机房动力环境监控系统解决方案.docx

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机房动力环境监控系统解决方案

XX高速公路机房联网监控

解决方案

XXX科技有限公司

2015-7-14

1项目概述

随着信息技术的进步和互联网的快速发展，高速公路交通信息化、自动化程度也在迅速提高。

收费站机房、服务区机房、管理处中心机房等信息化管理机房也在大量增加，各级机房已成为高速公路业务管理的核心。

为保证各级机房设备的安全正常工作，与之配套的动力系统、环境系统、消防系统、安防系统必须时时刻刻稳定协调运行。

如果机房动力及环境设备出现故障，轻则影响电脑系统的运行，重则造成计算机和通信设备报废，使系统陷入瘫痪，后果不堪设想。

因此有必要对高速公路机房的动力及环境系统进行实时、集中监控和智能化调节控制。

PEMS（PowerEnvironmentMonitoringSystem）机房环境及动力设备监控系统是我公司自主开发的机房监控系统。

PEMS是对机房的动力、环境、消防、安防子系统进行实时监测和智能化调节控制，以实现实时监控、预防故障、迅速排障等功能；并在监控的同时实时记录和处理各种设备运行及报警数据，对机房的动力、环境、消防、安防进行综合管理，以保障机房设备稳定运行、提高管理人员工作效率，实现机房的少人或无人值守。

PEMS机房监控系统在交通、电信、金融、电力、政府机关等许多行业的机房中得到广泛的应用，其系统设计先进、运行稳定、操作方便获得用户一致好评。

1.1项目背景

***高速公路（***段）全线共设**个收费站，**个服务区，机房分布于高速公路沿线的收费站与服务区内，基本处于无人值守状态。

管理中心对沿线机电设备运行状态及机房环境不能及时掌握，一般只能通过定期的巡检发现问题，不仅对问题的处理不够及时，影响机电设备的使用寿命，而且每次的巡检都需要一定的人力、物力，增加运营成本。

因此为适应目前**高速公路集中监控的运营管理机制需求，有必要在各级机房安装机房环境监控系统。

1.2建设目标

**高速公路沿线各机房实现对配电系统、UPS系统、精密空调系统（普通空调）、漏水、温湿度、消防报警、新风系统、视频监控系统、入侵报警系统、门禁系统等进行集中监控，实现对机房运行环境科学管理，及时发现机房辅助设备的故障和故障隐患，做到及时发现、及时处理。

系统实现实时监控机房各系统的运行状况，显示并保存各监测参数的数值，设定参数的上限值与下限值，当监测的参数超过设定的允许值时，系统诊断为有故障（报警）事件发生，监控系统立刻弹出相应的报警页面窗口，支持多媒体语音报警、自动拨打电话报警、手机短信报警、邮件报警灯多种报警方式等，通知值班人员或相应的主管人员及时进行报警处理。

系统支持可查询任一监测对象的历史记录（列表、曲线）。

管理中心对各机房设备统一管理、统一监测，统一报警。

在网络故障的情况下，各机房能够独立查看、管理各自机房设备的运行状态及报警信息。

系统实现7×24×365的全面集中监控、故障精确定位、高效管理的机房管理模式，保障机房环境及动力设备安全高效运行，以实现最高的机房可用率，并不断提高运营管理水平。

机房监控管理平台要能实现四个目标：

⏹为机房内各系统及设备运行提供高度稳定可靠的监控信息资源；

⏹节省机房运行管理费用，达到短期投资长期受益的目的；

⏹确保提高机房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。

1.3需求分析

1.3.1机房功能需求设计

Xxx高速公路需求概述。

/*

***高速公路（***段）全线共设，1个管理处，**个收费站，**个服务区，机房分布于高速公路沿线的收费站与服务区内共计**个机房，机房实现温湿度监测、市电输入（输出）电量监测、空调监测、消防监测，门开关状态监测、视频监测等功能，具体要求如下：

