電力信息機(jī)房智能化監(jiān)控系統(tǒng)方案研究與設(shè)計

◎王旭 張建業(yè) 陳濤

電力信息機(jī)房智能化監(jiān)控系統(tǒng)方案研究與設(shè)計

◎王旭 張建業(yè) 陳濤

電力信息機(jī)房智能化監(jiān)控系統(tǒng)幫助運(yùn)維人員實時掌控機(jī)房的整體的可視化信息，動態(tài)環(huán)境信息、動力信息、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，能夠提高運(yùn)維人員工作效率，豐富運(yùn)維手段，強(qiáng)化機(jī)房的信息化管理。通過平臺的應(yīng)用可以實現(xiàn)機(jī)房管理可視化、模塊化、數(shù)字化、報表化，能夠幫助企業(yè)進(jìn)一步提高信息化管理水平。

隨著電力公司信息化建設(shè)逐步推進(jìn)，機(jī)房規(guī)模逐步變大，其重要性也日益重要。機(jī)房動力環(huán)境設(shè)備主要包括供配電﹑UPS﹑空調(diào)等,一旦這些機(jī)房動力環(huán)境和設(shè)備出現(xiàn)故障或災(zāi)害,就會危及機(jī)房內(nèi)主設(shè)備的安全正常運(yùn)行。本文將在機(jī)房及動環(huán)監(jiān)控三維可視化管理﹑進(jìn)入機(jī)房人員動態(tài)定位跟蹤﹑機(jī)房自動巡維﹑設(shè)備連線管理等多個方面對機(jī)房建設(shè)與改造提出新的解決思路。

現(xiàn)狀

信息化機(jī)房作為電力公司信息化的樞紐，其安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系公司信息化工程的安全，目前機(jī)房內(nèi)建成了側(cè)重各專業(yè)需要的動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，對機(jī)房內(nèi)電源設(shè)備﹑環(huán)境狀況進(jìn)行采集監(jiān)控以及視頻監(jiān)控，并設(shè)置告警規(guī)則，通過語音﹑短信等方式告知監(jiān)控運(yùn)維人員，但目前沒有統(tǒng)一的機(jī)房動力環(huán)境設(shè)備﹑視頻設(shè)備的監(jiān)控平臺，需要通過動力環(huán)境設(shè)備﹑視頻設(shè)備自帶的監(jiān)控系統(tǒng)查看設(shè)備的監(jiān)控狀態(tài)，并且這些機(jī)房動力環(huán)境設(shè)備﹑視頻設(shè)備的監(jiān)控數(shù)據(jù)﹑監(jiān)控頁面等由于各方面的原因，無法與其他系統(tǒng)共享，因此告警規(guī)則等方面也沒有辦法進(jìn)行統(tǒng)一配置和管理，導(dǎo)致告警不可控或告警的可用性比較低。主要存在以下問題：

現(xiàn)場運(yùn)維信息化程度低：在現(xiàn)場動力環(huán)境維護(hù)信息的載體是圖紙﹑表格﹑文本，通過電話與通信調(diào)度監(jiān)控人員進(jìn)行溝通，協(xié)同處理現(xiàn)場問題，致使效率低下﹑準(zhǔn)確性不高。

機(jī)房監(jiān)管相關(guān)信息查詢﹑展現(xiàn)方式單一：目前對于信息機(jī)房動力環(huán)境量﹑門禁﹑視頻等相關(guān)信息，只能通過電腦登錄各自系統(tǒng)進(jìn)行查詢，操作繁瑣，且依靠人腦將這些信息關(guān)聯(lián)起來，缺少將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合展現(xiàn)的平臺，此外缺少通過移動終端方便地使工作人員在任何時間﹑任何地點查看機(jī)房監(jiān)管相關(guān)信息的手段。

