智慧机房项目解决方案.docx
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智慧机房项目解决方案
智慧机房解决方案
第1章背景与需求1
1.1项目背景1
1.2需求分析3
第2章设计思路4
2.1设计原则4
2.2整体思路6
2.3设计依据8
2.4设计意义9
第3章系统总体设计10
3.1监控系统结构10
3.2系统组成11
3.2.1机房前端系统11
3.2.2传输网络11
3.2.3监控中心11
3.3功能设计12
第4章机房前端系统设计15
4.1机房概述15
4.2机房监控系统概述16
4.3机房典型构架16
4.4视频监控子系统17
4.4.1监控点分布17
4.4.2摄像机选型19
4.4.3视频处理单元19
4.5动力环境监测子系统21
4.5.1环境数据处理单元21
4.5.2温湿度传感器22
4.5.3水浸传感器24
4.5.4供配电系统26
4.5.5UPS监测系统27
4.6安全防范子系统29
4.6.1红外对射30
4.6.2电子围栏32
4.6.3红外双鉴34
4.6.4玻璃破碎探测器35
4.7火灾报警子系统36
4.8门禁子系统37
4.9空调控制子系统41
4.9.1精密空调控制41
4.9.2舒适性空调控制42
4.10语音对讲子系统43
4.11智能控制子系统44
4.12传输子系统46
4.12.1网络交换机46
4.13机房保障子系统47
4.13.1抗干扰47
4.13.2供电电源48
4.13.3组屏与布线49
第5章传输网络设计50
5.1光纤直联方式50
5.2带宽租用VPN专网50
5.3传输方式综述51
第6章监控中心设计52
6.1监控中心系统组成52
6.1.1监控中心系统53
6.2服务器管理系统53
6.2.1服务器53
6.2.2工作站55
6.3存储系统55
6.3.1CVR存储模式56
6.3.2存储配置58
6.4解码系统61
6.4.1解码器61
6.4.2视频综合平台63
6.5显示系统66
6.5.1产品介绍66
6.5.2主要功能68
6.6网络系统71
6.6.1主干交换机71
6.6.2防火墙72
6.7保障系统74
6.7.1视频质量诊断系统74
6.7.2时间同步装置77
6.7.3短信/彩信报警模块79
第7章平台软件设计80
7.1平台总体架构80
7.1.1基础平台层81
7.1.2平台服务层81
7.1.3业务层82
7.1.4应用层82
7.2平台关键技术82
7.2.1中间件技术83
7.2.2构架/构件技术83
7.2.3工作流技术83
7.2.4XML和WebServices技术84
7.3平台模块85
7.4平台功能87
7.4.1通用业务功能87
7.4.2基础管理功能93
7.4.3扩展业务功能99
7.5平台运行环境103
7.5.1硬件环境103
7.5.2软件环境103
7.6平台性能指标104
第1章背景与需求
1.1项目背景
随着计算机技术的发展和普及，计算机系统数量与日俱增，其配套的环境设备也日益增多，机房已成为各大单位的重要组成部分。
机房的环境设备（供配电、UPS、空调、消防、保安等）必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。
一旦机房环境设备出现故障，就会影响到计算机系统的运行，对数据传输、存储及系统运行的可靠性构成威胁，如事故严重又不能及时处理，就可能损坏硬件设备，造成严重后果。
对于银行，证券，海关，邮局等需要实时交换数据的单位的机房，机房管理更为重要，一旦系统发生故障，造成的经济损失更是不可估量。
目前许多机房的管理人员不得不采用24小时专人值班，定时巡查机房环境设备，这样不仅加重了管理人员的负担，而且更多的时候，不能及时排除故障，对事故发生的时间及责任也无科学的管理。
