CN103869771A - 一种环境监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环境集中监控系统，该系统包括：信息采集前端，主要用于采集温度、湿度、空调运行状态及运行参数、电压、配电柜开关闭合状态在内的环境数据；监控主机，用于搭载所述信息采集前端和报警设备，读取所述信息采集前端的工作状态信息和参数，反馈给监控终端，并直接控制所述信息采集前端；数据库，用于存储所述信息采集前端所采集的环境数据；报警设备，基于所述监控主机的设置，当所述信息采集前端所采集的环境数据超出一定阈值时，发出报警；监控终端，用于接收所述监控主机反馈的工作状态信息和参数并实时显示，以及向所述监控主机发送操作命令。与现有技术相比，本发明可以有效提升环境监控的效率。

Description

一种环境监控系统

技术领域

本发明涉及监控技术领域，尤其涉及一种环境监控系统。

背景技术

随着我国移动通信事业的高速发展，移动通信网络的规模日益庞大，特别3G网络的建设和投入运行，各种数据业务、多媒体业务、增值业务的设备数量也日益增加，其采用更前沿的通信、计算机技术，产品的集成度更高，所承载的用户服务更多；在这种情况下，通信设备对其运行环境也提出了更为严格的要求，相应地电源设备的数量和种类都大大增加，维护工作量也随之骤增。如何保证动力设备安全供电，在动力电源、机房环境出现异常情况时，如何快速准确定位并排除故障，提高设备维护效率，保障网络设备的正常运行，是网络运维工作的重中之重。

机房环境设备预防性维护、应急供电抢修、维护等都是劳动密集型工作，传统的“有人值守+断电抢修”维护模式，执行效率低、资源耗费大，难以适应设备和运行环境维护工作发展的要求。“生产关系要适应生产力的发展”，维护体制必须向集中化、精细化转变，机房环境集中监控系统适时而生。

通信动力与环境集中监控的基本目的，是对网上运行的通信动力与环境设备进行实时自动监控，实现少人或无人值守，改变过去由人员看守的落后维护方式。是在少人或无人值守的条件下实现新的具有科学性的维护管理方式的运作。大量的实时数据，直观的反映设备、系统的真实状态。通过对监测数据的科学处理、分析，可定性或定量地对设备、系统工作品质给予准确的评价。可以以大量的技术数据为依据，指导设备的检修维护，制定科学合理的设备维护计划。充分利用设备的自动化功能，使用科学的操作程序，把过去落后、复杂的监测方式、方法进行改进提炼，并通过先进的自动监测手段，把设备维护工作变的简单、轻松、准确、高效。用准确、快速、真实的数据全面表现设备及系统的运行状况，是实现集中维护、集中管理的根本保证。

目前各大企业已将动力环境监控系统的建设和应用作为重要工作内容，但现有动力环境监控系统只是处于粗放型的监控层面，还不能形成有效的监控维护管理体系，缺少必要的集中化的设备管理、故障管理等综合应用功能，不能满足日益提升的维护管理要求。

发明内容

本发明的目的是加强对电源设备维护管理工作的信息化支撑手段，提高维护管理效率，有效整合动力环境监控系统信息资源。

根据本发明的一个方面，提供了一种环境集中监控系统，该系统包括：

信息采集前端，主要由机柜电源插座、配电柜及电表、不间断电源、空调、漏水监测装置、温湿度传感器组成，主要用于采集温度、湿度、空调运行状态及运行参数、电压、配电柜开关闭合状态在内的环境数据；

监控主机，主要由工控机组成，用于搭载所述信息采集前端和报警设备，读取所述信息采集前端的工作状态信息和参数，反馈给监控终端，并直接控制所述信息采集前端；

数据库，用于存储所述信息采集前端所采集的环境数据；

报警设备，基于所述监控主机的设置，当所述信息采集前端所采集的环境数据超出一定阈值时，发出报警；

监控终端，用于接收所述监控主机反馈的工作状态信息和参数并实时显示，以及向所述监控主机发送操作命令。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明提供的系统是一个网络化的集成系统，各局站的动力设备及运行环境数据通过传输网络集中到监控中心，并进行存储、处理，实时呈现运行数据和告警数据；

(2)本发明使得通信企业可以全面撤消局站有人值守，变被动的抢修模式为主动的预防性维护模式，达到减员增效的目的；

(3)本发明提供的系统通过底层设备采集的机房环境系统数据将这些数据存储在中间层的数据库中，通过用户层的应用处理软件实现良好人机界面的监控画面，直观地反应当前机房的各项运行参数为机房工作人员了解和控制机房应诉做出必要的决策支持；

