一、概述：
近幾年，機(jī)房或樓宇的環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控已迅速形成一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè),，盡管在環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控項(xiàng)目上各工程公司采用的軟硬件千差萬別,，但北京鼎升力創(chuàng)公司的RemoDAQ-8000系列分散式數(shù)采產(chǎn)品已被眾多從事該行業(yè)的工程公司所認(rèn)可，并且正逐步成為本應(yīng)用領(lǐng)域的主流產(chǎn)品,。
環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控項(xiàng)目主要被測量和監(jiān)視的信號包括交流或直流電的電流,、電壓,、電量；溫度,；水浸,；門禁；視頻信號以及各種室內(nèi)設(shè)備的工作情況,，室內(nèi)設(shè)備包括：空調(diào),，發(fā)電機(jī)，UPS電源,，蓄電池組等,，這些信號在無人職守的狀況下受到監(jiān)視，一旦出現(xiàn)故障,，將自動報(bào)警并進(jìn)行相應(yīng)處理,。
本文重點(diǎn)利用北京鼎升力創(chuàng)的RemoDAQ-8000系列產(chǎn)品介紹其在鐵路通信電源" title="通信電源">通信電源及環(huán)境集中監(jiān)控的應(yīng)用原理和方法，在其他場合的應(yīng)用方法可以以此類推,。
二,、鐵路通信電源的集中監(jiān)控系統(tǒng)" title="監(jiān)控系統(tǒng)">監(jiān)控系統(tǒng)：
通信電源是通信行業(yè)的動力和保證，對確保通信質(zhì)量具有重要的影響,，在通信行業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用,。因?yàn)橥ㄐ旁O(shè)備發(fā)生故障是局部的，而電源發(fā)生故障,，將會造成通信全部停止,，人們視通信電源為整個(gè)通信系統(tǒng)的心臟。北京鼎升力創(chuàng)公司的系列產(chǎn)品為鐵路通信電源,、空調(diào)及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和鐵路通信的安全運(yùn)營提供了保證,。
為了保證鐵路通信的順利發(fā)展及其通信的安全可靠，鐵道部電務(wù)局從97年開始對通信電源設(shè)備及其環(huán)境進(jìn)行集中監(jiān)控,。
通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)基本功能和性能如下：
◆ 監(jiān)控系統(tǒng)對分布的各個(gè)獨(dú)立的通信電源,、空調(diào)系統(tǒng)和系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行遙測、遙信,、遙控,，實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，記錄和處理相關(guān)數(shù)據(jù),，及時(shí)偵測故障,，通知人員處理，從而實(shí)現(xiàn)通信局（站）的少人或無人值守,，以及電源,、空調(diào)的集中監(jiān)控維護(hù)管理，提高供電系統(tǒng)的可靠性和通信設(shè)備的安全性,。
◆ 監(jiān)控系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間從故障事件發(fā)生至反映到有人值守監(jiān)控級的時(shí)間間隔小于10s,，可以響應(yīng)多事件多點(diǎn)同時(shí)告警,。
◆ 系統(tǒng)的軟硬件應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有最大的靈活性,，可適應(yīng)不同規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和不同數(shù)量監(jiān)控對象（被監(jiān)控設(shè)備）的需要,。
◆ 監(jiān)控系統(tǒng)不影響監(jiān)控對象的正常工作，不改變智能設(shè)備（具有內(nèi)部自動控制功能的設(shè)備）的原有功能,。
◆ 監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的電磁兼容性,，監(jiān)控對象處于任何工作狀態(tài)下，系統(tǒng)均能正常工作,；同時(shí)系統(tǒng)不產(chǎn)生影響監(jiān)控對象正常工作的電磁干擾,。
◆ 監(jiān)控系統(tǒng)任何監(jiān)控點(diǎn)的接入均不破壞監(jiān)控對象的接地系統(tǒng)。
◆ 監(jiān)控系統(tǒng)具有自診斷功能,，對數(shù)據(jù)紊亂,、通信干擾等可自動恢復(fù)；對通信中斷,、軟硬件故障等能診出故障并及時(shí)告警,；本系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)不影響監(jiān)控對象的正常工作和控制功能。
◆ 監(jiān)控系統(tǒng)前端采集設(shè)備應(yīng)能在-48V直流電源條件下不間斷工作,。系統(tǒng)其他硬件能在局方給出的不間斷電源（220V+/-10%）或-48V直流電源條件下工作,，或自帶UPS供電，以防止市電停電而終止工作,。
◆ 系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互界面和漢字支持能力,；故障告警具有明顯清晰的視聽信號。