尤其目前国内普遍缺乏机房环境设备的专业管理人员，在许多地方的机房不得不安排软件人员或者不太懂机房设备管理甚至根本不懂机房设备维护的人员值班，这对机房的安全运行无疑又是一个不利因素。
机房综合监控系统实现了在对机房设备的运行状态、温度、湿度、洁净度、供电的电压、电流、频率、功率、配电系统的开关状态、测漏系统等进行实时监控并记录历史数据，同时将机房设备的工作状态进行实时的视频监控，实现对机房五遥（遥测、遥信、遥控、遥调，遥视）的管理功能，使机房监控达到无人或少人值守，减轻了机房维护人员负担，提高了系统的可靠性，满足了“集中监控、集中维护、集中管理”的维护管理目标要求，具有实时监控设备以及预期故障发生、迅速排除故障、记录和处理相关数据、进行综合管理等多重功能，从而实现集中维护，集中管理，为机房科学高效的管理和安全运营提供有力的保证。
1.2需求分析
根据我们对机房监控系统现状的分析，我们需要建立一套适应机房系统整体需求的现代化综合监控系统，对运行、业务、设备等进行统一、集中管理，需要实现以下目标：
1）集中统一管理所辖机房的视频监控系统；
2）集中统一管理所辖机房的环境监测系统；
3）集中统一管理所辖机房的空调监测和控制系统；
4）集中统一管理所辖机房的市电监测和UPS监测系统；
5）集中统一管理所辖机房的安全防范、火灾报警系统；
6）通过机房智能视频服务器对重要区域的视频进行智能分析；
7）通过机房处理单元及平台软件，各子系统之间可以设置相关的联动；
8）通过平台软件可远程控制门禁、照明和空调通风系统。
第2章设计思路
2.1设计原则
随着信息技术的飞速发展，新技术不断涌现。
机房综合监控系统，必须是高性能、可扩展的计算机网络体系结构，以便支持今后不断更新和升级的需要，从而保护投资。
同时本方案以满足实际应用为出发点，设计时主要遵循以下原则：
●安全性
机房综合监控系统的建设需要融合以往建设经验，结合机房系统的具体应用需求，使用具有成熟应用实践的软件平台架构确保系统的健壮性，选用具备高可靠性、高安全性，具有数万小时平均无故障时间的设备，同时为关键设备、关键部件设计冗余备份。
建立健全系统安全稳定运行保障机制、建设系统运行故障预案，全方位多角度保障系统的顺利运行。
●可靠性
系统可靠性是系统长期稳定运行的基石，只有可靠的系统，才能发挥有效的作用。
本方案从系统设计理念到系统架构的设计，再到产品选型，都将持续秉承系统可靠性原则，均采用成熟的技术，具备较高的可靠性、较强的容错能力、良好的恢复能力及防雷抗强电干扰能力。
同时系统的使用不能影响机房被监控电气设备的正常运行。
●先进性
在投资费用许可的情况下，系统采用当今先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，包括先进的传输技术、图像编码压缩技术、视频智能分析技术、存储技术、控制技术，另一方面使系统具有强大的发展潜力，设备选型与技术发展相吻合，能保障系统的技术寿命及后期升级的可延续性。
●扩展性
系统应充分考虑扩展性，采用标准化设计，严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准，确保系统之间的透明性和互通互联，并充分考虑与其它系统的连接；在设计和设备选型时，科学预测未来扩容需求，进行余量设计，设备采用模块化结构，便于系统扩容、升级。
系统加入新建机房时，只需配置机房系统设备、建立和上级调度的连接，在管理平台做相应配置即可，软硬件无须做大的改动。
●易管理性、易维护性
系统采用全中文、图形化软件实现整个监控系统管理与维护，人机对话界面清晰、简洁、友好，操控简便、灵活，便于监控和配置；采用稳定易用的硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用，又节省了日常频繁地维护费用。
2.2整体思路
1）机房综合监控系统集硬件、软件、网络于一体，采用开放标准的无人值守机房专用平台软件iVMS-8800；
