机房环境监控仪EPAC.docx

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机房环境监控仪EPAC

机房环境监控仪EPAC-Ag

设计方案

深圳市中远通电源技术有限公司

SHENZHENZYTTECH.CO.,LTD.

1产品介绍4

1.1目的4

1.2参照标准4

1.3产品简介4

1.4EPAC-Ag系统组成4

1.5环境监控仪EPAC-Ag的功能、性能指标5

1.5.1环境监控仪EPAC-Ag的基本功能5

1.5.2环境参数6

1.5.3主机功能与性能指标概括6

1.5.4通信方式6

1.5.4.1通信方式（串口）7

1.5.4.2EAC-Ag地址7

1.5.5指示灯指示告警8

1.5.5.1监控主机指示内容8

1.5.5.2设备驱动器指示灯内容8

1.5.6各种保护功能8

1.5.6.1重要参数的数据掉电保护8

1.5.6.2各种接口的防雷保护功能9

1.5.7各种传感器及线缆的规格9

1.5.7.1温湿度传感器9

1.5.7.2烟雾传感器9

1.5.7.3红外移动传感器9

1.5.7.4门磁开关9

1.5.7.5水浸传感器10

1.5.7.6交流掉电传感器10

1.5.7.7智能通风室外温度传感器10

1.6环保设计10

1.6.1材料10

1.6.2可回收性11

1.6.3包装11

1.6.4能耗11

2推荐产品配置介绍11

2.1客户采购需求说明11

2.1.1通信机房面积11

2.1.2配置控制要求11

2.2监控系统配置组成推荐12

2.3EPAC-Ag控制工作模式介绍12

2.3.1控制工作流程介绍12

2.3.1.1特殊要求13

2.3.1.2节能通风控制流程13

2.3.1.3空调控制流程13

2.3.1.4应急通风控制流程14

2.3.1.5风机故障判断14

3空调、节能风机组选型依据14

3.1通信机房内的热负荷构成14

3.2空调的选择要求15

3.3节能通风机组选择依据15

3.3.1通信机房功率统计15

3.3.2热负荷清排所需通风量分析15

3.3.2.1相关定义15

3.3.2.2公式推算15

3.3.2.3单位体积机房风机通风量统计及风机组配关系统计17

3.3.3节能通风机组热测试报告17

3.3.4节能通风机组技术参数26

3.3.5节能通风机组的安全可靠性26

3.3.5.1安全要求26

3.3.5.2可靠性要求26

3.3.5.3过滤器要求27

3.4节能风机组实配推荐27

4结束语27

1产品介绍

1.1目的

环境监控及动力控制仪EPAC-Ag专门用于移动基站、电信机房、电脑机房等对环境条件有要求的场所，它自动监测机房的环境温度、湿度及防火、防盗、防水等状况，它能够高度智能化分析判断各种参量的告警状况，及时向监控中心报告发生的故障名称、位置及性质，例如温度过高、温度过低、湿度过高、湿度过低、红外告警、火灾告警、设备断电及航灯故障等。

通过监控中心对信息进行记录和处理。

配备的设备驱动器可以直接控制空调、风机组工作，实现对机房环境及动力设备的智能化控制，达到节能的效果，完全可以实现远程无人值守。

1.2参照标准

本产品参照有关的行业标准，并按照标准的最新版本执行。

EN60950SafetyofInformationTechnologyEquipment

IEC61000电磁兼容性

1.3产品简介

环境监控仪EPAC-Ag是我公司自主开发的用于电信、电力机房监测环境工作条件的设备，该环境监控仪的ＩＣ全部采用进口元器件，供电电源采用ＤＣ／ＤＣ模块，测量通道/电源/通信接口之间相互电气隔离，因而具有极高的可靠性，采用单片机（MCU）控制设计，具有自处理和自校正功能。

环境监控仪EPAC-Ag支持RS422/RS232通讯方式，通过这几种通信接口，可构成多种通讯方式（点对点、点对多点、无线远程通信），满足各种系统组网方式的需求。

