动环监控系统.docx

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动环监控系统

动环监控系统

一、

欧阳光明（2021.03.07）

二、监控系统的运行、组网与控制技术原理

1、网络结构

根据邮电部YDN023-1996《通信电源和空调集中监控系统技术要求（暂行规定）》和电网综[1997]472号文《通信电源，基站空调集中监控管理系统暂行规定》以及中国移动通信集团公司2000年以GF006-2000号文颁布执行的《中国移动通信动力及环境集中监控系统技术规范》中的规定，在一个本地网内，监控系统应按监控管理中心（CSC）、区域监控中心（LSC）、局（站）现场监控单元（FSU）、设备监控模块（SM）划分。

其中监控模块是数据采集级，其他三个监控级是具有不同管理权限和功能的管理级。

整个监控系统的网络结构是按广域网进行连接的，即各级监控级自下而上逐级汇接，每个监控级均按辐射方式与若干下级监控级连接成一点对多点的监控系统，最低的监控级与其监控的设备连接。

构成图所示的集中监控系统网络图。

集中监控系统网络图

监控模块SM

监控模块是整个系统的数据采集部分。

装于被监控的设备附近，用监控模块的英文Supervsionmoduie字头SM表示。

它是图像、声音、环境、电源、空调设备的智能控制器或智能采集设备；具有数据的采集、压缩、控制和滤波作用；具有与监控单元（FSU），区域监控中心（LSC）或监控中心（CSC）进行通信的功能；完成遥测，遥信数据的传送及实现系统的远端遥控。

每个监控模块都是相对独立的数据采集子系统，这些数据采集子系统一般地均由传感器、数据采集通道、数据处理与控制器、通信单元组成。

如下图所示：

监控模块方块图

对于被监控的设备，若是具备数据采集功能且含通信接口的智能设备，则仅需配置协议转换器，将智能设备的通信协议转换成监控系统的协议即可。

协议转换器的方块图变成：

协议转换模块方块图

监控模块包括图像信息采集与编码压缩类、图像摄像镜头控制类、图像信息切换与选择类、动力系统类（高压室、低压室）、油机、开关电源、蓄电池组、UPS、DC/DC直流变换器等设备、集中空调机和分散空调机、环境数据采集等设备。

监控单元FSU

监控单元是装于基站内的前台设备，用监控单元的英文FieldSupervisionUnit字头FSU表示。

从逻辑上讲，它是监控模块的上一级设备，其主要功能为：

周期性地采集各监控模块（SM）传来的各类信息，对信息进行数据处理、存储、参数设置、告警管理，随时接受并快速响应来自监控中心的命令，具有与监控中心进行通信的功能，完成监控模块和监控中心之间的遥测、遥信、遥控数据的传送。

在某些资料里，也有把监控模块和监控单元合称为监控单元的。

为了方便描述我们不妨将其分开叙述。

对于监控的基站由于其规模不同，监控对象和内容不一样，因此，配置的监控单元不尽相同。

不管其如何变化，其基本组成均由监控模块通信与管理单元、数据处理单元、显示终端单元、上位机通信与管理单元组成。

其方块图如图所示：

监控单元方块图

区域监控中心LSC

区域监控中心装于各市公司的监控中心，用区域监控中心的英文LocalSupervisionCenter字头LSC表示。

从逻辑上讲，它是监控单元的上一级设备，其主要功能为：

周期性地采集各监控单元（FSU）传来的各类信息，对信息进行数据处理、存储、参数设置、告警管理，具有实时作业和历史数据处理功能，能同时监视辖区内监控单元的工作状态。

可通过监控单元（FSU）对监控模块（SM）下达监测和控制命令，随时接受并快速响应来自监控中心（CSC）的命令，具有与监控中心进行通信的功能，完成监控模块（SM）、监控单元（FSU）和监控中心（CSC）之间的遥测、遥信、遥控数据的传送和数据过滤功能。