2）支持机房前端/区域监控平台的两级结构或机房/多级监控平台的两级以上联网结构，方便扩容；
3）利用机房处理单元对机房的视频监控、动力监测、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁等子系统进行整合并进行统一管理；
4）为了适应用户的需求，系统需从视频的采集、压缩编码、存储到显示各个环节都支持高清，实现了真正的高清；
5）为了及时发现监控画面中的异常情况，最大限度地降低误报和漏报现象，系统中需引入智能分析技术；
6）为了便于统一管理，多级平台和机房系统的所有设备均采用统一命名和统一编码；
7）系统通信即可以利用机房联网系统已有综合数据网，也可以利用Internet互联网进行数据通讯；
8）监控中心、MIS用户均可对现场进行监控，并能够随时对资料进行检索和查阅，从而掌握现场运行情况；
9）用户通过C/S、B/S方式模式对现场进行监控，C/S方式功能强大，需要安装软件；B/S方式操作方便，直接采用浏览器访问；
10）平台软件按照业务需求对监控资源进行逻辑划分，按照用户等级进行授权，并根据不同授权获得相应信息，而无需额外建设投资。
2.3设计依据
●《MPEG4视音频编解码标准—视听对象的编码》ISO/IEC14496-2
●《视音频编解码标准》ITU-TH.264
●《音频编解码标准》ITU-TG.711
●《远动终端设备》GB/T13729-2002
●《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008
●《循环式远动规约》DL451-91
●《电线电缆识别标志方法》GB/T6995
●《全介质自承式光缆》YD/T980-1998
●《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92
●《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
●《民用闭路电视系统工程技术规范》GB50198-94
●《建筑设计防火规范》GBJ16-87
●《中华人民共和国公共安全行业标准》GA38-94
●《安全防范系统验收规则》GA308-2001
●《入侵探测器通用技术条件》GB10408.1-89
●《防盗报警控制器通用技术条件》GB12663-90
●《报警图像信号有线传输装置》GB/T16677-1996
2.4设计意义
1）机房综合监控系统的应用实现了监控中心对直属机房的集中管理，通过系统可以了解任意机房的情况，满足全方位管理的需要；
2）机房综合监控系统整合了视频监控、环境监测、动力监测和安全防范等子系统，做到多系统的综合监控、集中管理，提高了系统的高效性，降低了系统的管理成本；
3）机房综合监控系统作为无人值守机房安全生产运行不可缺少的辅助技术措施，对机房环境状况、设备运行状况、现场安全状况等实现实时监视，提高无人值守机房安全生产和运行管理的水平；
4）机房综合监控系统针对机房少人或无人值守运行模式，可作为远方操作监视以及设备巡视的辅助手段；
5）机房综合监控系统可通过语言对讲功能可对前方机房人员进行远程指导，并对发生事故原因和事故处理过程提供图像资料；
6）机房综合监控系统作为生产管理信息系统的一个应用，领导和专业管理人员在日常的生产管理工作中可直接根据现场的情况进行研究分析；
7）机房综合监控系统可作为现场安全作业督查、控制的辅助手段；
8）机房综合监控系统可作为对外交流参观、介绍公司装备情况的平台。
第3章系统总体设计
3.1监控系统结构
图表1机房综合监控系统拓扑图
机房监控系统支持两级或两级以上的联网结构，方便系统扩容。
3.2系统组成
机房综合监控系统由机房前端系统、传输网络和监控中心三部分组成，其中监控中心系统支持多级。
3.2.1机房前端系统