1.4EPAC-Ag系统组成

按照环境监控仪EPAC-Ag的功能，本系统有以下部分组成：

1）．传感器及输入电路（温湿度传感器、烟雾传感器、水浸传感器、红外移动传感器、门磁开关、交流掉电检测及航灯故障检测）

2）．CPU及控制核心电路

3）．动力控制部分（空调控制、节能通风控制）

节能通风机组：

一种向通信站点提供诸如空气循环、空气过滤和冷却控制的智能通风空调机，其本身不带任何制冷元件，通过将基站外部冷空气直接引入，基站内部热空气直接排出而实现自然降温，可以独立使用或者与其它主要的制冷空调装置共同组成的机房空气调节系统。

4）．通信接口电路及干接点输出电路

1.5环境监控仪EPAC-Ag的功能、性能指标

1.5.1环境监控仪EPAC-Ag的基本功能

本系统具有环境监控（室内温湿度传感器、烟雾传感器、水浸传感器、红外移动传感器、门磁开关、交流掉电检测器（选配）及航灯故障检测器（选配））功能和电池电压（监控电源电压）低检测，并可以实现动力控制（两个空调的控制、通风的控制）的控制端口输出，本控制端口与独立的设备驱动器连接，可以按照预定的工作逻辑实现空调的控制、通风机组的控制。

通过监控中心将有关信息记录处理。

同时具有干接点输出（温度过高告警、烟雾告警、水浸告警、红外告警、门磁告警、空调故障告警、风机故障告警、交流失电告警及航灯故障告警）。

见下图：

1.5.2环境参数

1.工作环境：

室内使用

2.工作温度：

-10℃~+55℃

3.存储温度：

-40℃~+70℃

4.相对湿度：

≤90%，无冷凝

5.大气压力：

70~106KPa

1.5.3主机功能与性能指标概括

1．电源范围：

直流18V～60V。

2．1个串口，串口和基站相连，通信协议可以通过拨码开关选择使用BTS的O&M低速链路通信协议或是主从节点异步串口通信协议，物理层使用RS-422/RS-232接口。

3．具有通信中断自复位功能：

监控与主机正常通信后出现通信中断1分钟后自复位；若监控上电工作后未与主机进行过正常通信，则不会因通信中断而复位。

4．提供对输入电源电压的检测，检测范围为18V～60V，其中，18～36V，精度为1%；36～60V，精度为0.5%；

5．输入电源电压告警限值可由基站主控下发设置，在主控没有下发输入电源电压告警限值的情况下，通过检测的电压来区分：

如果检测电压不小于36V，认为是48V供电，告警限值采用48V系统默认值——上限57V、下限42V；如果检测电压小于36V，认为是24V供电，告警限值采用24V系统默认值——上限28V、下限20V；

6．必配采集量（温湿度、水浸、门禁、红外、烟感、交流失电、航灯故障及两路空调出风口温度）可由拨码开关选择是否使用，水浸、门禁、红外和烟感可由拨码开关选择告警电平；扩展模拟量和扩展开关量是否使用通过软件通信进行设置，扩展开关量的告警电平由拨码开关设置。

用户自由定义的扩展模拟量通道数量为2个，扩展开关量通道数量为20个。

7．扩展串口的通信参数通过拨码开关设置，其可设参数如下：

波特率为1200bps、2400bps、4800bps、9600bps或者19200bps中的一个；字长5～8位；校验方式为N或M。

8．告警箱单板在软硬件复位的时候必须由EAC单板的通信告警上报；温度、湿度、水浸属于即时告警，防盗告警以及烟雾告警属于可保持告警，一旦有了防盗告警以及烟雾告警必须手动清除才可以恢复。

