1.系統(tǒng)概述 電信事業(yè)的飛速發(fā)展，對于無人機房的環(huán)境遠程監(jiān)控的需要越來越強烈。它主要采用計算機、通信、網絡、五遙（遙測、遙信、遙控、遙調、遙視）技術，構成一個一體化的網絡監(jiān)控系統(tǒng)，可以在計算機屏幕上看到監(jiān)控點的圖形，了解監(jiān)控點的信息，降低勞動強度和生產成本，提高效率。 監(jiān)控系統(tǒng)主要包括三個部分構成：監(jiān)控裝置、傳輸通道、監(jiān)控中心。如下圖所示，采用電話網或者互聯網作為傳輸手段以及分級的結構形式，可以做到地區(qū)聯網、省局聯網乃至全國聯網。 2.系統(tǒng)構成描述 監(jiān)控裝置暫提供一個兩個電話接口，一個以太網接口；電話接口為合乎V.90標準的56K MODEM或者是ISDN 2B+D接口,為提高系統(tǒng)的可用度，一個為主通道接口，一個為備用通道接；以太網口可以直接接入互聯網（如果提供接口的話）。 考慮到無人機房在發(fā)生火災或被盜時，可能所有的有線通信手段都完全中斷，所以一定要有無線通信的方式，GSM短消息接口作為一個緊急告警的備用接口在下一步的開發(fā)中一定要加入。今后提供V.35、E1接口、DDN接口、FR、xDSL接口、等。 采用標準的IP協(xié)議，所以網絡的大小和拓撲結構可以任意。通信服務器可以采用現在的電話或ISDN接入服務器或其他接入設備。地區(qū)互聯、地區(qū)上聯、省級互聯、省級上聯都采用電話網與互聯網互為備份的形式，協(xié)議采用統(tǒng)一的IP協(xié)議。 由于采取上述的結構，一個管理中心從理論上說可以管理無限多個無人機房。而且網絡的管理與維護與互聯網一致，不要另外的培訓和學習。 下面介紹系統(tǒng)中各部件的功能： ●監(jiān)控裝置：監(jiān)控裝置包括以下幾個模塊：通信模塊、主控模塊、遙測模塊、遙信模塊、遙控模塊、圖象監(jiān)控接口模塊。 通信模塊提供兩個電話或ISDN口及一個以太網接口，在主控模塊的控制下與本地監(jiān)控中心的通信服務器通信。還提供2個RS232/422/485接口，用于與其他的系統(tǒng)通信，如數控云臺、智能UPS電源等。對于ISDN方式，可以采用D信道傳輸監(jiān)控數據，用B信道傳輸監(jiān)控圖象?？紤]國內的ISDN普及率不高，故還保留MODEM方式。 遙測模塊主要采集模擬的量包括：機房溫度、濕度，電池電壓、電池工作電流、漏電電流，電源系統(tǒng)的工作電壓、工作電流，設備溫度，交流電源電壓、電流、漏電電流，煙感工作電流等。采用12位A/D轉換，精度高，通過軟件的處理可以達到非常準確的結果；對于交流電源的參數采集還可以通過互感器直接采樣，通過數學模型計算出交流參數。 遙信模塊主要采集開關量，主要包括電源跳閘、合閘、各種開關的通斷、設備的投入與推出、進水告警、門窗開關狀態(tài)告警、門禁系統(tǒng)告警、強行闖入告警、消防系統(tǒng)報警等等。遙信模塊還可以用來測量電網的頻率。遙信模塊采用光電隔離輸入，抗干擾性能好，容易接線。 遙控模塊主要是遙控滅火、防濕、電源電網的管理、空調的開啟、控制攝像頭云臺等。遙控的工作模式采取兩步完成，第一步選中要控制的對象，并返回對象選中與否的信息，第二步確認執(zhí)行，這樣大大提高了遙控的可靠性，比如控制電源系統(tǒng)；也可以直接工作，比如控制云臺。 