发完善的组态监控平台，投资大，周期长，且面临种种技术难题。
如不采用组态监控系统，则每个工程都需要重新编程，工程施工周期长，可靠性低，维护麻烦，系统扩展十分困难，用户不可能自行完成。
软件的机房的管理功能不完善，不能起到机房辅助管理作用。
我公司在吸收国外先进监控技术的基础上，结合中国机房管理的实际情况，自行开发和研制出了“GJ2000-CRM机房集中监控系统”。
系统可对机房设备进行全面管理，监视各种设备的状态及参数，并可诊断设备部件情况。
更为重要的是融合了机房的管理措施，不仅仅是简单的监视控制。
2.2系统特点
通用性
监控系统的设计符合国际工业监控与开放式设计标准
可靠性
监控系统具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能，不影响被监控设备正常工作。
监控系统具有专家诊断动能，对通信中断、软件故障能够诊出故障并及时告警。
监视各智能设备各部件的运行状态和工作参数。
全部硬件设备可靠性极高。
监控界面完全汉化，可根据用户要求随意设计界面。
操作简单，只用一个鼠标即可完成现场的所有操作。
监控系统网络通信协议符合国际网络协议标准，操作系统选用实时多任务管理的WINNT操作系统，标准开放式的数据库借口，可支持各种类型确数据库。
兼容性
支持世界各著名厂家提供的智能设备，实现完美的监控。
目前系统兼容设备的品牌有：
STULZ、LIEBTRT、RC、HIROSS等机房精密空调。
MGE、EXIDE、SICON、LIEBERT、IMV等UPS。
安全性
系统强大的多媒体技术，对各种设备的报警提供专家处理提示和电话语音系统。
电话语音系统可设六组电话号码，处于无人值守时，一旦有严重事件发生，系统会自动拨打所设置的号码（手机、BB机自动留言、电话），采用语音通知有关人员。
强大的报警处理功能。
可区分1000级报警级别，报警事件发生时，系统按事件级别排队报警，显示处理，并将系统界面自动切换到相应的报警画面。
强大的管理功能。
对任一事件都针对机房的具体情况给出相应的处理提示，指导值班人员解决问题。
软件系统的设计对系统管理和维护人员进行多级权限分类以区分限制各级别用户对系统的访问和操作能力。
强大的数据管理功能。
可存储一年的数据，并用历史曲线显示任意一天的数据情况，最大值、最小值、平均值等。
提供网络版系统，可在任意网站上全面监视机房运行情况。
强大的网络管理功能，可全面监控主机、服务器、路由器等工作状态、数据流量、网络负荷。
严格的密码管理，确保系统运行安全。
可与保安闭路系统联动，直接在监控主机上实现事件录象、回放。
可维护性
系统运行进行在线运行状态诊断和监测，能及时发现系统各功能单元故障情况，便于系统故障的维护处理。
软件系统的设计采用模块化结构设计和规范化标识保证软件的可维护性要求。
扩充性
系统软硬件设计采用模块化可扩充结构及标准化模块结构，便于系统适应不同规范和功能要求的监控网络系统。
2.3系统组成
系统由远程用户计算机、监控主机、计算机网络、智能模块、远程模块、协议转换模块、信号处理模块、多设备驱动卡及智能设备等组成。
为了增强系统的功能，用户可根据需要选择配置多媒体声卡、智能电话语音卡、超级视频卡等设备。
2.3.1系统结构
系统采用开放式结构，支持各种传输网络，包括以态网、帧中继网、FDDI网、ATM网、PPP拨号网、令牌网等，只要网络能支持TCI/IP协议就可。
系统硬件结构图如下：
系统以TCP/IP协议为基础，构成统一和便捷的信息交换平台，各个子系统的实时运行信息可通过网关上传到监控中心的监控管理站。
各监控管理人员均可以在授权下通过监控终端方便地浏览丰富的实时信息，监控和管理各子系统的实时工况。
还可以通过开放数据库互联（ODBC）技术将系统集成SQL数据库与办公自动化和管理信息数据库互联，提供综合全面的信息与数据。
系统通过采用分布式处理的基于美国微软公司的COM/DCOM全球开放性协议的DCOM模块，并通过DCOM技术访问子系统，这样网络上的桌面系统用户就能够方便地通过DCOM组件有效地访问和控制各下层监控子系统。
