环境控制系统解决方案.docx
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环境控制系统解决方案
XX项目
---数字环境控制系统解决方案
日期：
20XX年XX月XX日
环境控制系统
动力环境监控系统
系统概述
机房环境监控系统是随信息化建设应运而生的，它是机房环境监控管理服务与计算机网络技术、多媒体信息技术、自动化技术结合的完美体现。
在进行系统建设时，我们采用系统工程的观点对机房的环境结构、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、舒适安全的机房环境监控系统。
根据仁怀市妇女儿童医院机房安全环境与动力设备监控的实际情况，实现监测系统的完整性，现需监测子系统主要包括：
配电监测子系统、空调监测子系统、UPS监测子系统、温湿度监测子系统、漏水监测子系统、消防监测子系统、门禁监控子系统、视频监控子系统、网络管理子系统，将以上子系统集中在统一的平台上，并且可以实现以下功能：
1、可以实现自动监测各智能设备的运行状态，记录和处理相关数据；可以及时侦测设备故障，并通过预设的报警方式自动通知维护或管理人员使其得到及时处理，达到机房实现无人值守、符合国家保密部门的安全要求。
2、可以实现机房电源、空调和环境的集中监控及维护管理，提高供电系统的可靠性和计算机设备运行的安全性。
3、系统具有现场语音报警、电话报警、手机短信报警、邮件报警、网络报警等多种报警方式，可分多级报警级别，报警事件发生时系统可自动按事件级别排队报警、处理，以电子地图形式弹出相应的报警窗口，并可在电子地图上有明显的变化，报警事件实现分组处理，不同的事件反馈到相关的管理人员分组，达到优化报警处理方式。
根据项目招标要求，具体监控内容如下：
序号
名称
数量
单位
备注
1
配电柜监测
2
套
2台精密配电柜监测
2
UPS监测
1
套
1台UPS主机监测
3
精密空调监测
1
套
2台精密空调监测
4
普通空调监测
1
套
1台柜式普通空调监测
5
温湿度监测
24
个
24个机柜温湿度监测
6
漏水监测
5
套
空调周围漏水监测
7
门禁监控系统
1
套
8道门禁管理
8
视频监控系统
1
套
14个视频监控
9
消防监测
1
台
监测消防主机报警信号
10
网络设备监控
1
套
20台交换设备管理
11
服务器设备监控
1
套
60台服务器设备管理
系统架构
机房动力环境集中监控管理系统体系架构分为：
前端数据采集层、现场监控层和远程管理层。
1、数据采集层的主要功能
（1）采集设备和环境的有关参数（运行状态、工作参数、报警信息等），并将这些参数传递给现场监控层。
（2）对采集的参数进行判断分析，如果超出正常范围，即产生报警事件，并将报警事件传递给现场监控层监控系统。
（3）记录采集的数据和发生的报警事件，并提供查询、分析、报表等手段。
（4）报警事件触发系统设置的联动控制，启停有关的设备或引发相关的操作。
（5）接收并执行控制中心软件下达的远程控制命令。
（6）设置监控设备有关通信及运行参数。
2、现场监控层为组态平台软件主要功能
（1）接收前端采集程序监测到的设备和环境的有关参数（运行状态、工作参数、报警信息等），并通过人机界面直观动态实时地显示给用户。
（2）接收前端采集程序发送的报警事件，在界面上以警示的方式告知用户，同时将报警的具体内容以语音、电话、手机短信等方式发布给有关管理人员。
（3）记录采集的数据和发生的报警事件，并提供查询、分析、报表等手段。
（4）发送控制命令给前端采集程序，控制有关设备的启停或相关操作。
（5）提供远程监控管理功能（WEB浏览）。
3、远程管理层为组态平台软件主要功能
（1）借助基于TCP/IP协议的接入技术，将数据远程传到监控管理中心。
在监控管理中心就要以知道机房中任意一条报警信息，并且可以将网络延续到INTERNET实现WEB浏览。
（2）WEB浏览功能可以完成本地监控站所有功能（除某些需要特殊权限才可操作的功能），如：
对设备状态、参数的查看以及设置，各种信息的查询、统计，对本地系统的维护等。
（3）在有合理权限的条件下，便于管理人员远程维护，便于用户的集中管理和数据查看。
4、系统架构中各层功能说明
（1）前端数据采集层
前端数据采集层是本系统的数据采集源，所有的数据都来源于物理设备生成的数据。
本层包含所有被监控的智能设备及各类传感设备，如UPS、精密列头柜、精密空调、漏水、电量仪、蓄电池、温湿度等；要求采用现场总线，具备可靠性、抗干扰能力。
要求能够支持常用标准通讯接口，包括Modbus、SNMP等各种协议，以便对第三方设备及系统的集成。
（2）后端监控层