(4)本系统通过齐全的数据分析为用户提供决策，避免了不必要的失误，增强了系统的可靠性；系统针对不同的用户划分权限，更好地维持系统的稳定性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为根据本发明一个优选实施例的环境集中监控系统的示意性框图；

图2为根据本发明一个优选实施例的湿温度传感器与监控主机进行通信的流程图；

图3为根据本发明一个优选实施例的模拟型传感器的工作流程示意图；

图4为根据本发明一个优选实施例的工控机与所述信息采集前端和报警设备的连接关系示意图；

图5为根据本发明一个优选实施例的监控线程示意图；

图6为根据本发明一个优选实施例的管理员权限窗口的操作流程示意图；

图7为根据本发明一个优选实施例的对报警变量进行处理的流程示意图；

图8至图11示出根据本发明的监控终端对各设备进行监控的画面示意图；

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

根据本发明的一个方面，提供了一种环境集中监控系统。请参考图1，图1为根据本发明一个优选实施例的环境集中监控系统的示意性框图，如图1所示，该系统主要包括：

信息采集前端101，主要由机柜电源插座(PDU)、配电柜及电表、不间断电源(UPS)、空调、漏水监测装置、温湿度传感器组成，主要用于采集温度、湿度、空调运行状态及运行参数、电压、配电柜开关闭合状态在内的环境数据；

监控主机102，主要由工控机组成，用于搭载所述信息采集前端和报警设备，读取所述信息采集前端的工作状态信息和参数，反馈给监控终端，并直接控制所述信息采集前端；

数据库103，用于存储所述信息采集前端所采集的环境数据；

报警设备104，基于所述监控主机的设置，当所述信息采集前端所采集的环境数据超出一定阈值时，发出报警；

监控终端105，用于接收所述监控主机反馈的工作状态信息和参数并实时显示，以及向所述监控主机发送操作命令。

下文将对上述各装置或设备的工作过程进行详述。

其中，所述信息采集前端中的所述UPS在本实施例中为所述环境中的各设备供电，保持各设备的正常工作。所述监控中心通过获取所述UPS的相关数据(例如电压、电流、频率、功率等参数)，对其进行监控。

所述信息采集前端所包括的传感器不限于温湿度传感器，还可以包括亮度传感器、烟尘传感器、电磁辐射传感器、声强传感器等，在此不作限制，基于不同的监控环境配置不同类型的传感器。对于湿温度传感器而言，本实施例优选采用SHT11(一种传感器型号)数字型传感器，基于I²C总线与所述监控主机进行通信，具体的通信流程可参考图2，图2为根据本发明一个优选实施例的湿温度传感器与监控主机进行通信的流程图。如图2所示，两者启动数据传输后，由所述监控主机箱所述湿温度传感器发送命令，判断应答信号是否为1，如果是，则等待10毫秒，如果否，返回判断步骤；然后读取相关数据，结束。

对于其他类型的传感器而言，在适当的时候也可以采用模拟型传感器，通过模拟型传感器将信息以电压的形式输出，通过A／D模数转换，将其转换为实际物理值。为提高精度，可进一步采用平均值算法处理所述物理值。对于所述模拟型传感器的工作流程可参考图3，图3为根据本发明一个优选实施例的模拟型传感器的工作流程示意图。如图3所示，当所述模拟型传感器采集的数据超过假定的阈值10个，则计算其平均值，然后再将其转换为物理值，并放入数据库中的相应数据表。

在本实施例中，所述监控主机的核心为工控机，用于对环境进行24小时不间断的监控。管理。所述工控机至少为一台，可以提供诸如USB(通用串行总线)、串口和并口等各类接口。为了搭载子系统中更多的设备，基于工控机提供的PCI(Peripheral Component Interconnection，周边元件扩展接口)插槽，为所述工控机配置一块PCI串口扩展卡以增加串口的数量。优选地，选用可以区分4串口9针公头RS-232接口的PCI串口扩展卡。优选地，所述工控机的配置包括：AMD Athlon64x2Dual CoreProcesser4000+处理器，主频2.11GHz，1GB DDR2内存，50GB硬盘，Windows XP SP3操作系统。本领域技术人员应能理解上述工控机仅为举例，其他现有的或今后可能出现的可以作为监控主机核心的设备如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

