鐵路設(shè)備機房環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)

許新偉，郭治國，梅建軍

（河南輝煌科技股份有限公司 研發(fā)部，河南 鄭州 450001）

隨著“十一五”大規(guī)模鐵路現(xiàn)代化建設(shè)，鐵路技術(shù)裝備正在向微電子化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的方向發(fā)展。為了遵循高安全、高可靠、少維護、無維修、無值守的原則，保證微電子設(shè)備的長期無值守穩(wěn)定運行，對設(shè)備運行環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控就變得極為重要。研制鐵路設(shè)備機房環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng) (以下簡稱環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)) 的目的是通過監(jiān)測并記錄設(shè)備機房的環(huán)境參量，提供設(shè)備機房的實時圖像信息，為運用與管理部門掌握和調(diào)整機房內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)，減少突發(fā)環(huán)境事件對機房內(nèi)設(shè)備工作狀態(tài)的影響提供有效的管理手段。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通過對機房內(nèi)的動力設(shè)備和環(huán)境進行集中監(jiān)控，達(dá)到“遙測、遙控、遙信、遙視”，對信號設(shè)備、通信設(shè)備機房的環(huán)境進行監(jiān)測，并控制環(huán)境保障設(shè)備，確保機房內(nèi)環(huán)境條件的穩(wěn)定，使機房內(nèi)的設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)，從而提高設(shè)備的工作穩(wěn)定性，減少系統(tǒng)維護頻率、降低維護費用，并且實現(xiàn)維護的便捷化和管理的微機化。

1 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)由區(qū)域監(jiān)控中心、監(jiān)控中心、站機三級組成[1]。區(qū)域監(jiān)控中心設(shè)在鐵路局，監(jiān)控中心設(shè)在段管理人員辦公室，站機設(shè)在設(shè)備機房內(nèi)。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 站機結(jié)構(gòu)圖

站機主要由監(jiān)控機、空調(diào)監(jiān)控器和一些傳感器及路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，可以與監(jiān)控中心組成TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的站機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 系統(tǒng)監(jiān)控內(nèi)容及原理

2.1 電源信息

（1）電源、UPS 自帶電源監(jiān)控模塊方式。在該監(jiān)控方式下，監(jiān)控終端與通信電源的監(jiān)控模塊通過串行接口，可以取得電源監(jiān)控模塊提供的電源全部信息。如交流輸入/直流輸出的電壓/電流整流模塊、熔絲告警、電池容量、電池電流、均浮充狀態(tài)等。

（2）電源、UPS 無監(jiān)控模塊方式。在該監(jiān)控方式下，監(jiān)控終端外掛電源監(jiān)測和電池監(jiān)測模塊，可以得到電源的輸入/輸出電壓、電流信息，以及電池總電壓、單體電池電壓、電池總電流、電池溫度等信息。

2.2 空調(diào)信息

（1）具有智能接口的空調(diào)。對于具有智能接口的空調(diào) (如集中空調(diào)、專業(yè)空調(diào))，監(jiān)控終端可以通過智能接口取得所需的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對空調(diào)進行控制。

（2）分體等可遙控空調(diào)。對于沒有智能接口，但可以遙控的空調(diào) (如民用分體空調(diào))，監(jiān)控終端可以通過紅外控制模塊，對空調(diào)進行控制。監(jiān)控中心通過監(jiān)控終端可遠(yuǎn)程控制任一小站的空調(diào)設(shè)備，如開/關(guān)機、制冷、調(diào)溫等操作。對空調(diào)的遙控不受生產(chǎn)廠家及型號的限制，對空調(diào)狀態(tài)的監(jiān)測，可通過空調(diào)監(jiān)測模塊測量空調(diào)電源的電壓、電流，以監(jiān)測其變化情況。

（3）空調(diào)工作狀態(tài)的判定。對于非智能空調(diào)，系統(tǒng)可通過對空調(diào)工作電壓、電流和環(huán)境溫度等信息判定空調(diào)的工作狀態(tài)。

①空調(diào)電壓。空調(diào)電壓曲線應(yīng)近似為一水平直線，其值應(yīng)在 220V 或 380V 附近波動，當(dāng)空調(diào)電壓接近0值時，表明空調(diào)電源故障，系統(tǒng)發(fā)出告警。