软件系统结构图如下：
子系统协议转换网关服务器：
为了实现基于Intranet网络的集成管理系统，对每个子系统或智能设备的RS-485/RS-232串行接口、TCP/IP网络或其它工业现场总线网络传送的实时信息，如空调机组，门禁系统，保安系统，消防系统，UPS，精密空调等系统设备信息，通过实时网关计算机上的协议转换程序，转化为符合TCP/IP协议的网络数据。
网关计算机接有多种工业信号通讯网络，运行windowsNT操作系统，由于目前系统较小，网关服务器与监控管理站合并。
监控管理站：
网络中心的监控管理站安装WindowsNT4.0Server操作系统，运行SQLServer7.0关系数据库，可以根据工业系统监控和管理的需要，建立集成系统数据库表单和视图，数据记录根据网关传来的值进行更新。
网络中心数据的查询、共享、报表、备份、安全、维护等功能均由数据库系统提供很好的支持。
系统整体结构图如下：
2.3.2监控主机
监控主机是本地系统的监控中心，在WINNT下运行。
根据用户需要可在监控主机内加配多媒体声卡、超级视频卡、智能电话语音卡、网卡、设备驱动卡等配件。
低压配电系统、UPS电源系统、空调系统、环境系统等运行状态及环境系统状态，以数据的形式进入各自的RS485总线后，接入监控主机的设备驱动板，设备驱动板中有专用的通讯芯片，芯片上下载有各设备的驱动程序。
可实现高速通讯。
在内部管理模块的管理下，现场的数据按预先的按排，有条不紊地进入软件系统，由于软件采用多线程分时处理方式，硬件结构采用分布控制管理模式，响应迅速，使监控计算机对现场设备达到实时监控。
用户如选择智能电话语音卡，一旦现场设备异常报警，系统会自动拨打设定的电话号码，采用语音方式通知有关人员,或BB机自动留言以便及时处理。
加配了超级视频卡的用户，还可以实现联动摄像，一旦设备报警，系统可自动启动指定的摄象机，并将视频信号直接录入在监控主机的专用超大容量硬盘上，并可直接在监控主机上回放。
2.3.3智能模块
智能模块用于采集控制模拟量、开关量等信号，将信号传输给监控主机，并接受监控主机的控制信号。
智能模块分为四种，即智能模拟量采集模块，智能开关量采集模块，智能控制输出模块，智能测控单元。
智能模块采用RS485通讯接口，可以远传。
智能测控模块可独立运行，采集控制各种设备。
系统采用智能模块实现对非智能设备的监控。
2.3.4嵌入式工控机
嵌入式工控机体积小，可独立运行。
用于采集信号，输出控制信号，并可直接监控UPS、空调等智能设备。
比较适用于监控异地无人职守的小型机房。
2.3.5客户机
通过网络与监控主机相连，客户机上装有服务程序，可以实时监控机房情况。
3设计方案
本着为用户建立一个安全、实用、先进的机房监控网络的原则，在以下部分我们将结合用户的实际情况，对设计方案加以论述。
3.1监控系统结构
系统分为三层：
管理站（可选）、监控中心以及现场各种监控设备。
管理站
管理站主要是让机房分管领导在远程端对监控中心主机的监控信息进行查看和集中管理，在管理工作站可以看到监控中心主机上的所有实时信息，完成各种控制任务。
它占用的带宽极小——分层结构以及极小的带宽占用可便于系统将来在各层上的大规模的扩容。
管理工作站与监控中心主机之间的实时数据传输量极小，流量不大于1K，管理人员可以在家里，通过MODEM拨号就可浏览实时信息。
管理工作站可以对多个监控主机进行集中管理（在本次工程中只有一个监控主机），它接收各监控主机传来的实时信息、报警信息和视频信息、显示监控画面和视频内容、处理所有的报警信息、发送管理人员的控制命令给各监控主机并记录报警事件。
在管理工作站可以看到各监控主机的所有实时信息，完成各种控制任务，特别适合于相隔较远的多个机房需要集中监控的场合。
管理工作站和各分站之间通过TCP/IP连接，与具体连接网络的类型无关。
监控中心
监控中心由监控主机、智能模块、协议转换模块、信号处理模块、多设备驱动卡、视频处理卡及智能设备等组成。
