配电室监控技术方案书v10.docx
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配电室监控技术方案书v10
集约型配电室环境监控系统技术方案
福建亿慧信息技术有限公司
2010年10月
1.概述
随着现代化进程的推进，城市化的快速发展，小区配电室在保障居民平稳用电的过程中发挥着积极的作用。
目前供电公司的配电室一般都采取无人值守，定时巡查制度，这样既浪费人力物力也无法做到对配电室的环境和安全实时监控。
而配电室的环境稳定可靠（空调、新风机、温湿度、漏水、消防、保安、门禁等）对变压器的正常运行至关重要；一旦配电室环境出现不利于变压器正常运转的故障时，就会影响变压器系统运行，对保障居民安全、平稳用电的构成威胁；如果没有相应的系统来辅助营销部的配电管理人员，就无法第一时间发现配电室发生危害设备的险情及马上采取避免导致损失扩大的措施，造成最终损坏变压器设备，居民及企事业单位的用电将无法保障。
因些，配电室环境监控系统的应用将势在必行。
在进行系统建设时，我们采用系统工程的观点和环境结构、服务需求、设备内容和管理模式四个基本要素以及它们的内在联系进行优化组合，从而提供一个稳定可靠、投资合理、高效方便、舒适安全的环境监控系统。
目前配电室环境监控主要包括温湿度、漏水、安防、消防，以及空调等系统监控，实时监测配电室环境内设备的工作状态和运行参数。
一旦发现设备故障或运行参数越限，系统立即通过图文、电话语音、声光、短信等报警方式报告管理人员，及时解决故障。
系统支持视频传输，管理人员可以在网络内任何位置通过系统，观看流畅的环境内实时视频，其网络传输采用多播方式，允许多台微机同时浏览。
一旦检测到有人非法进入或探头报警，即触发录像过程，把整个过程记录下来，以便查看。
配电室环境监控管理平台要能实现四个目标：
⏹监测环境内各系统及设备运行提供高度稳定可靠的监控信息资源；
⏹节省监测环境运行管理费用，达到短期投资长期受益的目的；
⏹确保提高监测环境管理工作效率并提供安全舒适的工作环境；
⏹系统软/硬件均采用模块化结构设计，适应发展需要，做到具有可扩展性、可变性，适应环境的变化和工作性质的多样化。
2.监控平台设计原则
Ø系统设计高起点：
✧技术先进性：
选用国内行业内的专业厂家产品。
✧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。
✧系统可扩展性能强：
模块化结构有利于扩容与扩展。
Ø手段简洁：
前端信息采集、系统连接、操作管理简单。
Ø设备标准化：
各类信息端口和系统模块接口标准化、模块化、便于将来系统扩展。
Ø技术成熟：
所建系统设备、软件均为成熟产品的技术。
Ø投资少：
系统选型具有高性能价格比。
Ø建设时间短：
在较短的时间内完成系统的安装调试。
Ø维护方便：
模块化结构，采用嵌入式的主机，并具备专家自诊断功能。
3.系统结构设计
系统为采用国内创新技术自主研发产品，完全嵌入式结构，在运行维护上是免维护，且安全性、稳定性高。
单点（每个配电室）系统使用一台嵌入式采集器主机，比传统的工控机+板卡结构的成本低，且可靠性、安全性更好。
整个系统主要由以下三个部分组成：
现场设备采集层、监控服务器、远程WEB浏览站。
现场设备采集层:
由各种I/O采控模块组成，直接连接各种被监控设备，采集空调，温湿度等的现场信号，将采集的现场信号通过RS485、RS232、SNMP方式上传到监控主机。
配电室环境监控采集设备主要包括：
温湿度、漏水、烟感等探测器、开关量采集模块等。
监控服务器：
可脱网工作并具有独立数据处理及数据存储能力，用于将现场设备采集层传输来的的各种信息进行存储、实时处理、分析和输出，处理所有的报警信息，记录报警事件，并负责将控制命令发往前端设备，实现对现场设备的远程控制。
