CN100382515C

CN100382515C - 动力、环境集中监控管理系统

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Publication number: CN100382515C
Application number: CNB2005100271822A
Authority: CN
Inventors: 张康明; 桂文峰
Original assignee: SHANGHAI INTEGRATED COMMUNICATION EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI INTEGRATED COMMUNICATION EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2025-06-28
Also published as: CN1889468A

Abstract

本发明涉及一种动力、环境集中监控管理系统，它包括装有液晶显示器LCD显示窗口和输入键盘的结构件及在结构件内安置的模块化的电子线路板，电子线路扳包括总线模块、通信模块、协议转换模块、LCD显示模块、存储模块、多路输入输出I/O模块和电源模块。本系统采用智能化专家分析系统，集上述各功能模块于一体，并实施叠加组合，主、备路由接口、调试接口和短信接口分别连接通信模块，协议转换模块、现场总线、扩展总线与通信模块连接配置，通信模块、存储模块、LCD显示模块和I/O模块与32位CPU连接。本发明集通信、协议转换、I/O采集、总线收敛、液晶显示等为一体，整机采用低功耗元器件和节能即休眠等电源管理技术，使之成为低功耗的“绿色监控”系统，从而节约了能源和资源。

Description

动力、环境集中监控管理系统

技术领域

本发明涉及监控管理系统，特别涉及一种动力、环境集中监控管理系统。

背景技术

现有的动力、环境集中监控管理系统均由通信控制器、协议转换器、I/O采集器等多种硬件装置，组成远程监控的硬件系统，采集各种各样的监控信号，如电压、电流、温度、湿度等，传送到计算机系统上再经过软件进行分析、显示，以达到监控动力、环境的目的。由于采用分散方式组建硬件，造成终端采集层监控装置体积庞大，而不能灵活组合，还使得投资成本增大，造成资源和原材料的浪费，且通用性差。虽然有些监控发备是由一个产品构成，但是它仍然是由多个CPU协同处理，也只能勉强解决体积问题。

现有的动力、环境集中监控管理系统无论是计算机监控软件还是终端采集层监控装置，对采集的信号仅能做到简单分析，还谈不上具有过滤等智能分析的功能。因此，有时由于单个设备的告警会引起多个告警，譬如市电断电将会引起三相陆续缺相告警，而后形成各种设备供电告警，这些都是重复的告警，造成中心维护人员在处理告警时顾此失彼，大大增加了维护人员的工作量，同时降低了维护质量。

另外，现有动力、环境集中监控管理系统的终端采集层监控装置在电源设计上，一般没有对电源管理的使用进行专门设计，加上多个装置同时工作，使得电能使用效率降低，功耗增大，显然不能满足现代节能的需要。

发明内容

本发明的任务是提供一种改进的动力、环境集中监控管理系统，它解决了现有动力、环境集中监控管理系统的硬件组合分散、体积庞大、投资成本大、通用性差、非智能化以及浪费能源的问题。

本发明的技术方案如下：

一种动力、环境集中监控管理系统，它包括装有液晶显示器LCD显示窗口和输入键盘的结构件及在结构件内安置的模块化的电子线路扳，电子线路扳包括总线模块、通信模块、协议转换模块、LCD显示模块、存储模块、多路输入输出I/O模块和电源模块，所述集中监控管理系统采用智能化专家分析系统，集上述各功能模块于一体，并实施叠加组合，主、备路由接口、调试接口和短信接口分别连接通信模块，协议转换模块、现场总线、扩展总线与通信模块连接配置，通信模块、存储模块、LCD显示模块和I/O模块与32位CPU连接；

所述通信模块由对上2路即主路由和备份路由的通信端口、对下带有连接32路的总线模块、协议转换模块组成，对上通信采用RS232/422/485或100/10Base-T或通用分组无线业务GPRS技术或其组合，对下通信的总线端口采用RS232/422/485或100/10Base-T或GPRS或nRF或电力载波或双音频或其组合；通信模块具备现场维护Debug接口，采用传统的超级终端文本界面或Web服务；总线端口连接下级小型局站监控设备以进行组网和管理；