动力监控部分：

Ø市电输入监测：

监测市电的实时供电参数，如三相电压、电流等。

ØUPS监测：

监测UPS的工作状态和运行参数。

ØUPS电池监测：

监测每节电池的电压、电流、温度、内阻等参数。

Ø配电开关监测：

对机房内的供配电系统的重要配电开关进行实时监测。

环境监控部分：

Ø精密空调（普通空调）监测：

监测精密空调的运行参数及状态，并可实现远程开关机启停控制和参数设置。

Ø温湿度监测：

监测机房内重要区域的温度、湿度数值及变化情况。

Ø漏水监测：

监测机房内有无漏水发生情况。

安保监控部分：

Ø门禁监测及管理：

采用进门刷卡+出门按按钮的验证方式，实现对人员出入情况的管理。

Ø红外探测入侵监测：

对非法出入机房门窗进行管理。

Ø视频图像监测：

监视机房区域的实时图像，并进行视频录像。

Ø消防监测：

监测消防控制箱提供的干接点火警信号或单独安装烟雾探测器对机房火警进行监测。

1.3.2中心建设需求分析

***高速公路（***段），共设1个总监控中心，**个分中心。

总监控中心设在高速公路管理处，实现对**个分中心机房与**服务区机房的集中监控与报警管理。

分中心设在各收费站，实现对所辖机房的监控与报警管理。

1.3.3报警需求分析

平台告警方式：

监控中心：

实现声光报警、语音报警、电话拨号报警、短信报警、邮件报警等方式。

分中心：

实现声光报警、短信报警方式。

/*

2系统设计原则

1）先进性：

系统软件与硬件均采用成熟的最新技术手段自主研发，并保持一定前瞻性，能适应整个行业未来的科技发展需要；

2）可靠性：

系统的设计以及硬件研发，选用较成熟的最新成熟技术；

3）运行管理方便：

软件采用全中文B/S设计，操作方便简洁；

4）可扩展性强:

采集设备采用分布式系统架构，增加监控设备，不干扰其它设备的正常运行；

5）接口丰富：

系统提供基于RS485的MODBUS协议、SNMP协议、RS232串口等智能设备监控开发接口；同时系统还提供第三方接口，便于第三方软件兼容。

6）施工简化：

设备提供标准的通讯接口，采用统一的标准系统接线，以及分布式网络连接，现场施工操作简单。

7）技术支持能力强：

承建单位技术实力强，服务完善

8）建设时间短：

在较短的时间内完成系统的安装调试

3系统设计依据

系统设计符合我国有关法律法规，符合地方消防管理条例和标准（备注：

当各规范中的条文有所区别时，按照高标准要求设计）。

Ø《计算机站场地技术条件》（GB2887-89）

Ø《计算机站场地安全要求》（GB9361）

Ø《电子计算机机房设计规范》（GB50174－93）

Ø《智能建筑设计规范》（GB/T50314－2000）

Ø《低压配电设计规范》（GB50054－95）

Ø《中华人民共和国公共安全行业标准》（GA247-2000）

Ø《安全防范系统验收规则》（GA308－2001）

Ø《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-2000）

Ø《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）

Ø《信息技术设备包括电气设备的安全》（GB4943-95）

Ø其它有关的国家标准及行业规范

4PEMS机房联网监控系统

4.1系统功能

PEMS机房联网监控系统是对机房的动力、环境、消防、安防子系统进行实时监测和智能化调节控制，以实现实时监控、预防故障、迅速排障等功能；并在监控的同时实时记录和处理各种设备运行及报警数据，对机房的动力、环境、消防、安防进行综合管理，以保障机房设备稳定运行、提高管理人员工作效率，实现机房的少人或无人值守。

系统可以广泛应用于多个领域和多种网络环境，既可应用于对单个机房的动力环境进行集中监控，也可应用于对多个联网机房实现集中监控，尤其可以实现对于分散在几十、几百公里、甚至上千公里地域的多个无人值守机房、电信基站等场合的设备进行联网集中监控，集中管理。