本系统的后端监控层分为网络层，系统层，数据层，应用支撑层及应用层五层，各层功能简述如下：
●网络层
采用Ethernet技术，支持TCP/IP传输协议，网络传输速度不小于10Mbps。
可提供与其他系统进行通讯的标准数据接口，如：
OPC、DDE、SNMP等。
物理设备层的被监控设备从各应用系统提供原始的采集数据，分布式组成现场总线网络。
●系统层
系统层包括系统服务和系统基础设施。
系统服务包括系统基础服务及安全管理基础服务，系统基础设施包括承载运行各类服务器以及存储设备。
●数据层
数据层包括环控数据库、报表和历史数据库以及参数及配置数据库，是数据进行长期存储的场所，所有系统中产生的状态、报警数据及各种日志均存储在此层。
●应用支撑层
应用支撑层为应用层提供基础支撑，包括登录、授权、参数管理、日志以及Web服务、数据集成服务、门户管理。
它提供通过标准WebServices接口和WCF接口的数据调用。
同时提供OPC、ODBC方式的数据输出。
OPC、ODBC接口标准参照其相应规范执行。
●应用层
应用层包括集中监控管理、告警管理、报表管理、权限管理、个性化管理及数据中心、远程浏览等，其作为人机交互的主要部分完成所有的数据可视化展示工作，其所有展示结果来源于应用支撑层对数据层数据的调用、分析或再处理。
（3）远程管理层层
接入层包括移动设备接入、Client客户端、Web浏览、短信、电话语音报警等的接入。
动力环境监控设计
根据相关的技术要求，我们推荐采用北京盈泽世纪开发的CSS3000环境监控平台系统，是成熟的机房监控系统，具有订制开发能力；支持1500节点，数量（具可扩展性），基于C/S架构（监视及管理），中文界面，风格友好，操作简便，采用.net架构开发。
该系统集数据收集、分析、展示、报警于一体，内置WEB服务器引擎，并能够提供RJ-45接口、485接口、232接口、数字量接口、模拟量接口、继电器输出接口、传感器供电接口，能实现对机房温度、湿度、UPS、精密空调、红外、视频矩阵、报警主机高压脉冲、视频、配电、电池、防雷等实现良好的监控及联动。
该主要包含环境动力监控、设备（服务器和网络设备）监控、告警中心监控平台三部分。
具体功能如下：
在管理的基础上，为管理员提供了完整的监控体系，利用设备状态检测、阈值报警、关键日志、环境监测等技术手段，对整个IT系统资源进行了完整监控和管理：
●统一集中运维管理平台，易于使用和管理。
●统一门户展示系统,有效的展示内部的IT资源运行情况、性能状况、运维工单情况等，统一基于WEB的运维管理访问入口，能够在统一登录、统一认证的情况下，实现对故障告警台、服务台、服务流程管理、监控视图、统计报表的访问。
●统一报表开发，能够根据管理需要有效抽取资产、监控、操作、流程等各层面的数据，并生成各类统计报表，实现运行分析和管理。
●实现对中心机房IT资源的监控。
主要包括网络设备、业务服务器、存储设备、数据库系统、中间件系统、安全设备、业务应用系统、网络流量、机房动力环境等。
●实现虚拟化管理，直观展现虚拟化系统状态及虚拟化主机的可用性。
●通过资产配置，实现对信息中心的硬件资产（如网络设备、服务器、存储设备、安全设备等）、软件资产（如操作系统、数据库、中间件、应用系统等）、虚拟资源（如IP地址、DNS、技术资料、项目资料等）、IT辅助资源（如机房、机柜、空调、UPS等）的统一可视化管理。
●实现网管功能。
如：
端口控制、IP与MAC地址绑定等。
●平台具有良好的兼容性、扩展性。
●平台应具有的其他基本功能。
机房动力环境集中监控管理系统的功能主要包括集中监控管理、报表管理、告警管理、权限管理、个性化管理、远程访问和数据管理。
其中机房动力环境监控管理功能为各管理功能提供监控数据；报表管理提供系统报表的生成、自定义及管理；告警管理提供报警参数、方式的设置及报警事件的确认过滤，报警事件日志等；权限管理提供权限的定义、设置及分配。
系统还提供远程访问、个性化管理和数据管理功能。
本地监控站采用监控主机来实时采集机房各智能设备的运行参数和运行状态，监控主机与各现场智能设备之间通讯可根据用户需要选择采用RS232或RS485通讯方式。
各设备的运行参数经处理后，以直观的方式实时显示在各监控系统的运行界面上，使得机房管理人员可轻松掌握各机房内各设备的运行状况。
监控主机具有多媒体语音报警及电话报警功能。
一旦检测到故障信息，监控系统将立即发出报警语音或拨打电话提醒现场管理人员进行及时处理。
动力环境各子系统采用模块化、分布式模式设计、建设，系统采用先进的设备、采集器对机房动力环境进行监控，所有智能设备提供RS485或以太网接口。
现场所有底层设备采用RVVP4*0.5屏蔽线缆进行连接（部分提供以太网接口的设备通过UTP5E连接），通过镀锌钢管铺设，严格遵循弱电施工规则，强弱电分开，屏蔽层可靠接地。