机房前端系统是信息采集部分，通过嵌入式机房处理单元，对机房内的视频监控、动力监测、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁、照明、电压电流、UPS和空调通风系统进行了整合，主要负责对机房视音频、环境量、开关报警量等信息进行采集、编码、存储及上传，并进行本地的相关联动。
3.2.2传输网络
机房综合监控系统的网络类型比较多元化，并没有统一标准，根据具体项目情况，可以依托已有的LAN，MAN、Internet等各种网络，也可以为机房系统专门铺设光纤新建网络链路。
监控中心及MIS网用户可以对系统进行监控，实时了解机房前端的运行情况；机房系统的视音频、报警信息可上传至监控中心并进入MIS网，供监控中心及MIS网用户查看调用。
3.2.3监控中心
监控中心可以只有一级也可以多级。
区域监控中心可管理所辖机房的所有监控设备，接收由所辖机房上报的环境、告警等信息，满足区域监控中心用户视频、环境信息查看、动力信息查询的需求。
同时如果还有上级监控中心，也可以提供相关的视频、环境等信息给上级监控中心。
3.3功能设计
随着机房无人值守建设的不断深入，机房综合监控系统除满足原有基本功能外，被赋予了许多新的要求。
我们的综合监控系统应具备如下功能：
●实时视频监视
通过视频监视可以实时了解机房内设备的信息，确定机房环境是否正常，是否有人出入，以及发生的报警是否误报，警情程度等等。
视频监控清晰可靠，直观的展现了机房监控区域的全貌。
●动力环境数据监测
机房的稳定运行需要稳定持续的供配电、保持在一定区间的温湿度、空调、UPS等设备的稳定运行等因素。
监控人员为全面地掌握机房的运行状况，需实时对温度、湿度、水浸、UPS、市电等动环信息进行采集、处理和上传，生成曲线和报表，方便实时监控、历史查询、统计分析。
●远程控制
监控中心通过客户端和浏览器可对所辖机房的任一摄像机进行控制，实现遥控云台的上/下/左/右和镜头的变倍/聚焦，并对摄像机的预置位和巡航进行设置控制应具有唯一性和权限性，同一时间只允许一个高权限用户操作；对门禁、照明、给排水和空调通风系统的开启进行控制。
●系统联动
通过前端数据采集设备与平台软件可以对各子系统进行关联：
当周界防御或火灾报警设备被触发时，有预置功能的摄像机还能自动转到预置点，按需设置联动录像功能；预设的报警能弹出窗口，并配合电子地图显示；当温湿度传感器检测到异常时，自动开启空调或调节空调参数，操作时可以联动相应位置的摄像机，对整个操作工程进行全程管控。
●语音对讲
在门禁刷卡处配置语音对讲设备，当巡检人员忘记带门禁卡时，通过对讲设备呼叫远方值班人员开启门禁，可以节省等待时间，提高工作效率。
●录像回放
对监控视频进行实时存储，记录告警前后的现场情况，记录机房内各种操作；通过网络调用回放录像，提供事故发生时的资料，为事故分析和事故处理提供帮助，并为事故处理和标准化作业教学提供宝贵的资料。
●配置维护
能对机房处理单元进行校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能。
机房处理单元及摄像机提供远程访问功能，管理员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，提高的设备维护效率。
●B/S方式访问
MIS用户通过B/S（Brower/Server）方式访问机房系统，B/S方式采用标准的HTTP协议，具有很强的开放性和兼容性，完全能融合在机房系统现有网络中。
.通过标准的IE浏览器，领导和值班人员可根据不同的权限对机房系统进行配置及控制，操作界面全部为中文可视化界面，使用非常方便。
第4章机房前端系统设计
4.1机房概述
机房根据应用行业的不同又分为计算机机房、电信机房、控制机房、屏蔽机房等类型。
不同的机房随着等级、应用及设备数量的不同，面积从几十平米到几千平米不等，所以视频及传感器数量随之也变化较大，需要针对每个项目具体选定，但机房的整体架构大体如下：
图表2机房平面图