监控中心将采集所有的实时数据、MPEG4窄带视频流和报警内容，并统一对所有事件作出响应。
监控主机与智能设备之间通过RS485/232或网络连接，采用主从方式通过各种通讯协议相互通讯，取得各设备的实时数据，为保障系统实时性，系统采用多线程方式，同时与各端口的设备通讯，便于对事件的即时响应。
监控中心采用完全图形化的用户界面，可以有组织地管理机房各种设备。
由于监控中心机房采用了监控主机，可以将报警信息、参数、视频录像分布存储于各个分控机房，这种分布式的网络结构，即使监控网络故障或崩溃，所有的报警信息、视频录像记录及历史数据依然存储于分控站的监控主机内，对分析故障的起因提供了保障。
并且由于采用了监控主机，确保了系统的扩容性，今后的扩充设备监控，只要增加相应的模块，就可集成监控。
远程浏览站
为方便管理，系统同时提供浏览器支持，管理人员无需安装任何软件，就可直接在任何微机的浏览器中，观看各分控站的所有实时数据和视频信息，画面刷新速度将小于1S,可确保其实时性。
在浏览站可随时随地了解机房的实际工作状况，便于实现管控一体化，系统提供内嵌于浏览器的远程监控模块。
管理人员将可以在浏览器中，直接观看监控画面，并且该监控画面应与当地监控站一致，可以通过该界面远程控制设备运行，同时远程浏览站也能分别浏览各机房的视频信息。
中心管理站与分控站的通讯
无论对于分控站或中心管理站，实时数据处理是枢纽，它调度其他过程：
采集、报警、记录、传输等的运行，给用户界面提供实时数据，处理并分发用户的控制命令。
分监控站与中心管理站站之间的数据流动，如下图所示。
3.2监控对象及内容
根据用户要求，主要监控内容如下（暂定）：
以下将对各监控子系统分别进行介绍：
3.2.1机房安全监控系统
3.2.1.1门禁监控
鉴于用户机房的重要性，建议采用新加坡SY系列的非接触式感应卡（带密码键盘）门禁系统。
SY感应门禁系统为非接触式门禁系统，可对门禁系统进行远程监控，实时读取门禁记录的资料，并对门禁系统设置权限。
并且控制系统为分布式控制模式，门禁控制器可独立工作，并可记录1200条出入记录。
有效防止了因上位机故障等原因引起的记录丢失。
当有人刷卡时，系统在界面上显示持卡人的姓名、所进的门号、所进的时间，并记录在数据库中，以便查询。
系统也可对指定的门进行远程控制（如：
门的开关等），系统还可以可以联动闭路监控系统自动启动摄像机进行拍照，并将画面存储下来。
3.2.1.2机房漏水监控
由于用户机房面积大，且漏水水源一般在机房地板下，为了方便用户今后的维护，建议采用美国RAYCHEM公司生产的漏水检测系统。
漏水控制器分为定位式和接点式两种。
工作原理为：
采用耐腐蚀，强度高的感应线缆与控制器及其他附件，将有水源的地方围起来，一旦有液体泄漏碰到感应绳，感应绳通过控制器将接点式信号输到工控机，及时通知有关人员排除。
美国Raychem公司，是全球材料科学的领导者、尤其在尖端科学如航天、航空、核技术领域的成就，世界公认。
每一架波音飞机里都有120英里Raychem公司制造的专用导线。
Raychem公司的TraceTke（瑞泰）泄漏检测系统是其高科技材料的又一伟大结晶，它是对水、油、酸、碱等各种液体进行泄漏检测定位和报警的系统，广泛应用于邮电、金融系统及图书馆、博物馆、档案馆以及石油、化工、药业等行业。
Raychem漏水监控系统的具体性能
1、结构合理、可靠性高：
1）简便可靠的操作方法——无可调部件、不用编程。
2）决不忽视任一报警状态，也不会误报警。
3）无暴露的金属结构，氟化物结构使得线缆耐腐蚀、强度高。
4）质量可靠，获ISO9001认证。
2、简易操作：
1）简单易懂的监测面板，清晰明确的指示系统状态。
2）自我校正，不需模糊判断。
3）直接安装和更改，扩充组态能力强。
4）模块化设计，维护，替换方便。
3、快速检测，实时响应，使泄漏降低到最小的危险程度。
4、定位精度高，误差不大于1‰。
5、监测范围广，直线距离可达1500米或100个区域。