圖像接口模塊把圖象系統(tǒng)融入監(jiān)控系統(tǒng)中去，用戶只要接上數字攝像頭就能工作，包括交叉矩陣和一個H.261或H.263的編碼電路?？紤]成本、開發(fā)時間以及用戶不同的需求，可以考慮放到下一步開發(fā)中。 主控模塊完成對系統(tǒng)的控制，它由一個高速的RISC CPU 最小系統(tǒng)，系統(tǒng)有16M SDRAM,4M FLASH，采用實時多任務操作系統(tǒng)，完成數據的采集、運算、判斷和控制;用戶可以用超級終端進行現場維護和設置。 系統(tǒng)規(guī)模： 提供4路的圖象、32遙信量、16遙測量、8溫度、濕度。兩路電話接口（V.90 MODEM 或者 ISDN）,一路以太網接口, 還提供2個RS232/422/485接口。采用220V交流/48V 直流供電，內部的電源系統(tǒng)可以維持系統(tǒng)工作2小時以上，保證在電源完全喪失時，仍然可以工作。在一條線路被切斷時，另外一路立即撥號到通信服務器告警或者通過以太網口告警。 ●通信服務器： 采用現有的通信服務器，如A8010，至少可以提供30用戶的同時撥入，通信服務器可以采取一主一備，也可以兩個同時運行，當成本是問題時可以考慮采用一個。通信服務器除了提供撥號接入外還要提供用戶驗證功能。通信服務器可以自己購買，也可以采用電信部門ISP的撥號服務器。 ●監(jiān)控工作站、圖像監(jiān)控工作站、記錄工作站： 采用IBM PC，操作系統(tǒng)采用Win NT 或者 Win2000,分別運行監(jiān)控軟件、圖象監(jiān)控軟件、圖象記錄軟件、通信協(xié)議軟件、數據記錄軟件、WEB SERVER 軟件。監(jiān)控軟件和圖象監(jiān)控軟件可以在同一臺計算機上運行，但圖象記錄軟件必須在至少一臺單獨的計算機上24小時運行，它不單記錄圖象，而且還同時記錄各種告警數據，開機后24小時運行。圖象記錄軟件還提供圖象查詢功能，用戶可以按照給定的查詢條件對存儲于圖象記錄工作站上的圖象進行查詢和播放。通信協(xié)議軟件主要完成監(jiān)控裝置與監(jiān)控中心的的通信。WEB SERVER 軟件主要完成 WEB SERVER 和主頁的動態(tài)刷新等，數據記錄軟件主要把監(jiān)控裝置的數據記錄在標準數據庫中。 監(jiān)控軟件與圖象監(jiān)控軟件可以運行于同一臺計算機上，比如監(jiān)控工作站；圖象記錄軟件、數據記錄軟件、通信協(xié)議軟件、WEB SERVER 軟件運行于記錄工作站上。記錄工作站兩臺互相備份，保證每天24小時，每年365天，連續(xù)運行。 軟件系統(tǒng)采用IE標準界面運行，監(jiān)控主畫面可以采用地理分布圖，在地理分布圖上標出每個無人機房，放置注超文本鏈接，鏈接到下一級畫面，可以方便地進入每個被監(jiān)控無人機房的內部瀏覽信息，甚至可以瀏覽設備的信息。各種開關、標志、門窗、設備、電池等都被做成IE5的插件，只要把它們放在主頁上，設置好它的屬性即可。只要會作主頁就能生成自己想要的監(jiān)控畫面，畫面可以隨意生成，方便用戶應用。也降低用戶對設備開發(fā)商的依賴。 在有緊急的告警信息到來時，系統(tǒng)會立即推出發(fā)出告警信息的機房的畫面，發(fā)出聲光報警，可以幫助監(jiān)控人員找出問題，及時處理。而且可以撥通當值人員的手機或者呼機，通知當值人員。 