CN202735787U - 一种电力信息机房环境实时监控系统 - Google Patents

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汪福强
杨凯丰
苏耀军
王丽芳
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Abstract

本实用新型公开了一种电力信息机房环境实时监控系统，包含前端设备电路、中心设备电路，其中还包含一个转换设备电路。转换设备电路能够采集前端设备的实时监测数据、并将其转换为统一的通讯协议输入中心设备；也能够接收中心设备发出的控制指令、并将控制动作解释成前端设备能够执行的指令发送下去。该转换设备电路通过通讯总线和前端设备连接，并通过网络总线和中心设备连接；转换设备电路包含若干个多功能协议转换模块，该模块包含CPU和若干接口芯片组成的协议转换电路。接口芯片一端连接前端设备或中心设备，另一端连接CPU的接口。本实用新型提供的监控系统，能够实现系统监控的扩展性以及灵活的联动，并能实现主机系统的通讯标准化。

Description

一种电力信息机房环境实时监控系统
技术领域
本实用新型涉及一种通信领域的监控系统，具体涉及一种电力信息机房环境实时监控系统。
背景技术
机房环境实时监控系统涉及的范围很广，比如温湿度监测、电量监测、精密空调监测、UPS主机及电池监测、防雷监测、漏水监测、视频监控等。目前传统的技术方法是将前端各种探测器设备直接连到主机上，在主机上运行一个监控软件，实现探测器数据的实时采集与控制。
由于主机的端口和容量有限，因此不能够随意的扩展前端设备，而且前端设备的种类繁多，这些设备的通讯方式及通讯协议也不尽相同，比如温湿度传感器使用的是RS485通讯方式，采用的是Modbus通讯协议；UPS主机采用的是RS232通讯方式，通讯协议是厂家自定义的；视频监控采用的是TCP/IP通讯方式，编解码格式也是厂家自定义的。如果这些设备要接入主机，则必定要更改主机程序或加载新的设备驱动，这对主机软件的稳定性带来的隐患，因此系统在可扩展性方面有很大的局限性。
电力信息机房的安全行要求很高，因此实时监控系统还必须有一个很重要的功能，即要灵活的设置各种前端设备的联动关系，比如系统检测到温度过高，除了要发送报警信息之外，还需要自动控制空调进行降温，这种复杂的联动功能在传统的监控系统中是不容易实现的，即使能够实现，如果要更改联动逻辑也是很复杂的。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于电力信息机房环境监控的系统，该系统包括一个多功能协议转换模块，以解决监控主机的扩展性以及系统实现灵活的联动，该模块将前端各种不同通讯方式和不同通讯协议的设备转换成统一的通讯协议再接入到监控主机，从而实现主机系统的标准化。 
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种电力信息机房环境实时监控系统，包含前端设备电路、中心设备电路，其中，该监控系统还包含一个转换设备电路。所述的转换设备电路能够采集前端设备的实时监测数据、并将其转换为统一的通讯协议输入中心设备，实现监测功能；也能够接收中心设备发出的控制指令、并将控制动作解释成前端设备能够执行的指令发送下去，实现控制功能。该转换设备电路通过通讯总线和前端设备连接，并通过网络总线和中心设备连接；所述的转换设备电路包含至少一个多功能协议转换模块。所述的前端设备，主要指一些传感器，如温湿度传感器、电量检测器、漏水检测器、UPS主机（即主机电器控制系统的后备电源）、精密空调、摄像机云台等；所述的转换设备即多功能协议转换模块，可以是一个，也可以是多个；所述的中心设备主要是指监控主机，如果系统带有短信报警功能，则该指监控主机必须接上短信报警模块。
上述的电力信息机房环境实时监控系统，其中，所述的多功能协议转换模块包含一个CPU和若干接口芯片组成的协议转换电路。所采用的CPU型号为CX92755 CORTEX A8，再将之结合外围若干接口芯片组成协议转换电路。其中，CPU是整个多功能协议转换模块的运算核心和控制核心，接口芯片负责接受和发送数据，通过该协议转换电路将各个接口中的数据转换成统一的通讯协议输入到中心设备的监控主机。
上述的电力信息机房环境实时监控系统，其中，所述的CPU设有若干接口，其包含UART接口、USB接口、MII接口以及GPIO接口。
上述的电力信息机房环境实时监控系统，其中，所述的接口芯片一端通过通讯总线连接前端设备或通过网络总线连接中心设备，另一端连接所述CPU的接口。该若干接口芯片中包含接口芯片RelayPC817、接口芯片ADM3202、接口芯片SP3485、接口芯片MAX13487E，以及接口芯片RTL8201CP。
上述的电力信息机房环境实时监控系统，其中，所述的接口芯片RelayPC817，一端连接前端设备，另一端通过所述的GPIO接口连接CPU。漏水检测器输出的干接点信号接到该芯片的输入端口上，漏水检测器输出的是无源节点信号，它可以直接接到数字量输入端口（DI）上。