不仅用于对现场设备数据的采集，而且用于实时分析、处理现场设备采集层的各种信息，实现对监控数据的简单处理分析、存储，将配电室环境（空调,温湿度、漏水）、安全（门禁、视频、消防）、监控等无缝集成到同一平台中，在本地实现手机短信报警、多媒体语音、电话拔号报警等功能。
WEB浏览终端：
用于进行远程的WEB浏览，便于管理人员随时随地了解配电室的工作状况，可直接观看到与监控服务器一致的监控画面，在具有相应权限下还可对设备实现远程控制，如空调的开关机等。
系统采用B/S分布模式的模块化结构，软硬件的安装与维护集中于监控服务器端，易于实施和维护。
同时采用B/S结构，客户端只负责用户界面显示，数据处理放在监控服务器端，当监控需求增加时，只需对监控服务器进行升级或扩展成多个监控服务器即可，大大地加强系统的伸缩性。
系统支持全中文界面，图形化设计，支持电子地图功能。
界面的结构、层次应清晰明了，能够实时直观地显示设备的运行数据和运行状态，场景仿真。
主界面应为包含所有子系统内监控设备的电子地图，在该界面上可直接点击子系统内的任意监控设备进入其运行状态界面。
同时，在本子系统的主界面上为各功能模组设置访问按钮，通过点击进入各功能模组界面（电子地图），以便对分组的监控设备进行更清晰、更有针对性的监控。
当操作者点击主界面或功能模组界面上某一监控设备后，画面会自动切换到该设备的运行状态图或者弹出对相关设备的操作界面，以便管理人员查看和控制该设备。
在有报警或异常状态的情况下，有问题的监控设备界面可以自动弹出，同时启动帮助系统（调用知识库），利用预存于知识库中的信息给管理人员相应的操作提示。
系统提供集成开发环境，利用各种界面元素（例如按钮、圆、矩形、直线、图片、实时曲线、历史曲线等）及编辑工具，使管理人员可以根据自己的需求设计个性化界面。
例如对界面的框架结构进行调整、对监控单元的位置进行调整等。
在使用过程中，对界面的修改应能在线进行，修改效果即时生效。
结构示意图如下：
4.系统性能
4.1可靠性
Ø系统符合电磁兼容性和电气隔离性能设计要求，不会影响被监控设备的正常工作。
Ø系统具有自诊断功能，对软硬件故障能够自动重启恢复。
Ø监控设备具有良好的接地，抗干扰能力强。
Ø设备选用高可靠的工业级设备，保障系统7×24小时不间断运行。
Ø系统成熟稳定，支持主流厂家设备的接口通讯协议。
4.2稳定性
Ø系统采用多总线方式，某一子系统的故障不影响其它子系统的正常运行。
4.3实时性
Ø使用同类设备单总线采集方式，保证监控数据的实时性。
Ø前端设备数据采控时间<2S；
Ø远程监控数据刷新时间<4S；
Ø短信、电话报警发出响应时间<30S
4.4安全性
Ø系统具有多级权限管理。
Ø系统无人操作一定时间后可自动注销、锁定。
4.5维护性
Ø系统支持在线修改，在不停止监控系统的情况下对监控设备进行参数等的修改。
Ø系统设计采用模块化结构，系统软件采用组态工具实现方便的系统组建、维护、扩充，无需编程。
4.6扩充性
Ø系统支持RS232/485/422、TCP/IP、SNMP、OPC、DDE、MODBUS等各种标准化协议和接口，可快速方便的将各种监控对象集成到系统中。
Ø对于配电室节点的增加，也非常方便，只需增加一套设备及开通3G无线网络即可。
5.配置室监控功能
5.1配电室环境监测
5.1.1空调监测
5.1.1.1精密空调监测
Ø监控内容
配电室环境内温度出现异常时，将导致其他设备运行所需的环境失去保障，因此设计对配电室环境内精密空调的运行状态和参数进行实时监测，同时可对精密空调进行远程的开关机控制。
Ø实现方式