4.2系统特点

分布式管理：

各地机房相对独立，形成一个完整的管理系统，用户可以查看、统计、备份本地机房监控的所有数据。

集中监控：

系统不仅能够对单个机房内各种动力设备、环境设备的状态信息、报警信息、图像信息等进行集中监控，并能够对分布在各地的多个机房实现跨区域集中监控管理。

高可靠性：

系统采用模块化设计，充分保证系统在扩容、升级时系统可无间断安全运行，即在系统运行状态下进行修改与维护。

远程管理：

管理者可通过任意终端方便地远程查看各机房内设备、系统的运行状况。

安全管理：

系统可对管理和使用者分配不同的操作使用权限，并对所有管理和使用者根据职能进行分组管理，防止系统信息泄露。

和被非授权人员所干扰。

辅助分析：

系统可根据需要对各设备、系统的运行状态提供实时曲线和历史曲线，方便管理者借助图形手段，直观分析系统运行。

报表输出：

系统内嵌强大报表系统，不仅能满足基本、常用的日报表、周报表、月报表还支持用户自由订制图形化（如饼图、直方图、折线图等）、个性化报表，还可与通用报表软件实现报表的导入导出。

动态编辑：

系统处于运行状态下，允许用户直接在界面上对各管理站、子系统或设备进行添加、修改、删除等操作，并实时上传，保证所有的修改都能即时生效，最大限度保证整个系统数据完整和高效运行。

超强兼容：

系统具备兼容各种品牌、型号设备和子系统的功能。

操作简易：

图形化全中文操作界面，使用户的学习和使用极为简易。

施工简化：

设备提供标准的通讯接口，采用统一的标准系统接线，以及

分布式网络连接，现场施工操作简单。

4.3系统架构

PEMS机房联网监控系统是基于TCP/IP网络、RS232/RS485总线、现场总线技术的实时监控与组态开发系统。

系统采用分布式计算技术，支持多个机房联网集中监控，系统主要由四部分组成：

机房监控中心、传输网络、嵌入式监控主机和机房现场设备采集。

机房监控中心：

是整个机房联网监控系统的核心，由监控服务器、报警平台、监控大屏及相关管理电脑组成，负责对所有联网监控机房的动力、环境、消防、安防子系统进行实时监测和智能化调节控制以及监控数据的存储、分析、机房的管理；

传输网络：

传输网络实现监控中心与所有联网监控机房的数据传输，通常使用单位内部专网；

嵌入式监控主机：

安装于监控机房，嵌入式监控主机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。

内置WEB服务为系统管理人员提供远程设置、远程监控、远程维护及远程报警等专业管理功能。

网络中断时仍可独立运行、存储数据及联动控制；嵌入式监控主机将采集的数据和处理后的结果、报警信息等上传至监控中心；

现场设备采集：

由各种智能采控模块、传感器等组成，如温湿度传感器、漏水传感器、精密空调、配电采集模块、门禁控制器等，传输总线包括以太网、RS232/485,这些智能采控模块、传感器通过现场总线接入嵌入式监控主机。

系统采用C/S、B/S混合模式的模块化结构，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，数据处理放在嵌入式监控主机，当监控需求增加时，只需对嵌入式监控主机进行升级或扩展成多个嵌入式监控主机即可，大大地加强系统的伸缩性。

为了增强系统的报警功能，用户可根据需要选择配置电脑显示报警、多媒体声光报警、远程电话拨号报警、手机短信报警、Email报警等功能。

系统架构如下图所示：

4.4网络结构图

监控中心设在**高速管理处**楼，各收费站可设分中心。

各收费站机房及服务区无人值守机房通过XX高速公路内部传输网络，将PEMS系列嵌入式监控主机采集数据上传各监控中心，实现对收费站机房及服务区无人值守机房集中管理，系统网络架构图如下：