用戶只要運行標準瀏覽器就可以工作。在任意的地點，任意的時間，只要能夠接入互聯網，擁有相應的權限就可以監(jiān)測機房?？刂茩嘀荒茉诒镜氐谋O(jiān)控中心，保證安全運行。 各種數據和運行日志被記錄于標準的數據庫中，支持現有的各種辦公軟件直接生成相應的報表。也給用戶提供標準的開發(fā)接口，容易嵌入到用戶現有的MIS系統(tǒng)中，組成復雜應用。 系統(tǒng)提供接口，可以與設備管理系統(tǒng)接口，為設備管理系統(tǒng)提供原始的設備運行數據。 ●系統(tǒng)工作模式： 系統(tǒng)處于一直接通的狀態(tài)，把電話線路或者ISDN線路當作專線來用。該方式有些浪費通信服務器的資源，但有著良好的實時監(jiān)控性能，對于要求高的場合必須采用。為了節(jié)省圖象記錄工作站的磁盤空間，圖象可以采取一直記錄和告警記錄兩種模式。 3.監(jiān)控裝置功能描述 3.1 圖象監(jiān)控 監(jiān)控圖象采用現有的可視電話，傳輸速率雖然比較低，但對于圖象監(jiān)控已經是可以滿足要求了。系統(tǒng)最大可以有4路攝像頭，系統(tǒng)的選通條件下工作，既可以節(jié)省帶寬，也可以滿足全方位觀察現場的要求。 圖象監(jiān)控在現場（指被監(jiān)控機房）有一條電話或ISDN線路，監(jiān)控裝置設有1-4路閉路電視像攝影鏡頭選通工作電路。可控制1-4路中攝像頭中某一路工作。以便錄像系統(tǒng)能全方位地觀察現場實況。攝像頭的數量可需要靈活選擇，最少為一部，最多為4部。在56K MODEM或128K ISDN 的條件下，每秒中可以傳輸 8～12幅 QCIF 圖象，基本滿足監(jiān)控的要求。如果增大圖象的象素數目，則圖象的刷新率要降低。 3.2 消防告警與自動控制 監(jiān)控系統(tǒng)設有1-8路報警輸入電路。現場可根據實際情況進行選擇安裝數量的傳感器最少了1路，最多為8路。其主要作用于火災、防水、防盜等報警。 消防報警和自動控制可以選用STC-1或者STC-2模塊。 STC-1數據采集模塊可以完成8路模擬量、8路開關量輸入和8路開關量輸出，用戶可以根據實際情況選配。 STC-2交流數據采集單元，可以完成一條三相電路的數據采集，可以根據機房的時間情況增加或者減少。STC-2同時還提供2路模擬量輸入，6路開關量輸入和3路開關量輸出，用戶可以根據實際情況選配。 3.3 防盜告警 當非法人員強行進入時，門窗開啟接近開關發(fā)出聲音報警或紅外線報警器報警，同時監(jiān)察系統(tǒng)立即向管理中心報警。管理中心接到報警時，立即彈出畫面進行現場監(jiān)視。管理中心判斷是否進行110報警 監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現通信線路受到破壞，則立即啟用另外線路報警，防患于未然。 3.4 防水告警與監(jiān)測 監(jiān)控系統(tǒng)設有1-8路濕度傳感器的接口電路?？伸`活地選取安裝數量。 當發(fā)生濕度傳感器報警時，監(jiān)控系統(tǒng)可自動地開動通風設備。 當發(fā)生地角水位報警時，則開動排水設備。 防水告警和監(jiān)測可以選用STC-1或者STC-2模塊。 STC-1數據采集模塊可以完成8路模擬量、8路開關量輸入和8路開關量輸出，用戶可以根據實際情況選配。 