現(xiàn)場運(yùn)維工作難以進(jìn)行績效考核：由于信息機(jī)房物理設(shè)備日益增多，同時各種動力環(huán)境設(shè)備的數(shù)量還在不斷增長，維護(hù)和優(yōu)化的工作顯得日趨緊張。但是在現(xiàn)場運(yùn)維時，維護(hù)人員是否按要求保質(zhì)保量的完成運(yùn)維工作的要求，目前缺乏有效的監(jiān)督手段，運(yùn)維工作質(zhì)量無法保證。

機(jī)房相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)各自為陣，存在信息孤島現(xiàn)象：缺少有效手段將其數(shù)據(jù)（如動力環(huán)境量﹑門禁﹑火災(zāi)﹑視頻﹑工作票等）進(jìn)行融合，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合聯(lián)動，綜合展現(xiàn)，從而進(jìn)一步保障信息機(jī)房安全﹑穩(wěn)定地運(yùn)行。

解決思路

信息化機(jī)房可視化管理及智能運(yùn)維平臺項目，它的著眼點為“智能化”﹑“自動化”﹑“立體化”﹑“集成化”的進(jìn)行機(jī)房運(yùn)維，關(guān)注細(xì)節(jié)到設(shè)備級﹑接口級的運(yùn)維管理。平臺融合動力環(huán)境采集數(shù)據(jù)﹑機(jī)房資產(chǎn)數(shù)據(jù)﹑設(shè)備連接關(guān)系數(shù)據(jù)﹑日常運(yùn)維數(shù)據(jù)等多維數(shù)據(jù)源，以盡量用工具方式分析判斷機(jī)房的運(yùn)維情況，減少人為干預(yù)機(jī)房及設(shè)備，實現(xiàn)機(jī)房進(jìn)行自動巡維，進(jìn)入機(jī)房人員動態(tài)定位跟蹤，機(jī)房無死角可視化管理，機(jī)房業(yè)務(wù)分類管理等。

機(jī)房及動環(huán)監(jiān)控三維可視化管理

機(jī)房是立體的空間概念，包括配電﹑制冷﹑消防﹑通信機(jī)柜﹑布線等多種環(huán)節(jié)，平臺通過3D建模技術(shù)實現(xiàn)機(jī)房的桌面化3D呈現(xiàn)，可實現(xiàn)樓宇可視﹑機(jī)房可視﹑機(jī)柜組可視﹑機(jī)柜可視﹑設(shè)備可視﹑端口可視，實現(xiàn)所見即所得，根據(jù)需求在各設(shè)備3D模型上分布設(shè)備IP﹑溫度﹑濕度﹑告警等靜﹑動態(tài)信息。

動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)分布于各機(jī)房內(nèi)部，是通過對機(jī)房動力設(shè)備和環(huán)境等信息量的采集實施監(jiān)控，傳統(tǒng)的動環(huán)監(jiān)控是抽象化的監(jiān)控方式，即通過設(shè)備分類與列表陳列方式提供動環(huán)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與分析內(nèi)容。隨著現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)的改善，僅有的數(shù)據(jù)監(jiān)控已經(jīng)不能完全滿足信息化發(fā)展的需求，本項目結(jié)合機(jī)房可視化技術(shù)，實現(xiàn)了動力機(jī)房﹑信息機(jī)房的可視化展示﹑數(shù)據(jù)分析﹑業(yè)務(wù)聯(lián)動等內(nèi)容，可視化效果見圖1。

圖1 動力機(jī)房與信息機(jī)房3D可視化管理

可視化管理能夠提高運(yùn)維人員對機(jī)房細(xì)節(jié)的了解程度，提高運(yùn)維能力，增加運(yùn)維手段；操作方便，形象，模型成像角度多維；信息展示及存儲靜態(tài)與動態(tài)結(jié)合，實時與歷史共用，統(tǒng)計與分析并重。圖2所示為信息機(jī)房IT設(shè)備可視化管理的部分內(nèi)容，可細(xì)致到接口與絲印級別：