对于每一个告警必须提供硬件上的可屏蔽功能。

1.5.4通信方式

1.5.4.1通信方式（串口）

表一串口通信方式

参数

数值

总线类型

RS-422或RS-232全双工

波特率

9600bps

其中RS-422接口采用DB9母头，RS-232接口采用DB9公头，其管脚定义分别如下：

表二串口通信接口定义

RS-422（DB9母头）

RS-232（DB9公头）

管脚

信号定义

管脚

信号定义

1

CGND

2

R+

2

RXD

6

R-

3

TXD

3

T+

5

CGND

7

T-

通信接口管脚图

与基站通信电缆的长度要求为10米，线材为屏蔽线缆，屏蔽层跟DB9插头的外壳相连。

1.5.4.2EAC-Ag地址

采用主从节点异步串口通信协议时，EAC-Ag地址可通过拨码开关设置，地址范围为0～15。

采用O&M低速链路（DCL,RS232）通信协议时，EAC-Ag地址固定为2。

1.5.5指示灯指示告警

1.5.5.1监控主机指示内容

１）．电源指示灯：

指示电源的有无，当告警箱有电时，该灯点亮，为绿色

２）．通信收指示灯：

表示告警箱正在接收下发的信息，绿色

３）．通信发指示灯：

表示告警箱正在发送上报的信息，绿色

４）．告警指示灯：

系统出现告警时点亮，否则熄灭，红色

５）．运行指示灯：

系统工作正常时运行灯以0.5Hz频率闪烁，系统硬件无故障且无法与上位机正常通信时，运行灯以4Hz频率闪烁（与上位机连续60秒通讯不上，则判为通信失败）绿色

1.5.5.2设备驱动器指示灯内容

设备驱动器上带有空调1运行状态指示、空调2运行状态指示、通风运行状态指示功

1.5.6各种保护功能

1.5.6.1重要参数的数据掉电保护

监控仪对重要参数有掉电保护功能，包括模拟量的上下限和配置参数、烟感、红外、门磁告警状态等。

如存储数据出现错误，则EAC-Ag会自复位一次，上位机在接收到复位注册信息后会重新下发配置，复位原因是硬件故障。

如EAC-Ag未接收到复位注册信息则按照默认配置进行处理。

默认配置如下：

１）．温度传感器：

电流型；量程：

-20℃～60℃；输出信号：

4～20mA；告警上限：

45℃；告警下限：

0℃。

２）．湿度传感器：

电流型；量程：

0%～100%；输出信号：

4～20mA；告警上限：

80%；告警下限：

10%。

３）．电源电压：

48V情况下告警上限为57V，告警下限为42V；24V情况下告警上限为28V，告警下限为20V。

４）．扩展模拟量：

电压型；告警上限为6V，告警下限为-1V。

（即无法产生扩展模拟量告警）5.6.2、电源的反接保护功能

５）．告警箱电源线反接不工作也不损坏,保证调整接法后告警箱可以正常工作。

1.5.6.2各种接口的防雷保护功能

对于告警箱的电源接口、通讯接口必须有防雷保护功能。

1.5.7各种传感器及线缆的规格

1.5.7.1温湿度传感器

需要准确地测量机房室外的温度和湿度。

温度大于等于35度告警（此温度值可设置）。

技术参数

●供电电压：

直流24V　　工作电流：

<30mA。

●测量范围：

温度：

-20~80℃　　　　湿度：

0%~100%RH

●测量精度：

温度：

<±0.3℃（@25℃）；湿度：

<±2%RH（@25℃,30%RH~80%RH）。

1.5.7.2烟雾传感器

在实际使用中，烟雾传感器一旦探测到烟雾告警后，就应该一直锁定在告警状态，除非对传感器进行掉电复位操作，否则不能解除告警状态。

烟雾传感器符合GB4715-93《点型感烟火灾探测器技术要求及试验方法》要求，性能稳定可靠。

