李先洲

（山東高速股份有限公司泰安運(yùn)管中心泰安信息分中心，山東 泰安 271000）

1 機(jī)房動(dòng)態(tài)環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)際意義

《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》要求推動(dòng)大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、超級(jí)計(jì)算等新技術(shù)與交通行業(yè)深度融合，推動(dòng)智慧高速建設(shè)。其中，機(jī)房是所有信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在信息系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。泰安運(yùn)管中心隸屬山東高速股份有限公司，轄區(qū)內(nèi)共9 處收費(fèi)站，該單位負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)10 處機(jī)房的管理工作。

為了確保機(jī)房的穩(wěn)定運(yùn)行，集中監(jiān)管，需對(duì)機(jī)房進(jìn)行監(jiān)測(cè)和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決問(wèn)題，能夠有效地避免問(wèn)題的擴(kuò)大與升級(jí)。其中，機(jī)房可分為UPS 室和主機(jī)房。而通常機(jī)房需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)主要包括[1]：

1.1 機(jī)房溫、濕度參數(shù)

機(jī)房溫、濕度是機(jī)房環(huán)境中的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)《計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)條件》（GB 2887—89）要求，機(jī)房?jī)?nèi)的環(huán)境溫度、濕度最好控制在22±2℃、45%～60%RH。機(jī)房溫度過(guò)高過(guò)低都不利于設(shè)備的運(yùn)行。如果機(jī)房溫度過(guò)高，服務(wù)器系統(tǒng)將過(guò)熱，可能出現(xiàn)死機(jī)和數(shù)據(jù)丟失的狀況。而濕度對(duì)機(jī)房設(shè)備的影響也很大，機(jī)房環(huán)境中濕度過(guò)大，極易造成設(shè)備中的插接件、電路板和線纜的絕緣性降低，嚴(yán)重時(shí)還可造成電路短路。

1.2 UPS 運(yùn)行狀態(tài)

UPS 電源的工作狀態(tài)有正常運(yùn)行狀態(tài)、電池工作狀態(tài)、旁路運(yùn)行狀態(tài)和旁路維護(hù)狀態(tài)，其具備不停電功能、交流穩(wěn)壓功能、凈化功能和管理功能，解決了電網(wǎng)停電問(wèn)題、電壓劇烈波動(dòng)問(wèn)題、電網(wǎng)與電源污染問(wèn)題和交流動(dòng)力維護(hù)問(wèn)題。因此，對(duì)于UPS 運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)尤為重要。為了更好地監(jiān)測(cè)UPS 運(yùn)行狀態(tài)，需要觀測(cè)其蓄電池狀態(tài)、輸入/輸出端的各相電壓、線電壓、空載損耗、功率因數(shù)、效率、輸出電壓波形失真度及輸出電壓的頻率等。

1.3 空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

空調(diào)系統(tǒng)為機(jī)房提供合格的溫度、濕度和空氣潔凈度，同時(shí)，針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的能源浪費(fèi)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了自動(dòng)啟停系統(tǒng)，使其具備高顯熱比、高能效比、高可靠性、高精度等特點(diǎn)。

1.4 消防系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

機(jī)房消防系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)防火分區(qū)內(nèi)火災(zāi)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并對(duì)火警信號(hào)設(shè)置的消防聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控和記錄。針對(duì)機(jī)房等電子設(shè)備集中的設(shè)備間多使用七氟丙烷（HFC-227ea、FM-200）作為滅火媒介。

1.5 水浸采集器

眾所周知，機(jī)房防水是一項(xiàng)極其重要的防范措施。全隔離密封型水浸變送器通常為常開(kāi)狀態(tài)，一旦電極觸水，它的阻抗就會(huì)發(fā)生變化，常開(kāi)開(kāi)關(guān)閉合，同時(shí)通過(guò)所屬的集成芯片將信號(hào)進(jìn)行放大、整形、比較后形成電平高低變化，以指示所處位置有水。其結(jié)構(gòu)采用了一體化全密封包裝，可以防止液體滲入，提高了系統(tǒng)的壽命和運(yùn)行的可靠性。

1.6 視頻聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

系統(tǒng)中可添加項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的攝像頭，發(fā)生火警后系統(tǒng)可直接彈出該區(qū)域攝像頭，查看現(xiàn)場(chǎng)視頻，快速確認(rèn)警情地點(diǎn)實(shí)時(shí)狀態(tài)，提高事件處理效率，做到讓數(shù)據(jù)“多跑路”、群眾少跑腿；后臺(tái)記錄原始數(shù)據(jù)，可查看歷史錄像記錄，為后期溯源提供依據(jù)。