上述的电力信息机房环境实时监控系统，其中，所述的接口芯片ADM3202，一端通过RS232端口连接前端设备，另一端通过第一UART接口或第四UART接口连接CPU。UPS主机和精密空调分别通过两个接口芯片ADM3202的RS232端口接到该多功能协议转换模块上。其中，UPS主机数据输出采用的是RS232通讯方式，精密空调采用的是RS232通讯方式、通讯协议是Modbus，二者都可以接到串行通讯端口（RXD输入/TXD输出/GND接地）上。
上述的电力信息机房环境实时监控系统，其中，所述的接口芯片SP3485，一端通过RS485端口连接前端设备，另一端通过第二UART接口连接CPU。温湿度传感器和电量检测器组成RS485通讯总线接到该芯片的端口上，温湿度传感器和电量检测器采用的是RS485通讯方式和Modbus通讯协议，它们可以挂在同一条总线上或者分两条总线接到串行通讯端口上。
上述的电力信息机房环境实时监控系统，其中，所述的接口芯片MAX13487E，一端通过RS422端口连接前端设备，另一端通过第三UART接口连接CPU。摄像机云台接到该芯片的端口上，摄像机云台采用的RS422通讯方式，通讯协议是Pelco-D，该设备也能够接到串行通讯端口上。
上述的电力信息机房环境实时监控系统，其中，所述的接口芯片RTL8201CP，一端通过RJ45连接中心设备，另一端通过所述的MII接口连接CPU。监控主机通过网络总线与该芯片的端口相连接，使多功能通讯协议转换模块和监控主机之间实现TCP/IP网络的连接。
上述的电力信息机房环境实时监控系统，其中，所述的接口芯片RTL8201CP，还包括一端通过USB接口连接前端设备、另一端通过USB接口连接CPU的接口芯片。其它USB接口的设备都可以接至该芯片的USB端口上，实现系统的自由扩展。
本实用新型提供的电力信息机房环境实时监控系统具有以下优点：
通过本实用新型能够实现监控系统的性能扩展、灵活联动，以及通讯数据的标准化。
并且，多功能协议转换模块将监控主机和前端设备彻底分离开来，无论前端设备如何改变，监控主机始终不受影响，因此系统的耦合度将大大降低，而稳定性必将得到提高。
多功能协议转换模块还将前端设备的状态和控制全部映射成“点”，这样在主机上很容易规划这些“点”之间的关联关系，进而实现复杂的联动功能。
附图说明
图1为本实用新型的电力信息机房环境实时监控系统的结构框图。
图2为本实用新型的电力信息机房环境实时监控系统的多功能协议转换模块的设备结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步地说明。
如图1所示，本实用新型提供的电力信息机房环境实时监控系统，包含前端设备电路、中心设备电路，其中该监控系统还包含一个转换设备电路。转换设备电路能够采集前端设备的实时监测数据、并将其转换为统一的通讯协议输入中心设备，实现监测功能；也能够接收中心设备发出的控制指令、并将控制动作解释成前端设备能够执行的指令发送下去，实现控制功能。该转换设备电路通过通讯总线和前端设备连接，并通过网络总线和中心设备连接；转换设备电路包含若干个多功能协议转换模块。前端设备主要指一些传感器，包括温湿度传感器P1、电量检测器P2、漏水检测器P3、UPS主机P4（即主机电器控制系统的后备电源）、精密空调P5、摄像机云台P6等；中心设备主要是指监控主机P7，该监控主机P7上接有短信报警模块，带有短信报警功能。其中，中心设备与多功能协议转换模块之间能够实现数据的双向传输，精密空调P5与该模块之间也为数据双向传输，温湿度传感器P1、电量检测器P2、漏水检测器P3以及UPS主机P4向多功能协议转换模块输入数据，摄像机云台P6则接收多功能协议转换模块输出的数据。
多功能协议转换模块包含一个CPU1和若干接口芯片2组成的协议转换电路。CPU1采用的型号为CX92755 CORTEX A8，再结合外围若干接口芯片2组成协议转换电路。其中，CPU1是多功能协议转换模块的运算核心和控制核心，接口芯片2负责接受和发送数据，通过该协议转换电路将各个接口中的数据转换成统一的通讯协议输入到中心设备的监控主机P7。参见图2所示。
CPU1设有若干接口，其中包含UART接口、USB接口、MII接口以及GPIO接口。
接口芯片2一端通过通讯总线连接前端设备或通过网络总线连接中心设备，另一端连接CPU的接口。该若干接口芯片2中包括接口芯片RelayPC817、接口芯片ADM3202、接口芯片SP3485、接口芯片MAX13487E，以及接口芯片RTL8201CP。
接口芯片RelayPC817，一端连接前端设备，另一端通过GPIO接口连接CPU1。漏水检测器P3输出的干接点信号通过输入端口mini-DIN接到该芯片上。