在许多功能上，区域监控中心LSC与监控中心CSC类似。

所不同的主要是区域监控中心LSC对监控单元送来的遥测、遥信信息在向上一级监控中心CSC转发时，具备信息过滤功能。

区域监控中心一般地由前台通信控制单元、数据处理单元（局域网）、后台通信单元、数据库、显示与打印单元组成。

其逻辑结构如图所示。

区域监控中心逻辑结构图

集中监控中心CSC

CSC装于省公司监控中心，用集中监控中心的英文CentralSupervisionCenter字头CSC表示。

从逻辑上讲，它是区域监控中心的上一级设备，其主要功能为：

周期性地采集各区域监控中心（LSC）、监控单元（FSU）传来的各类信息，对信息进行数据处理、存储、参数设置、告警管理，具有实时作业和历史数据处理功能，可通过区域监控中心LSC或监控单元（FSU）对监控模块（SM）下达监测和控制命令，具有遥测、遥信、遥控功能。

监控中心一般地，由前台通信控制单元、数据处理单元（局域网）、数据库、显示与打印单元组成。

其逻辑结构如图所示。

区域监控中心逻辑结构图

2、动环监控系统组网结构图（后台部分）

GDXC-16交叉连接设备出厂时的默认配置是：

主时钟、各路E1码流方式为HDB3编码成帧格式、各输出时隙为消息格式。

使用时需按实际网络结构设置时隙交换。

GCM-5型数据复用器的E1接口（2Mb/s）使用DB9/F（孔式）插座，可以直接使用DB9/M（针式）插头焊接线缆，也可使用转接头。

通常接双绞线即平衡传输（120欧）使用DB9/M（针式）插头

PCM2M接口为E1（BNC接头）。

该接口连接配线架提供的PCM2M线，2M的发送线接E1的入口，2M的接收线接E1的出口。

接口阻抗设计为120Ω，在距离较短的情况下可以作为75Ω（BNC连接器）。

3、移动三期网络设备连接图：

（前台部分）

4、系统功能简介

●实时数据显示

在正常情况下，监控中心CSC自动显示其全部监控对象的工作状态和告警情况，通过菜单等方式可选择显示指定监控对象的工作状态、运行参数、历史数据等详细资料。

监控中心具有良好的人机对话界面、图形功能、汉字支持能力，并能以多种颜色来区分被监控设备的运行状态、运行参数。

人机对话界面切换操作简单、层次分明，且具有组态功能。

监控画面的数目和内容一般包括如下功能：

——主题画面：

画面显示的主题内容；

——告警显示：

显示当前发生的故障；

——操作命令：

显示口令输入提示，操作类别等；

——网络状态：

显示通信状况；

——历史数据：

显示监控对象历史纪录数据，历史告警数据；

——参数设置：

显示参数设置画面；

——配置管理：

显示配置管理对话框。

●实时图像显示

在正常情况下监控中心图像终端自动显示其全部监控对象的图像画面和摄像镜头选取的对象运行情况，通过菜单等方式可选择图像显示的内容。

监控图像画面的控制功能一般包括如下内容：

——主题画面：

画面显示摄像镜头摄取的图像（运动图像/静止图像）；

——站点选择：

显示具备图像显示站点的全部名称菜单；

——镜头选择：

显示区域监控中心内的全部摄像镜头名称菜单；

——操作命令：

显示云台控制命令菜单（镜头上、下、左、右、聚焦、推、拉等）；

——预置点设置：

显示10个预置点设置命令菜单；

——遥控命令：

显示遥控命令菜单；

——监控数据：

显示远方站点的监控数据、告警数据（红色）、历史告警数据等；

——运行状态：

显示设备运行状态；

●告警处理

告警分为三级：

重要告警；次要告警；一般告警。

系统发生重要告警时，无论监控系统处于任何画面，均自动弹出告警画面，按告警类别、性质，显示告警设备和告警信息，打印告警信息，发布告警短信信息。

所有告警一律采用语音告警提示。

在使用时，需注意：

（1）重要告警应产生告警联动。

（2）重要部门应该安装智能门禁。

（3）GS7.1系统具备告警确认功能。

告警发生后一般告警确认后可不处理，次要告警确认后必须处理（显示或打印派修工单）。

重要告警确认后必须采取紧急措施。

