融合接入監控系統設計

安徽四創電子股份有限公司 張 　劍

融合接入監控系統設計

安徽四創電子股份有限公司 張 劍

本文對監控機房的需求進行了深入的分析，根據監控機房接入設備種類和數據傳輸協議，提出了一種融合接入監控系統的設計方案，分析了系統的架構和關鍵技術，以及系統的實現方式。

機房監控；多模態；數據庫；告警聯動

1　 引言

隨著社會的發展和信息化技術的不斷進步，各類固定式和移動式監控機房數量越來越多，為了應對市電停電、設備故障等意外情況，保障設備安全運行，市場上出現了各類動力環境監控系統，然而現有的動力環境監控系統普遍存在著接口協議單一，功能擴展復雜的問題，例如串口只兼容一種協議，或只能通過另外的接口接入其他協議，無法通過一個設備同時接入網絡、串口和開關量信號，另外現有動力環境監控設備雖然可以發出聲光報警信息，然而當工作人員未能及時發現報警的情況下，仍然不能保證危險被及時發現，對于特別危急的狀況為保障人員安全未能提供最基本的聯動操作[1]。

因此，亟待一種接入靈活、協議多樣、功能擴展方便、報警方式多樣和提供基本的聯動操作的監控系統來克服上述缺陷。

2　 融合接入監控系統設計方案

監控機房內的設備主要包括UPS、電池、溫感、煙感、漏水繩、空調、以及各類服務器和專業設備等[2]，為了確保機房內設備的安全、穩定運行，需要對機房內的動力、環境和安全狀態進行監測[3-4]，并在危險發生時主動告知管理人員，并提供一定的聯動功能降低危險發生后的影響。

本文設計的系統主要包括用于各類傳感器接入的硬件部分以及用于傳感器數據處理與分析的監控軟件兩大部分。硬件部分主要是在本地數據管理服務器內部集成了主控板、交換機、NVR、數字量采集器、短信貓、串口服務器、漏水控制器等設備，其中交換機可用于網絡攝像機接入，分別監視機房人員出入和設備運行狀況，網絡攝像機通過系統提供的網口經交換機接入網絡硬盤錄像機，實現錄像存儲和實時圖像預覽等功能。門禁主機也通過網絡與系統連接，監控軟件可控制門禁的發卡、開門和人員權限管理。煙感、溫感等數字量設備通過接線端子與數字量采集器互連，數字量采集器將開關量數據轉換為串口數據并通過RS485接口與主控板互連，主控板處理數字量采集器采集的數據，將數據實時顯示，并與門禁系統聯動。溫濕度、UPS、空調等設備通過與串口服務器連接，再通過內部交換機將數據傳輸到主控板，空調器根據溫濕度傳感器進行聯動。

圖1　 本地數據管理服務器硬件架構

本地數據管理服務器內運行監控軟件，軟件采用CS架構，分為服務端軟件和客戶端軟件，服務端軟件負責數據的采集和處理，并將數據傳遞到客戶端，客戶端軟件則實現數據的顯示、配置和查詢等功能。

監控軟件服務器端的功能主要分為四個部分：第一，收發傳感器的數據。包括，溫濕度傳感器、煙感、漏水檢測器、UPS、空調、配電柜以及門禁的數據。通過串口或者IP的方式接收這些傳感器采集的數據，有的還可以通過硬件指令對其進行控制。第二，客戶端數據業務支撐。服務器的宿主，本地客戶端，可以通過調用服務器提供的接口函數，實現用戶邏輯業務層面的應用，包括狀態監測、數據檢索、告警聯動、配置管理和用戶管理。第三，數據庫存儲。提供與sqlserver2005數據庫管理系統連接接口，實現對業務數據、人員信息以及視頻數據的存儲。第四，遠程平臺數據推送。為了與其他大平臺對接，服務器提供主動推送的功能，把本地實時環境數據推送給遠端的平臺。

圖2　 系統軟件結構圖

3　 系統關鍵技術

3.1 多模態數據接入技術

系統內部集成了多種數據采集設備，包括數字量采集器、串口服務器和交換機，根據接入設備的不同，數據傳輸協議也不同，本系統與數字量采集器和串口服務器的數據通信協議遵循modbus協議，通過交換機與NVR和門禁控制器的通信則采用調用SDK的方式實現。

3.2 數據庫管理技術

系統數據庫分為兩個部分，分別是視頻數據庫和其他設備數據庫，視頻數據庫由NVR管理，其他設備數據庫管理平臺采用sqlserver2005。主要存儲ups數據、精密空調數據、溫濕度數據、煙感、溫感數據、門禁數據、漏水數據。用戶操作記錄也存在本地數據庫。視頻數據能夠滿足一周（7天）的高清存儲，其他數據能夠滿足一年的存儲，并有一定的冗余。發送給遠程的數據可以xml或者ini的方式，服務端實時的監控文件變化。

3.3 告警與聯動技術

可通過客戶端軟件配置各個設備報警閾值和報警級別，當傳感器監測數據超過設定的報警閾值時發出報警信號，報警級別可選擇默認設置或手動設置，根據不同的報警級別報警信號分為軟件界面高亮閃爍顯示，聲光報警器打開和短信報警三種方式，其中消防和漏水報警為最高級別，當消防和漏水傳感器發出報警時，門禁系統隨之聯動，打開房門，方便人員快速撤離，確保人員和財產安全。

4　 系統實現

通過對融合接入監控系統軟硬件架構和關鍵技術的分析，最終完成整個系統的實現，系統主要包括傳感器模塊、本地數據管理服務器模塊和顯示控制模塊，三大模塊組成，系統示意如圖3所示。

系統的軟件架構是基于WCF框架的。服務器端寄宿在本地數據管理服務器上，客戶端可運行于本地數據管理服務器或外部計算機上。運行于外部計算機上的客戶端可以通過代理的方式，實現對服務器端接口的調用，客戶端軟件界面如圖4所示。

圖3　 系統示意圖

圖4　 客戶端軟件界面

5　 結論

本文基于多模態數據接入技術、數據庫管理技術和告警聯動技術設計了融合接入監控系統，并基于WCF框架設計了監控軟件，實現了通過一套硬件設備即可接入多模態的機房動力、環境與安全監控傳感器。系統經測試，當傳感器達到閾值后，軟件界面報警、聲光報警和短信報警響應時間小于5秒，當報警解除后，軟件界面、聲光和短信報警自動恢復正常，并經過了7*24小時烤機試驗。系統具有硬件高度集成，軟件功能豐富的特點，為企業在機房監控管理方面提供了新的解決方案。

[1]蘭文雄．淺談機房消防系統[J]．城市建設理論研究,2014(10): 2095-2104．

[2]李興．電網無人值守機房的集中監控應用的研究[J]．信息通信,2015(4):251-252．

[3]張微,馬玉國．通信機房環境動力集中監控系統設計及應用[J]．科技與企業,2015(7):80-80．

[4]王志強．機房動力環境監控系統設計[J]．電視技術,2008, 32(8):74-75．

張劍（1986—），安徽六安人，研究生，現就職于安徽四創電子股份有限公司，主要研究方向：機房監控、嵌入式、音視頻處理。