所述协议转换模块有四个以上，直接连接和监控4路以上通信协议的智能设备，智能设备监控配置主动上传；

所述LCD显示模块和人机交互模块作为现场工作日志操作平台，用于现场查询各类实时数据、历史数据和日常维护；

所述存储模块用于存储历史告警数据、测试数据和操作日志；

所述I/O模块配置16路以上I/O采集开关量和模拟量，并具备监控通道自识别和监控配置主动上传功能；

所述电源模块采用AC220V或DC-48V/DC3.3V供电。

为了解决硬件组合分散化、非智能化和浪费能源的问题，本发明利用32位微处理器与可编程逻辑阵列的组合为核心，将多路通信控制接口、人机交互部分、海量存储部分、I/O采集控制部分以及可进行控制每个模块供电的智能供电部分，集成在同一结构部分中，实现监控装置的集中化。为了增设智能化的功能，本发明在计算机监控软件和监控装置的软件上将逻辑电路和时序控制转换成软件算法形成专家分析软件，实现监控的智能化。在节能方面，本发明的监控装置设计了专用的供电控制部分，通过监控装置的软件对各部件供电进行管理，提高电能使用的效率，在一定程度上达到了节能作用。

本发明综合应用了32位微处理机、智能专家分析系统、实时多任务操作系统(RTOS)和模块化组合等技术，满足了现代通信及非通信机房的动力、环境集中监控管理系统的智能化需求。在实际应用中可根据通信或非通信机房的规模大小灵活配置，同时整机采用低功耗元器件(IC-3.3V供电)和节能即休眠等电源管理技术，使之成为低功耗的“绿色监控”系统，从而节约了能源和资源。

本发明是一种集中化、综合化、智能化的动力、环境集中监控管理系统，它具有以下优点：

1.集通信、协议转换、I/O采集、总线收敛、液晶显示等为一体。

2.采用模块化设计技术，各个模块相对独立又可以随意组合，即使某一模块出现故障也不会影响其它模块正常工作。

3.采用低功耗元器件(IC-3.3V供电)和节能即休眠等电源管理技术，使整机成为低功耗的“绿色监控”系统，从而达到节能的目的。

4.固件设计应用实时多任务操作系统(RTOS)，以提高数据的并行处理能力和系统的响应速度。

5.采用专家分析系统和智能数据分析技术，运用自身的专家知识库，对所产生的告警进行过滤、关联和屏蔽，以减轻维护人员的工作强度。

6.采用智能监测技术，系统具有出错自检和自动复位功能，对信息处理具有良好的容错和纠错功能，同时对各类接口信号具有故障侦测功能，并提供可闻可视的报警显示。

7.采用在系统可编程(ISP)技术结合通信网络技术，实现固件的远程自我更新功能，方便了系统的升级和完善。

本发明的动力、环境集中监控管理系统可广泛应用于电信、电力、有线电视、银行等企事业单位的机房。

附图说明

图1是本发明的一种动力、环境集中监控管理系统的监控管理示意图。

图2是图1集中监控管理系统中监控装置的硬件连接方框图。

图3是图1集中监控管理系统的智能分析过程示意图。

图4是图1集中监控管理系统的数据分析处理流程图。

具体实施方式

参看图1，本发明的一种动力、环境集中监控管理系统包括装有液晶显示器(LCD)显示窗口和输入键盘的结构件，以及在结构件内安置的模块化的电子线路板。电子线路板包括总线模块、通信模块、协议转换模块、LCD显示模块、存储模块、多路输入输出I/O模块和电源模块。

本动力、环境集中监控管理系统集上述各功能模块于一体，并实施叠加组合。主、备路由接口、调试接口和短信接口分别连接通信模块，协议转换模块、现场总线、扩展总线与通信模块连接配置，通信模块、存储模块、LCD显示模块和I/O模块与32位CPU连接。

本动力、环境集中监控管理系统采用32位单片微处理器芯片作为单片机控制电路的主控芯片，对各模块的状况及工作过程进行检测和控制。32位CPU通过总线与通信模块、LCD显示模块、I/O模块和存储模块相连。通信模块通过通信信号线、控制线与协议转换模块、现场总线模块及主备路由通信接口和调试接口相连。电源模块采用AC220V或DC-48V/DC3.3V向各模块供电。

