電力機房環境監控與動力設備測控系統建設分析

時 光 孫雯雯

（中電裝備山東電子有限公司，山東 濟南 250000）

倘若將信息平臺當作現階段信息化社會的大腦，則電力系統就是信息化社會的心臟，為信息系統提供源源不斷的動力。科技的大力發展，讓電力系統有擁有更為便捷和經濟的生產運行與管理方式，基于無人值守的電力機房在電力系統中就是最為典型的一種方式。電力機房環境監控系統與動力設備測控系統主要是對相同的平臺上檢測環境、測控動力設備，并具有極強的安放監控等一系列功能，同時能兼顧在線監控電力機房的各個系統與環境，從根本上做到防患于未然，并且當電力機房設備與環境出現故障時，可以及時對其予以處理，避免因電力系統故障對社會造成不利影響，從而保障我國社會各項生產工作有序開展，實現國民的安定生活不受影響。

1 建設電力機房環境監控系統與動力設備測控系統的必要性與可行性

1.1 必要性

我國社會各個生產行業與管理機構能否順利開展工作，取決于電力系統的支持程度。倘若電力機房中缺少有效的環境監控系統及動力設備測控系統，也就難以保障電力系統的正常運行，進而對各個電力機房中動力設備系統的運行與電網信息數據的有序運行造成嚴重的影響。例如在無人看守的機房中其設備出現火災、告警等危急狀況后，工作人員很難在第一時間接收或反饋并在第一時間加以解決，加上這種故障的可預見性較弱且無法有效防止。由此可見，擁有健全的環境監控系統與動力設備測控系統能夠最大程度地保障電力配送的穩定運行。

1.2 可行性

現階段，電力機房的環境監控系統和動力設備測控系統的使用已經相當廣泛，其商業化使用也愈發趨向于成熟。由于商用的機房需要對大量環境信息進行訪問，而且由于電力機房中的服務器每時每刻都在工作，所以機房中的環境數據信息對機房能否正常工作尤為重要。比如說因為機械室漏水和空調設備受損沒有發現，可能會造成機械室服務器的永久損失。另外，隨著動力裝備測控系統可用性的增加，為無人值守創造了必要的條件；動力設備測控系統不僅可以在線監測設備實際的運行狀態，還按照相關規范提供較為標準的監控接口，以此為開展集中監控提供前提條件；對于商業化成熟應用的工控技術以及系統集成技術為實施集中監控提供強有力的技術保障。相對于計算機機房中環境監控系統與動力設備測控系統而言，有著極強的相似性，其監控對象也是環境設備與動力設備，所以站在技術的角度上分析具有一定的可行性。

2 建設電力機房環境監控系統與動力設備測控系統的需求分析

通常情況下，電力機房中的環境監測系統與動力設備測控系統是應用在智能控制、電子監控中，對供電線路的實際運行狀態、運行環境、空氣中的含塵量以及空調、除濕、除塵等一系列設備具體運行狀態的變量予以實時監測，并詳細診斷其故障，對相關數據信息展開記錄與分析，以此來有效保證設備本身的安全與運行環境的穩定性，進一步達到少人值守或是無人值守的成效。電力系統的監控對象主要分為兩大類：環境監控與動力設備測控，其中環境監控有溫濕度、水浸、液位、消防、普通空調、精密空調、大型冷水機組、新風系統，同時大平臺可集成門禁系統、視頻系統、IT 運維系統（服務器、路由器、交換機等運維監控）；動力設備測控有高低壓輸配電系統、發電系統等。具體而言：