4.2机房监控系统概述
机房前端系统包含了视频监控、门禁控制、环境监测、动力监测、安全防范、火灾报警、空调控制等子系统，将具有完整功能的多个子系统组合成一个有机的整体，提高系统维护和管理的自动化水平。
系统设计充分体现机房一体化安防建设应用技术和管理模式的先进性、智能性、规范化，走在全国领先水平。
4.3机房典型构架
图表3机机房前端综合监控系统
在机房前端监控系统中，IP摄像机通过以太网接入视频处理单元，其他子系统通过4-20mA模拟量输入、开关量输入、RS-485/232串口、以太网接入动环主机。
视频处理单元和动环主机接收子系统上传的视音频及动环、报警信息，并进行处理、上传，工作人员可通过客户端向子系统发送一系列的控制指令。
4.4视频监控子系统
机房摄像机是整个综合监控系统的视频信号源，主要负责对机房整体环境、机房设备等进行全天候的视频监视，同时能与其它子系统进行报警联动，满足机房运行对安全、巡视的要求。
这样当发生动力环境量、开关量、火灾系统等报警时，监控中心可以先通过视频监控进行机房具体信息的直观了解，避免因准备不足而导致行动盲目、低效，不能对报警进行及时有效的处理。
4.4.1监控点分布
机房一般分为主机房、辅助区、支持区、行政管理区等几部分，部分规模面积较小的机房，只有主机房和面积很小的辅助区。
辅助区的面积宜为主机房面积的0.2～1倍。
面积大于100m2的主机房，安全出口一般不少于两个。
机房均为封闭环境，且部分机房没有设计窗户，尤其夜间容易光线不足，虽有补光灯，也只是在需要时才人为打开，不能保证24小时的监控效果，所以以下室内监控选型我们均推荐使用带红外功能的摄像机。
另外有高清需求的，也可选择高清摄像机。
●主机房是主要用于信息处理、存储、交换和传输设备的安装和运行的建筑空间，包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域，是我们的主要监控区域。
对于主机房，我们选择球机实现大范围的监控需要，通过云台控制可以监看机房具体细节信息。
同时根据机房重要性以及甲方对监控标准的要求，配合半球或枪机进行特定范围的监控，如走道，每两排机柜之间的间隔，重要仪表显示等。
●辅助区是用于设备安装、调试、维护、运行监控和管理的场所，包括进线间、测试机房、监控中心、备件库、打印室、维修室等。
辅助区没有太多重要设备，空间使用密度较小，一般使用一个球机或半球作为全景监控即可。
●支持区是支持并保障完成信息处理过程和必要的技术作业的场所，包括变配电室、柴油发电机房、不间断电源系统室、电池室、空调机房、动力站房、消防设施用房、消防和安防控制室等。
支持区是动力、配电等保障区，根据实际面积大小，我们推荐使用一个球机做全景，并根据面积大小以及室内设备的数量和重要性，配合半球或枪机进行特定区域和位置的监控。
●行政管理区用于日常行政管理，包括工作人员办公室、门厅、值班室、盥洗室、更衣间和用户工作室等，一般不需要进行视频监控。
●机房出入口，推荐选用半球或枪机进行监控。
●部分机房有室外监控需求，推荐选择球机进行监控。
●摄像机的安装高度，室内宜为2~5m，室外应在3.5~10m，室外不得低于3.5m；
4.4.2摄像机选型
序号
监控位置
部署摄像机类型
1
室外
网络红外中速智能球机
网络高速智能球
2
室内（小范围）
红外防水枪型摄像机
红外防水半球摄像机
红外经济型网络半球摄像机
3
室内（全景）
网络中速智能球
红外防水半球摄像机
4.4.3视频处理单元
常规视频监控系统主要为机房运行管理提供基础技术支撑。
视频处理单元主要用于前端摄像机的管理，在今后一段时间内将存在三种模式：
模拟型、混合型和全数字型。
●对于监控点部署完善、设备投运周期短的模拟型站端系统，可继续使用原有设备，采用模拟型模式；
●对于监控点部署完善、设备投运周期短的模拟型站端系统，可升级部分网络高清监控，采用混合型模式；