◆ 監(jiān)控系統(tǒng)的測量精度應(yīng)滿足：直流電壓優(yōu)于0.5%,，蓄電池單體電壓測量誤差不大于+/-5Mv,，其他電量優(yōu)于2%，非電量優(yōu)于5%,。
三,、通信電源及環(huán)境的體系結(jié)構(gòu)：
集中監(jiān)控系統(tǒng)采用逐級匯接的結(jié)構(gòu)，自下而上包括：監(jiān)控模塊(SM：Supervision Module),、監(jiān)控單元(SU：Supervision Unit),、監(jiān)控站(SS：Supervision Station)、監(jiān)控中心(SC：Supervision Center),，可分別對應(yīng)機(jī)房,、站場、電務(wù)段,、路局等各級維護(hù)管理部門,。
SM配備在無人值守機(jī)房，負(fù)責(zé)信息的采集,，傳送和管理中心的命令執(zhí)行,。
SU為站場，維護(hù)人員在SS,、SC等各級可對本場站內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行動態(tài)實(shí)時(shí)的集中監(jiān)控,，可以隨時(shí)查看轄區(qū)內(nèi)被監(jiān)控設(shè)備的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，被監(jiān)控設(shè)備的故障告警可以立即傳送到有人值守的地方,，并以明顯的聲,、光信號提示。
SS一般設(shè)在電務(wù)段,，對應(yīng)于維護(hù)管理中心(MMC),，是主要的維護(hù)實(shí)體，具備全部故障,、性能,、配置、安全管理功能,，負(fù)責(zé)本地管轄范圍內(nèi)各機(jī)房的日常檢測管理和故障搶修,。
SC為路局，作具備除控制以外的全部故障,、性能,、安全管理功能，側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)級狀態(tài)管理和調(diào)度指揮,。
根據(jù)實(shí)際情況,，SM可以直接連到SU、SS或SC,。
系統(tǒng)可以根據(jù)需求,，分別配置成三級結(jié)構(gòu)(路局、電務(wù)段,、站場)或兩級結(jié)構(gòu)(電務(wù)段,、站場)。
四,、通信電源及環(huán)境監(jiān)控的傳輸方式：
a)星型拓?fù)涞腟U（SM）和上級局站之間
星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的所有SU（SM）可以直接連到上級局站(SS,、SC等)，之間可以采用以下
傳輸方式：
1)利用2M" title="2M">2M傳輸線路中的1個(gè)空閑時(shí)隙" title="時(shí)隙">時(shí)隙,。
2)利用微波/光纖中繼站提供的透明數(shù)字公務(wù)信道(RS422,、RS232接口)。
3)利用專線電話,。
當(dāng)采用2M空閑時(shí)隙時(shí),，系統(tǒng)在每個(gè)SM安裝一臺SM通信機(jī)，通過從2M傳輸線路中抽取1個(gè)空閑時(shí)隙，在SU（SM）和上級局站之間進(jìn)行通信,，其他時(shí)隙進(jìn)行正常業(yè)務(wù)傳輸,。
在上級局站，利用交換機(jī)的匯集功能把每30個(gè)時(shí)隙匯集到一個(gè)2M線路,，送入SM集中通信機(jī),。每臺SU（SM）集中通信機(jī)最多可接入4個(gè)2M，同時(shí)監(jiān)控120個(gè)SU（SM）,。當(dāng)SU（SM）數(shù)目較多時(shí),，可設(shè)置多臺SU（SM）集中通信機(jī)。
b)星型總線拓?fù)涞腟M和上級局站之間
星型總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的所有SM不能直接連到上級局站(SU,、SS,、SC等)，必須通過級聯(lián)的
方式進(jìn)行傳輸,?？梢圆捎靡韵聜鬏敺绞剑?BR> 1)利用2M傳輸線路中的1個(gè)空閑時(shí)隙。
2)利用專線電話,。
當(dāng)采用2M空閑時(shí)隙時(shí),，系統(tǒng)在每個(gè)SM安裝一臺SM通信機(jī)，通過從2M傳輸線路中抽取1個(gè)空閑時(shí)隙,，在SM和上級局站之間進(jìn)行通信,，其他時(shí)隙進(jìn)行正常業(yè)務(wù)傳輸。
與星型結(jié)構(gòu)不同的是,，總線型的SM通信機(jī)有級聯(lián)功能,，同一總線上的若干SM通信機(jī)可以共用同一時(shí)隙，上級局站通過地址碼,，與同一時(shí)隙上的不同SM通信機(jī)進(jìn)行通信,。
在上級局站，利用交換機(jī)的匯集功能把每30個(gè)時(shí)隙匯集到一個(gè)2M線路,，送入SM集中通信機(jī),。每臺SM集中通信機(jī)最多可接入4個(gè)2M，同時(shí)監(jiān)控120個(gè)SM,。當(dāng)SM數(shù)目較多時(shí),，可設(shè)置多臺SM集中通信機(jī)。
星型總線拓?fù)?M時(shí)隙傳輸方式
c)S和SC之間
SU,、SS,、SC之間利用TCP/IP協(xié)議，通過廣域網(wǎng)(WAN)進(jìn)行傳輸通信,。
廣域網(wǎng)可以利用各局站之間的2M線路,，通過路由器建網(wǎng),。
五、SU監(jiān)控原理及其設(shè)備組成
在一些較大的局站本地可以根據(jù)管理的需要配置北京鼎升力創(chuàng)公司的IPC-800（主板為PEAK-639V）工控機(jī)在現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和管理,。其基本工作原理圖如下：
?
