鐵路設備機房環境集中監控系統

許新偉，郭治國，梅建軍

（河南輝煌科技股份有限公司 研發部，河南 鄭州 450001）

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

1 環境監控系統的結構

1.1 網絡結構圖

環境監控系統由區域監控中心、監控中心、站機三級組成[1]。區域監控中心設在鐵路局，監控中心設在段管理人員辦公室，站機設在設備機房內。環境監控系統結構如圖1所示。

1.2 站機結構圖

站機主要由監控機、空調監控器和一些傳感器及路由器等網絡設備組成，可以與監控中心組成TCP/IP 網絡。環境監控系統的站機網絡設備結構如圖2所示。

2 系統監控內容及原理

2.1 電源信息

（1）電源、UPS 自帶電源監控模塊方式。在該監控方式下，監控終端與通信電源的監控模塊通過串行接口，可以取得電源監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、均浮充狀態等。

（2）電源、UPS 無監控模塊方式。在該監控方式下，監控終端外掛電源監測和電池監測模塊，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 空調信息

（1）具有智能接口的空調。對于具有智能接口的空調 (如集中空調、專業空調)，監控終端可以通過智能接口取得所需的監測數據，并對空調進行控制。

（2）分體等可遙控空調。對于沒有智能接口，但可以遙控的空調 (如民用分體空調)，監控終端可以通過紅外控制模塊，對空調進行控制。監控中心通過監控終端可遠程控制任一小站的空調設備，如開/關機、制冷、調溫等操作。對空調的遙控不受生產廠家及型號的限制，對空調狀態的監測，可通過空調監測模塊測量空調電源的電壓、電流，以監測其變化情況。

（3）空調工作狀態的判定。對于非智能空調，系統可通過對空調工作電壓、電流和環境溫度等信息判定空調的工作狀態。

①空調電壓。空調電壓曲線應近似為一水平直線，其值應在 220V 或 380V 附近波動，當空調電壓接近0值時，表明空調電源故障，系統發出告警。

②空調電流。空調電流應為一矩形波曲線，表示空調按一定的時間間隔啟動和停機，若在這一時間間隔內沒有出現下一標準矩形波，則表示空調未能正常啟動，出現故障，系統發出告警。

③環境溫度。環境溫度曲線應近似為一水平直線，其值是由監控中心設定的環境溫度值，若在一定的時間間隔內，溫度值始終處于較高值，則表示空調未能正常啟動，系統發出告警。

2.3 環境信息

（1）溫度/濕度。溫度/濕度為連續模擬量。在監控中心可對其進行分析處理，隨時掌握變化情況，并按照相關設定門限發出報警。

（2）煙霧、水侵、門禁[2]。煙霧報警：設備機房內若煙霧達到報警門限時，會發出煙霧報警，此報警為開關量。水浸報警：設備機房內設置線狀或點狀水浸傳感器，此報警為開關量報警。門禁報警：此傳感器為雙鑒型主動式報警或門磁開關報警，此報警為開關量報警。

2.4 視頻信息

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

3 監控系統運行環境與性能指標

3.1 運行環境

環境溫度：－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

（1）監測對象精度。溫度：±1℃；濕度：± 5% RH；煙霧、破碎、水浸等災害報警延時：≤ 5 s；環境調節設備啟動延時：≤10 s；圖像信息傳輸速度：≥2 幀每秒。

（2）空調監控器。紅外控制指令存儲條數：大于 30 條；響應環境處理機命令速度：小于 1 s；紅外遙控距離：不小于 3 m；空調工作電壓、電流監測精度：1%；空調故障判斷時間：小于 2 min；故障空調關閉時間：小于 10 s；空調故障報警時間：小于 1 s。

4 監控系統的特點

機房動力環境集中監控系統具有可靠性高，適應性強，調試安裝方便，可利用多種通道組網等特點，適合鐵路系統的行業特點。

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

（2）傳感器采用經過國家標準認證的設備。溫、濕度，動力設備的電壓、電流，玻璃破碎，紅外探測，門磁探測等傳感器都采用經過國家標準試驗室驗證的設備，保證了環境信息采集數據的穩定性和可靠性。

（3）采用帶電可插拔結構。采用帶電可插拔結構，保證了各種模塊間互不影響。

（4）紅外遙控模塊設計先進。紅外遙控模塊具有自學習功能，可以將不同的紅外遙控代碼學習后存儲，當接到遠方的遙控命令時自動調出代碼發送，完成控制功能。因此，監控系統實現對空調的控制可以不受空調型號、生產廠家的限制。

[1] TB/T10034-2005，鐵路無人值守機房環境遠程監控系統工程設計規范[S].

[2] TB10063，鐵路工程設計防火規范[S].

[3] GB50198，民用閉路監視電視系統工程技術規范[S].