2 機(jī)房動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)房動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)架構(gòu)采用4 層模式，分別為感知層、傳輸層、服務(wù)層、應(yīng)用層，其系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 機(jī)房動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)圖

圖中4 個(gè)層面相互關(guān)聯(lián)，共同完成機(jī)房動(dòng)態(tài)環(huán)境檢測(cè)的任務(wù)。應(yīng)用層的數(shù)據(jù)中心中央平臺(tái)作為人機(jī)交互入口，是用戶直接使用的人機(jī)交互窗口，主要實(shí)現(xiàn)報(bào)警故障監(jiān)控、基礎(chǔ)檔案維護(hù)、地理信息展示、消防設(shè)施維保、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、值班維保人員管理。服務(wù)層由通信服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、前端顯示終端、相關(guān)瀏覽器等人機(jī)交互界面等組成。通信服務(wù)器向下與傳輸層通信，向上與應(yīng)用服務(wù)器通信，是通信的核心，應(yīng)用服務(wù)器與綜合管理平臺(tái)通信，實(shí)現(xiàn)信息上傳和命令下發(fā)。傳輸層由傳輸設(shè)備組成，完成感知層上傳數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)、處理，由通信服務(wù)器實(shí)現(xiàn)信息采集信息上傳和命令下發(fā)。感知層由各類傳感器及其系統(tǒng)控制器組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)信息采集，并通過(guò)RS232、RS485 或TCP/IP 將數(shù)據(jù)上傳[2]。

3 檢測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 溫濕度檢測(cè)

在需要檢測(cè)的機(jī)房?jī)?nèi)按照一定范圍劃為若干測(cè)溫、測(cè)濕工作區(qū)，在工作區(qū)內(nèi)安裝一定數(shù)量的溫濕度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前工作區(qū)的溫濕度。溫濕度子系統(tǒng)工作前需要預(yù)設(shè)合理的溫濕度范圍值，使用者通過(guò)應(yīng)用層的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)進(jìn)行溫濕度范圍的設(shè)置，預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到溫濕度子系統(tǒng)控制單元中。控制單元按照固定頻率通過(guò)IIC 總線讀取各個(gè)工作區(qū)的傳感器數(shù)據(jù)，當(dāng)某個(gè)工作區(qū)的溫濕度值出現(xiàn)異常時(shí)，控制單元接收到巡檢信號(hào)后，通過(guò)RS485 接口和通信協(xié)議進(jìn)行事件上報(bào)，應(yīng)用層可以通過(guò)PC 屏幕進(jìn)行顯示，同時(shí)按照預(yù)先設(shè)定好的聯(lián)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，如溫度過(guò)低時(shí)可以聯(lián)動(dòng)空調(diào)進(jìn)行制熱動(dòng)作。

3.2 UPS 檢測(cè)

UPS 的檢測(cè)采用智能電力采集模塊，無(wú)須損壞原有的電源線配接。模塊的工作原理：首先通過(guò)互感效應(yīng)獲取到電源線上的電能情況，其次高性能的嵌入式控制器通過(guò)分壓電路進(jìn)行ADC 采樣，然后將ADC 采樣值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，判斷當(dāng)前的電能情況，包括蓄電池狀態(tài)、輸入/輸出端的各相電壓、線電壓、空載損耗、功率因數(shù)、效率、輸出電壓波形失真度及輸出電壓的頻率等。當(dāng)檢測(cè)參數(shù)與預(yù)設(shè)參數(shù)不一致時(shí)，控制單元接收到巡檢信號(hào)后，通過(guò)RS485 接口和通信協(xié)議進(jìn)行事件上報(bào)。

3.3 音頻子系統(tǒng)

音頻子系統(tǒng)的搭建使用統(tǒng)一采購(gòu)各個(gè)不同焦距段的海康威視攝像頭+螢石云平臺(tái)+插件接入的方式進(jìn)行集中監(jiān)管。音頻攝像頭根據(jù)用途和安裝位置被編入不同分組中，通過(guò)TCP/IP 協(xié)議上傳至服務(wù)器，使用液晶屏幕進(jìn)行統(tǒng)一顯示。針對(duì)特殊區(qū)域采用系統(tǒng)自帶的人形檢測(cè)功能，通過(guò)插件可以將螢石云系統(tǒng)推送的信息接入數(shù)據(jù)管理平臺(tái)上，使用者可以通過(guò)查看提示判斷有無(wú)人員出沒(méi)。

3.4 消防子系統(tǒng)檢測(cè)