技术参数

●供电电压：

直流24V工作电流：

<20uA。

●工作环境：

温度：

-10～＋55℃；相对湿度：

≤95%（40℃±2℃无凝露）

●保护面积：

≤60m2。

1.5.7.3红外移动传感器

机房内有人体移动时，红外移动传感器就应该立即产生告警信号。

技术参数

●供电电压：

直流12V

●工作环境：

温度：

-10～＋55℃；相对湿度：

≤95%（40℃±2℃无凝露）

●保护范围：

0～10米。

1.5.7.4门磁开关

安装在机房的门与门框上，当门打开时，有告警输出。

门磁开关的两部分距离≥30mm时产生告警。

（机房的门与门框为铁材料）

1.5.7.5水浸传感器

本监控系统具有水浸传感器监测功能。

技术参数

●工作环境：

温度：

-10～＋55℃；相对湿度：

≤95%（40℃±2℃无凝露）

●探测水深：

约1毫米。

1.5.7.6交流掉电传感器

交流掉电传感器（属于选配产品），安装于交流配电箱旁边。

连接于交流供电转换器前的市电输入侧，用于检测市电输入三相电压，当其中任何一相的电压低于AC85V时，监控器即发出交流市电掉电报警。

1.5.7.7智能通风室外温度传感器

测量机房室外温度，与室内温度进行比较作为智能通风工作模式下通风系统的工作判断条件。

该传感器需同时提供满足室外安装要求的固定件和防护件。

技术参数

●供电电压：

直流24V工作电流：

<30mA

●测量范围：

-40~60℃测量精度：

<±0.5℃（@25℃）

●防护等级：

IP55

1.6环保设计

A：

完全满足；B：

基本满足

1.6.1材料

1）、产品中的所有材料都符合RoHS的要求：

（A）

如果存在有害物质，仅存在于被RoHS豁免的应用范围之内。

网络设备不存在环保属性为“不符合RoHS”的编码；终端消费设备不存在环保属性为“不符合RoHS”或“RoHS豁免（网络设备）”的编码。

本规格书中的监控设备属于“网络设备”。

2）、产品所有编码（包括配套件）的物料成分都已明确（A）

3）、终端消费类设备的元器件、PCB和焊料都属于无铅工艺（A）

1.6.2可回收性

1）、产品明显位置有WEEE指令标识（打叉的垃圾桶标识）（A）

2）、重量50g以上塑胶件上有材料成分标识以便回收时可识别（B）

3）、结构件和部件要易于分拆（B）

4）、存在有害物质（豁免或特殊使用）的零件的位置和含量都已经识别（A）

1.6.3包装

1）、包装材料上应有回收标记（A）

2）、包装材料符合欧盟包装指令（A）

1.6.4能耗

1）、采用了节能设计措施（B）

2推荐产品配置介绍

2.1客户采购需求说明

2.1.1通信机房面积

根据贵司提供的机房墙体厚度为10英寸;房体规格有两种：

类型一：

2400mm×3600mm×3150mm；

类型二：

2700mm×3750mm×3150mm；

该两种机房的体积为：

类型一：

约28m3类型二：

约32m3

2.1.2配置控制要求

方式一：

单独采用节能风机组，环境温度在32℃内

方式二：

采用1台空调+节能风机组联合交替工作控制，主要采用风机组实现降温，温度高于34℃时才用空调工作。

2.2监控系统配置组成推荐

序号

物料名称

数量（PC）

备注

1

EPAC-Ag

1

主机

2

EPAC-Ag-DRV

1

设备驱动器

3

水浸传感器

1

带电缆

4

红外移动传感器

1

带电缆

5

温湿度传感器

1

带电缆

6

烟雾传感器

1

带电缆

7

门磁开关

1

带电缆

8