4.5环境监控软件平台

4.5.1软件架构

PEMS是一套自动化组态软件平台，完全建立在标准的组件构架上，可为客户贴身定制自己的监控系统。

平台采取开放式模块化组件技术，多组件协同处理来自各个现场的采集数据、报警信息，方便的实现系统信息共享与联动。

现场监控平台完成对各子系统数据的采集、分析、处理、联动、存储和网传功能。

PEMS整个系统结构都为模块化，组建十分灵活，扩展十分方便。

PEMS是一套集成式的软件包,其中所有组件都可以独立分布式地运行,通过网络服务程序与其它组件交换数据，包括三个部分：

IService：

高性能的数据处理、网络通信服务程序；

IView：

高可靠、快速的图形界面运行系统;

IDesign:

功能强大的人机界面组态工具。

IExplorer:

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机房的工作状况，可直接观看到与嵌入式监控主机一致的监控画面，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。

4.5.2IService服务程序

IService是高性能的数据处理、网络通信服务程序，实现与各种监测、控制设备的通讯，负责从监测设备读取实时数据，同时将来自图形界面和实时数据库的控制命令写入设备。

IService是整个应用系统的核心，构建分布式应用系统的基础。

它负责整个应用系统的实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理。

IService服务程序的界面如下：

服务控制程序的启动停止界面

4.5.3IView图形界面运行程序

高可靠、快速的图形界面运行系统，用来运行由IDesign创建的图形窗口，支持的画面数量不受限制，数据刷新速度数据刷新速度快于2秒。

平台软件看主界面如下：

平台软件查看界面

4.5.4IDesign组态软件

IDesign，功能强大的人机界面组态工具。

IDesign是集成的开发环境，它使用面向对象的图形对象创建动画式显示窗口。

这些窗口的数据、图形显示内容可以来自过程I/O或MicrosoftWindows第三方应用程序。

IDesign组态软件提供了很多绘制工具方便设计人员使用，非常方便的就可以绘制出既美观又逼真的画面。

模块还可以设置与实际设备相关联的关联变量，再把画图中的一个图素和一个关联变量关联起来时，就可以通过这张画面来观察实际环境中的环境值了。

组态软件的界面如下：

4.5.5IExplorer远程浏览功能

远程监控：

系统具有WEB浏览功能，无须安装额外软件和任何配置。

通过浏览器应能实现设备的监视和控制功能，浏览器界面与监控软件保持一致；系统通过现有的内部局域网，实现远程监控，所监控的对象可以和监控中心具有等同的功能，亦可针对不同的监控对象实现不同的远程监控。

通过浏览器可以对各机房的设备信息进行远程的管理，对各设备的日常维护、检修等的记录可以通过WEB进行查询。

远程管理软件包是独立于现场监控部分，体现了模块化、结构化设计的思想。

它增强了系统的稳定性、安全性和可靠性，并使整个系统能以最少投资获得良好的扩展功能，有利于用户的使用。

4.6监控系统设计方案

4.6.1机房前端采集设备设计

***高速公路（***段）全线共设，1个管理处，**个收费站，**个服务区，机房分布于高速公路沿线的收费站与服务区内共计**个机房，机房实现温湿度监测、市电输入（输出）电量监测、空调监测、消防监测，门开关状态监测、视频监测等功能，具体设计如下：