圖2 IT設(shè)備接口級可視化管理

進(jìn)入機(jī)房人員動態(tài)定位跟蹤

機(jī)房是安全保密性要求非常高的場所，人員出入都有嚴(yán)格的管理，但人員進(jìn)入機(jī)房后的行為管理是更重要的及追求細(xì)節(jié)的管理需求。機(jī)房IT設(shè)備往往分割成以服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，制冷設(shè)備，配線單元等不同區(qū)域，進(jìn)入機(jī)房的運(yùn)維人員尤其是定點廠家的運(yùn)維人員需要進(jìn)入的是指定的區(qū)域空間﹑指定的機(jī)柜甚至是指定的設(shè)備進(jìn)行運(yùn)維操作，平臺提供人員機(jī)房內(nèi)動態(tài)定位跟蹤功能，根據(jù)人員佩帶的電子標(biāo)簽識別裝置，安裝于機(jī)房側(cè)面及角落內(nèi)的無線定位設(shè)備通過實時計算獲得人員的定位信息并自動顯示在機(jī)房3D模型中，可對人員限定行走區(qū)域，超過區(qū)域則平臺會顯示告警信息提供給運(yùn)維監(jiān)管人員。

配合機(jī)柜門禁管理及機(jī)柜室內(nèi)定位技術(shù)則可進(jìn)一步監(jiān)管到人員動態(tài)操作行為，如駐留時間﹑開門動作﹑移動IT設(shè)備動作，并形成記錄及報表。如圖3所示。

機(jī)房自動巡維

圖3 利用機(jī)房空間定位實現(xiàn)人員動態(tài)定位跟蹤

機(jī)房定期巡維是運(yùn)維人員日常管理的日常重要職責(zé)，平臺提供自動巡維功能，結(jié)合機(jī)柜微環(huán)境管理，IT設(shè)備動態(tài)運(yùn)行信息提取功能及機(jī)房3D可視化呈現(xiàn)手段幫助運(yùn)維人員獲得量化的巡維數(shù)據(jù)，提高機(jī)房運(yùn)維效果及運(yùn)維效率，減少甚至擺脫靠運(yùn)維人員目測方式進(jìn)行巡查，提供數(shù)字化運(yùn)維數(shù)據(jù)及報表。巡維策略可根據(jù)實際需要選擇巡維路線設(shè)定﹑告警優(yōu)先巡維﹑巡維周期配置等多種組合方式。

設(shè)備連線管理

平臺提供端口級別的設(shè)備連線管理功能，機(jī)房規(guī)模越大設(shè)備連線關(guān)系就越復(fù)雜，通常情況下運(yùn)維人員會用標(biāo)簽形式將機(jī)房布局布線進(jìn)行歸類，形成EXCEL表格等形式的統(tǒng)計信息，表格的維護(hù)﹑查找往往比較費(fèi)時費(fèi)力，尤其在工作交接過程中容易形成紕漏。平臺的設(shè)備連線管理功能有效地解決了上述問題，對連線關(guān)系形成可視化展示及后臺記錄，讓運(yùn)維人員一目了然的看到設(shè)備間的連線方式，連線種類，設(shè)備的連線布局，并可根據(jù)策略輸出連線關(guān)系報表，讓運(yùn)維人員對連線的管理從臺賬式管理進(jìn)入到桌面化管理階段。

圖4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼斑B線可視化管理

機(jī)房IT設(shè)備資產(chǎn)管理

平臺提供智能化﹑報表化的機(jī)房IT設(shè)備資產(chǎn)管理，依托機(jī)柜室內(nèi)定位技術(shù)可實現(xiàn)IT設(shè)備資產(chǎn)精確定位﹑IT設(shè)備資產(chǎn)自動盤查﹑IT設(shè)備資產(chǎn)自動追蹤﹑IT設(shè)備資產(chǎn)快速查找﹑IT設(shè)備資產(chǎn)信息動態(tài)錄入等多種功能，為運(yùn)維人員提供可量化﹑可備份﹑可溯源的IT設(shè)備資產(chǎn)管理手段，提高運(yùn)維人員工作效率，減少人力工作并提高IT設(shè)備資產(chǎn)管理的準(zhǔn)確性及實時性。如圖4所示。