（4）告警未处理期间，系统在一定时间内重复发出告警信息，且根据告警等级采用不同的重复周期。

（5）提供历史数据查询和打印手段。

（6）具备事故告警自动过滤功能。

（7）告警参数可在线式设定（系统管理员级）。

●历史数据和历史告警数据

可查询系统中任何时间段内、任何指定设备、指定现场的报警与系统记录，查询任何级别的报警信息及操作员的确认信息。

●参数设置

系统可对运行参数进行设置。

其中包括：

告警阀值、复限阀值、告警级别、变比系数、振荡因子、满程值、零程值等。

在系统参数设置时，监控中心画面将给出提示。

●配置管理

监控中心具有配置管理功能，用于监控对象和操作人员的建立、增加和删除的管理。

（1）操作管理原则上分为三级：

a）操作员：

进行各监控点状态监视、告警确认、告警打印。

b）控制管理员：

除操作员的权限外，还应具有对遥控点控制、进行数据备份的权利。

c）系统管理员：

除控制管理员的权限外，还应具有系统设定、告警类型设定、控制权限管理、数据库调用权限。

（2）系统管理员可对系统配置进行管理，具备用户定制功能。

当操作人员变更时，系统增加、删除某些对象和功能、调整系统各类参数时，均可通过改变系统配置文件完成系统配置管理。

监控对象的配置参数包括监控对象的名称、通信方式、通信速率、地址或电话号码等。

操作人员的配置参数包括姓名、身份、口令、操作权限、口令有效期、电话号码等。

●系统维护与自身检查功能管理

系统各模块均具有在线式自检功能，当模块故障时（局部非灾难性），具有系统模块故障告警功能。

系统各模块的每一个接口均具备系统屏蔽功能，系统管理员根据需要可随时屏蔽或启动接口的扫描。

系统各模块均具备自恢复功能（WatchingDog），且具有远程复位FSU、SM的功能。

●安全管理

系统具有完善的操作管理功能，具有系统口令、操作注册口令、关键功能口令等不同等级密码。

经系统确认后方可进入系统进行操作。

操作口令具有不同等级，以限制不同人员的操作范围，维护系统安全。

所有被监控设备都具有操作记录，包括操作员、设备、时间、内容等，所有记录具有不得删除性和不可更改性。

监控中心具有故障告警及确认记录。

故障告警及确认记录内容包括故障设备名称、故障发生时间、故障确认时间、故障确认人、故障排除时间等。

设备操作记录和故障告警及确认记录等资料在计算机硬盘中保存一年。

系统对记录资料具有查阅、统计功能。

三、监控系统软硬件各功能模块原理

监控单元FSU装于通信基站或机房内，通过监控模块SM周期性地采集各基站或机房的电源、环境数据，以及被监控设备的监测参数和运行状态，及时进行处理、存储；实时向监控中心LSC/CSC发送状态改变或告警信息及其相应数据；随时接收并快速响应来自监控中心LSC/CSC的命令，并指示相应的监控模块SM与监控设备动作。

监控单元（FSU）是完成采集的前台设备，为系统提供原始数据，对前台设备的维护是系统维护的基础。

其逻辑框图如下：

固定镜头

图中RS-485总线负载能力为32个SM模块。

1、监控单元（SU）简介

GS7.1（GS7.3）监控单元。

分为两部分——主控部分和协议转换部分，采用双CPU结构，二者在逻辑结构上完全独立，主控部分为SU，协议转换部分为RS485总线上的一个模块，协议转换通过RS485总线和主控部分进行通讯。

只是出于工艺和工程角度考虑将二者设计在一块板子上。

主控部分采用16位单片机80C196KB作为核心，主要功能组成有：

9路YC输入（包括温、湿度专用及7路通用输入）；10路YX输入（其中水浸电路为专用，YX1~YX6为和系统共地的遥信输入。

YX7,YX9,YX10为和系统隔离的遥信输入）；2路遥控输出；2路遥控返校；3路RS232通讯口（分别接LSC/SS，测试PC机，键盘显示模块）；1路RS485通讯口。

协议转换部分采用8位单片机89C54作为核心，扩展有两路串行口，一路RS485/RS232可选用于和SU通讯，一路RS485/RS232/半双工RS485可选，用于和智能设备进行通讯。