根据不同的区域（各系统机房、配电室等），通过配置足量的采集主机实现对本区域的所有被监控设备的数据采集、处理。
采集主机按区域就近安装，即可以安装于机柜内。
漏水监控采集箱安装于其所负责的漏水监控范围附件，采用地板下垫高安装，确保有漏水发生时其仍可正常工作；设备汇总采集箱就近安装于采集主机附近，可以地板下垫高安装也可挂墙壁装。
所有采集主机、采集箱均要求提供220V不间断电源，所有设备、传感器供电均通过开关电源转换为12V或24V安全低压直流供电，确保弱电线路不被干扰。
所有采集主机通过UTP5E接入弱电网，在监控中心安装动力环境监控服务器和客户端，服务器实时接收采集主机推送的数据，进行数据存储、转发、报表生成、远程报警。
通过客户端实现系统的统一门户、统一管理、统一运维、统一告警。
实现数据中心机房的24小时无人值守。
集中监控内容包括：
各机房中的动力监控（精密列头柜、UPS主机监测等）、环境监控（精密空调监测、机房的温湿度监测、机房漏水监测、消防监测等）、安防监控（门禁系统及视频监控系统接入）等。
1、配电柜监控
通过监视各配电柜进线三相电源的相电压、线电压、电流、频率、功率因数、有功功率、无功功率等参数。
对于重要的参数，可作曲线记录，系统管理员和操作员可以通过历史曲线图查看每天的电压、频率、有功、无功的最大值、最小值、当前值及电压、电流峰值。
通过分析有关参数的历史曲线，管理员能清楚地知道供电电源的质量是否可靠完好，为合理地管理机房电源提供科学的依据。
监控对象：
对机房配电柜进行监控。
监控内容：
监测配电柜的输出相电压、电流、频率、输出功率（有功、无功、视在）、谐波率、功率因素等；监测输出电压、电流、频率超限，过载，负载不平衡，交流电源失效等告警信息。
实现方式：
通过在配电柜中安装带液晶显示的电量仪对进线实现监测，既可在配电柜表面实时看到电量仪采集到的参数，亦可通过电量仪的RS485智能接口和通讯协议采用总线的方式将信号接入多串口采集卡至监控工控主机，由监控平台软件进行市电的实时监测。
监控原理图如下：
实现功能：
通过精密配电柜通讯接口监测配电柜内的电量参数与空气开关的通断状态；配电柜运行异常时，监控系统可发出对外报警；空开跳闸时，监控系统可发出对外报警；重要的参数提供曲线查询；电量仪监控系统产生的报警事件，可进行查询并生成报表。
实时监测机房的供电情况，包括有输入电压、电流、频率、功率因素、有功功率、无功功率、实在功率等。
对机房内的配电柜进线部分进行监测。
监测配电柜电量仪的电量参数（相电压、相电流、有功功率、频率、功率因数、无功功率、实在功率、有功电度、无功电度等）。
自动记录所有历史数据，生成历史曲线，数据保存一年以上。
支持电量参数上限、下限设置，支持电话、短信报警，并同步上传报警信息到中心监控管理平台。
图：
配电柜监控报警参数示意图
2、UPS监测子系统
监控对象：
对机房内UPS电源的各部件工作状态、运行参数等进行实时监测，一旦发生故障及报警通过监控平台发出对外报警。
监控内容：
UPS输入电力参数（电压、电流、频率等）、UPS旁路电力参数（电压、电流、频率等）、UPS输出电力参数（电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、负载数据、谐波含量等）、电池参数（总电压、总充放电电流、温度、后备时间等）、工作状态（工作模式、整流器部件工作状态、逆变器部件工作状态、旁路部件工作状态、电池部件工作状态等）、故障状态（整流器、逆变器、各吸合器部件故障状态等）。
实现方式：
通过UPS设备提供的一个RS485（或RS232）智能接口及通讯协议，采用总线的方式将UPS的监控信号直接（或经通讯转换模块将RS232转换成RS485信号后）接入多串口采集卡至监控工控主机，由监控平台软件进行UPS的实时监测UPS的各部件（如：
逆变器、整流器等）运行状态正常与否；监测UPS运行时各参数；UPS运行异常时，监控系统可发出对外报警；重要的参数提供曲线查询；UPS监控系统产生的报警事件，可进行查询并生成报表。
监控原理图如下：
实现功能：
对UPS电源只监不控，对各部件工作状态、运行参数等进行实时监测，一旦发生故障及报警通过监控平台发出对外报警。
对机房内的UPS进行实时监测管理，能够显示和记录各种参数，如UPS的输入、输出电压、电流、频率、功率因数、逆变器状态、电池状态、旁路状态、整流器状态以及其他负载保护、在线模式、负载过载等参数、状态。