核心設(shè)備狀態(tài)管理

機(jī)房的服務(wù)器﹑交換機(jī)﹑路由器等設(shè)備是運(yùn)維人員最為關(guān)心的核心設(shè)備，需要高的關(guān)注度，其動態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)的提取﹑分析﹑預(yù)警是幫助運(yùn)維人員管理核心設(shè)備的重要輔助手段，平臺提供核心設(shè)備狀態(tài)管理功能，通過核心設(shè)備的SNMP管理協(xié)議提取核心設(shè)備的運(yùn)行信息并根據(jù)參數(shù)閥值的設(shè)定形成預(yù)警及告警信息。也可通過帶外console口管理器的形式通過核心設(shè)備的console口提取參數(shù)信息。參數(shù)信息可選擇性的布置在機(jī)房3D模型空間內(nèi)，可模板式的配置在自動巡維功能中進(jìn)行巡維關(guān)注并產(chǎn)生告警及預(yù)警內(nèi)容。

圖5 信息化機(jī)房業(yè)務(wù)域劃分規(guī)則圖

結(jié)合動力關(guān)系的業(yè)務(wù)分類管理

動力系統(tǒng)支撐機(jī)房的各類業(yè)務(wù)，而機(jī)房的業(yè)務(wù)又是由各設(shè)備支撐的，各設(shè)備間的端到端的連接關(guān)系構(gòu)成了業(yè)務(wù)拓?fù)洌瑯I(yè)務(wù)服務(wù)于具體的機(jī)房運(yùn)維系統(tǒng)，如安防系統(tǒng)﹑政務(wù)系統(tǒng)等。信息化機(jī)房可視化管理及智能運(yùn)維平臺通過設(shè)備﹑端口﹑場景三大要素并結(jié)合其供電關(guān)系構(gòu)建機(jī)房業(yè)務(wù)域，依托設(shè)備間端到端的連接關(guān)系串聯(lián)起支撐業(yè)務(wù)的設(shè)備（邏輯域），關(guān)聯(lián)動力數(shù)據(jù)﹑業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并根據(jù)具體業(yè)務(wù)特性設(shè)計可視化場景予以管理與呈現(xiàn)，從而形成關(guān)聯(lián)動力信息的可視化業(yè)務(wù)管理。圖5為信息化機(jī)房業(yè)務(wù)域劃分的物理支撐規(guī)則圖。

機(jī)房運(yùn)維經(jīng)驗庫管理

機(jī)房的運(yùn)維是長期的不間斷的過程，問題總有發(fā)生，解決，再發(fā)生，再解決的過程，運(yùn)維人員總有調(diào)崗變動的時候，運(yùn)維經(jīng)驗的規(guī)范化積累及傳承就是提高運(yùn)維人員水平從而保障機(jī)房運(yùn)維管理水平的重要因素。平臺提供機(jī)房運(yùn)維經(jīng)驗庫管理功能，對各種IT設(shè)備建立了依據(jù)設(shè)備種類及廠家索引的設(shè)備圖形庫，提供高清的前面板﹑后面板圖形展示；根據(jù)IT設(shè)備庫的索引一一對應(yīng)建立IT設(shè)備電子文檔庫，用于運(yùn)維人員放置對應(yīng)設(shè)備的說明書，操作指南等文檔；根據(jù)IT設(shè)備庫的索引一一對應(yīng)建立IT設(shè)備運(yùn)維經(jīng)驗文檔庫，對任何IT設(shè)備曾發(fā)生的運(yùn)維事件根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化表格進(jìn)行記錄，形成可傳承的信息載體。

總體設(shè)計

系統(tǒng)包括：系統(tǒng)采集層，包括對動力設(shè)備﹑環(huán)境設(shè)備的遙測﹑遙信等量的采集，并可輔助實現(xiàn)遙調(diào)以及遙控。如圖6所示。