动力监控部分：

Ø市电输监测：

市电1路，在机房配电柜安装1台智能电量监测模块，实现对市电的三相电压、电流等参数进行实时监测。

ØUPS：

UPS1台，通过现有UPS的监测端口及UPS协议，实现对UPS的工作状态和运行参数进行实时监测。

Ø电池监测：

UPS电池32节，在电池柜旁通过1台电池监测仪以实现对每节电池的电压、电流、温度、内阻等参数进行实时监测。

环境监控部分：

Ø精密空调（普通空调）：

空调1台，监测精密空调的运行参数及状态，并可实现远程开关机启停控制和参数设置。

Ø温湿度监测：

在机房重要区域安装2个温湿度传感器实现对机房湿度变化情况，实现对机房温湿度实时监测。

Ø漏水监测：

在机房易漏水位置安装1套定位式漏水，15米漏水感应绳，实现对机房内漏水实时监测。

安保监控部分：

Ø门禁监测：

在机房安装1套智能门禁，实现对机房1个门的人员进出管理，及开关门进行实时监测。

Ø入侵监测：

在门口及窗户位置安装2台红外探测器，实现对非法出入机房门窗情况进行实时监测。

Ø视频图像监测：

在本地安装2路网络高清摄像机与1台网络硬盘录像机，监控视机房区域，并进行视频录像，并将实时图像传到监控中心。

Ø消防监测：

在机房重要区域安装2个烟雾探测器对机房火警进行实时监测。

4.6.2机房布局设计

（根据机房图纸设计）：

4.6.3监控中心设计

管理处监控中心设在高速公路**楼，在监控中心安装1台PEMS-10000动力环境监控系统专用服务器、1套监控管理平台PEMS-V1.0软件及1套中心报警设备（中心报警设备（PEMS-GSM短信报警器、声光报警器、电话报警）等实现远程集中管理。

监控中心远程集中管理实现原理：

在PEMS-10000动力环境监控系统专用服务器上安装1套监控管理平台PEMS-V1.0软件，中心报警设备（PEMS-GSM短信报警器、声光报警器、电话报警）直接与PEMS-10000动力监控系统专用服务器连接。

将PEMS-10000动力监控系统专用服务器接入**高速内部专网，实现对**个机房PEMS-6000系列嵌入式监控主机的远程集中管理。

PEMS-10000动力环境监控系统专用监控服务器支持多个客户端联网访问，在监控中心内的任意一台电脑上，管理人员可以通过监控客户端登陆系统，实现随时随地监测所有联网机房的动力、环境情况，实现对机房的集中监控。

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。

监控中心在服务器或客户端上安装1套视频监控客户端，通过专网采集各机房实施画面，以达到现场监管与现场指挥功能，实现集中监控管理。

4.6.4分中心设计

分中心设在收费站监控室，监控室安装1台PEMS-6000系列嵌入式监控主机、1套声光报警器、1台PC管理主机、1台NVR网络硬盘录像机、每个机房安装2台高清网络摄像机对管辖机房进行监控管理。

实现原理：

机房前端采集设备与报警设备直接与PEMS-6000系列嵌入式监控主机连接，实现对前段设备的数据采集，监控中心通过1台PC控制主机对PEMS-6006系列嵌入式监控主机管理内置的WEB页面进行参数配置及命令发送，实现对机房动力及环境设备实时数据监控及分析，实现所辖机房的动力环境设备的管理工作。

安防系统中的2路网络高清摄像机安装在机房，监控机房内重要区域实现机房无死角覆盖并实现人员现场维修时远程指挥。

NVR网络硬盘录像机安装在本地，实现所辖机房的监控与视频存储。

4.6.5监控服务器

XXXX科技有限公司开发的机房动力环境监控主机PEMS-10000是一款集数据采集、控制、处理、存储、通信为一体的多功能监控主机，产品覆盖了机房动力环境监控系统所需的常见功能，可以同时监控多个智能设备、非智能设备及环境参量，能根据各种应用场合的具体需求灵活快速配置，具有可靠性高、维护方便、界面直观、易用性强、扩展灵活的特点，可广泛应用于政府机关、企事业单位的机房动力环境的监控。