2.1 環境監控系統需求

電力機房環境監測系統的要求主要有以下幾點：（1）煙霧監測。對煙霧探測器、傳感器的實際運行狀態進行檢測，一旦煙霧濃度高于所設定的閾值水情將會在第一時間發出告警；（2）漏水檢測。對漏水檢測傳感器的狀態進行檢測，倘若發現水情將會立即發出告警，其監控內容有精密的空調主機、進出水管以及機房的漏水情況。滲漏檢測系統主要包括定位式和不定位式兩類。其中定位式主要是指對實際泄露地點的泄露系統進行詳細的預報；而不定位式則相反，能夠預報并發現水泄漏狀況，卻無法對泄露位置加以明確。系統主要由兩部分組成，分別是控制器、傳感器。控制器對傳感器實際工作狀態加以監視，在出現水情變化時會立即把報警信號上傳給監測部門；而測漏傳感器包括線檢測與面檢測兩種類別，在機械室內主要采用有線檢測。線檢測使用的是測漏繩，將出現水患的部位纏繞起來，當發生滲漏現象，將水接觸著檢測繩發出報警；（3）門禁監測。實時監控管理進出人員并給出正確的考勤結果，同時支持遠程查詢功能和門禁操作功能，在機房區域的主要部位裝設了門禁管理制度，以便于對進出人員實施有效的監控管理，同時為了安全性考慮，門禁管理制度設計時采取了控制器和讀卡分離的結構。門禁系統主要由控制臺、感應式讀卡器、電控鎖和開門按鈕等裝置構成。通過機房的環境監控系統主機，經過互聯網與路由器、小型機等一系列設備建立良好的通信聯系，并在諸多網絡設備中直接得到各種信號信息，通訊過程采用國際上通用的簡單網絡管理協議；（4）視頻監控。電力機房環境監控系統中集成視頻監控，可以通過多個畫面切換、回放、存儲等多項功能，充分實現門磁聯動錄像，或是出現非法進入后，其自動錄像功能可以在第一時間打開燈光，發出告警；（5）防雷系統。對于防雷系統的監控主要是檢測防雷模塊的具體工作狀態；（6）濕度監控。各機房的重要區域裝有濕度監測模塊，記錄濕度曲線供工作人員查看。如果空氣濕度超出規定范圍，可以立即開啟報警，并提示管理者適時調整空調的工作設定值或調節機室的設備分布狀況，可以使機械室整體的空氣濕度條件更加合理，從而保證了機房設備的安全平穩工作；（7）精密空調監控。通過現場監測，可以全面檢測中央空調運行狀況，監控著中央空調的各個主要組成部分的運行狀態與參數，并能夠通過機房環境監控系統管理功能遠程修改空調設置參數，從而實現精密中央空調系統的重啟工作[1]。

2.2 動力設備測控系統需求

電力機房動力設備測控系統的要求主要體現在以下三個方面：首先，輸配電系統。準確監控配電系統中線電壓、相電流、頻率、功率參數、線電流等一系列參數與配電開關的運行狀態，當發現參數高于臨界值時發出告警；其次，發電系統。實時監控發電機中的線電壓、相電流、頻率、功率參數、線電流等一系列參數與發電機中UPS 電源系統，當發現參數高于臨界值時發出告警；再者，操作柜UPS 電源與高低壓儲能柜UPS 電源。實時監視高低壓儲能柜UPS 電源、逆變器、操作柜UPS 的內部整流器等多個部分的實際工作狀況，如果有個別部分發生故障，系統將會在第一時刻提出報警。采用了由UPS 制造商所提出的通信協議和智能通信接口，對整個UPS 系統實施監控管理，對整個UPS 的整流器、逆變器、電池、旁路、負載等各部分的工作狀況進行實時監測，一旦任一部分設備發生了異常，機房的環境監測系統將會主動報警。在機房環境監控系統中，對UPS 設施的管理也必須采用只監控，不管理的方式，這樣避免了由于機房環境監控系統的故障所產生的停電風險[2]。

3 建設電力機房環境監控系統與動力設備測控系統的技術分析

3.1 選擇數據采集技術

對于終端數據采集通常會使用兩種方式來支持不同設備或是不同環境信號下對數據進行采集，分別是匯聚采集器與采集器。匯聚采集器通過電力載波通訊、RS-485 總線方式、ZigBee 技術來實現數據通信；而采集器這是采用模/數轉換設備將時間持續變化的信號向數字信息予以轉化。