6、以微处理器为基础的报警定位控制器在泄漏报警之后，可继续进行监测，并且在泄漏处有明显变化之后再次报警。
可记忆查询多达512个历史事件。
7、适应性好，兼容性强。
具有多种信号接口，不仅有继电器的输出，还有4-20mA电流输出口，以及RS-232/485通讯接口，能兼容多种通讯信道和多种通信速率，方便纳入集中监控系统。
8、当泄漏发生后控制器的继电器输出可控制阀门关闭，切断液体来源，避免事故发生。
9、产品先进，感应线缆上的每一部分都可感应液体的存在，不同于旧式的点感应测漏产品。
10、定位式控制器以微处理器为核心，对传感线缆进行实时监测和显示，一旦有泄漏发生会精确显示泄漏的位置，适合大范围、长距离的监测。
验收技术指标：
定位式控制器
电源：
24VDC＋20％
运行温度：
0－50℃
运行湿度：
5％－95％
定位精度<1‰
报警相应时间：
<10秒
具有网络接口RS－232/485,适合于集中自动化管理
监控区域：
最多可达100个
符合标准：
电气性能指标符合国际IEC各项标准；生产厂家符合ISO9001国际质量标准。
11、TT1000漏水感应线缆由四根导线植入氟化聚合物中，其中红、黄线是低电阻表面绝缘线；两根黑线是传感线，它们的单位长度电阻值在制造时被精密加工过，黑色感应线的表面采用了非金属聚合物导电体，其抗腐蚀性及耐磨性特高。
直径：
6.0MM
材料:
表面为耐腐蚀的氟化物
抗拉强度：
160lb
使用寿命：
正常使用20年
Raychem漏水监控系统的结构图
系统本身包括：
定位式漏水控制器、漏水感应绳及其他辅助设备，系统可检测感应线上任何点的漏水位置并有语音报警。
感应线缆为特种橡胶制成，抗腐蚀，抗酸碱。
系统功能完善，对感应线有断线报警功能。
系统还可检测机房洁净度，当感应上的尘埃集结到一定厚度，系统会报警提示管理人员派人清洗感应线。
根据用户情况，建议在行政中心机房采用定位式漏水监控系统，其它机房采用接点式漏水监控系统，对各机房内的渗漏情况进行监控。
3.2.1.3综合保安监控
视频监控
视频流存储及压缩方式将采用国际最新的MPEG4压缩技术，传输质量非常理想（25帧/秒，分辨率352*288），每通道占只据300K带宽；还可以通过降低帧数来减小网络带宽——当每秒传输为5帧时，带宽只占用60K。
当所有分站的视频同时往中心机房传输时，将不会对城域网或管理工作站所在的网段构成压力。
当各摄像机发现异常情况时，本监控系统将立即切到事故所在画面，系统的响应时间将小于1S，远程监控站的响应时间将小于4S。
Raychem漏水监控系统电子地图点是无论有多少个视频接收者，发送端只需要发送一份数据，数据的传输由加入不同分组的接收者与路由的协商决定，可以通过控制分组和路由来允许或限制某网段内的视频接收。
在这里中心机房所在的网段内是可以接收各分机房视频的，而其他网段则视需要来打开相应分机房的视频通道。
本系统的视频信号有移动报警功能，一旦采集的视频信号有物体移动，系统将自动启动录像。
所有报警的录像都将包含有报警信号发出的一分钟之前的录像画面，以方便对其鉴别。
视频录像有远程浏览功能，即用户在远程端上可以于本地站监控的同时，对指定的录像事件进行回放，由于采用的是MPEG4，远程浏览视频文件对带宽压力将变小。
根据用户情况，现暂定采用16台枪式彩色摄像机。
摄像机的视频信号可以通过网络送至监控中心的管理站上。
防盗报警监控
在重要的通道关口安装双鉴探头，双鉴探头为人体感应、微波感应等智能探头，可准确判断人体入侵，排除由于小动物所引起的误报警。
在设防时间内，一旦有人体入侵，系统将自动报警，并可以联动摄像机进行抓拍，将画面储存下来。
以备事后查询。
3.2.1.4消防监控
通过由消防控制器提供的干接点信号或者区域性的有源信号。
采用ICS-I7052开关量数据采集模块，将消防控制器上的干接点变化信号送到微机或者工控机，实时监测每个区域的火灾情况。
如果控制器提供的有源信号，经过ICS-D8H开关量转换模块进行光电离，再送到ICP-7052开关量数据采集模块与主机相连。
