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无线电监测机房动力环境集中监控系统的设计
2009年5月12日
 

随着各种无线电新技术、新业务广泛应用于经济社会的各个领域,无线电电磁环境日益复杂,无线电干扰事件时有发生,各级无线电管理机构根据工作需要相继建设了不少技术先进的无线电监测站,为无线电管理提供了技术保障。根据无线电管理工作的需要和无线电电波传输特点,无线电监测站有的建在高山之上,有的建在城区高楼之上,无线电监测站场地分散、设备类型多样化,其中大部分都实行无人值守、远程控制的方式工作。由于人工巡检的局限性,巡检人员难以及时掌握各机房的设备状况及环境变化情况,因此设备出现故障时有时不能及时发现和得到处理,这不仅严重影响了监测设备的正常运行,也给整个监测网络系统的管理带来了挑战。针对机房设备对环境的需要,可以采取高科技手段实现对分散的无线电监测机房实现集中监控,以减少设备运行故障、提高设备使用寿命,最大限度地发挥无线电监测网络的作用。

1 目前无线电监测机房运维管理面临的困难和隐患

当前,各地无线电监测站机房的日常运维管理均面临较多难题,主要体现在以下几个方面。

1)机房数量多,地理位置分散

各省无线电监测站数量众多,场地位置非常分散。比如,湖南省共有23个无线电固定监测站,分布在全省14个州市,其中大部分机房的位置和无线电管理机构不在一起,实行无人值守。

目前机房管理主要依靠人工巡检的办法来排查故障。以湖南省为例,由于机房的建设时间较早,部分设备已经老化,按每个机房每年平均出现两次故障计算,再加上每个机房需要定期巡检一次,因此每年耗费在机房巡检和故障处理方面的时间就超过117天,这还不包括增加新设备和维护其他应用系统的时间。所以处理机房基础设施的故障会消耗管理人员的许多精力和时间。

另外,随着监测站机房数量的不断增加,如果以后还是依靠人工巡检的方式,管理人员的压力可想而知。

2)专业知识要求高,专业管理人员不足

机房的设备大都价值昂贵,而且承担着重要而艰巨的任务。为了管好和用好这些设备,各地监测站在机房内都配备了各种物理环境保障设备,如UPS、配电柜、精密空调、新风机、视频、门禁等供配电及环境调节设备。从理论上讲,要管好这些机房设备,需要管理人员具有全面的、跨专业的知识。

假如,当某个机房出现故障后,为了判断故障点,到达现场的管理人员必须具备机房有关网络通讯、UPS、空调、配电设备和其他应用系统设备的相关知识,否则就难以及时判断故障并解决问题,但具有如此专家水平的管理员实在太少。再加上机房站点扩容、设备扩容等原因,专业管理人员短缺的问题就更显突出,如何高效地实现对机房设备的维护和管理,就成为一个十分重要的课题。

3)依赖现场人工巡检,难以及时发现故障和及时报警

即使实行人工巡检,也会出现故障突然发生而管理员未能及时发现的情况。例如,一台空调突然出现故障无法工作,管理员并未及时发现,等到几个小时甚至几天后巡检时才发现,这也许会由于温度升高而导致出现服务器自保护停机现象的出现,给监测工作带来严重影响。另外,由于缺乏及时报警机制,在设备故障出现或事故发生时无法实现自动报警,往往要等到管理人员赶到现场判断故障后才通过电话通报故障情况,这往往会耽误解决问题的最佳时机。

4)机房存在财产保护的安全隐患

由于无线电监测设备大都分布在办公大楼、居民楼的顶楼,远离无线电机构的办公区域,这使得机房以及机房设备的财产保护面临更大的考验。为了防止偷窃、放火、水浸等事故发生,就需要建立视频监控、防盗报警、消防、水浸报警等系统。

5)缺乏统一高效的管理平台

现有的机房大多没有一套真正适合自己的监控管理系统,已有监控系统多为设备厂商提供的专用监管平台。另外,部分软件公司也会针对某一方面的专业应用需求开发局部监控功能软件,如温湿度采集、视频监控、设备管理等,但问题是,这些监控软件通常只针对某类设备、环境进行专业开发,通用性、可扩展性、可移植性都比较差。由于这些监控软件彼此独立,不能实现集中化管理。因此,无线电监测网络机房的管理还未形成一套高效的管理模式,当前以现场人工巡检为主的机房管理模式已无法满足日益提高的管理要求,需要建设一套依托最新技术的统一集中管理平台,实现对各地机房的无人值守管理。

