通信機房安保監控平臺的搭建

農建超，秦 彪，高 朗

（廣西電網有限責任公司河池供電局，廣西 河池 547000）

0 引 言

由于變電站的通信機房遍布站點較多、地域廣、路況復雜且班組人員緊缺，日常采用“故障告警—現場排查”的巡檢模式實現通信機房運維，這種巡檢模式不能及時獲得運維站點機房運行環境的詳實信息且回響反應速度慢，不能及時消除隱患[1]。因此，搭建安全監控平臺來緩解班組人手不足的問題，降低人員人身安全風險，及時消除機房發生的故障或者安全隱患，確保地調通信值班員能夠掌握各站點通信機房的實時運行情況，提高通信設備穩定運行能力。此外，安全監控平臺可以實現集中管理無人值守機房。

安全監控平臺集成了機房管理措施，能全面監控和管理機房通信設備、通信電源狀況、消防設施、門禁防控以及視頻設備等，同時能實時監控通信設備的工況參數和運行狀態，第一時間發現各種故障及異常運行狀態，并通過語音信息、圖像視頻等方式發送報警信息給地調通信值班員[2-4]。在通信機房設備出現故障時，通信機房安全監控平臺能夠自動判斷需要重啟還是切換電源，從而減少現場維護次數，解決了運維成本較高和人身安全風險大的問題。

1 系統概述

通信機房安保監控系統是基于傳輸控制協議/網絡協議的集中網絡監控管理系統，能夠為實時監控通信機房提供集中管控方案。通信機房安保監控系統實現了對眾多站點通信機房的設備、環境、通信電源和安保等信息的集中、全面監控管理，實時監控每個站點通信機房的設備參數，在出現故障或者異常信息時，可通過聲、光、圖像以及視頻等方式及時發送告警信息，以便通知地區變電站管理人員第一時間進行處理[5]。

1.1 監控系統組成

通信機房安全監控系統主要分為視頻錄像監控系統和門禁監控系統兩個部分。

1.1.1 視頻錄像監控系統

搭載的高清攝像機可以確保通信機房在任何光線強度下都能實時捕捉室內的高清圖像或者視頻。高清攝像頭采用全景傾斜攝像頭，可遠程遙控攝像頭獲取全方位的監控機房場景[6]。同時，高清攝像頭與配套的門禁系統和紅外報警器相連接，可監護進入通信機房工作的本班組人員或外包施工單位人員，有效管控人身作業風險和設備誤觸碰的風險。此外，記錄的圖像或視頻會及時傳輸至視頻監控系統中心。

1.1.2 門禁監控系統

門禁監控系統需要與常規鑰匙和開門控制器搭配使用，負責統一管理本供電局調度人員或外包施工單位人員進出機房，同時對機房門禁實施安全防控，防止機房外來者的入侵，為機房管理提供便利。

2 監控目標

2.1 機房通信電源狀況監視

機房通信電源是保證機房通信系統設備正常運行的重要電源。當通信電源發生欠壓、高壓等情況時，機房設備的安全會受到巨大威脅。機房通信電源狀況監視系統可以通過智能電流和電壓傳感器實時監控機房的通信電源狀況，實現自重啟或切換功能，以保障機房設備的安全。

2.2 門禁卡集中管理

傳統的機房門禁管理方式是采用鑰匙進出機房，然后手工記錄進出情況，存在機房遍布站點較廣、運維人員管理區域復雜難區分、運維責任難區分、出入不方便以及丟鑰匙換鎖的情況。門禁卡集中管理可以取代傳統的機房門禁管理方式，使各人員出入機房更加方便、安全。

2.3 視頻環境監控

監控中心全天實時監控機房內動態視頻環境，一旦機房發生非法入侵，視頻監控系統可自動捕捉并記錄室內情況。視頻監控系統具有夜視功能，夜間發生非法入侵時先進行紅外夜視錄像，然后在設定的時間段后自動打開機房內燈光，拍攝清晰的取證錄像，并聯動安防報警系統向監控中心和變電站值班員發送報警信息[7]。

2.4 報警管理

監控中心系統能實時監測到各站點機房里的溫度濕度情況、煙霧火警、水浸情況、紅外入侵探測信息、通信電源停電告警以及機房通信電源狀況等，且能在監測到異常的第一時間，通過電話語音、手機短信、聲光報警器以及電子郵件等方式告知關聯的調度值班員[8]。