目前，對(duì)消防系統(tǒng)的檢測(cè)主要依賴于消防設(shè)備廠家提供的消防報(bào)警控制器，一般都放置于消防控制室內(nèi)，有專人進(jìn)行值班看守。為了整合系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)集中管理，將消防報(bào)警控制器通過(guò)RS485 總線并入系統(tǒng)。機(jī)房安裝有消防報(bào)警系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)。消防報(bào)警系統(tǒng)由消防報(bào)警控制器、煙溫復(fù)合探測(cè)器、聲光警報(bào)器組成。當(dāng)發(fā)生火警時(shí)，煙溫復(fù)合探測(cè)器可以感知溫度或煙霧的變化，相比于傳統(tǒng)的氣敏電阻類煙霧報(bào)警器，其穩(wěn)定的工作性能大大地提高了警示信號(hào)的可靠性和可信度。

在正常的情況下，內(nèi)外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。一旦有煙霧竄逃外電離室，干擾了帶電粒子的正常運(yùn)動(dòng)，電流、電壓就會(huì)有所改變，破壞內(nèi)外電離室之間的平衡。當(dāng)達(dá)到臨界閾值后進(jìn)行火警事件上報(bào)，消防報(bào)警控制器接收到報(bào)警后啟動(dòng)聲光警報(bào)器進(jìn)行報(bào)警。氣體滅火系統(tǒng)由氣體滅火控制器、氣體釋放警報(bào)器、緊急啟停按鈕和滅火媒介組成，滅火媒介存儲(chǔ)在鋼瓶中。當(dāng)火警聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)氣體滅火時(shí)，氣體滅火控制器控制鋼瓶噴灑滅火媒介，通常選用七氟丙烷，同時(shí)啟動(dòng)氣體釋放警報(bào)器，工作人員可以手動(dòng)啟動(dòng)或停止氣體滅火系統(tǒng)工作。氣體滅火控制器、消防報(bào)警控制器通過(guò)RS485 接口和通信協(xié)議進(jìn)行事件上報(bào)，消息在應(yīng)用層進(jìn)行顯示。

3.5 水浸檢測(cè)

由于機(jī)房?jī)?nèi)都是運(yùn)行中的電子儀器設(shè)備，因此要時(shí)刻檢測(cè)機(jī)房?jī)?nèi)有無(wú)漏水。將漏水檢測(cè)設(shè)備布置安裝在空調(diào)管道等其他易發(fā)生水浸隱患的區(qū)域附近，保證電子儀器設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)發(fā)生漏水時(shí)，水浸傳感器將水警信號(hào)通過(guò)IIC 上傳給工作區(qū)的嵌入式主機(jī)，嵌入式主機(jī)通過(guò)RS485 接口和通信協(xié)議進(jìn)行事件上報(bào)，由應(yīng)用層的軟件對(duì)漏水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，顯示發(fā)生水浸的位置，同時(shí)產(chǎn)生報(bào)警事件進(jìn)行記錄存儲(chǔ)即有相應(yīng)的處理提示，第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警并接入告警管理，之后啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，以提醒相關(guān)管理人員進(jìn)行處理，避免造成更大的損失[3]。

4 機(jī)房動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的使用說(shuō)明

無(wú)人機(jī)房監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由機(jī)房溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、UPS運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、防浸水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻聯(lián)動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和短信報(bào)警通信系統(tǒng)多種系統(tǒng)聯(lián)合組成。其功能全面，通過(guò)數(shù)據(jù)中心中央管理平臺(tái)簡(jiǎn)單預(yù)設(shè)參數(shù)和操作界面就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房的全方位監(jiān)測(cè)，要求簡(jiǎn)單，上手難度較小。機(jī)房設(shè)備示意圖如圖2所示，UPS 監(jiān)控界面如圖3 所示。

圖2 機(jī)房設(shè)備示意圖

圖3 UPS 監(jiān)控界面圖

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)溫濕度檢測(cè)、UPS 檢測(cè)、音頻子系統(tǒng)、消防子系統(tǒng)檢測(cè)和水浸檢測(cè)的設(shè)計(jì)，建設(shè)了機(jī)房動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將機(jī)房維護(hù)工作由運(yùn)維人員定期巡邏檢查轉(zhuǎn)變?yōu)檫h(yuǎn)程查看與自動(dòng)報(bào)警，大大地減少了機(jī)房維護(hù)工作所需要的人力資源，通過(guò)軟件定期收集統(tǒng)計(jì)報(bào)表，精準(zhǔn)地統(tǒng)計(jì)機(jī)房各設(shè)備的運(yùn)行工作狀態(tài)、故障率，從而減輕機(jī)房的維護(hù)工作、提高系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命。同時(shí)，在智慧高速建設(shè)的關(guān)鍵階段，該系統(tǒng)的建立將成為智慧高速發(fā)展的助推劑。