②空調(diào)電流。空調(diào)電流應(yīng)為一矩形波曲線，表示空調(diào)按一定的時間間隔啟動和停機，若在這一時間間隔內(nèi)沒有出現(xiàn)下一標(biāo)準(zhǔn)矩形波，則表示空調(diào)未能正常啟動，出現(xiàn)故障，系統(tǒng)發(fā)出告警。

③環(huán)境溫度。環(huán)境溫度曲線應(yīng)近似為一水平直線，其值是由監(jiān)控中心設(shè)定的環(huán)境溫度值，若在一定的時間間隔內(nèi)，溫度值始終處于較高值，則表示空調(diào)未能正常啟動，系統(tǒng)發(fā)出告警。

2.3 環(huán)境信息

（1）溫度/濕度。溫度/濕度為連續(xù)模擬量。在監(jiān)控中心可對其進行分析處理，隨時掌握變化情況，并按照相關(guān)設(shè)定門限發(fā)出報警。

（2）煙霧、水侵、門禁[2]。煙霧報警：設(shè)備機房內(nèi)若煙霧達(dá)到報警門限時，會發(fā)出煙霧報警，此報警為開關(guān)量。水浸報警：設(shè)備機房內(nèi)設(shè)置線狀或點狀水浸傳感器，此報警為開關(guān)量報警。門禁報警：此傳感器為雙鑒型主動式報警或門磁開關(guān)報警，此報警為開關(guān)量報警。

2.4 視頻信息

視頻信息對圖像進行實時監(jiān)控，每個攝像頭自帶云臺，具有轉(zhuǎn)動、自動巡視、圖片抓拍等功能，對整個機房進行全方位監(jiān)視，視頻信息可進行本地存儲[3]。

3 監(jiān)控系統(tǒng)運行環(huán)境與性能指標(biāo)

3.1 運行環(huán)境

環(huán)境溫度：－5℃～＋50℃；濕度：20%～90% RH (40℃)；工作電壓：AC220V ±10%，50 ± 1Hz；功耗：200 W～300 W。

3.2 性能指標(biāo)

（1）監(jiān)測對象精度。溫度：±1℃；濕度：± 5% RH；煙霧、破碎、水浸等災(zāi)害報警延時：≤ 5 s；環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備啟動延時：≤10 s；圖像信息傳輸速度：≥2 幀每秒。

（2）空調(diào)監(jiān)控器。紅外控制指令存儲條數(shù)：大于 30 條；響應(yīng)環(huán)境處理機命令速度：小于 1 s；紅外遙控距離：不小于 3 m；空調(diào)工作電壓、電流監(jiān)測精度：1%；空調(diào)故障判斷時間：小于 2 min；故障空調(diào)關(guān)閉時間：小于 10 s；空調(diào)故障報警時間：小于 1 s。

4 監(jiān)控系統(tǒng)的特點

機房動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)具有可靠性高，適應(yīng)性強，調(diào)試安裝方便，可利用多種通道組網(wǎng)等特點，適合鐵路系統(tǒng)的行業(yè)特點。

（1）所有單板都為智能采集板。所有環(huán)境采集單板都有自己的處理器，能夠及時完成原始數(shù)據(jù)的分析處理，保障信息的可靠性。

（2）傳感器采用經(jīng)過國家標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的設(shè)備。溫、濕度，動力設(shè)備的電壓、電流，玻璃破碎，紅外探測，門磁探測等傳感器都采用經(jīng)過國家標(biāo)準(zhǔn)試驗室驗證的設(shè)備，保證了環(huán)境信息采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。

（3）采用帶電可插拔結(jié)構(gòu)。采用帶電可插拔結(jié)構(gòu)，保證了各種模塊間互不影響。

（4）紅外遙控模塊設(shè)計先進。紅外遙控模塊具有自學(xué)習(xí)功能，可以將不同的紅外遙控代碼學(xué)習(xí)后存儲，當(dāng)接到遠(yuǎn)方的遙控命令時自動調(diào)出代碼發(fā)送，完成控制功能。因此，監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對空調(diào)的控制可以不受空調(diào)型號、生產(chǎn)廠家的限制。

[1] TB/T10034-2005，鐵路無人值守機房環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范[S].

[2] TB10063，鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范[S].

[3] GB50198，民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范[S].