包含总线、协议转换模块在内的通信模块，组成部分由对上2路即主路由和备份路由的通信端口和对下支持32路以上的总线通信端口组成，对上通信采用RS232/422/485或100/10Base-T或通用分组无线业务(GPRS)技术或其组合，可以使组网方式有更多选择，如DDN/PCM/PSTN/GPRS等，即：数字数据服务(DDN)、脉冲编码调制(PCM)、公共开关电话网络(PSTN)、通用分组无线业务(GPRS)等。对下通信带有总线端口，采用RS232/422/485或100/10Base-T或GPRS或nRF或电力载波或双音频或其组合，其型式有更多选择。

通信模块具备现场维护Debug接口，采用传统的“超级终端”文本界面或者Web服务。总线端口用于对下级小型局(站)监控设备进行组网和管理，还可实现对非智能空调的节能和集中监控管理。对于监控设备本身具备地址配置自动上传的功能，还包括告警通知、身份确认、状态查询等。

通信模块配置管理的协议转换模块由四个以上组成，可直接监控4路以上不同类型和通信协议的智能设备，如：智能空调、电源、油机和不间断电源(UPS)等，在不需要另外增添硬件的情况下进行集中管理，智能设备监控配置可主动上传。

LCD显示模块和入机交互模块作为现场工作日志操作平台，用于现场查询各类实时数据、历史数据和日常维护。

存储模块用于存储历史告警数据、测试数据和操作日志，还可外接存储接口用于数据备份。

I/O模块配置16路以上I/O采集开关量和模拟量，还可扩展至128路I/O采集开关量和模拟量，可选择定义。它具备监控通道自识别和监控配置主动上传功能，可采用光电隔离技术保护输入端。

电源模块采用低功耗(AC220V或DC-48V/DC3.3V供电)和节能(休眠等)电源管理技术，使其成为低功耗的“绿色监控”系统，从而节约了能源和资源。

本系统整机采用低功耗元器件IC-3.3V供电和电源休眠管理技术。

参看图2，以32位微处理器为核心，集成可编程逻辑器件、通信控制器件、LCD显示器件、键盘器件、海量存储器件以及AD转换器件和继电器为一体，使本动力、环境集中监控管理系统的监控装置只需单个微处理器的智能综合监控主机即可实现。32位微处理器是一种目前应用广泛的微处理芯片，由于它的寻址范围宽、运算速度快，已经远远优于8位和16位微处理器。

从图2中可以看到，通信控制部分由可编程的逻辑器件FPGA和各通信接口构成，采用可编程逻辑器件可以实现在线配置支持各种通信协议的网络，如RS232/RS422，TCP/IP，GPRS，nRF等，并可以配置多路通信端口，用于实现主备路由通信、现场维护接口、现场总线扩展、协议转换通信，是解决将多个监控装置转换成一个监控装置的核心技术。

智能供电部分实际上是以可编程逻辑器件为主，根据监控主机各个芯片的休眠功能或者利用三极管通断或者对电平的转换，由32位微处理器进行合理控制，使电能的利用达到最高的效率，从而实现节能的目的。

LCD、键盘部分是提供进行人机交互的良好界面，是现场维护实现监控的最简捷的方式。

海量存储部分由于采用了32位微处理器，配备USB接口设计、IDE接口设计，使存储寻址与计算机相当。利用本海量存储特性，微处理器可以实现数据库的应用，为实现智能分析建立了有效的硬件平台。

I/O采集控制部分是以AD转换器件、继电器器件为基础，通过32位微处理器进行采集和控制。

本系统具备智能化数据分析处理功能。智能化数据分析处理功能包括智能化专家分析系统、模糊控制、神经网络人工智能技术，以对关联告警进行过滤处理及运行数据的统计、分析与归纳。

参看图3，智能化专家分析系统装有数据源收集模块、基本逻辑运算模块、时序控制分析模块、专家算法模块和应用模块。数据源模块是用于建立分析用的各种数据参数，如监控点序号、监控点值范围等。基本逻辑运算模块是对“与”、“或”，“+”，“-”等基本逻辑运算进行组合，用于建立面向对象的算法。时序控制分析模块是对监控对象的数据源进行时序过滤和逻辑运算时序控制的算法模块。专家分析模块是建立在数据源模块、基本逻辑运算模块和时序控制分析模块上，形成具有过滤、延时、数据优化等功能的算法。应用模块是建立专家分析模块，将监控对象与专家分析算法组合，形成智能的专家分析应用。

