臺區綜合環境監控系統設計與實現

高晨光

摘要：本文設計實現綜合環境監控系統，由集中監控平臺和多個前端采集模塊組成，通過多種傳感器采集環境參數并上報，集中監控平臺對采集數據實時匯總并進行可視化分析，有效降低人工巡檢成本，提高自動化程度。

關鍵詞：環境監控;實時;自動化;數據采集

監測臺業務系統及配套設施日益增多，環境設備必須不間斷提供服務。傳統人工巡檢成本較高，且無法及時發現和處理突發事故，對業務系統穩定運行留下隱患。

一、總體設計

系統結構分為三層：應用層即集中監控平臺，負責業務邏輯的實現，集中顯示環境參數，并向用戶提供交互接口;采集層由多個前端監控模塊并聯而成的數據采集網，負責各項環境參數的收集和回傳;應用層與采集層通過內部網絡連通。

二、集中監控平臺設計與實現

集中監控平臺采用F1ex+FluorineFx+C#+Oracle多層架構實現，各層在執行過程中通過標準化松耦合大幅提高可維護性。主要包括：

表示層：采用Flex作為前端表示層開發語言，提供用戶端瀏覽器可執行的狀態顯示、數據圖形化統計和分析、短信報警及各類功能互動界面。

業務層：系統后端業務層采用開源FluorineFx通信網關，可視化數據分析軟件Web服務器前端能夠以廣播方式與多個客戶端建立連接，同時發送多組并行數據，并將結果返回給客戶端展示;后端能夠與各前端監控模塊軟件或數據庫服務器建立通訊連接，實時接收相關數據。

數據層：用于為上層系統提供數據支持，包括Oracle數據庫服務器所儲存的數據、前端監控模塊傳感器實時回傳數據以及http流媒體網絡信息。

1.主服務程序設計

主服務程序負責讀取并解析數據庫中各類環境參數，若超出報警門限表中的閾值范圍，則以GSM短信的方式報警nata_ZhiBan表中的當值人員，并把報警記錄存入數據庫。

（1）網絡信號采集

網絡信號采集數據包含兩部分：網絡連通測試數據及站點在線監測數據。對于實時在線要求程度較高的業務，如視頻播放下載，錄像實時監看等，需對專用網絡線路實時監測并分析網絡質量。本系統通過繪制實時網絡節點延時回傳數據曲線，直觀反映當前網絡線路情況;對主要線路節點IP及重要程度等級高的站點進行監控，每5秒ping操作一次，并寫入數據庫服務器。

（2）任務調度

前端監控模塊與監控平臺建立連接時會創建子線程來處理數據傳輸，如果同一時間多個前端主機并發訪問，頻繁的創建和銷毀線程，將造成占用沖突。系統引入了線程池來調度子線程，當有連接請求時，線程池自動分配子線程來處理，當連接斷開時，子線程重新回到線程池，減少了創建和銷毀線程的時間。其中任務總調度線程ThreadMain負責啟動并協調各任務線程的進入和退出。各任務線程從總線程中得到任務參數后，執行各自任務并將結果入庫。

圖1實時任務調度流程

2.Web服務設計

Web服務把大量的數據庫表實時顯示在網頁上，利用Event機制完成數據綁定，從而保持數據同步。本系統中的參數數據查詢、報警記錄查詢、系統日志查詢等功能都采用該方式。數據源對象發生變化后，會派發Event Change消息，通知瀏覽器實時更新數據。

對于非數據庫類型的數據，系統通過將webservice或remoting方式得到的Flex數據綁定給控件實現數據同步，只要控件被動操作或者定時器刷新，數據就會進行溯源同步。

三、前端監控模塊設計與實現

前端監控模塊采用工控機作為采集服務器，傳感器模塊采用RS232或者Rs-485連接工控機，并使用Modbus傳輸協議進行通訊。

1.動力系統參數監控

（1）市電監控

系統對市電的各高/低壓柜和變壓器的電壓、電流、頻率以及其他配電設備的運行狀態等參數實時監控，超出閾值實時報警，并可查詢90天內報警記錄。同時系統對設備間機柜的負載實時監控并繪制曲線，直觀顯示電力負荷情況。

（2）UPS監控

系統通過通用協議對UPS進行監測與診斷，包括：在線監控蓄電池組的運行情況，監控項目包括單體電池電壓測量、充放電電流測量，根據充電電流的大小可準確判斷潛在風險，如負載過重，過充電，過放電等;電池溫度監控，當表面溫度超出限定值時，實時報警。

2.溫濕度參數監控

溫濕度傳感器主要部署在設備間及配電室機房，具備RS485硬件接口（具有防雷設計），協議層兼容標準的工業Modbus-Rtu協議，溫度分辨率：0.1℃，濕度分辨率：1%RH。各設備間部署的精密空調系統采用RS232或者RS-485總線通訊方式，通過通用協議進行監控。系統能夠監控空調壓縮機、加濕器、除濕器、風機運行情況、回風溫濕度及環境溫濕度等參數。

四、結論

針對目前監測臺環境監控自動化程度低、實時性和交互性差等問題，本文設計并實現了一套可視化臺區綜合環境監控系統，使用B/S架構和開源中間件FlourineFx開發，具有動態直觀、實時監測、報警迅速等特點，采用通用接口及協議，具有高度的可擴展性，后續可進行智能化升級。系統經測試運行穩定，大幅降低人工巡檢成本，保障業務工作更好開展。