室外温度传感器

1

带电缆

9

EPAC-Ag上架安装支架

1

带固定螺钉

10

EAC通信电缆

1

11

EAC测试用通信电缆

1

12

电源线

1

13

管理软件

1

2.3EPAC-Ag控制工作模式介绍

从贵司商务函件中所提供的要求得知：

机房内对环境温度要求不是特别的高，同时考虑到当地地理位置属于南亚地带，全年大致分为冬季（11月-2月）、夏季（3月-6月）、雨季（7月-10月）；每年的每季节基本上是平均4个月/季节，全年平均气温在26.5℃左右，其中冬季平均气温教适宜，最低温度约7℃，湿度相对不大，比较适合使用风机组来对机房实现降温；夏季温度相对较高，大多时间在40℃左右，最高时超过45℃，因此在此季节机房室内与室外温度基本都属于超高，此时比较合适采用空调降温；雨季平均气温在30℃左右，该季节属于全年降雨量集中的时候（85%雨量集中在此季节），湿度相对比其他季节要大，此季节适合空调和风机交替工作给机房降温；由于上述对该地区全年的气候评估，我们认为该区域完全能达到节能降低耗费的效果，因此建议采用1部空调+智能通风机组（进、排）联合控制交替工作模式。

2.3.1控制工作流程介绍

2.3.1.1特殊要求

交流电停电时，空调处于接通状态，以便在交流来电后快速降温，同时也避免了交流检测出现故障时导致空调停机的问题。

2.3.1.2节能通风控制流程

节能通风具有两种模式：

普通节能方式和显著节能方式。

可以通过测试软件来设置工作模式。

两种方式的工作流程如下：

设定温度值：

T0---29℃，T1---32℃，T2---35℃，（由商函件中要求的机房一般在32℃~35℃以上才使用空调的条件来设定）

备注：

T0、T1、T2设置可更改

●普通节能方式的控制流程

（１）室外温度高于T0（29℃）则关闭风机。

（２）通风过程中检测到室内湿度Hin≥H2（90%）要关闭通风。

（３）烟雾告警时关闭通风。

（４）室内温度已经低于（T0-12）℃（注：

可改设定值），则关闭通风机组，避免室内温度降得过低。

（５）室外温度低于（T0-1）℃、室内湿度低于H1（85%）是风机开启的必要条件。

室内温度从高降低时，低于T0开启通风机组；室内温度由低到高时，高于T0

●显著节能方式的控制流程

（１）通风过程中检测到室内湿度Hin≥H2（90%）要关闭通风。

（２）烟雾告警时关闭通风。

（３）室外温度低于T0（29℃）则不使用空调，只使用通风。

（４）室外温度高于（T1）℃则不使用通风，只使用空调。

（５）室内温度已经低于（T0-12）℃（18℃），则关闭通风机组，避免室内温度降得过低。

风机关闭后，当温度回升到（T0）℃，则重新开启通风。

（６）当出现风机故障时，进入普通节能模式工作，此时允许开启空调，并在下次满足风机工作条件时再次开启风机。

2.3.1.3空调控制流程

（１）只有当不满足通风运行条件时，才使用空调。

（２）烟雾告警时关闭空调；

（３）交流有电的情况下，温度小于T1℃（T1=32℃）则关闭空调；

（４）交流有电的情况下，当温度大于T1（T1=32℃）则开启空调；

（５）空调故障判定：

具有两种空调故障判定方式，可以通过拨码开关选择采用哪种判定方式。

第一种判定方式：

当空调工作了WTF（30分钟）后，室内温度仍然大于（34℃）则判定为空调故障。

室内温度低于34℃后，则消除空调故障告警。

第二种判定方式：

采用空调内外温度差判定功能，使用温度传感器测量空调的出风口温度，如果空调开启12分钟后，室内温度与出风温度≤5度，判定空调故障，当室内温度低于34度并且室内温度与出风口温度差≥6度时，清除空调故障告警。