针对所述信息采集前端中各设备与所述监控主机的连接而言，可以通过所述工控机的各种接口(包括USB接口、串口和并口等)来连接。优选地，为了使所述工控机搭载更多设备，为其配置至少一个PCI串口扩展卡来增加串口的数量。在本实施例中，选用可以区分4串口9针公头RS-232接口的PCI串口扩展卡。

本实施例中的报警设备104包括现场声音报警设备和电话语音与短信报警设备。其中，现场声音报警设备通过工控机提供的Audio(音频)接口连接所述工控机，用于根据所述监控主机的设置自动播放报警声音；所述电话语音与短信报警设备可以通过工控机提供的USB端口进行连接。

对于工控机与所述信息采集前端和报警设备的连接关系，可参考图4，图4为根据本发明一个优选实施例的工控机与所述信息采集前端和报警设备的连接关系示意图，为简明起见，请参考上文所述，对此不再详述。

而对于所述监控主机与所述信息采集前端中各设备的通信而言，本发明优选采用Modbus工业现场总线协议的RTU模式进行通信。在所述Modbus通信协议下，信息以报文帧的方式进行传输。进一步地，在RTU模式下，如下表1所示，其中示出了RTU模式中的位序列，一个报文中的每个字节包含两个4位的十六进制字符，包括1个起始位(逻辑0)，8个数据位、1个奇偶校验位和1个停止位(逻辑1)。

起始

1

2

3

4

5

6

7

8

校验

停止

表1

其中，对于RTU模式的所述报文帧格式可参考下文中的表2：

起始	地址	功能码	数据	CRC校验	结束
						>=3.5字符	8位	8位	N*8位	16位	>=3.5字符

表2

进一步地，在所述RTU模式下，所述监控终端对监控主机的数据读取和信息操控主要通过相关功能码来实现。为更好地控制每一台设备，所述监控主机对所述信息采集前端中的各设备配置唯一的设备地址，并根据该地址读取所述各设备的工作状态信息、参数和控制所述各设备。

对于所述监控主机的工作线程而言，可参考图5，图5为根据本发明一个优选实施例的监控线程示意图。如图5所示，启动主线程后，分别启动4个工作线程对4个串口进行监控。其中，监控的方式采用轮回寻址、循环访问的形式。通过工作线程，将所接收的数据返回主线程，由主线程负责将所返回的数据存入数据库，并显示在所述监控主机的界面上。当然，由于所述监控主机对报警设备进行了相应设置，当所接收的数据超过一定阈值时，则除启动工作线程外，还启动报警线程进行报警，并将所述报警数据存入数据库中。

其中，根据优先级不同，可以将所述报警划分为5个等级。当触发报警时，根据其设置发出现场声音报警、电话语音报警和短信消息报警三种方式，并根据报警优先级在所述监控终端显示报警位置及报警个数。

对于所述数据库而言，其还包括独立的历史数据库和报警数据库，分别用于存储所述信息采集前端采集的正常数据和超过一定阈值的异常数据。

对于所述数据库与所述监控主机的连接而言，优选采用ADO.NET数据库接口进行互连。当所述监控主机中的应用程序需要连接所述数据库时，只需将数据库中的数据读入内容，以数据集的形式进行存储，而无需与所述数据库保持不间断的连接状态，如此，节省了资源，提升了所述应用程序的工作效率。

对于本发明数据库中的各类数据表而言，主要包括如下类型：

(1)用户信息数据表(tb_user)，用于记录所述监控系统用户的基本信息，例如姓名、密码和权限，如表3所示：

列名称	数据类型	是否为空
			ID	int
UserName	varchar(50)
			Password	varchar(50)
PopName	varchar(50)

表3

(2)用户登录数据表(tb_LoginDetail)，用于记录所述监控系统用户的登录信息，如表4所示：

列名称	数据类型	是否为空
			LoginTime	datatime
ExitTime	datatime
			UserName	varchar(50)

表4

(3)设备信息数据表(tb_设备信息)，用于记录下位机中各设备的信息，如表5所示：

列名称	数据类型	是否为空
			设备购入时间	datatime
设备名称	varchar(50)

设备金额	money
			设备厂家	varchar(50)	√
设备厂家联系方式	varchar(50)	√
			设备备注	text	√

表5

(4)报警联系人数据表(包括电话报警和短信报警联系人数据表，tb_AlarmContactPerson)，用于记录报警联系人的联系信息，如表6所示：

列名称	数据类型	是否为空
			ID	int
ContactPerson	varchar(50)
			PhoneAlarm	int	√
SMSAlarm	int	√