IPC-800工控機(jī)的主要作用是：
◆ 前端數(shù)據(jù)采集中心
◆ 實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)保存
◆ 與遠(yuǎn)端中心局站進(jìn)行通信,、交換數(shù)據(jù)
◆ 在網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)保存數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)條件恢復(fù)時(shí),，將未能上報(bào)的數(shù)據(jù)及時(shí)上報(bào),。
◆ 通過R-8188END(串口" title="串口">串口服務(wù)器)實(shí)現(xiàn)多個(gè)串口設(shè)備上網(wǎng),。
◆ 通過RS485數(shù)據(jù)總線與RemoDAQ-8000系列模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信
◆ 通過R-8017模擬量輸入模塊對各種直流電壓,、電流、溫濕度,、電池單體電壓進(jìn)行采
集上報(bào),。
◆ 通過R-820X智能交流電量采集模塊對各種交流電壓、電流進(jìn)行采集上報(bào),。
◆ 通過R-8060,、R-8050可以實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字輸入量的采集，如門禁,、水浸等,。
◆ 通過R-8060、R-8050可以實(shí)現(xiàn)對各種控制設(shè)備的信號的控制,。如通過R-
8060和R-8050對非智能空調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控,，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和保證設(shè)備運(yùn)行安全。
◆ 通過網(wǎng)卡可以在本地組成局域網(wǎng)與其它計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng),，在現(xiàn)場進(jìn)行維護(hù)
◆ 可以遠(yuǎn)程更新監(jiān)控內(nèi)容,、更新模塊的配置
◆ 適合于機(jī)箱內(nèi)部掛式安裝
其它主要模塊的功能如下圖所示。
路局,、分局,、電務(wù)段本地SU系統(tǒng)示意
如果局站的規(guī)模較小，可以用R-8188XD來代替工控機(jī),。
R-8188XD是專門為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的嵌入式模塊,，可在惡劣的情況下代替PC和PLC。
嵌入式控制模塊R-8188XD的主要配置為：
◆ 采用AMD公司嵌入式80188CPU,主頻為40MHz
◆ 具有256K SRAM和256K FLASH ROM
◆ 內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘/NVSRAM和EEPROM
◆ 內(nèi)含4個(gè)COM口,其中COM1為232/485可選擇方式,、COM2為RS485模式,、COM3為RS232方式；COM4為RS232程序下載和用戶使用的公用口,。
◆ COM驅(qū)動支持中斷并帶有1K隊(duì)列緩沖
◆ 內(nèi)置看門狗
◆ 內(nèi)置電源保護(hù)電路
◆ 內(nèi)置RS485網(wǎng)絡(luò)保護(hù)電路
◆ 可從PC把程序?qū)隦-8188XD
◆ 內(nèi)置DATALIGHT的RAM-DISK和ROM-DISK
◆ 內(nèi)置QBASIC編譯器
R-8188的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖：
R-8188XD在集中監(jiān)控系統(tǒng)中的主要作用是：
◆ 前端數(shù)據(jù)采集中心
◆ 實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)保存
◆ 通過MODEM或時(shí)隙復(fù)用器與監(jiān)控中心進(jìn)行通信,、交換數(shù)據(jù)
◆ 通過R-8188END(串口服務(wù)器)實(shí)現(xiàn)多個(gè)串口設(shè)備上網(wǎng)。
◆ 通過RS485數(shù)據(jù)總線與R-8000系列模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信
◆ 通過R-8017模擬量輸入模塊對各種直流電壓,、電流,、溫濕度,、電池單體電壓進(jìn)行采集上報(bào)。
◆ 通過R-820X智能交流電量采集模塊對各種交流電壓,、電流進(jìn)行采集上報(bào),。
◆ 通過R-8060、R-8050可以實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字輸入量的采集,，如門禁,、水浸等。
◆ 通過R-8060,、R-8050可以實(shí)現(xiàn)對各種控制設(shè)備的信號的控制,。如通過R-8060和R-8050對非智能空調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和保證設(shè)備運(yùn)行安全,。