出厂默认判定方式为第一种判定方式。

第二种模式在特定需求下选择使用。

2.3.1.4应急通风控制流程

（１）无交流电或空调故障时且室内温度≥T2℃并且室内湿度低于H1（85%），则开启通风机组。

（２）无交流电时，当室内温度T降至T1℃（T1=32℃）时，关闭通风。

（３）通风过程中检测到室内湿度HIN≥H2（90%）要关闭通风。

（４）烟雾告警时关闭通风

（５）风机故障判断：

当风机连续工作了FWTF（30分钟）后，室内外温度差依然高于34℃则判定风机故障，室内外温度差低于T1℃（T1=32℃）则判定风机正常。

2.3.1.5风机故障判断

无论风机工作于应急通风还是节能通风状态，其故障判别方法是一样的：

当风机连续工作了FWTF（30分钟）后，室内外温度差依然高于DT（12℃）则判定风机故障，室内外温度差低于DT-3（9℃）则判定风机正常。

3空调、节能风机组选型依据

3.1通信机房内的热负荷构成

我们知道通信设备按照维护规程要求长期工作环境温度应在10-32℃，湿度要求在15%-80%；生产厂家要求主要的通信设备如：

无线设备（BTS）、传输设备（SDH）工作温度在0-45℃，蓄电池在20-30℃，特别是蓄电池组，在24-25℃时其有最佳的使用寿命和性能，高于30℃以上时电池活性增强，放电反应激烈，加快老化，且由于所有设备均有大小不同的能源消耗而发热，形成热量释放，因而导致机房内温度迅速上升，从而影响设备的正常运行，那么机房内的热荷到底由那些构成呢？

答案是：

总的能耗=主设备能耗+营造环境能耗；主设备的能耗取决于单位时间内的总功率，营造环境能耗包含电灯、人员、阳光对建筑物等因素形成的辐射、导热等，这些能耗释放的热量就构成了机房总体热负荷。

3.2空调的选择要求

空调的选择要求制冷量完全满足降低机房热负荷，达到降低温度的目的，具体的选型计算在此不再详细述说，请靠照相关标准选购。

3.3节能通风机组选择依据

3.3.1通信机房功率统计

前面我们已经介绍了热负荷的构成，机房内的这些热负荷就构成了室内温度，由于空气流动等因素使得大功耗设备上空的温度要高于其他地方，从而不断扩散至室内各部位。

一个通信机房因其面积空间的大小不一而放置的设备数量不同，设备在长期的工作中形成的热负荷基本上可以粗略的计算出来的，机房内总功率一般是3000W~5000W。

3.3.2热负荷清排所需通风量分析

3.3.2.1相关定义

1）.标准状态空气-----在温度为20℃,压力为101.3kPa,湿度65%的潮湿空气。

此时，单位体积空气的重量（又称比重量）为1200g/m3

2）.额定风量-----在标准空气状态下，单位时间内设备吸入或排出的空气体积流量.

可用CMM或CFM表示单位为CMM-（m3/min）、CFM-立方英呎/min。

3）.已知条件

a）1卡等于1g重0℃的水使其温度上升1℃所需的热量。

b）1瓦特的功率工作1秒钟等于1焦尔。

c）1卡等于4.2焦尔。

d）空气的定压（10mmAq）比热（Cp）=0.24（Kcal/Kg℃）。

3.3.2.2公式推算 

3.3.2.2.1风量计算

公式一风扇总排出热量（H）=比热（Cp）×重量（W）×容器允许温升（△Tc）

因为：

重量Ｗ=（CMM/60）×D=单位之间（每秒）体积乘以密度

=（CMM/60）·1200g/m3

=（Q/60）×1200g/m3

所以：

总热量（H）=0.24（Q/60）·1200g/m3·△Tc 

公式二电器热量（H）=（P[功率]t[秒]）/4.2

由公式一、二得知:

0.24（Q/60）·1200g/m3·△Tc=（P·t）/4.2

Q=（P×60）/1200·4.2·0.24·△Tc

Q=0.05P/△Tc……………………………………………………（CMM）

式中：

　P――总功率Q――通风量（m3/h）△Tc――允许温升

例一：

如果设定△Tc=3℃，总功率P按3000W，计算可得：

Q=0.05P/△Tc]=（0.05×3000）/3

Q=50m3/min……………………………………………（CMM）

Q=3000m3/h

例二：

如果设定△Tc=10℃，总功率P按3000W，计算可得：

Q=0.05P/△Tc]=（0.05×3000）/10

Q=15m3/min……………………………………………（CMM）