STC-2交流數據采集單元，可以完成一條三相電路的數據采集，可以根據機房的時間情況增加或者減少。STC-2同時還提供2路模擬量輸入，6路開關量輸入和3路開關量輸出，用戶可以根據實際情況選配 3.5 直流電源系統(tǒng)告警與監(jiān)測 監(jiān)控系統(tǒng)設有1－8路直流電壓監(jiān)測接口電路，可分別監(jiān)測直流電壓工作情況。如蓄電池電壓，整流設備的輸出電壓等，以此監(jiān)測供電系統(tǒng)是否正常。 監(jiān)控系統(tǒng)設有1－8路直流電流檢測接口電路，可分別檢測三路不同設備的使用電流。當相應設備發(fā)生報警時，監(jiān)控系統(tǒng)則可自動向管理中心告警。由管理中心派人處理。 直流系統(tǒng)告警和監(jiān)測可以選用STC-1或者STC-2模塊。 STC-1數據采集模塊可以完成8路模擬量、8路開關量輸入和8路開關量輸出，用戶可以根據實際情況選配。 STC-2交流數據采集單元，可以完成一條三相電路的數據采集，可以根據機房的時間情況增加或者減少。STC-2同時還提供2路模擬量輸入，6路開關量輸入和3路開關量輸出，用戶可以根據實際情況選配。 3.6 交流電源系統(tǒng)告警與監(jiān)測 監(jiān)控系統(tǒng)設有1路交流電壓檢測電路，分別組成對主供電交流電源和備用供電交流電源的入口電源和用戶出口電源電壓檢測，三套三相電壓檢測手段，可分別診斷出主、備供電系統(tǒng)三相電源的斷相、跳閘、接觸不良、保險熔斷、欠壓、過壓及三相電壓不平衡等故障。 監(jiān)控系統(tǒng)設有1路交流電流檢測電路接口，分別測出交流三相電源的輸出電流和零序電流（供電電流采用互感器的工作方式）一旦發(fā)生供電電流嚴重過流時，則呼叫管理中心進行設備告警。由管理中心進行遙控斷電或派人現場處理。當存在較大零序電流時說明交流供電系統(tǒng)存在接地故障，需報有關部門檢查修理。 交流監(jiān)控采用STC-2交流數據采集單元，可以完成一條三相電路的數據采集，可以根據機房的時間情況增加或者減少。STC-2同時還提供2路模擬量輸入，6路開關量輸入和3路開關量輸出，用戶可以根據實際情況選配。 3.7 空調設備的控制與監(jiān)測 監(jiān)控系統(tǒng)可利用溫感傳感器自動地進行機房內溫度進行控制。以保證設備在正常溫度范圍進行工作。當室內溫度過高時，可自動或管理中心遙控兩種方式啟動空調設備。 監(jiān)控系統(tǒng)設有空調的入口電壓（單相220V），入口電流測檢接口電路和空調設備通電、斷電控制接口電路。 這樣在入口電壓正常時，電流過小或超載時，則說明空調設備與電路有故障。如果長時間不制冷和設備嚴重超載時，監(jiān)控系統(tǒng)向管理中心告警，由管理中心協(xié)調處理。 由于無人機房一向情況下實際使用面積比較小，采用空調的容量也有限，使用上述方法可基本保證空調設備的檢查與故障判斷。 3.8 及時通知 一旦監(jiān)控裝置發(fā)現緊急告警，就會立即撥通當值人員的手機或者呼機，通知當值人員趕往現場處理。避免延誤事故或者情況處理。 3.9 通信功能 系統(tǒng)的通信模塊提供2路電話或ISDN接口，一個以太網口，2個RS232/422/485 接口，用于與其他智能設備通信。 4.監(jiān)控中心系統(tǒng)功能 4.1 圖象、信息記錄與查詢 系統(tǒng)采用先進的圖象壓縮算法，可以在計算機硬盤上長時間記錄圖象。