3 安保監控平臺搭建

3.1 監控視頻系統

監控視頻系統基于原有常規視頻監控系統進行實時改造。改造后的監控視頻系統視頻服務器采用動態圖像專家組（Moving Picture Experts Group，MPEG）音視頻壓縮標準，能夠傳輸帶寬在640 kB/s～4 MB/s的高清晰度的實時視頻圖像。改造后的監控中心能控制攝像頭捕捉、縮放目標，通過遙控云臺實現360°旋轉全方位捕捉目標[9]。改造后的監控視頻采用高質量的紅外一體化攝像機進行監控攝像，能夠在照度很低的光線環境下拍攝高清晰度的黑白視頻圖像，并在環境照度達到0.01 lx時自動轉換為拍攝彩色圖像。改造后的視頻監控系統中安裝的電腦服務器可以完成監視、控制、錄像及存儲功能。

3.2 監控門禁系統

傳統的監控門禁系統使用鑰匙和開門控制器進出機房，對于機房遍布站點較廣的區域難以實現集中管理。安保監控平臺搭建的電子門禁集中監控管理系統能夠做到刷卡開門，不僅能記錄各人員出入機房信息，而且管理方便，能夠滿足安全、快捷、責任分明的需求。

電子門禁集中監控管理系統由網絡智能卡、智能卡讀卡器、無線智能門磁、磁力電控鎖以及開門控制器等構成。其中，網絡智能卡基于傳輸控制協議/網絡協議與監控中心通信，是數據傳輸、資料存儲以及電鎖控制的核心。網絡智能卡接收到智能卡讀卡器由現場總線發送來的資料和數據，網絡連通時經以太網發送至監控中心，辨識持卡人身份和可以進出的區域，同時將是否開門的信號回傳給監控主機，最后控制磁力電控鎖執行開啟或者關閉操作。在網絡中斷時，可以利用監控主機內部儲存的卡資料來判斷持卡人是否能夠在網絡中斷時進入機房。電子門禁集中監控管理系統不僅能完成機房運維人員的分區、分時間段管理，還能查詢機房巡檢歷史時間，實現綜合全面管控門禁監控系統安全。

3.3 監控告警系統

告警中心監控系統的監控中心服務器上安裝有網絡監控相關的系統軟件，能實時集中監控各站點機房內的環境及設備運行情況，并分級、分類匯總和處理各類告警信息，再通過機房內的告警裝置及時發送相關告警信息，通知地方調度值班員及時處理告警事件[10]。

3.4 機房入侵聲光告警系統

機房入侵聲光告警系統如圖1所示，具有紅外探測功能。當生物闖入機房并被攝像頭探測到時，攝像頭觸發控制電路啟動照明燈，拍攝到清晰的監控視頻，同時發出報警聲起到警示作用。地調值班員通過監控系統可以發現異常情況，并聯系變電站人員確認具體的情況。此外，光告警系統能夠為黑暗的機房提供照明。

圖1 機房入侵聲光告警系統

4 監控平臺特點

（1）該監控平臺的組網絡結構基于傳輸控制協議/網絡協議設計，能夠向多個站點、區域的廣機房提供最有效的監視單元，同時使用網絡協議的監視系統向通信器室提供統一管理。

（2）基于網絡協議構建監控平臺，數據收集也使用標準協議，增加監控范圍、監控信息等十分方便，實現了即插即用系統擴容的過渡。

（3）由于有豐富的監控工程經驗和詳細的通信機房需求研究，該平臺設計時涵蓋了網絡數據設備、機房的通信電源狀況、溫度濕度情況、煙霧火警、水浸情況以及紅外入侵探測等機房設備的運行情況和協議轉換器等，可以滿足不同通信機房的各種個性化需求。

（4）該平臺采用嵌入式實時操作系統作為軟件平臺，穩定性和可靠性較高。硬件采用嵌入式系統架構和具備功能的系統級芯片，結構緊湊、發熱量低，不需要硬盤、顯示器等易損壞元件，不易感染病毒，搭載了“看門狗”系統，可防止死機。在通信電源和信號線等與外部相互交匯的地方，按照工業Ⅱ級設備標準進行防浪涌、防雷擊、防靜電等設計。芯片選型材料采用工業級原材料，對生產工藝和技術指標無特殊要求，生產制造成本低廉，便于安裝調試，可靠性高[11]。