通过精密空调设备提供的RS485（或RS232）智能接口及通讯协议，采用总线的方式将精密空调的监控信号直接（或经通讯转换模块将RS232转换成RS485信号后）接入监控服务器的串口，由监控平台软件进行精密空调的实时监测。
5.1.1.2普通空调监测
Ø监控内容
配电室环境内温度出现异常时，将导致其他设备运行所需的环境失去保障，因此设计对配电室环境内普通空调的运行状态进行实时监测，同时可对普通空调实现远程的开关机控制。
Ø实现方式
由于普通空调不具有智能接口，给每台普通空调加装1个学习型遥控器，通过学习型遥控器自带的RS485智能接口采用总线的方式将信号接入监控服务器的串口；另外通过空调状态开关量变送器检测普通空调电源线的电流信号，转换成开关量信号后接入8路隔离数字量输入模块中进行实时状态采集，再通过8路隔离数字量输入模块的RS485智能接口及通讯协议采用总线的方式将信号接入监控服务器的串口，由监控平台软件进行普通空调开关机控制和运行状态的实时监测。
Ø实现功能
实时监测普通空调的开关机运行状态，并可通过监控平台软件实现远程的开关机控制及对制冷温度数值的调节，同时支持与其它子系统的联动控制，如当温度过高时自动启动空调进行制冷。
5.1.2新风机监控
Ø监控内容
设计对配电室环境内的新风机的运行状态进行实时监测，同时可对新风机实现远程的开关机控制。
Ø实现方式
由于新风机不具有智能接口，通过数字量输入输出模块控制继电器装置来实现新风机的开关机电源控制；通过空调状态开关量变送器检测新风机电源线的电流信号，转换成开关量信号后接入8路隔离数字量输入模块中实时采集新风机运行状态；另外通过微压差开关检测过滤网两侧的压差信号后再接入8路隔离数字量输入模块进行采集，所有的模块通过RS485智能接口及通讯协议采用总线的方式将信号接入监控服务器的串口，由监控平台软件进行新风机开关机控制和运行状态的实时监测。
Ø实现功能
实时监测新风机的开关机运行状态、过滤网堵塞状态，并可通过监控平台软件实现远程的开关机控制，同时可对新风机进行定时开关机设置，使新风机自动工作不需人为干预，大大延长了设备使用寿命，达到节能降耗、无人值守的目标。
5.1.3温湿度监测
Ø监控内容
对于变压器设备，其正常运行对配电室环境温湿度有较高的要求。
因此设计在两个重要部位，安装2个温湿度传感器（带液晶显示），一旦发现异常立即启动报警。
Ø实现方式
通过在重要部位安装带液晶显示的温湿度传感器对配电室环境温湿度实现监测，既可在温湿度传感器表面实时看到当前的温度和湿度数值，亦可通过温湿度传感器的RS485智能接口和通讯协议采用总线的方式将信号接入监控服务器的串口，由监控平台软件进行温湿度的实时监测。
Ø实现功能
◆实时监测区域内的温度和湿度值，同时支持与其它子系统的联动控制，如当温度过高时自动联动启动空调进行制冷。
◆系统可对温度和湿度参数设定越限阀值（包括上下限、恢复上下限），一旦温湿度发生越限报警，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示，并第一时间发出手机短信等对外报警。
◆提供曲线记录，直观显示实时及历史曲线，可查询一年内相应参数的历史曲线及具体时间的参数值（包括最大值、最小值），并可将历史曲线导出为EXCEL格式，方便管理员全面了解配电室内的温湿度状况。
5.1.4漏水监测
Ø监控内容
由于配电室环境内有空调及进出水管等设备，液体泄漏的情况时有发生,这就要求及早发现及时处理，因此设计在有水源的地方安装1套10米漏水感应绳的区域式漏水检测设备，保证配电室环境内设备的稳定运行。
Ø实现方式
通过在有水泄露地方的四周敷设漏水感应绳，当发生漏水时感应绳将报警信号传给区域式漏水控制模块，通过8路隔离数字量输入模块实时采集区域式漏水控制模块的干接点报警信号后，再经8路隔离数字量输入模块提供的RS485接口及通讯协议，采用总线的方式将漏水报警信号直接接入监控服务器的串口，由监控平台软件进行漏水的实时监测。