系统可对监测到的各项参数设定越限阀值（包括上下限、恢复上下限），一旦UPS发生越限报警或故障，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的该项状态或参数应变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示，并第一时间发出电话语音拨号、手机短信等对外报警。
支持历史曲线功能，记录所有的输入、输出参数，数据保存一年以上。
注意：
UPS监测的内容需根据UPS所提供的协议而略有变化，上面的内容只作参考。
图：
UPS监控报警参数示意图
3、温湿度监测子系统
监控对象：
对机房内各个区域的温湿度进行监控。
监控内容：
由温湿度传感器采集各机房内的信号，实时显示温度信号、湿度信号。
实现方式：
通过在机柜内安装温湿度传感器，对监测机柜的温度和湿度值，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多串口采集卡至监控工控主机，由监控平台软件进行温湿度的阀值设置，还可对温度、湿度传感器故障信息进行报警。
监控原理图如下：
实现功能：
实时监测机房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（根据设备本身协议来定此功能）。
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，并第一时间发出电话语音拨号、短信、声光等对外报警。
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机房内的温湿度状况。
图：
温湿度监测示意图
4、精密空调监控子系统
监控对象：
对机房精密空调进行监控。
监控内容：
监控部份：
空调各部件工作状态和故障状态（开关状态、压缩机状态、蒸发器状态、加湿器状态、风机状态、阀门状态等）、空调各种运行参数（设定温度、湿度，送回风温度、湿度，压缩机、蒸发器、风机、加湿器连续或累计运行时间，压缩机负载比等）。
控制部份：
空调的远程开机、关机。
空调的温、湿度的远程设定。
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多串口采集卡至监控工控主机，通过监控平台软件可远程修改空调各设置参数（如：
空调温湿度、报警上下限等），对空调进行远程开关机、复位操作；监测空调的各部件（（如：
压缩机、风机、加热器、加湿器、去湿器、滤网）运行状态正常与否；监测空调运行时各参数（如：
回风温湿度、送风温湿度、温湿度的高低报警值、压缩机运行时间）；精密空调运行异常时，监控系统可发出对外报警；重要的参数提供曲线查询；精密空调监控系统产生的报警事件，可进行查询并生成报表。
监控原理如下：
实现功能：
实时监视精密空调压缩机、风机、水泵、加热器、加湿器、去湿器、滤网、回风温度和湿度等的运行状态与参数，并可对精密空调实现远程开关机的控制（能监测到的具体内容由厂家的协议决定，不同品牌、型号的精密空调所监控到的内容不同）。
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。
系统可对监测到的各项参数设定越限阀值（包括上下限、恢复上下限），一旦精密空调发生故障，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的该项状态或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，并第一时间发出电话语音拨号、手机短信、声光等对外报警。
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精密空调的运行状况。
监测内容符合精密空调厂家提供的配套协议内容。
图：
精密空调监控报警参数示意图
5、漏水监控子系统
监控对象：
对机房漏水潜在区域进行漏水监控。
监控内容：
实时检测并记录漏水报警变化情况。
如下图所示，在漏水监测系统中所监控漏水感应线的状态以线条和图标的形式显示。
一旦有漏水发生，所对应位置的线条会立即变成红色，并以文本方式显示相应的漏水地点。
线条正常情况下是绿色的。
实现方式：
通过在空调或有水泄漏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监测模块，通过RS485通讯接口将漏水报警信号直接接入多功能串口采集卡至监控主机，由监控平台软件进行漏水的实时监测。
监控原理图如下：
实现功能：
以电子地图方式实时显示并记录机房4台精密空调和1台民用空调四周漏水线缆感应到的漏水状态、漏水位置及漏水控制器的状态。
当空调或其沿线水管漏水时，监控主系统发出报警，并有相应的图示和文本框显示漏水发生的位置。
图：
漏水监控报警参数示意图
6、消防监测子系统
监控对象：