2 无线电监测机房动力环境集中监控系统的建设目标

面对当前无线电监测机房管理维护工作中存在的问题,进行科学、经济、合理的投资,采用先进的计算机技术、自动控制技术、计算机网络技术,建设和改造现有无线电监测站机房的动力环境、保安、消防基础设施,构建可控制、可管理、易维护的无线电监测站机房动力环境多级联网集中监控系统,真正做到无线电监测站机房的无人值守,这是实现无线电监测网络持续健康运行的重要保障。该系统应该具备以下特点:

1)具备高度联网集成能力

该监控系统通过用户网络可全面实现对各地监测站机房内各种类型设备的监控,能够快速、精确反映机房动力环境运行情况,具有及时提供报警提示、故障处理建议的功能。

2)具备高稳定性和可靠性

该监控系统自身具备7×24小时连续稳定运行的高可靠性,确保监控功能和服务的不间断性,可为机房核心设备的持续、稳定运行提供有力保障。构建该监控系统时,应从系统架构、硬件选型以及软件配置等各个方面进行全面考虑,以提高系统的稳定性和可靠性。

3)具备高端管理功能

机房管理知识涉及众多专业,机房管理人员无法精通各方面的专业知识,因此该监控系统应能够提供各种直观、有效、简易的辅助管理工具,如数据报表管理、权限管理、精确报警管理、设备间联动管理、设备运维管理、远程控制管理等,以实现机房的智能化管理,大大降低机房管理人员工作难度,有效解决机房管理专业知识要求高、专业管理人员不足的问题。

4)具备强大可持续性扩展功能

监控系统应该具备结构、容量、接口技术等方面的快速扩展功能,能够根据用户机房建设不同阶段的要求,满足机房设备、机房数量、管理功能等方面的不断升级扩容的需求,并保护用户原有投资不因系统升级扩容而废弃。

3 无线电监测机房动力环境监控系统功能设计

1)配电/动力设备监控

根据需要配备配电柜或配电箱,对机房配电柜(箱)的主输入电量情况实施监测,电量参数包括电压(V)、电流(I)、频率(F)、有功功率(P)、功率因数(PF)、电度等电量参数。将电量仪安装在需监测配电柜的面板上,利用配电柜/箱自有的电流互感器(如果没有则另加),通过四芯屏蔽线将电量仪检测的信号(RS485)传输到现场监控主机。电量仪本身的供电要求为220V AC。为了保证电量仪在市电停电时也能正常工作,要求提供1路由UPS输出的电给电量仪本身供电。

对配电柜/箱内开关供电情况的监测:

开关电量输出监测:要求带有辅助触点输出,如果不具备触点输出则增加开关量转换模块完成对开关状态信号转换,再由开关量采集模块统一采集后通过四芯屏蔽线将RS485信号传输到现场监控主机,采集模块安装在采集柜内。系统设定开关闭合时为正常状态,断开时为报警状态。

如果需要对每路开关输出的相电压、相电流、相功率、频率、功率因数等参数实施监测,具体实施办法是:

每路开关通过安装交流电量变送模块和电流互感器,实现对每路开关的电流、电压、功率因数、功率、频率、电度等参数的监测。采集模块输出的RS485信号通过四芯屏蔽线传输到现场监控主机,每个采集模块采集1路开关的供电情况,采集模块安装在采集柜内。系统设定开关掉电或超负载时为报警状态。

系统实时对配电柜的总输入情况予以监测,根据机房对动力系统的要求,设定供电的上下限电压值(比如市电220V±10%范围内为正常),一旦监测到电压越限或停电,系统立刻启动报警、记录数据并发出报警通知管理人员。

2UPS监控

通过由UPS厂家提供的远程通讯接口和相应的通信协议,可对UPS实施故障诊断,对各种参数进行实时监测,包括UPS的输入输出电压、电流、频率、功率因数、逆变器状态、电池状态、旁路状态、报警情况等(具体监测情况可根据UPS提供的通信协议确定)。

报警主要包括:输入电压、频率越限报警;输出电压越限报警;整流器电压越限报警;过载报警;电池电压低报警;电池后备时间超低报警;电池温度超高报警;逆变器关闭报警;自动旁路开报警;整流器、逆变器、充电器、电池、自动旁路故障报警。

3)机房空调监控

通过由空调厂家提供的远程通讯接口和相应的通信协议,可对空调本体压缩机状态、风机状态、加热器状态、抽湿器状态、加湿器状态、报警等实施监测,在获得控制权限的前提下,用户可以通过本监控系统在现场监控主机或远端监控站上控制空调机的启、停和远程设定温度、湿度(具体监控情况根据空调提供的通信协议制定)。

实时判断被监控设备的部件是否发生报警,当某部件发生故障时,报警信号立刻通过智能通讯接口传输到监控中心,监控主系统立刻弹出相应的报警页面窗口,同时监控主机将通过设定的多种报警方法将报警信息通知值班人员或相应的管理人员,以便及时处理所发生的报警或故障。