3.2 選擇實時告警技術

電力系統各個層級間的通信網絡主要有采集裝置、匯聚采集器、消息中間件等一系列采集子系統內部的通信網絡。同時，依照不同地區、不同環境的實際網絡運輸成本，正確選用并適當融入電力載波通訊、RS-485 總線方式、ZigBee 技術的方式對數據信息進行傳輸。不僅如此，在監控中心的軟件平臺與采集子系統的通信往往會使用消息中間件技術，因為消息中間件技術有著相對較高的商用化應用程度，利用在線提供消息、消息傳遞機制以及消息排隊模型，在分布式環境的背景下實現與平臺無關的數據信息通信[3]。

3.3 選擇傳輸子系統通信技術

對電力機房環境監控系統與動力設備測控系統的建設主要是想要借助電力系統所提供的告警功能與在線監測功能，在第一時間發現故障并加以處理，防止因環境設備出現損壞、動力設備發生故障等諸多因素造成電力系統出現故障。一般情況下，電力系統會使用無線MODEM 的方式將監控中心的告警信息輸出當作是輸入，當發生告警時，可以及時將告警信息輸送到對應的值班人員或是維護人員手中。

4 建設電力機房環境監控系統與動力設備測控系統的結構分析

電力機房環境監控系統與動力設備測控系統主要由四部分構成，分別是采集子系統、監控中心軟件平臺、用戶服務平臺、傳輸子系統。具體而言：

4.1 采集子系統

所謂的收集子系統就是收集環境監測參數、動力設備監測控制功能的有關參數，在整個系統中包括了采集模塊、智能系統、管理功能和傳感器。采集模塊一般使用的方法是分散型采集法，對每一種傳感器、監測儀的數據信息進行收集，并將之轉換為各種檢測參數；控制功能主要是按照控制中心或軟件平臺所提出的各種控制指令，對智能裝置進行控制；而電信號功能則是通過將現場被檢測的信息，轉換為模擬量的模塊和相應裝置中所需的各種信息，進而達到對裝置的實時控制。此外，信息采集子系統中還劃分為漏水檢測模塊、視頻監測模塊、氣溫和相對濕度檢測模塊、輸配電系統測控模塊、發電系統測控模塊與消防檢測模塊等[4]。

4.2 監控中心軟件平臺

監控中心軟件平臺具有收集并整理數據、控制設備以及存儲數據等諸多功能，真正實現對全部電力機房的統一管理，科學處理所收集到的原始數據將其提交給數據庫予以有效存儲；向用戶服務平臺提供有關用戶服務平臺、監控管理中心的相關數據，準確接收用戶服務平臺所發出的設備指令，將接收到的指令向所監控的智能設備中進行傳輸，進一步實現對相關設備的一種智能控制。除此之外，當設備出現故障并報警時，電力系統中監控中心軟件平臺將會以多種報警方式通知工作人員、維護人員進行報警處理[5]。

4.3 用戶服務平臺

用戶服務平臺能夠在一定程度上實現系統用戶借助移動網絡、Internet 等多種方式接入到監控中心軟件平臺上，充分實現對動力設備、環境設備、高低壓儲能柜ups 等一系列設備的實時監測；實現對視頻的實時調用，全方位監控電力機房內部的實際情況；對各個監測點的運行狀態與歷史資料進行詳細的收集并記錄；通過對報表的制定、編輯設備的管理，可以隨時顯示出現場的全部資料；對于所有的歷史數據信息、告警信息以及人員操作記錄可以實現存儲備份的功能。[6]

4.4 傳輸子系統

傳輸子系統的工作是將所采集到的數據信息完整傳送到監控中心軟件平臺，通過電力載波通訊、RS-485 總線方式、ZigBee 技術等多種方式將測控數據與監控數據向匯聚采集器進行傳輸。不僅如此，在采集子系統和監控中心軟件平臺二者之間的通信普遍使用中間件技術，最大限度地實現數據通信。

總而言之，電力系統的正常運行對我國經濟社會的有序運轉起到了關鍵性的保障作用，倘若電力系統出現故障或者發生癱瘓，將會嚴重影響到國家經濟和人民日常生活。所以，建立完善的電力機房環境監測系統和動力設備測控系統，可以在極大程度上確保電力機房中通信設備的實際工作狀況和環境參數得到高效監控，便于相關工作人員對其的管理與維護，確保電力系統的正常運行。