表6

(5)PDU电压电流数据表(tb_PDU电压电流)，用于记录所述机柜电源插座的电压电流，如表7所示：

列名称	数据类型	是否为空
			日期时间	datatime
PDU1电压	varchar(50)	√
			PDU1电流	int	√
PDU2电压	int	√
			PDU2电流	int	√
PDU3电压	int	√
			PDU3电流	int	√

表7

(6)温湿度监测数据表(tb_温湿表)，用于记录所述温湿度监控传感器采集的温湿度数据，如表8所示：

列名称	数据类型	是否为空
			日期时间	datatime
A点温度	varchar(50)	√
			A点湿度	int	√

B点温度	int	√
			B点湿度	int	√

表8

(7)漏水监测数据表(tb_漏水监测)，用于记录所述漏水监控设备采集的各个漏水节点的数据，如表9所示：

列名称	数据类型	是否为空
			日期时间	datatime
漏水监测节点1	text	√
			漏水监测节点2	text	√
漏水监测节点3	text	√
			漏水监测节点4	text	√

表9

(8)空调数据表(tb_空调)，用于记录所述空调的运行状态数据和运行参数，如表10所示：

列名称	数据类型	是否为空
			日期时间	datatime
空调1送风温度	int	√
			空调1回风温度	int	√
空调1漩涡温度	int	√
			空调2送风温度	int	√

表10

本领域技术人员应能理解上述数据表类型仅为举例，其他现有的或今后可能出现的数据表类型如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

针对上述各数据表中的数据查询而言，相关应用程序可以通过开源程序框架WPF中的控件(datagrid控件)绑定到相关的数据表来实现。

对于所述监控终端而言，其可以远程管理所述多个监控主机，实行集中控制，其上配置有不同使用权限的操作窗口，具体包括：

管理员权限窗口，用于显示所述监控主机反馈的工作状态信息和参数，并提供向所述监控主机发送向所述信息采集终端和报警设备更改相应配置的操作命令；

普通用户权限窗口，只限于显示所述监控主机反馈的工作状态信息和参数。

对于管理员权限窗口而言，一旦进入，可以通过向所述监控主机发送命令，配置所述监控主机的串口以及所述信息采集前端中各设备的参数，并读取所述监控主机反馈的各种信息，一旦发现其中的信息异常，可以直接向所述监控主机发送命令，使所述报警设备发出警报，并将相关数据存入报警数据库。关于管理员权限窗口的具体操作流程可参考图6，图6为根据本发明一个优选实施例的管理员权限窗口的操作流程示意图。只有当用户输入正确的用户名和密码后方可成功登录所述监控终端，并由所述监控终端根据所述用户的相应权限加载不同的主窗口或主界面。本领域技术人员应能理解上述不同使用权限的操作窗口仅为举例，其他现有的或今后可能出现的具有其他权限的操作窗口如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

为了提升实时显示效果，所述监控终端以变量的形式显示所述信息采集前端采集的各设备信息。在所述监控终端中，如上文所示，一旦登陆管理员权限窗口，即可以对所述监控主机的各端口进行配置，并可以在所述窗口界面添加更多的相应信息变量。当通过所述管理员权限窗口向所述监控主机发送操作特定设备的指令时，所述监控主机根据该指令，可以直接越过其他无关设备，直接操作特定设备，待主线程接收到该特定设备返回的相应信息后，可以通过所述管理员权限窗口对所述特定设备进行下一轮操作。

以报警信息为例，所述监控终端上显示报警界面时，可以根据报警的等级在其中的报警状态栏进行不同的显示。而对于报警信息的处理流程，而参考图7，图7为根据本发明一个优选实施例的对报警变量进行处理的流程示意图。如图7所示，本监控系统启动时，配置相应的报警参数，包括报警等级、报警上下线、报警方式等；然后，对是否发生报警进行判断，需要报警时，读取数据库中报警联系人对应的数据表，启动各种形式的报警；在所述监控终端的相应报警状态栏提示报警位置，判断是否有新的报警产生，如果是原有的报警状态仍在持续，则确认报警信息，否则，继续报警；确认报警信息后，在报警状态栏显示优先级较低的报警位置，并进一步判断报警个数是否为0，如果否，继续确认报警信息，否则，清空报警状态栏，停止播放现场报警声音，返回到是否发生报警的判断步骤。

为了更形象地展示监控终端中对各设备的监控画面，可参考图8至图11，图8-图10为根据本发明一个优选实施例的监控终端的监控画面示意图。如图8所示，示出了各个机房的温湿度传感器所测量的温湿度数据，一旦某个机房内的温度、湿度值超过一定阈值，达到报警状态时，湿温度值的显示发生改变，例如颜色突变为红色，与此同时，相应报警设备发出报警，以提示管理员发出相应操作指令。

