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摘要：通信机房电源环境监控系统既是通信网络的支撑系统，也是实现通信机房自动化管理和精细化管理的基础，因此本文对电源环境监控系统的需求与配置进行了研究，并结合具体应用介绍了实施方法。
关键词：电源环境监控系统；配置；应用；通信机房；FSU
通信机房一般是指为通信设备提供运行环境的场所，因而它也是通信的核心场所。通常，通信设备对电源和环境有较高的要求，而且国家政策也鼓励对通信设备及其环境实行集中控制和远程监控[1]。FSU（Field Supervision Unit）是连接监控端局和监控中心的桥梁，是整个监控系统数据处理的核心，其主要功能是对端局采集器的原始数据进行采集，并将处理结果发送给监控业务台和数据服务器，同时接受业务台的控制命令对端局设备进行控制。采用集中监控、少人值守或无人值守，一方面可以及时发现故障并尽快排除故障，减少维修时间，降低维修费用；另一方面也可减少机房人力、物力资源，有利于提高机房管理水平[2]。因此，通信机房电源环境监控系统获得了日益广泛的应用，本文尤其对于近年新成立的中国铁塔所采取的无线传输方式动环监控系统FSU系统进行了研究，分析了其应用。
1 电源环境监控系统的需求与配置
1.1 需求分析
通信机房电源环境监控主要是针对机房动力设备和环境设备。动力设备包括高低压配电、开关电源、发电机组、UPS、蓄电池组、空调、防雷箱等设备，环境设备包括温湿度、漏水、烟感、门禁、视频等装置。监控设备分为智能设备与非智能设备。智能设备（如智能开关设备、智能空调等）自身具备数据采集和处理能力，并提供智能接口，可直接与监控系统通信；非智能设备（如低压配电柜等）自身不具备数据采集与处理能力，需要通过传感器、变送器等采集数据并上传上位机。对于智能设备可直接接入一体化采集器，而对于非智能设备则需增加传感器、变送器后再接入一体化采集器。然后根据系统结构、功能组成、监控方式等内容，再结合现有网络资源确定系统方案，并绘制系统网络结构框架图。目前各主流环监设备厂家为适应通信业发展已逐步对该类非智能产品进行智能化开发或对原有产品进行数据采集功能嵌入，未来通信机房电源环境监控系统将实现全智能化。
1.2 系统配置
1.2.1 网络结构
监控系统网络结构主要由运维管理模式决定，既要考虑系统兼容性，也要适应系统未来的发展需求，目前多采用监控中心（SC）、监控站（SS）和现地监控单元（SU）三级网络形式[3]。SU是系统的基本单元，由监控模块（SM）和前置机组组成，并通过专用数据线连成分布式采集控制系统。监控终端通过一体化采集器与SM连接，监测数据和告警信息再通过SM发送到前置机组，经处理后再传送到SS，在SS的工作人员可根据监控状态发送操作指令，同时信息也传送到SC。SC具有系统最高权限，可以配置全系统内各环节的操作权限，进行管理和分析统计等工作。
1.2.2 监控终端
监控终端是指安装在机房内的传感器、变送器等部分。不同监控设备按实际需求设置。如温度传感器精度为0.5℃，设置监控范围10～40℃；湿度传感器精度为2%RH（相对湿度），设置监控范围20%～90% RH；烟雾传感器精度为响应时间<10s。对于安装位置，温度传感器设在代表性的点上，湿度传感器和烟感传感器通常设置于机房中心位置。
1.2.3 数据采集
数据采集是指针对不同工作方式的监控终端进行信息采集、分析和规整，另外还传输来自SS或SC的查询命令，并根据查询条件发送采集到的数据、开启报警器等。报警通常进行分级处理，火警为最高优先级，其次是门禁报警、水浸报警等。用户亦可根据机房实际需要对各前端采集器件设置优先级，未来根据实际运维过程累积的数据分析可实现不同时段不同场景的优先级排序。
1.2.4 数据传输与通信方式
监控系统可利用现有的丰富传输资源，并根据传输现状和维护需求来选择适宜的传输方式，目前运营商常用的传输方式有IP方式、2M方式等，主流方式是“2M+IP”与混合方式。而中国铁塔则根据目前4G网络的优质覆盖情况，采取数据流量卡进行无线传输，将前端采集的监控信息通过无线网络回传至监控中心，节省光缆传输网络建设的大成本投入，未来随着无线带宽大容量传输发展，该组网方案优势将更为凸显。目前该方案弊端为部分山区机房信号覆盖不完善，存在无线传输中断丢失数据现象。通信方式应根据监控终端特点进行配置，例如智能设备无需采集器即能与前置机进行通信，但应注意的是不同设备通信协议可能不一样，应根据相应的通信协议进行配置才能与上位机通信。中国铁塔在运营商手上接收的存量机房资产中，存在部分已停产厂家的开关电源，该部分设备无法与FSU进行协议通信，只能通过替换方式对该类开关电源进行优化。
