賀鵬程

(山西焦煤汾西礦業(yè)(集團)有限責(zé)任公司 雙柳煤礦,山西 柳林 033300)

隨著先進的采掘設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用,煤礦機房內(nèi)設(shè)備數(shù)量及類型等均不斷增加,規(guī)模也不斷增大[1-3]。煤礦機房布置有動力(如電源、配電設(shè)備等)、環(huán)境設(shè)備(如消防、監(jiān)控等)均需要在合適且穩(wěn)定的環(huán)境中運行,同時為實現(xiàn)機房內(nèi)設(shè)備運行監(jiān)控,礦井普遍通過安排專人24 h不間斷巡檢[4-6]。但是人工巡檢面臨占用人力資源、巡檢效果有待提升以及管理不規(guī)范等問題。為此,雙柳煤礦提出在機房內(nèi)構(gòu)建控預(yù)警系統(tǒng),通過布置監(jiān)控設(shè)備及通信網(wǎng)絡(luò)等實現(xiàn)機房內(nèi)設(shè)備、環(huán)境等監(jiān)控,達到提高機房安全監(jiān)控能力、故障預(yù)警等目的。

1 工程概況

雙柳煤礦機房內(nèi)部配套的設(shè)備也逐漸增多,機房信息中心已經(jīng)成為企業(yè)的重要組成部分,其安全狀態(tài)越來越受到各級管理人員的重視,但是傳統(tǒng)的安全建設(shè),更多是集中在軟件上面、系統(tǒng)上面,購買了很多防火墻、入侵防御等,實現(xiàn)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)層面的安全防護,但是忽略了對空間環(huán)境物理安全的建設(shè),使得數(shù)據(jù)中心機房一直處于風(fēng)險之中,并且物理安全風(fēng)險一旦出現(xiàn)造成的損失比軟件和系統(tǒng)風(fēng)險帶來的損失還要巨大?，F(xiàn)階段雙柳煤礦擁有1個數(shù)據(jù)中心,4間分支機房、2間電池間,在數(shù)據(jù)中心機房運行及日常維護過程中面臨各種風(fēng)險,具體主要風(fēng)險類型如圖1所示,這些風(fēng)險時刻影響著其安全穩(wěn)定的運行。

圖1 雙柳煤礦機房主要風(fēng)險類型

2 機房環(huán)境監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

2.1 監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)整體架構(gòu)

監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)IOT技術(shù)構(gòu)建,整體分為數(shù)據(jù)采集、安全感知、決策執(zhí)行三個模塊,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心、弱電間等場景的物理安全問題進行全面感知、聯(lián)動告警并跟蹤問題處理的流程,提升數(shù)據(jù)中心管理水平,降低物理安全風(fēng)險,全面保障單位、組織、業(yè)務(wù)在安全、合理的環(huán)境中運行。

2.2 監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲

在雙柳煤礦中心機房部署物理環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)物理安全感知系統(tǒng)平臺,實現(xiàn)對所有設(shè)備數(shù)據(jù)的整體監(jiān)測和數(shù)據(jù)呈現(xiàn),包括動力系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等狀態(tài)進行統(tǒng)一監(jiān)測。并通過內(nèi)置的3D引擎實現(xiàn)智能建模,利用數(shù)字孿生技術(shù)實時展示機房的狀態(tài)[7-8]。具體預(yù)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 雙柳煤礦機房主要風(fēng)險類型

3 監(jiān)控系統(tǒng)布置及效果分析

3.1 機房部署架構(gòu)

雙柳煤礦中心機房被監(jiān)控對象按采集方式分為智能、非智能兩類,智能設(shè)備具備數(shù)據(jù)采集和處理能力,可以與上位機通信;非智能設(shè)備需要增加傳感器、采集器等實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及傳輸。具體現(xiàn)場主要使用的設(shè)備及功能統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

表1 主要設(shè)備及功能統(tǒng)計

3.2 動力系統(tǒng)實現(xiàn)效果

3.2.1 市電參數(shù)感知

監(jiān)控系統(tǒng)可感知市電總輸入的各相電壓、相電流、頻率、功率等參數(shù),當(dāng)出現(xiàn)異常時,觸發(fā)預(yù)警系統(tǒng)并向管理員發(fā)出預(yù)警信息。

3.2.2 UPS狀態(tài)感知

感知參數(shù)內(nèi)容包括:各相電壓、電流、功率、逆變器狀態(tài)、充放電狀態(tài)等。

3.2.3 蓄電池狀態(tài)感知

在日常運維過程中,經(jīng)常會出現(xiàn)因為蓄電池問題帶來的供電癱瘓和安全事故等風(fēng)險,監(jiān)控系統(tǒng)通過蓄電池監(jiān)測套件在線監(jiān)測每節(jié)電池的電壓、極柱溫度、內(nèi)阻;電池組溫度、電流充放電時長等。蓄電池監(jiān)測套件包括蓄電池監(jiān)測模塊、蓄電池收斂模塊、電流霍爾傳感器、蓄電池顯示終端4個內(nèi)容。