Ø实现功能
实时监测配电室环境内的漏水情况，发生漏水时系统自动切换到漏水监控界面，同时产生报警事件进行记录存储及有相应的处理提示，并第一时间发出手机短信等对外报警。
5.2配电室安全监控
5.2.1视频监控
Ø监控内容
设计在出入口、配电室的通道等重要区域安装彩色半球摄像机，系统设备通过内部网络传给监控服务器。
Ø实现方式
彩色半球摄像机通过视频线直接接入到监控服务器的视频输入接口，通过内部网络传输给监控平台软件进行图像监控。
Ø实现功能
◆实时监视各路视频图像，通过在电子地图上点击相应的图标即可查看该摄像机的当前画面。
◆灵活设置录像方式，包括24小时录像、预设时间段录像、报警预录像、移动侦测录像以及联动触发录像等多种方式。
◆可设置录像分辨率（CIF、2CIF、D1），每路视频图像按CIF分辨率录像时存储空间约为3G/天，系统配置了几块大容量的硬盘，可录像若干天。
系统支持硬盘存满时自动从头覆盖，循环录像。
◆支持历史视频检索回放功能，可根据录像的类型、通道、时间等条件进行检索，回放速度可调。
◆支持与其它子系统的联动功能，如：
门打开或发生防盗报警时联动摄像机进行录像，同时弹出相应的视频画面窗口等。
5.2.2门禁监控
Ø监控内容
出于对安全的考虑，设计对配电室环境内的双开门进行门禁管理，采用进门指纹、出门按按钮的进出验证方式，由监控平台软件进行配电室出入的门禁管理。
Ø实现方式
使用总线型门禁控制器，通过总线型门禁控制器设备提供的RS485智能接口及通讯协议，经过串口服务器将RS485信号装换成为网络信号，通过内部网络，将信号传输至监控服务器的串口，由监控平台软件进行门禁的实时监测。
Ø实现功能
◆实时监控各道门人员进出的情况，并进行记录。
◆可对人员的进出区域、有效日期、进出时段等进行授权，并可对人员进行权限组划分。
◆可对门控器进行远程设置操作。
◆支持集中发卡功能。
◆支持与其它子系统的联动功能，如：
发生火警时联动门禁控制器自动打开各道门的电锁以便救火抢险等。
5.2.3消防监控
Ø监控内容
设计对配电室环境内安装烟感探测器进行实时火警监测，一旦发生报警通过监控平台发出对外报警。
Ø实现方式
采用8路隔离数字量输入模块采集烟感探测器提供的干接点信号后，再通过8路隔离数字量输入模块的RS485智能接口及通讯协议采用总线的方式将信号接入监控服务器的串口，由监控平台软件进行消防的实时监测。
Ø实现功能
实时监测配电室环境内的消防火警信号，一旦发生报警，系统自动切换到相应的监控界面，且火警状态图标变红闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储及有相应的处理提示，并第一时间发出手机短信等对外报警。
5.2.4语音视频功能
配电室现场与局监控中心实现语音视频互动交流功能，现场出现异常情况下，现场实现录音，并将现场异常声音和视频同时传到监控中心并报警，同时作为局监控中心平台可以看到现场视频和对现场喊话，配电室现场在有权限情况下也可同监控中心对话。
此项监控增加了配电室防盗功能和安全性，方便配电室现场同监控中心的交流。
6.软件平台特色
6.1设备/页面/策略组态功能
所使用监控软件的最大特色功能就是工程组态功能，该功能可以使我们的软件灵活配置在各种应用场景下，具有丰富的定制化配置功能。
工程组态功能主要体现在设备组态、策略组态和页面组态，通过三者配合，可以实现定制化功能。
Ø设备组态
监控平台存储有监控过的各类设备的模板信息，可直接组态到监控系统中，不需要重复开发。
对于没有监控过的设备，可以通过厂家提供的接口协议，开发相应的动态库，即可集成到监控系统中。
