通信机房远程监控系统的设计与实现
【摘要】随着通信规模不断扩大，传统的人工巡检成本越来越高。根据七煤集团通信发展的工作安排，对所属七个通信机房设计安装远程监控系统，对机房供电、空调、环境等诸多设备运行变量进行24小时实时监测与智能化调节控制，提高现有通信资源的和可靠运行能力，具有重要意义。本文就此监控系统的设计开发及实现方法进行简要的论述。
【关键词】监控；数据采集；串口通信；硬件；软件
1.系统的结构设计
通信机房远程监控系统是一个综合利用自动控制技术、新型传感技术、通信技术、计算机技术，基于集中管理监控模式的自动化、智能化的高效管理系统。系统监控对象主要是各个通信机房的配电系统、开关电源、蓄电池、UPS、空调、防雷以及机房环境的温湿度、水浸、烟雾和门禁等。系统采用模块化结构设计。系统结构如图1所示。
1.1 数据采集子系统
对于智能设备的数据采集，可以直接采集也可以通过协议转换器接入，关键是智能设备与监控系统的通信协议要统一。智能设备一般具备自己的通信接口，按照其通信协议就可以直接采集该设备的数据信息，控制该设备。矿区通信设备很多接口和协议不一致，需要利用协议转换器把完成数据采集和控制工作。
非智能设备不具备自己的通信接口，使用传感器实现采集检测数据。非智能设备的数据采集分为模拟信号和开关信号两种，对模拟信号的监测通过数模转换完成，开关信号不需要进行数模转换，但需要对开关信号进行编码。
数据采集系统也负责远程控制工作，智能设备利用通信接口发送控制信息，非智能设备的控制也分两种情况，开关信号利用继电器，模拟信号要经过数模转换，把来自监控中心的命令转换成模拟电信号去控制相应设备。
1.2 数据传输子系统
传输子系统包括采集现场的数据传输到串口服务器、采集现场至监控中心的数据远程传输两部分。检测现场的数据通信采用RS-485串口通信协议，同时使用串口服务器来实现这些设备的联网，实现RS-485到TCP/IP网络的数据透明传输，组网更加灵活。
远程数据传输采用帧中继专线方式，帧中继协议中只有物理层和数据链路层两层协议规范，通常采用E1速率提供服务。E1中继采用时分复用技术，传输数率2048Kbit/s，具备占用资源少、传输稳定性好、可靠性高、响应速度快的特点。
1.3 监控中心
通信机房远程监控系统的控制分为两部分，第一部分是数据采集系统硬件设计时嵌入的监控程序，配合相关硬件实现各种检测功能，第二部分是监控中心的监控程序，通过传输子系统完成数据采集、处理、显示、报警和控制等功能。在层次上分可为接入层、数据层、业务层三层结构，接入层实现监控中心与通信机房的物理通信连接，对业务层下达的命令进行正确传输；数据层是接入层和业务层之间的数据传输通道；业务层通过友好的人机界面，向接入层下达命令，完成系统设置、实时监测、实时告警、统计查询等功能。
监控程序设计为四个部分：实时数据显示、告警数据管理、系统管理、统计报表管理等。采用安全可靠的SQL Server 2005数据库，方便整合报表、分析、集合和通知等功能，同时根据监测需要合理设计数据结构和各类表单，为整个系统提供科学完整的解决方案。
2.系统采用的关键技术
通信机房远程监控系统是一个相对独立的管理系统，采用干接点技术完成机房环境和设备的检测，各种传感器信号通过串行总线把数据集中到串口服务器，串口服务器再利用IP传输技术完成远程的数据传输。
嵌入式数据采集系统采用功耗和成本低、可靠性高的单片机控制器MCU，具备可裁剪、可移植特点，更改相关任务代码即能改变部分功能，并不需要对系统进行大的变动，有利于实现系统的小型化、高效率和高可靠性。
串口通信技术选用RS-485串行通信方式，总线多点互联方便，具备良好的共模干扰抑制能力，可以保证远距离传输质量。借助C2000 N380等型号的串口设备联网服务器，完整实现把监控设备的数据远程传输到监控中心的功能。