3.2.4 用電單元狀態(tài)感知

PDU(電源分配單元)為所有的IT元件提供徑直的電源和電路連接,向基礎(chǔ)設(shè)施提供驅(qū)動、傳遞能量。以往,PDU只是保證機房用電安全,尚不具備智能化的屬性?；谟脩魯?shù)據(jù)中心、機房等場景的特殊需求,機房監(jiān)控系統(tǒng)通過SNMP協(xié)議直接管理智能PDU,實現(xiàn)對機柜內(nèi)的IT設(shè)備用電情況進行監(jiān)測?；趩蝹€用電設(shè)備,如交換機、服務(wù)器等,對其電流、電壓等數(shù)值進行監(jiān)測,實現(xiàn)用電安全。具體實時監(jiān)測參數(shù)包括有:輸入電壓、輸入輸出電流、位電流、有功功率、每位電能、總電能等。

3.2.5 機房環(huán)境安全狀態(tài)感知

機房內(nèi)布置設(shè)備對溫、濕度等參數(shù)要求嚴格,因此,在機房內(nèi)可通過加裝溫濕度等傳感器,以實時檢測機房和重要設(shè)備區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度、漏水等情況。傳感器將把檢測到的數(shù)據(jù)實時傳送到IPSIP物理安全感知平臺,并在平臺界面上以圖形形式直觀地表現(xiàn)出來。監(jiān)控系統(tǒng)在機房內(nèi)部署溫、濕度傳感器、漏水傳感器、氫氣傳感器,實現(xiàn)對環(huán)境狀態(tài)的感知,并通過可變線序采集器對接精密空調(diào)、紅外網(wǎng)關(guān)對接普通空調(diào)實現(xiàn)對環(huán)境狀態(tài)的感知。

3.2.6 消防系統(tǒng)安全狀態(tài)感知

通過部署煙霧傳感器實現(xiàn)對現(xiàn)有消防系統(tǒng)補充,另外通過開關(guān)量接口感知消防主機是否有告警,并通過監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)置的多種告警方式推送給相關(guān)人員。

3.2.7 安防系統(tǒng)安全狀態(tài)感知

機房安防監(jiān)控主要包括門禁 、視頻監(jiān)控和人員入侵三單內(nèi)容;通過門禁系統(tǒng)實現(xiàn)對機房大門及人員出入情況進行進行監(jiān)測,通過紅外人體感應(yīng)檢測機房人員安防情況;通過攝像頭聯(lián)動抓拍及攝像,進一步確定機房實際告警情況。

1) 門禁系統(tǒng)建設(shè)。針對機房,為了保障人員出入的合法性,引入多種認證方式,通過部署接人臉識別門禁,實現(xiàn)對人員出入情況進行記錄和保留。

2) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在機房重要位置部署安裝攝像頭、NVR,物聯(lián)網(wǎng)平臺需要保持和NVR、攝像頭的IP可達,網(wǎng)絡(luò)可達即可實現(xiàn)對攝像頭和NVR的對接和管理。具體可實現(xiàn)如下功能:①告警聯(lián)動,自動彈出告警實時畫面;②事件追蹤,視頻錄制與照片抓拍,掌握告警發(fā)生的全過程;③安防監(jiān)控實時呈現(xiàn),管理更方便。

3) 紅外人體感應(yīng)。紅外人體感應(yīng)傳感器可全方位的對機房的整體情況進行紅外防盜,可設(shè)置監(jiān)測時間;在監(jiān)測時間內(nèi),如有人非法入侵時,系統(tǒng)界面彈窗提示告警信息,并且通過短信、APP等方式將告警信息通知機房管理人員。

4 結(jié) 語

利用先進的計算機、控制和通信技術(shù),構(gòu)建機房監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng),實現(xiàn)對所有設(shè)備數(shù)據(jù)的整體監(jiān)測和數(shù)據(jù)呈現(xiàn),便于維護人員獲取所需的實時和歷史信息、進行高效的全局事件管理。根據(jù)雙柳煤礦機房監(jiān)控需求,完成動力環(huán)境、空調(diào)、消防等監(jiān)控,具體通過動力環(huán)境的監(jiān)測,實現(xiàn)市電狀態(tài)、UPS狀態(tài)、蓄電池狀態(tài)及用電單元的狀態(tài)感知;空調(diào)系統(tǒng)通過可變線序采集器與精密空調(diào)系統(tǒng)對接,實現(xiàn)對精密空調(diào)、風(fēng)機、壓縮機等設(shè)備狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測;消防系統(tǒng)通過部署煙霧傳感器實現(xiàn)對現(xiàn)有消防系統(tǒng)補充;另外通過開關(guān)量接口感知消防主機是否有告警,并通過監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)置的多種告警方式推送給相關(guān)人員;完成視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測,實現(xiàn)告警聯(lián)動、事件追蹤、告警回溯等功能。

雙柳煤礦機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用提高了對突發(fā)事件的反應(yīng)能力,減少事故帶來的危害,所以該項目所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是非常有利的。