智能化专家分析系统具有逻辑运算与时序结合的专家分析算法，使监控分析处理得以在智能综合监控主机上实现。采用智能化专家分析系统、模糊控制、神经网络等人工智能技术，来模拟人的思维，在系统运行过程中对设备相关的知识和以往的处理方法进行学习，对关联告警进行过滤处理，能够根据系统发生的故障和系统的运行参数进行统计，得出优化系统运行的建议，还能够列出故障发生的可能原因并提出相应的解决办法，从而极大地方便了维护人员对故障的处理。同时协助使用人员迅速找出故障原因，排除故障；对设备的实时运行数据和历史数据进行分析、归纳，不断地积累经验，以优化系统性能，提高维护质量，帮助维护人员提高决策水平。数据分析处理功能包括告警分析功能、故障预测功能和运行优化功能。

参看图4所示的智能化数据分析处理流程，本系统应用实时多任务操作系统(RTOS)，采用专家系统的智能数据分析技术，运用自身的专家知识库，对所产生的告警进行过滤、关联和屏蔽，以减轻维护人员的工作强度。当发生一个或多个告警时，系统先根据事先设定的对应关系进行分析后过滤掉联带的告警，因为在大多情况下一个主要告警会联带出许多不必要的次要告警，向中心平台送达重要的告警，然后系统会跟据历史数据记录等经验库分析故障可能的原因，提出排除故障的建议和解决办法，根据实际情况还可以对某些故障进行自动消除，通过智能技术的应用可以大大减轻维护人员的工作强度，做到轻松、高效地维护和管理。

Claims

1.一种动力、环境集中监控管理系统，它包括装有液晶显示器LCD显示窗口和输入键盘的结构件及在结构件内安置的模块化的电子线路扳，电子线路扳包括总线模块、通信模块、协议转换模块、LCD显示模块、存储模块、多路输入输出I/O模块和电源模块，其特征在于，所述集中监控管理系统采用智能化专家分析系统，集上述各功能模块于一体，并实施叠加组合，主、备路由接口、调试接口和短信接口分别连接通信模块，协议转换模块、现场总线、扩展总线与通信模块连接配置，通信模块、存储模块、LCD显示模块和I/O模块与32位CPU连接；

所述电源模块采用AC 220V或DC-48V/DC3.3V供电。

2.根据权利要求1所述的动力、环境集中监控管理系统，其特征在于，所述智能化专家分析系统具备智能化数据分析处理功能，它包括专家分析系统、模糊控制、神经网络人工智能技术，以对关联告警进行过滤处理及运行数据的统计、分析与归纳。

3.根据权利要求2所述的动力、环境集中监控管理系统，其特征在于，所述数据分析处理功能包括告警分析功能、故障预测功能和运行优化功能。

4.根据权利要求1所述的动力、环境集中监控管理系统，其特征在于，以32位微处理器为核心，集成可编程逻辑器件、通信控制器件、LCD显示器件、键盘器件、海量存储器件以及AD转换器件和继电器为一体，使本动力、环境集中监控管理系统的监控装置在单个微处理器的智能综合监控主机上即可实现，所述智能化专家分析系统具有逻辑运算与时序结合的专家分析算法，使监控分析处理得以在智能综合监控主机上实现。

5.根据权利要求1所述的动力、环境集中监控管理系统，其特征在于，所述系统整机采用低功耗元器件IC-3.3V供电和电源休眠管理技术。

6.根据权利要求1所述的动力、环境集中监控管理系统，其特征在于，所述存储模块外接扩展存储接口用于数据备份。

7.根据权利要求1所述的动力、环境集中监控管理系统，其特征在于，所述I/O模块扩展至128路I/O采集开关量和模拟量。

8.根据权利要求1所述的动力、环境集中监控管理系统，其特征在于，所述I/O模块采用保护输入端的光电隔离技术。