2、GAD-1（GAD-2）三相交流检测器

对三相交流电压和三相交流电流的信号调理，将其变换为0～5V的直流电压信号，送给监控单元或通用采集器实现对三相交流电压和电流的监测。

三相交流电压输入为AC380V直接输入，经变压器变为0～5V的交流电压信号，再经整流滤波放大后输出；而三相交流电流需先经过电流互感器或电流传感器变换为0～5V的交流电压信号才能输入，经整流滤波放大后输出。

GAD-1三相交流检测器设计为6路信号调理，其中1～3为电压检测，4～6为电流检测。

GAD-2三相交流检测器只完成3路电压检测。

3、GCM-4（GCM-8）数据复用器

可以通过一条E1线路的2个空闲时隙实现一路RS232、一路V.35信道远程连接。

E1线路为G.703标准，异步RS232接口速率0—19200Kbps自适应，同步V.35接口速率为64Kbit/s。

所使用的时隙号可以通过相应5位DIP拨码开关进行设定。

根据现场E1线路情况和使用场合的不同，可以分别设置GCM-4数据复用器是用在中心还是基站，是否需要启动CRC4校验，是否需要将E1线路告警信号转发。

现场安装时E1线路接口方向问题：

现场安装时，中心站的复用器A向E1线路接口与前端站复用器A向E1线路接口连接，复用器E1线路时钟设置根据实际情况选择，一般一台选择A向时钟，另一台选择B向时钟；若系统是串在其他系统已经使用的E1线路中，则靠近原有系统主时钟设备一侧的GCM-4复用器设置为B向时钟，另一台设置为A向时钟。

关于E1线路告警状态的判定：

平时正常工作时，A向本地告警LE-A、A向远地告警RE-A、B向本地告警LE-B、B向远地告警RE-B会根据当时的线路状态呈现不同的状态。

一般情况下，如果E1线路接口对端设备正常连接，则双方相应接口告警灯全部熄灭；若未能收到对端设备发来的E1数据，则会点亮LE-A本地告警指示灯、同时向对端设备发出远地告警信号，对端设备收到后点亮相应端口的远地告警指示灯，此时应检查本地的接收线路、对端的发送线路及设备的工作情况；若本地设备接收正常，对端设备未能收到本地设备发出的E1数据，则对端设备点亮其本地告警指示灯，同时发出远地告警指示灯，本地设备收到后，点亮本地的远地告警指示灯，此时应检查本地的发送线路、对端的接收线路及设备的工作情况。

一种情况是：

当对端设备关闭电源、或线路撤除时，本地设备的本地告警、远地告警均点亮，但本地设备E1线路接口自环测试正常，而且本地设备与传输设备的连接断开后，会出现本地告警指示灯点亮、远地告警指示灯熄灭的现象，这种状态的出现应该是中间传输设备在一端未能收到E1信号时，向对端发出了全“1”信号，如果在现场发现了这种现象，请向当地传输设备管理者咨询。

一旦出现这种现象，基本可以断定，对端设备掉电或未连接。

4、GCS-1基群服务器

GCS-1（GCS-2）基群服务器的功能是把一组E1线路按时隙解码，分解成31路串行数据，然后经过TCP/IP协议打包处理，数据输出到网络上。

基群服务器的每个时隙都有一个端口地址，这样就实现了后台和前台监控站的点对点连接。

E1接口设计的阻抗为120Ω和75Ω（为BNC插头）可选。

5、GDXC-16交叉连接设备

具有1个或多个准同步数字体系（G.707）信号端口，并至少可以对任何端口信号速率（和/或其子速率信号）与其它端口信号速率（和/或其子速率信号）间进行可控连接和再连接。

