基于物聯網技術的機房動力環境監測系統的研究與應用

李 苗，史懷利，吳建輝

(中國平煤神馬集團平頂山天安煤業股份有限公司八礦，河南 平頂山 467012)

0 引言

隨著智能化礦山的建設，中心機房里監控系統和設備數量日益增多，機房內的動力環境設備必須時刻為監控系統提供正常的運行環境。傳統的機房需要技術人員定時巡檢，發現問題并匯報處理。物聯網技術和手機客戶端程序的發展為機房動環監測的開發提供了極大的便利條件。機房動態監測系統的使用不僅節省了人力，提高了維護質量，加快了故障的處理速度，也避免了重大事故的發生，大大節約了運行維修成本，最終實現管理的科學化。

1 物聯網技術在煤礦安全生產中的應用

物聯網是信息化社會發展過程中的必然產物，物聯網在構建安全監控系統的過程中起著十分重要的作用。物聯網將煤礦生產中的環境、設備、人員等信息規范整合，使系統變得更加智能化、科學化，提高煤礦安全生產環節中的信息集成度，使其在煤礦安全、防災救災方面充分發揮作用，對煤礦安全生產具有至關重要的意義。

2 有人云平臺

“有人云”平臺是專門為物聯網用戶量身定制的信息化平臺，可以提供安全可靠的設備接入和協同能力，通過應用開發、組態服務、運維管理、數據中心等對工業現場信息進行有效分析和處理。此平臺提供開放的API接口，能夠幫助用戶輕松地進行系統集成和開發。

3 機房現狀

八礦中心機房是智能化礦山建設系統和設備的存儲大腦，機房內放置服務器55臺(自動化數據采集服務器、視頻管理服務器、人員定位服務器、數據庫服務器、考勤服務器等)、交換機15臺、防火墻3臺、路由器2臺、格力空調4臺。機房中的設備必須要在可靠穩定的環境中運行才能保證數據和網絡的正常，所以機房環境是否正常顯得尤為重要。以前，八礦的機房是需要值班人員定期進行查看，如果發生溫度超溫或者其他異常情況，而值班人員未能及時發現，這將會影響設備的正常運行，進而影響到智能化系統的遠程監控。如果配置專人對機房進行值守會浪費人力、物力，所以需要一套針對機房動力環境進行監測的系統來確保機房環境的正常。

4 方案設計

機房動力環境監測系統包含了消防系統、安防系統、環境系統和動力系統，其中安防系統包含門禁和視頻監控；環境系統包括溫濕度監測、水侵監測和空調監測。這些系統將組合成一個有機的整體，對機房的情況進行實時監測，為值班人員提供參考依據。

整個監控系統由現場傳感器、PLC、物聯網網關和監控平臺組成。機房的監控設備通過傳感器來采集相關數據，Smart200的PLC將采集到的實時數據進行處理，USR-LG210物聯網網關通過4G無線傳輸方式將數據傳輸到4G服務器上，再進入網絡中。界面開發人員通過“有人云”的智慧工業互聯網賦能平臺對數據進行組態顯示，并將數據信息實時發布到手機和電腦客戶端，告警信息也將通過微信或打電話的方式通知給相關人員。

監控系統主要包括UPS電源2臺，空調6臺，溫濕度監測4個，水侵監測1套，煙霧報警6套，門禁管理系統1套，視頻系統1套，機房動力環境監控系統，如圖1所示。

圖1 機房動力環境監測系統示意圖

為了保障動力環境監測系統的實時性和可靠性，系統采用PLC的采集和處理方式。監測系統的開發是依托有人云平臺，采用完全圖形化的人機交互界面，對各種數據進行組態顯示，這樣可以清晰地管理機房的各種設備。另外，由于平臺是開放的，也確保了以后系統的接入和擴展。

1)消防系統。機房對于智能礦山建設的重要性不言而喻。此系統在中心機房的不同位置安裝了4個煙霧報警器，調度大屏后面安裝了2個煙霧報警器，可以及時地對機房的消防情況進行監測，值班人員只需要在辦公室便可以了解機房的消防情況。