机房消防主机。
监控内容：
监控各区消防主机/新风主机的状态。
实现方式：
一种：
通过消防系统提供的智能通讯接口及协议实现集成，所监控的内容取决于消防系统所提供的协议内容。
监控原理图如下:
二种：
通过控制主机报警输出点，或是采用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多功能串口采集卡至监控主机，由监控平台软件对机房内的烟雾浓度值实时监测及烟雾浓度越限报警。
监控原理图如下:
实现功能：
实时监测机房内的各消防防区的烟感传感器信号，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，并第一时间启动多媒体语音系统，以提醒相关管理人员，确定操作，避免造成更大的损失。
图：
消防监测示意图
7、视频监控系统集成
机房视频监控采用14个三星SCD-2020P半球摄像机，对机房进出及设备监控，且海康DS-8116HE-ST视频监控主机提供智能接口并提供的通信协议，实现监控系统的整合及统一管理，实现远程监控。
监控内容：
遥信：
实时显示重要监控区域监控图像，并显示相应报警信息；
遥控：
调用相关通信机房内视频监控图像信息另外，以定时录像、手动录像等方式保存录像资料。
图：
视频监控示意图
8、门禁监控系统集成
在机房进门口、值班室进门、网络主机房进门口、服务器机房进门、配电室进门、空调室进门、主机房进空调室门等处设置单门控制器指纹门禁系统，且含蓄电池，保证断电后2小时门不自动开启，另带考勤功能，采用进门指纹或读卡密码识别，出门按钮开门的方式。
指纹门禁监控主机提供智能接口和通信协议，实现监控系统的整合及统一管理，实现远程监控。
实现对机房主要通道的人员进行控制并记录。
通过管理系统授权，进入不同区域，远程查看门状态、人员进出记录、考勤记录、授权管理、开关门锁、门禁参数设置等，并可以远程导出进出记录等。
监控内容：
遥测：
实时监视各门的开关状态。
遥调：
远程开门，修改门禁内部的各种工作和控制参数，授权、删除用户，用户的准进时段的管理。
产品功能介绍
1、系统支持在线动态扩容
（1）机房增加设备，在系统正常运行的情况下，可以进行设备增加与软件平台的平滑扩容。
（2）机房个数增加，所增加的机房的监控内容，可以实时的增加到该系统中来，同时并不影响系统中其他站点与设备的运行情况。
（3）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；由于系统采用设备配置、策略配置、软件模块配置模式构建，可在线平滑扩容、升级软硬件，保证系统的无间断安全运行的同时，不对其他站点、设备产生任何影响。
2、系统主要功能及特点
CSS3000具有独立的开发和使用版权，非自由或共享软件，可以根据用户的需求定制开发功能模块。
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。
通过多线程技术来实现多任务同时进行，支持各种标准WindowsActiveX控件。
系统采用B/S或C/S架构，分为Server端和Client端。
Server端具有全部处理功能和本地存储功能、报警功能；Client可根据用户需求提供显示、报警、数据存储等功能。
能显示系统结构图、机房平面布置图、设备工作原理图等。
具有实时运行状况的自诊断功能和自动恢复功能。
系统具有较强的抗误操作能力，不会因误操作而影响系统的正常运行。
当系统软件局部功能模块发生故障时，不影响其他模块的正常运行。
3、系统界面功能
（1）所有监控端使用简体中文界面，操作界面友好、简洁、美观，以图形方式显示设备状态。
（2）提供详细的在线帮助，操作方式与Windows类似，只需对用户做简单的培训就能熟练使用。
（3）系统提供电子地图导航功能，能显示系统网络结构图、3D效果机房布置图、设备工作原理图等，具有实时反映监控系统本身运行状况的自诊断功能。
（4）系统采用全景拓扑地图和分景拓扑地图表示远端机房的地理位置，通过点击图标进行查询、浏览等操作。
（5）监控界面支持多种控件，如：
GIF、 AVI、FLASH等。
（6） 监控界面支持各种标准WindowsAcitiveX控件，通过多线程技术来实现多任务同步。
（7） 系统能够灵活修改告警等级。
对于在不同时间、不同地点以及其它不同条件发生的同一事件，系统能够发出不同等级的告警。
4、系统管理功能
（1）完整的多级用户权限管理功能，可根据机房结构特点对用户进行分组群管理。
权限级别在999种以上。
（2）能够存储两年的设备操作记录，记录操作人员工号
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