GDXC-16交叉连接设备是在16个E1电路之间，可实现相互间64kb/s时隙的无阻塞全透明交叉连接。

是利用多条E1电路组网的核心设备；与时分多路复用设备结合使用，可实现DDN网的主要功能；也可作为多条E1电路的合路器使用。

其发送时钟可选用内部时钟或使用任意E1端口的恢复时钟。

6、GPC-4双口协议转换器

智能设备协议转换模块，从功能上相当于两个GPC-3协议转换器，它能同时监测两个智能设备，负责把两个被监测的智能设备（如：

开关电源、空调等）发出的数据按照本系统的协议格式发送给SU，同时也将SU发送过来的数据转换成被监测设备认可的数据格式，然后发送给相应的被监测设备。

GPC-4硬件上相当于两个SM模块，具有两个SM地址，使用时可以同时接两个智能设备智能设备接口（串口）数据传输方式共有RS232、全双工RS485、半双工RS485三种选择，同时只能选择其中一种，且依据所选，使用相应的芯片，不用的芯片一律拔掉，防止干扰。

7、B接口服务器

B接口服务器是为省监控中心（CSC）提供接口的服务器，其主要功能是本地市的LSC的数据和告警上传到省公司，实现省集中监控，目前，B接口服务器提供了B接口协议接口和数据库接口，B接口协议接口用于传送实时数据和基站历史数据，而数据库接口作CSC的分布数据库（SQLSERVER2005），用于存储局站的配置信息、历史告警、机房历史数据和退服数据，然后由CSC集中数据库同步，完成数据传递的功能。

8、WEB服务器

WEB服务器提供一个远程维护的接口，使得移动终端能够通过浏览器连入到系统中。

WEB服务器上主要提供一个网页程序，使用该网页，移动终端可以使用和数据终端类似的界面，进入系统，进行一般的操作维护。

9、DB服务器

DB服务器是系统存储运行数据的场所。

所有历史数据，都会存储在该机的数据库中。

该机上运行一个历史数据入库程序，负责把前置机等产生的运行数据从前置机的文件库倒入到DB服务器上的商用数据库（如Sybase数据库）中。

该程序为用户提供一个基于DB服务器数据库的进行报表组合查询的工具。

用户除了可以使用该程序提供的预定义的报表查询功能外，还可以进行自定义报表以及进行相关的查询。

最大限度的满足用户对于报表查询功能的需求。

10、前置机

前置机是系统和前台进行接口的机器，它是数据处理的关键环节。

前置机由三个程序组成，调度程序lscsrv、通信程序SuperCt和历史数据服务程序hissrv三部分。

调度程序负责系统配置参数的存储；对前台各SU、各模块进行调度扫描；协调其他各个进程之间的通信中转；对SU上传的数据进行分析处理、存储、查询、告警分析等功能。

通信程序负责在调度程序和SU之间按照监控站配置的通信方式进行转发数据和调度扫描、对N-port端口的连接进行管理、监测各个SU的通信信道状态；并在发现SU通信中断和恢复时产生相应的告警。

历史数据服务程序负责提供面向文件库的历史数据简单查询功能。

11、操作终端

终端是系统与用户的接口，为用户提供监控必需的操作界面。

从功能上又分为数据终端、图像终端、移动终端。

数据终端为用户提供数据监控所必需的操作界面。

包括实现数据的遥控、遥测、遥信功能、配置参数管理、用户信息管理、告警的各种输出（告警显示、告警语音提示、告警打印、告警短信息等）、提供界面的组态功能，提供各种报表查询功能等。

数据终端是用户最主要的操作工具，通过它来实现用户大部分的监控操作。

图像终端实现用户的图像监控接口。

从图像终端上，用户可以选择察看各个站、各个镜头对应的图像来进行观察，并且可以控制云台镜头的旋转和预置点的定义、显示，并且提供图像监控必需的配置参数管理等功能。

移动终端利用通用的浏览器，以WEB方式使用系统的数据监控功能。

其功能为数据终端的一个子集，除了组态及相关功能外，基本上和数据终端的功能一致。

四、监控系统的参数配置

1、配置参数管理

配置参数管理是管理系统监控内容、监控参数的功能。

包括对前置机的配置管理、监控站、监控模块、以及模块参数、模块分组参数、告警参数等进行管理。

从[系统管理]菜单中选择[配置参数管理]功能，进入配置参数管理界面，如下图示：

功能区

左侧的树形图和主界面的树形图有所区别，它不是按照行政区域进行组织的，而是按照系统的结构组织的，即前置机作为最上层节点，下面是站级节点，再下面是模块级节点，模块级节点下面是分组参数、告警参数节点，在下面是具体的分组节点、告警节点。

