基于物联网技术的通信动力环境监控系统设计

摘要：随着通信技术的不断发展，通信系统及其配套设备数量都日益增多，通信机房已成为电信网络的重要组成部分。机房内的动力、环境设备必须时时刻刻为通信系统提供正常的运行环境，一旦机房环境设备出现故障，就会影响通信网络运行，后果不堪设想。为了保证通信系统安全可靠工作，对机房里面动力、环境设备进行自动监视和有机管理是极其必要的。通信机房动力环境集中监控对机房电源、环境、空调、消防、门禁、图像进行全面监控和管理，实现实时监测、实时记录、实时报警的监控目的，同时系统对所采集的各类数据进行存储备份并作自动分析，为通信设备的有效运行提供充分的决策支持。文章结合工程实例论述了基于物联网技术的通信动力设备及环境监控系统的构造设计。

关键词：物联网 监控系统 动力监控 环境监控 核心处理机

【分类号】：TP277

物联网，是一个最近较为热门的名词，其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简单来说，我们可以理解为：物联网就是“物物相连的互联网”。目前，动力监控系统无论在技术上，还是在系统实施的规模上都有了很大的发展，人们对计算机集中监控系统的认识有了较大的提高，可以说，目前动力环境集中监控技术发展与监控系统的实施已进入一个新时代。在其发展过程中同时暴露许多新的问题，如在监控系统硬件配置灵活，软件功能不断完善的情况下，其故障诊断分析、数据统计等高智能化方面的性能没有得到更好的发展，而过去人工看守维护方式下的一小时一抄表的报表模式在电源监控系统中仍有体现，监控系统的可靠性等问题仍然存在[1]。

一、监控系统的基本功能及结构

监控系统能够对通信机房的高低压配电、整流电源、蓄电池组等机房动力设备，机房环境的温度、烟感、门禁、红外、声像、空调等环境因素，进行计算机化的实时监测、控制与管理。监控内容包括通信机房内的电源设备、空调设备和机房环境的遥测、遥信、遥控量。同时还要完成记录、告警、处理等实时操作，并与管理网接口，向其发送管理数据。监控系统由监控中心、监控局站和采集子系统模块组成。采用模块化结构设计，扩容性强，支持大容量监控组网方案，能运行TCP/IP协议，支持多种传输方式。采用Client/Server具有很强的开放性、兼容性、扩充性及安全性。

1、监控中心

监控中心是监控系统的管理中心，负责对本地各机房通过传输网将所有设备的运行参数、环境量及图象上传来的大量数据进行集中监控、管理，并实现维护人员的统一调度和派遣。

2、监控站点

各机房安装有监控主机，对机房内所采集的数据进行处理和加工，并向监控中心上传数据及下传监控中心向底端设备发出的控制命令。

3、采集设备子系统

完成对各机房所有设备运行参数及环境监测量的数据和图象采集，并将数据和图象通过连接线路上传到中心局监控主机。

二、基于物联网的通信动力环境监控系统的设计实例

为响应国家及公司在物联网推广方面的号召，结合我们在提高动力维护工作技术水平方面的需求，提出了对机房动力环境监控系统进行物联网方式的智能化改造应用设想。

1、机房设备监控应用设计

现状：在机房动力设备监控方面，通过多年的建设，我们已搭建起了覆盖全网的一个较为完善的监控系统，实现了对相关设备的状态量、模拟量的实施采集、监测以及对采集数据进行后台分析处理等功能。对照“物联网”的定义，现在我们缺少的主要是对被监控设备的标识及识别。

改造方案：根据对现状的分析，我们认为改造的首要目标是：使每个设备在本物联网范围内都具有一个唯一的编码（在小范围的物联网内，具体编码规则可以由我们自行定义，只要能让每个设备都具有不同的编码即可），并采用相应的传感器来对其进行采集、识别。从现有的机房条件来看，我们认为较为可行编码识别的方案有：无线射频识别（RFID）技术和条码识别技术。无线射频识别（RFID）技术。在每个动力设备贴上存储有特定编码的 RFID 标签，在机房部署 RFID 解读器，让其发射特定频率的无线电波，标签接收到这些电波后，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，解读器读取信息并解码后，送至相关系统进行数据处理，从而识别设备。这一技术具有识别速度快，可同时识别多个设备、标签可存储信息量较大等优点，但造价相对较高。条码识别技术。在每个动力设备贴上打印有特定条码的标签，通过人工手持条码扫描器来对各设备进行扫描采集，数据再通过有线或无线方式送至相关系统进行处理，从而识别设备。这一技术主要是造价低，但不能同时识别多个设备、标签存储信息量较少。

应用设想：经过以上对被监控设备的标识及识别改造后，我们可对其进行智

能化应用。机房设备三维可视化。通过绘制各动力设备在机房内部的三维模型，关联到动力环境监控系统的数据库中，在动力环境监控系统中可直接通过点击相关设备，了解到它的精准尺寸及位置信息，并可通过三维模型实现可视化的呈视，实现对设备管理的可视化和智能化，动力设备资源管理。结合巡检管理系统，维护人员可通过笔记本电脑、PDA、智能手机等终端，快速调取相关设备的设备基础信息、运行参数、故障运行记录等信息，对设备的运行健康状况进行分析和判断，实现设备故障闭环处理、系统容量预警分析等相关应用如图1

2、视频环境监控部分

视频环境监控部分主要对机房环境、设备运行的现场进行图像监视，可以直观地观察现场及告警等。视频监控部分提供联动功能，更直观地以图像方式对机房状况及设备进行实时监视。同时对机房的基本环境参量（ 如温度、门禁、烟感等） 进行检测，以及时发现火灾和非法入侵等。监控系统中的视频环境监控部分由视频监控、门禁烟感和空调监控组成。视频监控由硬盘录像机、高清摄像头、摄像云台、解码器、门禁、烟感、监控软件组成。硬盘录像机储存视频记录并上传告警信息，摄像头可以保证获取图像的质量，云台解码器可控制摄像头左右上下移动及放大缩小镜头，监控软件安装在监控主机上用以实时查看监控图像。门禁、烟感 通 过 门 禁 传 感 器 和 烟 雾 传 感 器 采 集 数据，通过硬盘录像机的监控变量接入并上传到监控主机。空调监控通过 RS816 智能空调遥控器采集温度数据，由空调监控软件进行管理维护，以实现机房空调根据温度变化自动开关机。通过视频环境监控部分对机房内环境、门禁、烟雾、空调实时监视，实现机房防火、防盗及人员进出记录，保证机房安全管理，实现 24 小时无人值守。

结语：

随着信息化的进一步深入发展，物联网的广泛应用是一个大的发展趋势，但目前其在世界范围内发展都还是处于一个初级阶段，短期内还未能达到大规模应用的条件。因此，我们希望通过对通信动力环境监控系统先行开展一个较小范围的“物联网”改造，来试验一下相关的技术应用，给大家提供一些实际的参考案例和经验教训，同时也为将来维护技术向“物联网”发展奠定一定的基础。

参考文献：

[1]杜国民. 通信动力环境监控系统设计关键技术分析[J]. 科技信息，2011，15：481-482.

[2]陆峥. 通信机房动力环境集中监控系统研究[D].北京邮电大学，2012.

[3]盛元红. 通信机房动力环境监控系统的研究和实现[D].电子科技大学，2009.

[4]李艳华. 通讯机房动力环境监控技术分析[J]. 电子制作，2013，15：116.

[5]高米娜. 浅析通信机房动力环境监控系统[J]. 科技创业家，2012，13：167.