接口芯片ADM3202，一端通过RS232端口连接前端设备，另一端通过第一UART接口UART1或第四UART接口UART4连接CPU1。UPS主机P4和精密空调P5分别通过两个接口芯片ADM3202的RS232端口接到该多功能协议转换模块上。其中，UPS主机P4数据输出采用的是RS232通讯方式，精密空调P5采用的是RS232通讯方式、通讯协议是Modbus，二者都可以接到串行通讯端口（RXD输入/TXD输出/GND接地）上。
接口芯片SP3485，一端通过RS485端口连接前端设备，另一端通过第二UART接口UART2连接CPU1。温湿度传感器P1和电量检测器P2组成RS485通讯总线接到该芯片的端口上，温湿度传感器P1和电量检测器P2采用的分别是RS485通讯方式和Modbus通讯协议，它们可以挂在同一条总线上或者分两条总线接到串行通讯端口上。
接口芯片MAX13487E，一端通过RS422端口连接前端设备，另一端通过第三UART接口UART3连接CPU1。摄像机云台P6接到该芯片的端口上，摄像机云台P6采用的RS422通讯方式，通讯协议是Pelco-D，该设备也能够接到串行通讯端口上。
接口芯片RTL8201CP，一端通过RJ45端口连接中心设备即监控主机P7，另一端通过MII接口连接CPU1。监控主机P7通过网络总线与该芯片的端口相连接，使多功能通讯协议转换模块和监控主机P7之间实现TCP/IP网络的连接。
接口芯片RTL8201CP也可以一端通过USB接口连接其它设备、另一端通过USB接口连接CPU1的接口芯片。其它USB接口的设备都可以接至该芯片的USB端口上，实现系统的自由扩展。
本实用新型提供的电力信息机房环境实时监控系统，可以接入RS232/422/485通讯总线设备、CAN通讯总线设备、有源/无源节点设备、网络设备等，与监控主机P7之间通过TCP/IP网络方式进行连接和通讯。如果系统中的前端设备比较多，可以采用多个多功能协议转换模块。整个机房实时监控系统分为数据采集和控制两大功能，前端设备通过各自的通讯总线把状态数据反馈到多功能协议转换模块中，多功能协议转换模块把这些数据转换成统一的通讯协议，并经过RJ45网络接口实时发送给监控主机P7，实现实时监视功能；监控主机P7提供人机交互界面，当操作人员需要控制某个设备时，监控主机P7会把要控制的设备点信息和控制值传给多功能协议转换模块，模块会把控制动作解释成前端设备能够执行的指令并发送下去，实现控制功能；当系统需要实现联动功能时，监控主机根据事先预先设好的联动策略，监测前端设备的状态数据，并把需要执行的动作指令发送给前端相关设备，实现自动控制功能。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种电力信息机房环境实时监控系统，包含前端设备电路、中心设备电路，其特征在于，该监控系统还包含一个转换设备电路；
所述的转换设备电路通过通讯总线和前端设备连接，并通过网络总线和中心设备连接；
所述的转换设备电路包含至少一个多功能协议转换模块。
2.如权利要求1所述的电力信息机房环境实时监控系统，其特征在于，所述的多功能协议转换模块包含一个CPU和若干接口芯片组成的协议转换电路。
3.如权利要求2所述的电力信息机房环境实时监控系统，其特征在于，所述的CPU设有若干接口，其中包含UART接口、USB接口、MII接口以及GPIO接口。
4.如权利要求2所述的电力信息机房环境实时监控系统，其特征在于，所述的接口芯片一端通过通讯总线连接前端设备或通过网络总线连接中心设备，另一端连接所述CPU的接口；该若干接口芯片其中包含接口芯片RelayPC817、接口芯片ADM3202、接口芯片SP3485、接口芯片MAX13487E，以及接口芯片RTL8201CP。
5.如权利要求4所述的电力信息机房环境实时监控系统，其特征在于，所述的接口芯片RelayPC817，一端连接前端设备，另一端通过所述的GPIO接口连接CPU。
6.如权利要求4所述的电力信息机房环境实时监控系统，其特征在于，所述的接口芯片ADM3202，一端通过RS232端口连接前端设备，另一端通过第一UART接口或第四UART接口连接CPU。
7.如权利要求4所述的电力信息机房环境实时监控系统，其特征在于，所述的接口芯片SP3485，一端通过RS485端口连接前端设备，另一端通过第二UART接口连接CPU。
8.如权利要求4所述的电力信息机房环境实时监控系统，其特征在于，所述的接口芯片MAX13487E，一端通过RS422端口连接前端设备，另一端通过第三UART接口连接CPU。
9.如权利要求4所述的电力信息机房环境实时监控系统，其特征在于，所述的接口芯片RTL8201CP，一端通过RJ45端口连接中心设备，另一端通过所述的MII接口连接CPU。
10.如权利要求9所述的电力信息机房环境实时监控系统，其特征在于，所述的接口芯片RTL8201CP，还包括一端通过USB接口连接前端设备、另一端通过USB接口连接CPU的接口芯片。
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