消防一旦报警，联动门禁系统打开所有的门锁，让工作人员能尽快地脱离现场，并可以联动设像机进行拍照。
3.2.2场地设备监控系统
3.2.2.1电源参数监控
进线柜：
进线柜在运行中有很多重要的参数，例如电压、电流、功率（有功、无功视在）功率因数、频率电度（有功、无功），通常是采用在电屏面安装仪表，由人工监视，柜内的自动空气断路器，过流保护的工作状态，以及总开关的状态也是由人工在现场监视。
现在，进线柜的供电参数通过智能电量仪表把运行状态以数据的形式传输给计算机系统，并采用ICS-D8H光电隔离模块，完成信号转换，转换后的信号经ICP-7052智能模块采样后传输给工控机，使现场达到无人值守的目的。
出线柜：
同理，出线柜也可以通过以上的方式，达到无人值守的目的。
根据用户的实际情况，具体配置如下：
（1）、配置EPM-420智能电量检测仪，实时监视进线柜、出线柜的三相电压、电流,频率,功率因数，有功功率,无功功率。
系统管理员和操作员可以通过历史曲线图中见到每天的电压、频率、有功、无功的最大值、最小值、当前值及电压、电流峰值。
使能清楚地知道三相电压、电流是否均衡。
（2）、系统一旦报警,会自动切换到相应地开关画面,颜色随着改变。
由绿色变成了红色，系统自动播放多媒体语音报警。
如果设置了电话自动拨号功能，系统将会自动拨打所设置的电话号码或者BP机号，通知有关人员处理。
3.2.2.2开关状态监控
监视各支路的开关状态（进线柜、母联柜、出线柜及其他配电柜的开关状态）对于机房内重要的配电开关，其状态监控是十分必要的，一旦开关跳闸，计算机系统可能会立即崩溃，需要尽快报警处理。
采用ICS-D8H信号处理模块处理处理隔离输入信号，处理后的信号经ICP-7052智能开关量采集模块采集后传递给监控主机。
进线柜：
显示各重要开关状态（正常、动作）。
测量三相线电压、三相相电压、三相电流，有功功率，无功功率，视在功率，功率因数等。
出线柜：
显示各重要的开关状态，（正常、动作）。
3.2.2.3UPS监控
通过由UPS厂家提供的通讯协议及智能通讯接口，对UPS进行监控，对UPS内部整流器、逆变器、电池、旁路、负载等各部件的运行状态进行实时监视，一旦有部件发生故障，系统会自动报警。
并且实时监视UPS的各种电压、电流、频率、功率等参数，并有直观的图形界面显示。
现暂定采用的UPS为带RS232通讯口的智能设备。
通常它只能在现场连接监控计算机检测，现在它们的RS232通讯口先进入RS232／RS485转换器，运行的数据转换成RS485信号后再转换成RS232信号进入系统，这样两台UPS运行状态就能由监控中心统一监控。
系统可全面诊断UPS状况，监视UPS的各种参数。
一旦UPS报警，将自动切换到相关画面。
越限参数将变色，并伴随有报警声音，有相应的处理提示。
可根据用户需要设置电话语音通知。
对于重要的参数，可作曲线记录，可查询一年内的曲线，并可显示选定某天的最大值，最小值，使管理人员对UPS的状况有全面的了解。
GJ2000-CRM机房监控系统可兼容世界各著名厂家的智能UPS。
（根据生产厂提供的全部监控功能）具体监控整流器、逆变器、电池、旁路、负载等五部分的运行状态与参数。
根据需求，此系统所需功能如下：
输入、输出电压、输出电流、输出频率、整流器状态、逆变器状态、电池状态、旁路状态、负载状态、各部分的工作参数。
注：
用户须为设备提供正确的智能接口和完整的通讯协议。
3.2.2.4空调监控
机房专用空调器为智能设备，只要具备智能接口，就可以全面监控空调的运行参数，空调上需要一块监控卡。
系统可全面诊断空调状况，监视空调的各种参数可以通过系统直接设定空调机的各种参数，包括各种调试参数，系统一旦有报警，将自动切换到相关画面。
越限参数将变色，并伴随有报警声音，有相应的处理提示，及相关处理提示。
对重要参数，可作曲线记录，用户可通过
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