1.2.5 软件配置
系统软件包括数据采集单元软件和监控中心软件。前者是运行在数据采集单元上的应用程序，可针对单片机采用C语言进行编程；后者是运行在Windows操作系统上的监控管理软件，用于完成数据采集、通信、分析处理及数据库管理、维护等功能。通常，监控管理软件可分为前台程序和后台程序，前台程序用于实现远程监控、处理及告警、信息查询等，后台程序用于数据维护、参数设置等。编程时可采用模块化方式，设置若干模块来实现不同的功能。
2 电源环境监控系统在通信机房中的应用
2.1 工程概况
某机房电源环境监控系统由前端设备、通信传输设备（采取无线传输方式的FSU则需搭配无线通信模块与数据流量卡）、监控中心设备组成。前端设备包括各种传感器、传送器、一体化采集设备等，通信传输设备可利用IP数据网进行传输，监控中心设备包括数据服务器、磁盘阵列、交换机、打印机等。
2.2 组网方案
该通信机房电源环境监控系统依据IEEE802.3标准组建Ethernet网（以太网），系统架构采用Client/server（客户端服务器）。在监控中心设立服务器核心站点，再设置若干通信站/监控子站，通信站通过广域网与服务器通信。监控系统由数据采集单元、数据传输单元和监控中心组成。数据采集单元包括温湿度传感器及动力设备、消防、视频等数据采集装置。数据传输单元将采集到的数据进行转换（如RS232与RS485接口转换）后进行传输。监控中心配置图形化的监控系统管理软件，为了对各监控子站实施有效管理，每个子站分配唯一的IP地址，所有电源环境监测数据可在监控中心实时显示，同时监控中心也可通过IP地址对被监控设备进行单独访问、查询和发布各种指令。
2.3 站点配置
站点配置情况如图1所示。每个通信站/监控子站通过1台服务器对被监控设备实施集中化管理。服务器具有数据存储、数据查询、数据采集文件配置等功能，并为每1台数据采集、数据存储的设备分配1个IP地址。通过服务器可对被监控设备进行监控和维护，个人办公电脑、IPAD、手机也可通过浏览器登录IP地址查询被监控设备数据和进行维护。机房设备一旦发生报警，监控系统就会自动记录报警的时间、事件、通道等数据，通过日志可以查询报警情况。系统可以对报警事件进行自动分类并发送报警信息。目前已实现将监控中心数据通过手机APP软件接收，机房维护团队根据实时的监控信息采取不同策略方案对机房进行快速、智能的维护工作。
2.4 设备安装
应在砖墙、混凝土墙上安装监控机箱，石膏板隔墙、轻质泡沫砖墙上严禁安装监控机箱。安装位置应该靠近监控点，并在布放电缆的沟槽、线架附近。而且机箱应该远离各种干扰源及冷、热、腐蚀源，铅酸蓄电池不要安装在监控机箱内，以免腐蚀气体对监控设备造成不利影响。安装高度一般距地面1.4m[4]。机箱应采用M8膨胀螺栓固定在墙上。温湿度传感器应安装于被监测设备机架或墙面上，要避免阳光直射或在空调排风口，固定应采用M6膨胀螺栓。烟雾传感器应设置在被监控设备内部、机顶上面30～40cm处、走线架、顶棚上，同时要避开粉尘源、风口等位置。设置多个烟雾传感器时，应在机房内均匀布置，并应采用膨胀螺栓牢固固定。漏水传感器应靠近漏水源设置，并避开腐蚀源。
3 结语
全国各行各业通信机房数量众多，不少位置偏远，维护管理十分不便，非常有必要采用自动监控系统代替人工监测方式。电源环境监控系统已在实践应用中被证明是行之有效的手段，因此需要加快建设改造的步伐，使更多的机房能够应用这项成功的技术，以提高管理水平和促进通信事业发展。
参考文献：
[1] 何中胜，赵红玉，庄燕滨. 基于单片机的通信机房环境监控系统的开发研究[J]. 制造业自动化，2013，35(8)：32-35.
[2] 姜秋妍. 电源及机房环境监控系统运行维护建议[J]. 铁路技术创新，2014(1)：50-56.
[3] 张正江. 电力通信机房动力环境监控系统应用研究[J]. 数字通信，2014，41(1)：49-51.
[4] 袁会平. 环境监控系统在通信机房中的应用[J]. 电脑与电信，2013(4)：58-59，62.
论文作者:冯远程
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/10
标签：机房论文; 监控系统论文; 通信论文; 设备论文; 环境论文; 电源论文; 数据采集论文; 《基层建设》2016年11期论文;