數(shù)據(jù)存儲層：數(shù)據(jù)存儲層主要從數(shù)據(jù)量以及系統(tǒng)響應(yīng)速度方面考慮，資源（設(shè)備）類數(shù)據(jù)﹑用戶數(shù)據(jù)﹑配置數(shù)據(jù)等涉及到頻繁聯(lián)合查詢的放在功能強(qiáng)大的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（比如oracle﹑sqlserver），而數(shù)據(jù)實時性高，數(shù)據(jù)量大的性能數(shù)據(jù)存采用分區(qū)表的形式存儲。

數(shù)據(jù)訪問層：數(shù)據(jù)訪問層一方面是連接展現(xiàn)層和數(shù)據(jù)存儲層，以及數(shù)據(jù)采集層和數(shù)據(jù)存儲層的橋梁。另一方面把展現(xiàn)層和數(shù)據(jù)存儲層分開，可以方便的接入第三方采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)展現(xiàn)層：數(shù)據(jù)展現(xiàn)層是對監(jiān)控數(shù)據(jù)的多形式展示，方便用戶從不同的維度了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。主要包括監(jiān)控中心﹑告警中心﹑三維機(jī)房﹑安全管理﹑視頻監(jiān)管和設(shè)備管理等重要模塊。

圖6 總體架構(gòu)圖

業(yè)務(wù)架構(gòu)。平臺業(yè)務(wù)架構(gòu)依據(jù)業(yè)務(wù)范圍與開發(fā)范圍確定，完成動環(huán)監(jiān)控平臺（包括監(jiān)控中心﹑告警中心﹑設(shè)備管理﹑視頻監(jiān)控﹑門禁監(jiān)控﹑安全管理），動環(huán)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)（包括機(jī)房視頻實時監(jiān)控模塊﹑智能分析模塊﹑預(yù)置位管理模塊等）。

動環(huán)監(jiān)控平臺采用B/S結(jié)構(gòu)，動環(huán)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，和動環(huán)監(jiān)控平臺以數(shù)據(jù)方式集成；智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，通過頁面的方式和動環(huán)監(jiān)控平臺集成。

應(yīng)用架構(gòu)。機(jī)房綜合監(jiān)管平臺應(yīng)用架構(gòu)依據(jù)業(yè)務(wù)范圍與開發(fā)范圍確定，完成動環(huán)監(jiān)控平臺（包括監(jiān)控中心﹑告警中心﹑設(shè)備管理﹑視頻監(jiān)控﹑門禁監(jiān)控﹑安全管理），動環(huán)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。

部署方案。平臺部署包括動環(huán)監(jiān)控子系統(tǒng)（包括動環(huán)監(jiān)控﹑視頻智能分析）的部署，以及視頻數(shù)據(jù)采集服務(wù)﹑視頻智能分析服務(wù)﹑動環(huán)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)﹑數(shù)據(jù)庫訪問服務(wù)等的部署，至少需要兩臺應(yīng)用服務(wù)器。未實現(xiàn)動環(huán)設(shè)備監(jiān)控的機(jī)房，需要根據(jù)監(jiān)控設(shè)備的多少判斷是否需要多串口服務(wù)器。整體部署架構(gòu)如圖7。

圖 7 部署架構(gòu)圖

本方案的設(shè)計與實現(xiàn)可以解決信息機(jī)房動環(huán)量﹑共作票﹑視頻等信息的匯集與綜合展示，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行聯(lián)動和對工作人員在機(jī)房異常行為的分析，通過移動監(jiān)管子系統(tǒng)可實現(xiàn)工作人員在任何時間任何地點掌握信息機(jī)房的全面信息，確保信息機(jī)房安全穩(wěn)定地運(yùn)行，具有較高的推廣價值，為公司信息化建設(shè)提供更高的安全保障。

新疆電力科學(xué)研究院)