右侧的参数区，是一个可变的区域。

根据当前编辑的参数内容而定，主要有如下几个界面：

站编辑界面、模块参数编辑界面、分组参数编辑界面、告警参数编辑界面。

左下的功能区提供了<配置同步>、<登录/注销>、<区域树形图>、<返回>等几个按钮。

配置同步、登录注销功能的说明参见相关菜单功能介绍，返回为退出配置参数管理界面按钮，无需过多说明，区域树形图是为了方便进行站的查找而设立的，当监控站比较多时，平时可能已经习惯了在按照行政区域组织的主界面树形图中查找监控站，在参数管理中直接找站变得比较困难。

为此解决办法有两种，1：

在主界面找到该站，选中该站后，再从菜单进入配置参数管理，软件可以直接定位在该站上，进行必要的参数修改。

2：

可以利用配置参数管理提供的<区域树形图>按钮，调出如下图示的按照行政区域组织的辅助选站用的树形选择窗口，利用该窗口找到查找的站后（可以使用快速选站），按<确定>返回配置参数管理窗口，软件将自动定位到查找的站上。

需要说明的是，程序启动后第一次使用该功能速度比较慢，属于正常现象，以后再用时就很快了。

对于前置机的配置管理有“增加监控站”、“备份lsc的配置参数”和“恢复lsc的配置参数”。

对于监控站的管理包括修改监控站参数、删除监控站、增加模块、下发模块配置、复制/粘贴监控站配置参数、复制为/粘贴自监控站的配置参数（可作为备份/恢复功能使用）、监控站复位、复位所有的SM。

对于模块的管理有修改模块参数、删除模块、复制/粘贴模块参数、复制为/粘贴自模块参数、复位模块等功能。

1）增加监控站

从树形图上选择要增加监控站的前置机节点，点击右键，选择[增加监控站]菜单项,右侧编辑区显示如下图示：

一个监控站包含以下信息：

前置机：

系统显示当前增加到哪个前置机。

站号和站名：

站号是监控站的唯一性标识，在设置监控站站号时不能重号，否则系统将提示“监控站号已占用”；站名是用户用于辨认监控站的方法，在设置站名时要注意其与用户的习惯叫法相符，便于识别。

站类型：

根据基站类型的划分，选择其类型设置，目前，基站类型分为“普通基站”、“VIP基站”和“机房”。

通信方式：

根据实际情况选择通信方式。

通信参数：

保留值，目前还没有意义。

NPortIP及Nport端口：

按照工程设计方案分配这两项参数。

行政区域：

根据该监控站的实际情况选择其实际所属行政区域。

该参数决定了主界面树形图中，系统显示该站的位置。

对新增监控站编辑完各项信息后，点保存，并进行一次配置同步，就完成了添加监控站操作。

2）备份前置机的配置参数/恢复前置机的配置参数

从树形图上选择要备份、恢复配置参数的前置机节点，点击右键，选择[备份前置机的配置参数]或[恢复前置机的配置参数]菜单项,系统将弹出另存为/打开文件选择对话框，选择或输入要备份到的文件名或者需要从中恢复配置参数的文件名，按<保存>/<打开>按钮，系统及开始进行备份或恢复操作，中间显示备份或恢复的进度。

（图略）

3）修改监控站

从树形图上选择要修改的站，此时参数区显示该站参数，显示方式和增加监控站界面类似，只是标题为“修改监控站信息状态”，且由于站号作为站的唯一标识，不能被修改，所以站号为只读的。

根据需要修改监控站除前置机和战号外的信息，点保存，并进行一次配置同步，就完成了修改监控站操作。

4）删除监控站

从树形图上选择要修改的站，此时参数区显示该站参数，从显示信息中确认该站为要删除的站。

在树形图上该站节点上点击右键，从弹出菜单中选择[删除监控站]，系统提示：

点击<是>，删除指定的站，选择<否>，取消删除操作。

注意：

删除监控站之前，必须首先删除监控站内的所有监控模块，否则删除监控站操作不会成功。

5）增加模块

从树形图上选择要增加模块的站，此时参数区显