◆ 實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備的協(xié)議轉(zhuǎn)換,，對非標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議設(shè)備可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的要求進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，使其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議,，便于管理和維護(hù)
◆ 對各類設(shè)備進(jìn)行編址,，地址可以使用軟件設(shè)置，實(shí)現(xiàn)共線方式數(shù)據(jù)訪問
◆ 可以使用用戶配置文件來設(shè)置每一個(gè)串口的特征值,，設(shè)置每一個(gè)串口的參數(shù),，實(shí)現(xiàn)485總線不同數(shù)率和數(shù)據(jù)格式的設(shè)備信。
其本地組網(wǎng)功能如下圖所示,。
通信站場SU系統(tǒng)示意
如圖所示,，在通信電源的集中監(jiān)控中，對于路局,、分局,、電務(wù)段本地SU系統(tǒng)，對智能設(shè)備利用多串口卡從設(shè)備其本身的RS232直接接入,。對于通信站場的SU系統(tǒng),，智能設(shè)備經(jīng)嵌入式轉(zhuǎn)換模塊R-8188XD轉(zhuǎn)發(fā)到Modem等通信設(shè)備。一般情況下低壓配電設(shè)備（主控柜,、副控柜,、交流盤、穩(wěn)壓器,、進(jìn)線柜,、電容柜）、柴油發(fā)電機(jī),、整流配電設(shè)備（交流盤,、整流器、直流盤）,、逆變器,、DC—DC變換器,、UPS、太陽能供電系統(tǒng)都需要進(jìn)行設(shè)備改造,，各種電量可以采用鼎升力創(chuàng)的系列模塊,，使其各種電量和狀態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，接入R-8188XD或工控機(jī),。
六,、SS系統(tǒng)組成：
系統(tǒng)在SS建立Ethernet局域網(wǎng)，設(shè)置SU集中通信機(jī),、監(jiān)控主機(jī),、監(jiān)控工作站、打印機(jī),、Modem等,，直接監(jiān)控本SS范圍內(nèi)的基站數(shù)據(jù)。
七,、SC系統(tǒng)組成
系統(tǒng)在SC建立Ethernet局域網(wǎng)，設(shè)置監(jiān)控工作站,、數(shù)據(jù)服務(wù)器,、RAID 5磁盤陣列、打印機(jī)等,。根據(jù)需要,，系統(tǒng)可以采用大容量磁帶機(jī)或MO作為數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)服務(wù)器采用雙機(jī)熱備份,，其中一臺出現(xiàn)故障時(shí),，另一臺將接管它的工作。同時(shí)采用RAID 5磁盤陣列系統(tǒng),，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)不因存儲介質(zhì)的故障丟失,。
八、通信電源監(jiān)控維護(hù)與管理的發(fā)展趨勢
由于RemoDAQ-8000系列采集模塊的精度高,，采樣速度較快,，為通信電源的智能監(jiān)控提供了很好的前提。
智能監(jiān)控是基于傳統(tǒng)控制理論的監(jiān)控方法模擬,、代替的是人的感覺器官和勞動器官的功能,，而智能監(jiān)控的目標(biāo)則是模擬、代替人的思維器官的某些分析和控制功能,。本系統(tǒng)采用了專家系統(tǒng),、模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能分析和控制方法,，進(jìn)行以下智能控制：
◆ 告警處理：分析告警原因,，提出解決方案建議,。
◆ 故障預(yù)測：根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，提前預(yù)測可能發(fā)生的故障,。
◆ 系統(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù),，自動進(jìn)行設(shè)備性能分析、節(jié)能效果分析等工作,。
通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中,，在不同地區(qū)為鐵路通信電源監(jiān)控起到了很好的作用，對安全隱患的發(fā)現(xiàn),，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了需要更換設(shè)備,。為鐵路運(yùn)維護(hù)提供了優(yōu)良的保障，為鐵路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合管理,、無人值守,，減員增效提供保證，具有顯著的實(shí)用價(jià)值,。
注：北京鼎升力創(chuàng)的以下產(chǎn)品在環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控項(xiàng)目中被大量采用,，敬請查閱有關(guān)介紹資料
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