（5）基于網絡的交互具有開放性，網絡通信可能會受到入侵或截取。如果通信數據被截取、模仿，會產生很大的安全風險，因此對網關系統等安全要求較高。數據傳輸時采用可靠的數字簽名方式進行保護，使用遠程認證撥號用戶服務方式認證，保證系統的安全性。

（6）將系統現有的復雜RS2324四線制接線接口改為RJ-45電信網絡接口，降低了施工難度。圖形化軟件操作管理方便，還附帶組裝圖和電子地圖管理方式，方便電網值班員查閱或管理。

5 實時成果及效益核算

5.1 實時成果

通信機房安保監控平臺不僅成本費用低、安裝調試速度快，而且可結合通信現場開展運維工作。系統調試接通后，地調通信值班員可通過系統實時監控站點通信機房的情況，同時實現以下功能。

（1）監控進入機房的人或物的行為及活動軌跡，一旦發現違規，立即通知站點值班人員配合處理。

（2）監管本班組或外包施工單位在通信機房的現場工作，阻止違規行為，保障人員人身安全和設備安全，留存現場違規操作證據。

（3）及時發現通信設備異常，大大減少異常情況帶來的損失。

（4）優化調整班組工作安排，提高班組工作效率，減少班組人員暴露于交通風險的情況。

通信班組可通過機房入侵聲光告警聯動系統實時掌握各站點通信機房和通信設備的運行情況，充分發揮站點值班員的協作配合作用，減少了通信班組人員現場排查故障的次數。使用該系統現場排查次數前后對比數據，如圖2所示。

圖2 使用前后“跑現場”次數對比

該通信機房安保監控平臺增加了故障判斷準確率，大幅提升了班組整體的工作效率。平臺使用前后工作效率對比，如圖3所示。使用平臺前后的工作效率比為30∶70，大大降低了班組人員暴露于交通風險的情況，同時為公司節約了工作成本。

圖3 使用前后工作效率對比

5.2 效益核算

5.2.1 經濟效益

機房入侵聲光告警聯動項目一個站點材料及安裝費為550元，目前整個網區110 kV以上站點有46個，完成整個河池網區的費用為25 070元。

按照整個河池網區所有110 kV及以上站點計算，由此產生的經濟效益可分為節約因下場確認情況出工費用和維護費2個部分。

節約因下場確認情況出工費用：一個工作組2人，維護人員出工每人每天為100元，車輛出動1次以來回50 km距離為例，每千米耗油0.1 L（每升油的價格為6.84元），那么一次出工的費用為234.2元。目前，已安裝了10個站點，剩余36個站點未安裝，36個站點出工一次的費用為8 431.2元。節約的成本隨著變電站安裝系統的數量的增多而增多。

該系統通信班值班員執行安裝、調試，對于該套系統的維護成本僅為攝像頭、照明燈、轉換采購費用。以一個站點3樣配件的費用合計為300元來計算，維護人員出工每天為200元，1個站點維護按1天計算，整個河池網區46個站點每年維護1次，節約維護費用為9 200元。采購系統部件費用以每年部件故障情況作為參考標準，費用為300元，一年的總費用為9 500元。

此外，該利潤隨著變電站數量的增多而逐漸呈現遞增的趨勢。

5.2.2 社會效益

設計的系統在河池供電局10個所轄站點投入使用，系統設備安裝調試簡單、方便、快捷，實用性能高，投入成本低、見效快，滿足了需求，且極大地提高了生產運維效率，保證了電力通信系統運行的安全性和可靠性。

6 結 論

針對通信機房安保監控平臺的搭建，提出了針對性的解決方案。機房入侵聲光告警聯動系統有助于降低現場作業人員人身風險，降低通信設備損壞率，縮短故障恢復時間，提高生產效率。此系統原理簡單，易于掌握和操作，無須高新科研經費開支和技術培訓。系統所使用的材料均為市場中成熟產品且不存在昂貴部件，對生產工藝和技術指標無特殊要求，生產制造成本低廉，便于安裝調試，可靠性高。它為通信人員提供了多種方式監控通信機房運行狀況，大大提高了站端通信電源運行監控的可靠性。