圖象被存放于一個文件中。有關圖象的信息存放在一個數據庫中，這樣用戶可以按照各種查找條件進行圖象的查找。 各種告警信息也分類記錄于各種數據庫中，各種信息除了在告警的情況下必須記錄以外，每隔一個固定的可以設置的時間間隔，就記錄一次系統(tǒng)的各種信息，目的是為了生成各種日報，也是機房運行情況的記錄。 系統(tǒng)還提供系統(tǒng)運行的各種日志文件。日志文件是只讀的。日志可以分類統(tǒng)計。日志文件包括的內容：系統(tǒng)的運行與退出、監(jiān)控裝置的運行與退出、所有的撥號記錄、用戶登錄與推出、網絡的運行情況記錄等等。 4.2 監(jiān)控中心控制及對無人機房的遙控功能 管理中心自身可控制可視電話接通與對應的錄像機的開通。除此之外對無人機房有如下遙控特點。 ①可遙控某無人機房可視電話的接通與關閉，攝像鏡頭的選擇。這樣可使管理人員隨時對某現場進行實況觀察。 ②可遙控某無人機房的消防滅火器的電磁閥的開通與關閉，以便人工搖控滅火。為了防止非管理人員的誤操作，管理系統(tǒng)在進入此項工作時有操作提示和操作密碼輸入控制，只有輸入正確密碼方能執(zhí)行動作。 ③可遙控某無人機房排水設備的開通與關閉。用于機房進水進行排水工作。 ④可遙控某無人機房通風設備的開通，以解決機房環(huán)境過濕等問題。 ⑤可遙控某無人機房的空調設備的開通與關閉，可向無人機房的監(jiān)控系統(tǒng)下達是否進行機房溫度自動調整的命令。 ⑥可遙控某無人機房開通和關閉紅外線報警器的報警，門、窗開啟報警，IC卡防盜門的非法開啟報警。無人機房的防盜巨響聲音報警等。這些遙控也需有密碼管理。 ⑦可遙控某無人機房IC卡門的開門與關門，這樣可防止維修人員忘帶IC卡或因外界人員破壞造成IC卡讀卡器的損壞。而不能開門。遙控機房開門和關門也要有密碼管理。 ⑧可遙控某無人機房的交流電源的主備用電源設備合閘與開閘及主、備用電源設備的倒閘等。 可遙控某無人機房的直流電源部分的合閘與開閘等，這樣以配合火情、水情和現場工作人員維修工作。 4.3 管理中心對無人機房的遙測功能 管理中心對無人機房進行遙測，每一分鐘進行一次數據記錄，如果增加撥號接入服務器的數量則可以管理更多的無人機房。 管理中心對無人機房進行遙測主要參數如下： ①遙測無人機房的煙感、溫感、濕度的上限參數，下限平均參數及異常報警參數與時間。 ②遙測無人機房的主供電系統(tǒng)的交流的電壓，備用供電系統(tǒng)的電壓，交流供電流的上限參數，下限平均參數及異常報警參數時間。 ③遙測無人機房的直流供電系統(tǒng)中電壓、電流的上限參數，下限參數及異常報警參數與時間。 ④遙測無人機房的防盜、防水和各種設備工作狀態(tài)。正常與否，發(fā)生報警的次數與時間。 ⑤遙測無人機房的IC卡門的工作情況，有無非法開門和開門次數等。 ⑥遙測無人機房的監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測參數。即每分實時監(jiān)測各種參數。無人機房最多可保留7天實時監(jiān)測數據，利用這些數據可對無人機房中不穩(wěn)定因素進行定性的分析。 4.4 報表功能 可以生成班報、日報、周報、月報、年報。能夠分類統(tǒng)計各種告警信息、遙測信息，生成報表或數據庫，供人工或軟件分析設備的運行性能。 