基于物聯網技術的機房動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)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(yè)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(jiān)控系統(tǒng)和設備數量日益增多，機房內的動力環(huán)境設備必須時刻為監(jiān)控系統(tǒng)提供正常的運行環(huán)境。傳統(tǒng)的機房需要技術人員定時巡檢，發(fā)現問題并匯報處理。物聯網技術和手機客戶端程序的發(fā)展為機房動環(huán)監(jiān)測的開發(fā)提供了極大的便利條件。機房動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的使用不僅節(jié)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(fā)生，大大節(jié)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(fā)展過程中的必然產物，物聯網在構建安全監(jiān)控系統(tǒng)的過程中起著十分重要的作用。物聯網將煤礦生產中的環(huán)境、設備、人員等信息規(guī)范整合，使系統(tǒng)變得更加智能化、科學化，提高煤礦安全生產環(huán)節(jié)中的信息集成度，使其在煤礦安全、防災救災方面充分發(fā)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(fā)、組態(tài)服務、運維管理、數據中心等對工業(yè)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(tǒng)集成和開發(fā)。

3 機房現狀

八礦中心機房是智能化礦山建設系統(tǒng)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(wěn)定的環(huán)境中運行才能保證數據和網絡的正常，所以機房環(huán)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(fā)生溫度超溫或者其他異常情況，而值班人員未能及時發(fā)現，這將會影響設備的正常運行，進而影響到智能化系統(tǒng)的遠程監(jiān)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(huán)境進行監(jiān)測的系統(tǒng)來確保機房環(huán)境的正常。

4 方案設計

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

整個監(jiān)控系統(tǒng)由現場傳感器、PLC、物聯網網關和監(jiān)控平臺組成。機房的監(jiān)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(fā)人員通過“有人云”的智慧工業(yè)互聯網賦能平臺對數據進行組態(tài)顯示，并將數據信息實時發(fā)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(jiān)控系統(tǒng)主要包括UPS電源2臺，空調6臺，溫濕度監(jiān)測4個，水侵監(jiān)測1套，煙霧報警6套，門禁管理系統(tǒng)1套，視頻系統(tǒng)1套，機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 機房動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)示意圖

為了保障動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的實時性和可靠性，系統(tǒng)采用PLC的采集和處理方式。監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)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(tài)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(tǒng)的接入和擴展。

1)消防系統(tǒng)。機房對于智能礦山建設的重要性不言而喻。此系統(tǒng)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(jiān)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(tǒng)。在機房門口安裝門禁系統(tǒng)。指紋門禁系統(tǒng)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(tǒng)的上位機，控制整個系統(tǒng)；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(jiān)控系統(tǒng)的視頻信號源，主要負責對機房整體環(huán)境、機房設備等全天候監(jiān)視，滿足機房運行對安全、巡視的要求。

3)環(huán)境系統(tǒng)。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(fā)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(fā)生水侵的位置，一旦有液體泄露碰到水侵傳感器，便會發(fā)出報警信息。空調可以使機房保持恒溫，對設備的正常運行起到穩(wěn)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(jiān)測，一旦發(fā)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(tǒng)。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(jiān)測。

5 系統(tǒng)功能及使用效果

監(jiān)測系統(tǒng)平臺可以對機房的環(huán)境、空調和動力設備等進行實時監(jiān)測，接收現場各設備的運行參數、工作狀態(tài)及告警信息，實現對數據的分析、顯示和輸出。該系統(tǒng)對整個子設備進行集中監(jiān)測管理，實現無人值守的目標，提高了設備的穩(wěn)定性，減少了設備故障的發(fā)生，工作人員可以根據需要在網頁或是手機端打開該系統(tǒng)，以便實時監(jiān)視所有設備的運行工況。機房動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)手機端監(jiān)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(fā)送報警信息。 監(jiān)測系統(tǒng)的具體功能如下。

圖2 機房動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)手機端監(jiān)控畫面

1)系統(tǒng)可以先通過視頻監(jiān)控，實時看到機房內的具體情況，同時能與其他子系統(tǒng)進行報警聯動，滿足機房運行對安全、巡視的要求。這樣當發(fā)生動力環(huán)境量、開關量、火災系統(tǒng)等報警時，監(jiān)控中心可以先通過視頻監(jiān)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(tǒng)采用指紋和密碼雙重防護的門禁系統(tǒng)。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(tǒng)，進入機房。通過設定，該門禁系統(tǒng)與紅外傳感器產生聯動，一旦有開門動作，將觸發(fā)紅外傳感器報警提示。

3)系統(tǒng)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(tǒng)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(jiān)測。

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

5)系統(tǒng)實時監(jiān)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(tǒng)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(tǒng)實時監(jiān)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(tǒng)在八礦機房安裝調試并運行。系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，各項性能良好，穩(wěn)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(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)數據采集技術的進步，使系統(tǒng)的采集和傳輸更方便，提高了維護效率。本文所述的動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)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。