产品特点：

1.基于专业工控主板，采用WindowsXPEmbedded嵌入式多任务操作系统，产品稳定可靠、可扩充性强；

2.支持TCP/IP协议，支持HTTP、TFTP、TELNET、MODBUS-TCP等网络协议；支持WEB远程调测、监控功能；

3.支持完全数据处理和管理功能，无需电脑或组网即可独立工作；

4.支持RS-485组网和IP组网，可与监控中心组成集中监控系统；

5.支持级联功能，能够作为从设备为上层设备提供数据，形成集群监控系统；

6.完善的配置管理，提供单独的配置软件，更易于使用；

7.完善的故障管理、安全管理、报警管理和日志管理功能；

8.完整的遥信、遥测、遥控和遥调功能，灵活的现场联动能力。

9.I/O接口：

前置2个USB2.0接口，ATX船型开关、复位开关，电源、硬盘指示灯，带锁安全门

10.存储器：

一个5.25〞CD-ROM空间、两个3.5〞HDD空间（做减震）

11.工作环境：

0℃～50℃；5%～90%（非凝结状态）

12.存储环境：

-20℃～60℃；5%～90%（非凝结状态）

13.电源：

标准PS2ATX电源

14.外形尺寸（W×H×D）：

482mm×177mm×470.4mm

4.6.5.1系统模块功能概述

本方案设计将机房动力环境监控系统分为九大管理模块，分别为通讯管理、设备管理、数据管理、控制管理、安全管理、配置管理、报警管理、报表管理及远程管理。

4.6.5.1.1通讯管理

系统可实时管理：

客户端与服务端的网络连接状态、数据交换状态；

系统与各机房服务器的网络连接状态以及数据交换情况。

4.6.5.1.2设备管理

可以根据现场情况增加设备、删除设备、修改设备，及对所监测的设备的监控参数和报警参数的增加、删除和修改；实时监测设备的运行参数、运行状态、故障状态。

调整设备的运行参数、控制设备的启动和停止。

4.6.5.1.3数据管理

（1）实时数据：

监控中心服务端可通过TCP/IP、SNMP、RS232/RS485总线等媒介实时向中心机房或各远程监控站中的服务器和各个监控设备发送采集各种数据的指令，同时自动实时监测所有来自不同设备的数据，对所采取数据进行分析和计算，从而获取各个设备的运行状态、运行参数及各种故障参数等，并对各种运行数据有效存储。

系统采用多线程并发计算技术可同时处理来自不同服务器和不同设备的数据，进行并行分析和并行计算。

各个客户端程序自动接收和处理来自服务端的数据，通过友好的人机界面通过文字、图形、表格、动画等多样的形式实时显示各个设备的运行参数、运行状态和报警参数。

（2）历史数据：

监控中心服务端自动将所有有效的监控数据存储在数据库服务器中，操作人员可以随时在服务端程序和客户端程序的查询检测的所有设备的任意参数的历史数据，可查询任一天、任一时间段的历史数据，并且自动生成历史曲线图，将查询结果以列表方式显示或打印，以供分析之用。

系统保存历史数据不受时间限制。

4.6.5.1.4控制管理:

系统提供了非常灵活的控制方式，可以帮助用户非常及时效的实现对设备的保护，以及帮助用户节能功能和延长设备寿命。

（1）手动控制：

用户可以通过客户端实现控制设备的启动和停止，调整备参数；

（2）报警联动控制：

系统提供了联动有效的联动控制功能，可以设定故障时自动停止产生故障设备的运行，从而实现对设备的有效保护；

4.6.5.1.5安全管理

（1）用户操作权限：

无论是客户端和服务端，系统都提供了有效用户分级管理机制。

系统根据不同的操作者划分了多级操作权限，最低级操作权限只能查看监控数据、无法对系统进行调整、无法对设备进行控制操作，无法退出系统。

（2）用户操作记录：

系统的服务端和客户端都提供了完善的用户操作记录功能，实现对用户操作的跟踪记录，所有操作记录都存储在数据库服务器中。

4.6.5.1.6配置管理

（1）系统参数配置：

只有在具有系统参数修改操作权限的操作者才能对整个系统软件的运行参数、数据管理参数、报警参数等进行配置、修改，如配置或修改不当，系统参数可以设定系统的登录方式、报警方式、客户端和服务端的连接参数。

（2）监控参数配置：

同样只有在具有权限的操作者才能修改监控对象的监控参数，包括新增、删除、修改监控对象的监控参数。

。

（3）远程管理：

只要具有权限，用户既可以在监控中心也可在远程对系统进行修改和维护，如远程修改用户操作界面，远程设置报警参数、远程维护系统数据库、远程维护历史数据库

4.6.5.1.7报警管理

系统提供了非常优秀的报警处理机制和多种有效的报警方式，灵活的报警参数设置及完善的报警记录，帮助用户对各种设备报警进行管理，设置报警参数，及时了解到设备运行情况及事