5監(jiān)控裝置的設計簡單說明 系統(tǒng)結構： 5.1 主控模塊 采用RISC的嵌入式控制器，可以支持多種協(xié)議，如RS232/422/485,HDLC,E1,X.25等。系統(tǒng)設計為16M SDRAM 4M FLASH 和實時鐘電路及電源監(jiān)控和看門狗電路。為今后的通信和網絡接口的擴充奠定了基礎。 5.2 通信模塊 采用現有的MODEM或者ISDN芯片，設計主要考慮抗雷，抗干擾。與主控模塊接口的通信處理器接口。 5.3 圖象處理模塊 圖象的輸入采用數字攝像頭，經過驅動直接傳給圖象處理模塊，圖象處理模塊經過選擇電路，選擇其中的一路圖象信號進行壓縮編碼，壓縮采用H.261或者H.263壓縮標準。壓縮后的編碼信息傳給主控模塊，經主控模塊變成IP數據包，傳給監(jiān)控中心。 如下圖： 5.4 數據采集模塊 數據采集模塊采用單片機及其外部電路組成。通過RS232與主控模塊通信，傳輸信息和命令。 STC-1數據采集模塊（以下簡稱STC-1模塊）是我公司針對各種應用場合，研發(fā)的通用數據采集模塊，廣泛應用于消防、供水、石化、環(huán)保等各個行業(yè)，為大多數系統(tǒng)集成商和自動化公司、研究所采用，是一種具有極高性格比、穩(wěn)定可靠的數采模塊。  8路開關量輸出，可以作為遙控、跳閘或者告警。  8路開關量輸入，也可以作為脈沖量輸入。  8路直流采樣,可以接各種變送器。  兩個標準485通信口，支持MODBUS或其它規(guī)約，擴展更加容易。  貼片安裝，無外部總線，可靠性高，抗干擾能力強。  卡式導軌或螺絲固定，現場安裝更加便 STC-2交流數據采集模塊是我公司針對用戶對于供水自動化控制、城市水處理自動化控制、熱力網絡管道自動化控制、油田集轉油站、熱水鍋爐、工業(yè)蒸汽鍋爐監(jiān)控、水源井、揚水泵站遠程控制而專門開發(fā)的通用數據采集模塊，具有極高的性能價格比和穩(wěn)定性。  ●三表法測量準確測量三相交流電壓、電流、有功、無功、頻率、功率因數、零序電流等電參量 ●具有3路獨立的開關量輸出，可以作為遙控、跳閘或者告警 ●6路開關量輸入，也可以作為脈沖量輸入 ●2路直流采樣,可以接各種變送器；也可以支持1-WIRE協(xié)議，用于溫度測量 ●兩路485通信接口，支持MODBUS或其它規(guī)約，擴展更加容易 ●FFT算法，可計算1－15次諧波 ●貼片安裝，無外部總線，可靠性高，抗干擾能力強 ●卡式導軌或螺絲固定，現場安裝更加便 當出現上述信號之一出現時即向主控室發(fā)出報警指示信號，等待主控室的控制命令： 1）接受到滅火指令后執(zhí)行 •切斷空調系統(tǒng)電源 •啟動滅火裝置 •回送已經執(zhí)行滅火指令信號 2）接受主控室確認為誤報時發(fā)出的解除報警指令 執(zhí)行部分 執(zhí)行部分包括： 1）切斷空調電源的控制電路 2）滅火裝置的驅動電路 信息交換接口 主要組織與通信接口的信息模式 1）發(fā)送報警信號（串行編碼） 2）接受滅火控制信號（串行編碼） 3）接受解除報警信號（串行編碼） 整個系統(tǒng)電源采用兩級結構，220V AC/ 24 DC ， 24V DC /5V ,3.3V ,系統(tǒng)內部有一個小的蓄電池，在切斷所有供電的條件下仍然能夠工作2小時。 因為系統(tǒng)采用RISC CPU 和實時系統(tǒng)，價格略高，批量生產價格會有下浮，但功能極為強大，為今后的系統(tǒng)擴充和聯網，奠定了堅實的基礎。