Ø页面组态
页面组态是根据用户需求，使用各种页面图元关联设备测点，通过定制的图形化界面提供与用户交互的监控信息。
通过页面不仅能看到设备运行的状态，如果设备协议支持远程控制，还可通过图形化界面直接控制设备。
Ø策略组态
策略组态利用系统提供的各种策略工具，通过简单的脚本语言的编写，来实现对各数据间相关性的定制。
策略是对采集数据的二次加工，用户可根据自身的个性化需要自由编写策略，完成各种复杂逻辑运算和智能联动控制，如某种条件触发设备（子系统）之间的联动、测点采集数据比较等。
6.2告警和事件管理功能
当系统发现有报警事件时，立即发送到事件栏进行显示并添加到数据库进行记录。
事件栏根据事件的级别和状态显示预先设定的颜色。
用户通过观察事件栏可以看到设备报警和恢复的情况，同时可在事件栏里对该事件进行确认处理。
确认处理后，该事件在事件栏消失。
当用户需要查看历史报警事件进行分析时，可以调用历史事件和日志查询程序，选择条件（设备范围、时间范围、级别范围、事件类型、确认状态和确认时间）组合查询，获得到需要的历史事件，并可导出为报表。
在该查询界面中，也可以对历史事件进行确认。
6.3操作日志管理功能
当监控软件平台有相应管理人员进行操作或配置时，系统会有权限验证，通过验证后，会将操作人员、操作内容、时间、类型、操作对象等信息进行记录。
当管理员需要查询最近对系统的操作，可通过查询操作日志来实现。
通过历史事件和日志查询程序，选择条件（设备范围、时间范围、类型范围和操作人员）组合查询，获取需要的操作日志，并可导出为报表。
6.4报表功能
配置实现的报表功能较简单，可定时生成这种报表，里面的数据是一段时间的设备测点历史数据，可用图形对这些数据显示。
格式固定，报表由模板生成。
报表可由平台页面中历史曲线导出生成，也可由数据保存模块配置生成。
6.5WEB浏览功能
系统运行后可通过WEB浏览查看和管理监控系统.主要的功能有页面树显示、页面显示、实时事件查看和管理、历史事件查看和管理、语音报警功能、设备测点属性修改等。
通过页面显示可以查看设备信息、控制设备、对支持远程高级设置的设备进行设置。
6.6权限管理功能
监控系统具有权限管理功能，可以针对不同的用户角色赋予不同的权限，保证系统使用的安全性。
权限管理功能中，有很多系统默认的权限点；权限组是由多个权限点组合而成；新建用户后，指定该用户属于某个权限组，那么他就具有该权限组的所有权限；并可指定该用户的权限时段，可设置为永久有效、每天时间段有效和某个时间段有效。
权限点包括设备、策略、页面、系统、配置、登陆WEB几大部分的相关功能。
7.配置清单及预算
整个系统由两部分组成
一、监控中心配置
单位：
元
序号
产品名称
型号规格、配置
数量
单价
金额
附注
1
亿慧集约型环境监控系统软件
对各个配电室的环境监控状态随时查看调用
1套
2
监管服务器
DL380®至强®处理器（四核2.66GHz）;4GB内存；2个千兆以太网卡;4块300G硬盘
1台
监控中心配置,用户自备，或利用已有的服务器
3
总计：
（人民币）元整
注：
一个供电局或电力公司只需配置一个监控中心。
二、配电室单节点配置
单位：
元
序号
产品名称
型号规格、配置
数量
单价
金额
附注
1
亿慧集约型环境监控系统（含软硬件）
嵌入式监控主机采集器1台、红外摄像头2个、温湿度传感器1个、烟雾传感器1个、漏水传感器1个、高音警鸣器1个、门禁系统1套
N套
每一个配电室作为一个节点，安装一套本设备，3G通讯卡和流量费用由用户与当地运营商沟通协商。
3
总计：
注：
如某市局下有N个配电室，则各个节点的总费用为M*N即X万元。
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