网络通信协议必须统一，监控设备与监控主机之间通过加入串口联网服务器识别各种串口，然后后转换成TCP/IP协议接入网络。
3.系统硬件的功能实现
3.1 电源监控模块
3.1.1 配电系统监测
采用维博电子的WB1850电力采集模块，使用电磁隔离技术隔离测量配电系统的三相相电压电流、线电压电流、频率、功率因数等参数，输出RS-485信号。将电量仪安装在配电柜面板上，利用配电柜自有的电流互感器，对机房配电柜的主输入电量实施监测。
3.1.2 开关电源监测
主要实现对开关电源的输出电压、输出电流值以及输出过压、输入过压、输入欠压，过流、过热、运行停止等开关量的状态监测。通信机房的开关电源通常本身具有监控功能，通过自身的通信接口可以接入到监控系统，主要考虑设备的协议，通信协议规定了串行通信的波特率和帧格式，通常采用RS-485串行通信总线标准接口方式。
3.1.3 蓄电池组监测
主要目的是对48V电池组和24节单电池的电压进行监测，同时连接两个测温传感器用于测量电池组的温度，监测系统能够显示和记录电压、温度的变化曲线，并对各种报警状态进行实时的记录和处理。为保证线路连接可靠又方便安装和维护，模块的对外接口都采用接线端子。因为需要测量24节电池的参数，还要保证测量的实时性，把测量数据传输给监控单元，核心处理器选用32位高性能低功耗的ARM芯片，通信接口采用RS-485标准。
3.1.4 UPS监测
包括输入输出电压、电流、频率、功率等参数，整流器、逆变器、电池、旁路、负载等部件的状态，显示和记录各种参数的变化曲线和报警状态。对UPS的监控一律采用只监视不控制的模式。
3.1.5 防雷器监测
监测电源防雷器的工作状态，对防雷器被雷击或浪涌破坏进行实时记录和报警通知。
3.2 空调监控模块
通过由空调厂家提供的远程通讯接口和相应的通信协议，对空调压缩机、风机、冷凝器、加湿器、去湿器、加热器、传感器、控制器等的运行状态实施监测，报警信号通过智能通讯接口传输到监控中心，提醒管理人员及时调整空调机的启、停，远程设定温度、湿度等。
3.3 环境监控模块
3.3.1 温湿度监控
选用温湿度一体化传感器吸顶安装测量机房环境参数，再通过RS-485通信接口把测量的数据传输给监控主机。根据机房规模和设备分布情况，合理设置安装温湿度探头，设定每个传感器的温湿度上限与下限值，一旦温湿度超出范围，系统立刻弹出相应的报警窗口。
3.3.2 漏水监控
漏水检测系统由传感器和控制器组成，传感器主要采用线检测，使用测漏绳沿空调底座四周、进出水管及暖气管道附近裸露安装，将水患部位围绕起来，漏水发生时，水接触到检测线发出报警。控制器监视传感器的状态，发现水情立即将信息上传给监控中心。
3.3.3 烟雾监控
机房内各个重要部位或设备设置离子烟雾传感器，监测数据通过RS-485信号传输到监控主机，一旦监测到烟雾浓度达到限值，立刻启动烟雾报警系统。
3.3.4 门禁监控
将门磁传感器嵌入式安装在门和门框上，通过开关量采集每个门磁信号，以RS-485方式传输到监控主机。对各个机房的出入通道进行有效监控和管理。
4.结语
七煤集团通信机房远程监控系统现已投入运行，减少了机房运行对工作人员的依赖，成功降低了维护成本和劳动强度，有效提高了维护工作效率。
参考文献
[1]祝常红.数据采集与处理技术[M].电子工业出版社，2008：45.
[2]刘秀丽，孙红，王继光.自动化机房监控系统原理与应用[J].中国电力教育，2011（36）：116.
[3]陈立静.提高RS-485总线可靠性的几种有效对策[J].科技信息学术研究，2007（07）：157.
[4]杨伟新，张晓森.温湿度控制系统设计[J].机械研究与应用，2008（06）：115.