监视状态包括:压缩机、风机、冷凝器、加湿器、去湿器、加热器、传感器、控制器的运行状态,漏水监测状态。

控制包括:远程关空调、远程开空调、联动开空调、联动开空调;远程设定工作温度、湿度;根据温湿度变化联动控制其他设备。

报警主要包括:送风温度、湿度越限报警;回风温度、湿度越限报警;压缩机高压报警;压缩机低压报警;漏水报警;压缩机、风机、冷凝器、加湿器、去湿器、加热器、传感器、控制器故障报警。

4)机房漏水监控

由于机房空调、上下水管等设备泄漏的情况时有发生,通过加装漏水检测系统可对机房漏水情况进行实时监测、报警,特别是对机房空调及其在机房区域内的进出水管附近实施漏水检测报警。

在精密空调及其进出水管附近地面裸露安装国产漏水检测线缆及漏水报警主机,整个系统用引出线将控制主机与现场的感应线缆相连,感应线缆沿各精密空调底座四周及进出水管附近裸露安装。针对空调机房内的空调和其进出水管区域的监测,暂时设计采用10长的漏水感应线。

系统应能实时显示并记录漏水线缆感应到的漏水状态。当机房发生漏水现象时,系统能及时响应,弹出相应的报警窗口;同时监控主机将通过设定的多种报警方法把报警信息通知值班人员或相应的管理人员,以便及时处理所发生的报警或故障。

5)机房温湿度监控

由于机房内设备分布、送风等不均匀可带来温湿度的不均匀,因此,在机房内加装温湿度检测系统,以精确测量机房的温湿度参数变化。为了避免机房内某区域的局部温、湿度的过高或过低,在机房墙面共安装两个温湿度探头,分别用以监测相应区域的实时温度与实时湿度。

系统选用温湿度一体化传感器,吸顶或壁挂安装,信号输出为RS485输出。系统能记录每个温湿度传感器所检测到的室内温度与湿度的数值,设定每个温湿度传感器的温度与湿度的上限与下限值。当任意一个温湿度传感器检测到的数据超过设定的上限或下限时,系统立刻弹出相应的报警窗口,同时监控主机将通过设定的多种报警方法把报警信息通知值班人员或相应的管理人员。

6)消防报警监控

机房属于一级防火区域,对环境要求高。系统通过机房消防报警控制器提供火警信号的干接点输出,实时检测火警信号。

当机房发生烟雾(火灾)时,其烟(火)情信号触发报警信号给消防报警主机后,报警主机输出信号由开关量采集模块采集后通过RS485信号传输到监控主机上。监控系统一旦监测到消防报警主机传来的报警信号,立刻弹出相应的报警窗口,同时监控主机通过设定的多种报警方法将报警信息通知值班人员或相应的管理人员,以便及时处理所发生的报警或故障。

7)门禁系统

对整个机房区门的门开与门关状态实施监测。当机房门被打开时,系统立刻改变相应门的显示方式,并提示门开。要求被监测的门提供门磁信号,通过开关量采集模块采集每个门磁信号,以RS485方式传输到监控主机的智能通讯卡上。

实时显示和记录被监测门的开门或关门状态,可通过图标的显示来判断门的开关状态。当门开时,系统将确定此为报警事故,即刻发出报警声音。同时,还可通过电话拨号,实现电话自动语音报警,通知值班人员。

8)图像监控

摄像机采集的视频图像经过视频服务器打包转换成IP数据,IP数据直接传送到监控主机,监控主机完成视频图像的存储、传输、回放等功能。为了节省投资和成本,本方案不单独设置硬盘录像机来进行录像,由动力环境监控主机完成视频监控主机的功能,同时由动力环境监控系统完成所有对云台、镜头的控制。

9)报警系统控制

报警系统控制主要完成对大门红外对射、红外微波双鉴探头、门磁等产生的开关量信号的采集,通过RS485采集器传送到监控主机,由监控主机完成报警、云台或摄像机的跟踪移动等功能,实现录像和本地以及远程报警。

4 结束语

随着无线电监测网络系统的不断完善,无线电监测机房也不断增加,所需管理的计算机设备和专业设备也不断增加,这对运维管理工作提出了越来越高的要求。依据ITIL理论,笔者认为,要提升无线电监测机房的运维管理水平,不仅要进一步加强运维管理的规范化、制度化建设,同时还要不断完善技术管理手段,实现机房动力环境集中监控和网络集中管理系统的整合,完善运维知识库和事件数据库的内容,增加对无线电监测专用设备状态的监控,增加报表统计功能,逐步实现运维管理的智能化、精确化,从而避免各种事故的发生,为无线电监测设备的良好运行提供保障。

(转自:中国无线电管理)

 
     
 
   
   
     
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