2)安防系統。在機房門口安裝門禁系統。指紋門禁系統主要由微處理器、指紋識別模塊、密碼盤、電控鎖和電源組成。微處理器作為系統的上位機，控制整個系統；指紋識別模塊主要完成指紋特征的采集、比對、存儲、刪除等功能；密碼盤用于設定開鎖密碼。機房攝像機是整個綜合監控系統的視頻信號源，主要負責對機房整體環境、機房設備等全天候監視，滿足機房運行對安全、巡視的要求。

3)環境系統。在中心機房安裝了2套溫、濕度傳感器，在調度大屏安裝了一套溫、濕度傳感器，用于檢測室內的溫、濕度，溫、濕度傳感器實時顯示機房內和大屏后的溫度和濕度。中心機房和調度大屏地板下強電、弱電、地線、電纜縱橫交錯，一旦漏水，不容易發現，對水侵進行實時的檢測十分必要。將定位水侵傳感器放置在容易發生水侵的位置，一旦有液體泄露碰到水侵傳感器，便會發出報警信息?？照{可以使機房保持恒溫，對設備的正常運行起到穩定作用，因為一旦空調自動關機，又不能實時檢測到，機房溫度過高，會影響設備壽命。溫度傳感器對空調口進行實時監測，一旦發現溫度過高，將進行報警，值班人員可以進行遠程控制。

4)動力系統。通過由UPS廠家提供的通信協議及智能通信接口，對UPS電源進行監測。

5 系統功能及使用效果

監測系統平臺可以對機房的環境、空調和動力設備等進行實時監測，接收現場各設備的運行參數、工作狀態及告警信息，實現對數據的分析、顯示和輸出。該系統對整個子設備進行集中監測管理，實現無人值守的目標，提高了設備的穩定性，減少了設備故障的發生，工作人員可以根據需要在網頁或是手機端打開該系統，以便實時監視所有設備的運行工況。機房動力環境監測系統手機端監控畫面如圖2所示，如有報警信息，還可以通過微信或打電話的形式給相關人員發送報警信息。 監測系統的具體功能如下。

圖2 機房動力環境監測系統手機端監控畫面

1)系統可以先通過視頻監控，實時看到機房內的具體情況，同時能與其他子系統進行報警聯動，滿足機房運行對安全、巡視的要求。這樣當發生動力環境量、開關量、火災系統等報警時，監控中心可以先通過視頻監控對機房具體信息進行直觀的了解，避免因準備不足而導致行動盲目、低效，不能對報警進行及時有效的處理。

2)系統采用指紋和密碼雙重防護的門禁系統。管理員可通過手機藍牙連接進入門禁管理后臺，錄入技術員的指紋、設定開鎖密碼，兩者同時正確之后，方能打開門禁系統，進入機房。通過設定，該門禁系統與紅外傳感器產生聯動，一旦有開門動作，將觸發紅外傳感器報警提示。

3)系統實時顯示機房內和大屏后的溫度和濕度，并與空調產生聯動，當溫、濕度超過預定值時，系統將對管理人員進行電話報警，以完成對機房和大屏的實時監測。

4)系統實時對機房的水侵情況進行監測，一旦有液體泄露，系統將通過語音報警通知相關人員。

5)系統實時監視UPS的電壓和電流參數，一旦UPS報警，越限參數將變色，并伴有報警聲音。系統可根據用戶需要設置電話或短信通知，還可以查看相關的曲線記錄。

6)系統實時監測機房的煙霧情況。一旦檢測到火災，將電話通知值班人員進行處理。

目前，該系統在八礦機房安裝調試并運行。系統運行穩定可靠，各項性能良好，穩定性、可靠性得到了有效驗證。

6 結語

物聯網技術的應用大大推動了機房動力環境監測系統數據采集技術的進步，使系統的采集和傳輸更方便，提高了維護效率。本文所述的動力環境監控系統可以實時有效地分析采集數據，為機房安全、可靠運行提供了重要保障。