请继续参考图9和图10，图9和图10分别为根据本发明一个优选实施例对机房空调的运行参数和运行状态进行监控的界面示意图。其中，所述空调的运行参数和运行状态数据基于空调自带的智能通讯接口及通讯协议传输至所述监控中心。图中以不同的颜色示出了空调的不同工作状态。优选地，所述监控终端还可以基于所述数据的变化形成相应的曲线，以直观地展示相应设备的运行状态。

请继续参考图11，图11示出了根据本发明一个优选实施例的对机房配电柜开关进行监测的界面示意图。根据图11，可以清晰看到各重要开关的运行状态。一旦某开关出现异常跳闸或断电等情况，相应报警设备按照预设的报警方式报警。

为了更好地处理报警信息，所述监控终端还设置了实时报警记录模块，用于实时记录报警信息。优选地，所述报警记录模块采用标准的微软数据库格式对所述报警信息进行记录，以便于其他设备通过ODBC接口访问该记录。进一步地，可以通过改变字体、删除信息等方式分别处理新报警信息和已经过处理的报警信息。

如上文所述，通过管理员权限窗口，可以进行多项操作，诸如更改登录密码，设定管理员所接收报警的方式及号码等。优选地，每个管理员可以设定四组接收报警号码、设置接收报警语音的座机包括内线和外线、设置报警间隔时间和一定时间内的报警次数等。

进一步地，所述监控终端还包括报警日志记录模块，用于记录和管理发生报警后所执行的一系列操作，包括报警发生的时间、执行的操作、报警恢复的时间、管理员执行的与报警有关的数据配置等。

优选地，为增加本系统的安全性，将监控终端的管理员进一步划分为监控系统的管理员和报警中心的管理员，赋予两者完全独立的管理权限。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种环境集中监控系统，该系统包括：

信息采集前端，主要用于采集温度、湿度、空调运行状态及运行参数、电压、配电柜开关闭合状态在内的环境数据中的至少一项；

监控主机，用于读取所述信息采集前端的工作状态信息和参数，反馈给监控终端，并直接控制所述信息采集前端；

数据库，用于存储所述信息采集前端所采集的环境数据；

报警设备，基于所述监控主机的设置，当所述信息采集前端所采集的环境数据超出一定阈值时，发出报警；

监控终端，用于接收所述监控主机反馈的工作状态信息和参数并实时显示，以及向所述监控主机发送操作命令。

2.根据权利要求1所述的环境集中监控系统，其中，所述监控主机主要由工控机组成，以及，所述工控机基于配置的PCI串口扩展卡搭载多个所述信息采集前端接口。

3.根据权利要求1或2所述的环境集中监控系统，其中，所述报警设备包括现场声音报警设备和电话语音与短信报警设备。

4.根据权利要求1或2所述的环境集中监控系统，其中，所述监控主机和所述信息采集前端采用Modbus工业现场总线协议的RTU模式进行通信。

5.根据权利要求1或2所述的环境集中监控系统，其中，所述监控主机对所述信息采集前端中的各设备配置唯一的设备地址，并根据该地址读取所述各设备的工作状态信息、参数和控制所述各设备。

6.根据权利要求1-5任一项所述的环境集中监控系统，其中，所述监控终端上配置有不同使用权限的操作窗口，具体包括：

管理员权限窗口，用于显示所述监控主机反馈的工作状态信息和参数，并提供向所述监控主机发送向所述信息采集终端和报警设备更改相应配置的操作命令；

普通用户权限窗口，只限于显示所述监控主机反馈的工作状态信息和参数。

7.根据权利要求1-5任一项所述的环境集中监控系统，其中，所述数据库包括历史数据库和报警数据库，分别用于存储所述信息采集前端采集的正常数据和超过一定阈值的异常数据。

8.根据权利要求1-5任一项所述的环境集中监控系统，其中，所述监控主机采用多线程的方式对所述信息采集前端中的各设备进行监控；

其中，所述监控的方式采用轮回寻址、循环访问的形式。

9.根据权利要求1-5任一项所述的环境集中监控系统，其中，所述监控终端上配置有不同使用权限的操作窗口，具体包括：

管理员权限窗口，用于显示所述监控主机反馈的工作状态信息和参数，并提供向所述监控主机发送向所述信息采集终端和报警设备更改相应配置的操作命令；

普通用户权限窗口，只限于显示所述监控主机反馈的工作状态信息和参数。

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