●对于监控点部署不足、设备投运周期短的模拟型站端系统，可增设部分网络高清监控，采用混合型模式；
●对于监控点部署完善、设备投运周期长的模拟型站端系统，可全部升级改造，采用全数字型模式；
●对于监控点部署不足、设备投运周期长的模拟型站端系统，可全部升级改造，采用全数字型模式。
1）设备介绍
针对机房监控系统今后一段时间内并存的三种模式（模拟型、混合型和全数字型），我们在方案中将作出相应设计。
图表2站端系统后端视频设备选型表
系统模式
选择型号
接入路数
模拟型
DS-8116HF-ST
16路模拟
混合型
DS-9016HF-ST
最多32路网络+模拟
全数字型
DS-8632N-ST
最多32路网络
2）接入路数计算
混合型和全数字型视频处理单元最多支持32路接入，但是接入路数与摄像机的分辨率无关，主要视网络输入带宽而定，最大支持500W分辨率。
以DS-8632N-ST为例，最大输入带宽为80Mbps，而一般情况下摄像机所需带宽如下：
D1—2Mbps；720P—4Mbps；1080P—8Mbps。
4.5动力环境监测子系统
机房内运行着大量的精密贵重设备，这些设备的正常稳定运行，对周围环境的要求非常高，要求环境长时间保持在一个相对较小的变化范围内，否则会影响设备寿命或导致设备损坏。
我们根据机房的实际需求，为机房配置温湿度传感器、水浸探头等环境监测设备，监测机房环境，这些环境信息通过动环主机实现数据集中上传。
4.5.1环境数据处理单元
环境监测、安全警卫、消防报警、智能控制等子系统部署在机房内，但各系统独立运行，无法发挥系统功能，同时也给维护和管理带来了不便。
为了实现多系统的综合监控、集中管理，急需对各子系统进行集成。
3）设备介绍
环境数据处理单元是机房综合监控系统的核心设备，实现环境信息、报警信息实时处理、传输、存储等功能。
环境数据处理单元采用一体化设计，兼容多种规格的接口，可以保护现有投资，避免重复建设，今后可以增加主机数量以支持更多的子系统接入。
多功能动环监控报警主机（环境数据处理单元），是针对机房特点量身设计的监控报警主机，它的出现解决了站端多系统集成的问题。
它可以通过开关量接口、4-20mA模拟量接口、RS-485串口与各子系统连接，对各种数据进行汇聚，处理成数字信号，并可以提供向上的接口供平台访问、管理。
4）主要功能
●采集机房内的开关量信号，接受站端管理单元信号控制开关量输出；
●采集机房内的模拟量信息，并上传站端管理单元；
●采集机房内的串口数据，并上传站端管理单元。
5）配置原则
根据机房现场动环监测设备的接口数量进行配置，对于RS-485设备，支持总线方式。
4.5.2温湿度传感器
对于机房内精密的电子设备，其正常运行对环境温湿度有比较高的要求。
机房环境条件的好坏，对充分发挥设备的性能，延长机器使用寿命、确保数据安全性以及准确性都是非常重要的。
按照《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008规定，A级和B级主机房开机时的温度范围为23℃±1℃，相对湿度为40%~55%，C级主机房开机时的温度范围为18~28℃，相对湿度为35%~75%。
为了确保机房设备安全可靠地运行，需要在机房的各个重要部位，装设温湿度检测模块，一旦发现温湿度越限即刻启动报警，进行空调开启或调温等联动，并提醒管理人员及时处理，同时系统记录下的温湿度数据和变化曲线可供机房管理人员参考，以方便根据当地的各季节的温湿度状况适时调整，及时防范因温湿度质量而造成不必要的设备损坏。
1）技术介绍
温湿度传感器，采用传感、变送一体化设计，采集温湿度数据，进行数据校正转换，转换成4-20mA电流环信号上传，并能在现场LCD上显示。
2）主要功能
机房内的温湿度传感器通过4-20mA接口连接至动环主机，温湿度模拟量能实时上传中心
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