融媒體中心機房動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)的必要性及建設(shè)思路

王宇嘉

（廈門廣播電視集團，福建 廈門 361012）

0 引言

伴隨著新媒體的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)媒體與新媒體結(jié)合，融媒體行業(yè)增值業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，機房安全問題與安全播出密切相關(guān)，機房的運行環(huán)境質(zhì)量直接影響設(shè)備的安全穩(wěn)定。動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運而生，能夠及時反饋故障情況，加快值守人員響應(yīng)速度，實時采集機房數(shù)據(jù)，滿足無人值守機房的遠程監(jiān)控需求，在節(jié)省人力的同時，提高了維護人員的故障處理效率[1]。

1 背景介紹

近年來，伴隨著技術(shù)進步，融媒體中心建設(shè)發(fā)展迅速，規(guī)模快速拓展，無人值守機房數(shù)量多、分布廣，且涉及的專業(yè)設(shè)備類型廣泛，機房環(huán)境復雜。動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)之前，機房發(fā)生故障時，運維人員需前往現(xiàn)場才能逐步排查故障，判明故障原因，從而采取進一步措施，時效性明顯不滿足安全播出要求。且機房內(nèi)專業(yè)設(shè)備較多，對于機房環(huán)境的要求較高，溫濕度等參數(shù)需要保持在額定范圍內(nèi)[2]。因此，建設(shè)動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)，不僅能提高運維人員的問題處理效率，而且能保障各專業(yè)設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，保障安全播出。

2 系統(tǒng)需求及目標

融媒體中心機房業(yè)務(wù)系統(tǒng)由計算機、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲及安全設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備組成，還包括供電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)及門禁系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施。在日常運維過程中，機房可能存在以下隱患：因網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)資源超負荷運行造成崩潰，因動力系統(tǒng)供電不穩(wěn)定造成設(shè)備故障，因制冷系統(tǒng)故障造成設(shè)備溫度過高而故障，因窗戶進水或空調(diào)漏水造成設(shè)備短路故障，因進出機房的設(shè)備、人員管理不當造成業(yè)務(wù)損失，因設(shè)備眾多無法預警設(shè)備故障造成重大損失。

融媒體中心機房動環(huán)智能化建設(shè)應(yīng)符合當前融媒體機房的發(fā)展需要，遵循科學原則，以技術(shù)創(chuàng)新及實際應(yīng)用為驅(qū)動，以提高系統(tǒng)的功能及穩(wěn)定性為切入點，以產(chǎn)生實際效用為著重點，增強監(jiān)測平臺的實用性、安全性、可操作性及可擴展性，提供全面有力的技術(shù)業(yè)務(wù)支撐，符合融媒體中心未來的發(fā)展趨勢[3]。

動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)主要對不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）、配電柜、電表、機房溫濕度、視頻監(jiān)控、發(fā)電機組以及空調(diào)等進行遠程監(jiān)控，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對各區(qū)域設(shè)備進行遠程監(jiān)控，反饋相關(guān)的設(shè)備參數(shù)及環(huán)境參數(shù)，必要時通知值守人員。動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)將進一步提升機房系統(tǒng)的智能化水平，通過先進的信息融合技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對動力設(shè)備、環(huán)境設(shè)備、蓄電池及安防系統(tǒng)監(jiān)控的各種信息來源進行融合計算，實現(xiàn)設(shè)備運行正常狀態(tài)監(jiān)測、異常狀態(tài)預測以及在線智能故障診斷等功能，為一體化機柜、中小機房的管理自動化、運行智能化和決策科學化提供有力的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支持[4]。系統(tǒng)可實時保障各專業(yè)設(shè)備安全穩(wěn)定運行，加快運維人員響應(yīng)速度，保障各專業(yè)設(shè)備安全穩(wěn)定運行，達到安全播出的目的，主要實現(xiàn)以下4 個目標：

（1）穩(wěn)定可靠的監(jiān)控，為運維管理提供必要的實時信息；

（2）提供安全穩(wěn)定的機房環(huán)境，保障播出、供電設(shè)備穩(wěn)定運行；

（3）降低運維成本，短期投入，長期受益；

（4）軟硬件采用模塊化設(shè)計，具有可延展性，對于未來現(xiàn)場條件變化有可調(diào)整空間，便于系統(tǒng)的升級以及接入上級系統(tǒng)。

3 動環(huán)系統(tǒng)組成

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

動環(huán)系統(tǒng)利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)監(jiān)控管理，使用TCP/IP 協(xié)議連接所有設(shè)備，實現(xiàn)系統(tǒng)全網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，平臺軟件基于瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）、客戶端/服務(wù)器（Client/Server，C/S）架構(gòu)，支持二次開發(fā)，具有良好的開放性。動環(huán)系統(tǒng)架構(gòu)主要分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)監(jiān)控層及數(shù)據(jù)管理層[5]。

數(shù)據(jù)采集層主要由煙霧探測器、溫濕度探測器、漏水報警器等數(shù)據(jù)采集器以及數(shù)據(jù)處理服務(wù)器組成。數(shù)據(jù)采集器用于采集機房現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)，通過RS-485 通信協(xié)議接入串口服務(wù)器。串口服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)交換機將數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。數(shù)據(jù)采集器在網(wǎng)絡(luò)正常時采用主動上報機制。若網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，其也有儲存現(xiàn)場事件及告警的功能。

數(shù)據(jù)監(jiān)控層由一臺管理服務(wù)器組成，采用嵌入式一體化主機，與數(shù)據(jù)采集層的串口服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)對接，承擔部分機房環(huán)境數(shù)據(jù)采集任務(wù)。其采用TCP/IP 通信協(xié)議與上位機通信，采用RJ-45 接口與現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集器通信，最終匯總所有機房環(huán)境數(shù)據(jù)并報送至數(shù)據(jù)管理層。

數(shù)據(jù)管理層主要為客戶端（臺式機），通過網(wǎng)絡(luò)訪問管理服務(wù)器，對各機房環(huán)境參數(shù)進行遠程訪問，實時監(jiān)看現(xiàn)場數(shù)據(jù)，掌握現(xiàn)場情況。

此種架構(gòu)設(shè)計集成度高、監(jiān)控內(nèi)容全面、布線簡潔，支持底端告警通知，監(jiān)控齊全。系統(tǒng)配置一體化數(shù)據(jù)采集器，通過RS-485 接口、DI 接口及網(wǎng)絡(luò)接口，用于采集底端被監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)底端數(shù)據(jù)解析、存儲、處理及聯(lián)動，即使與服務(wù)器失去通信，也可離線存儲不少于7 天的監(jiān)控數(shù)據(jù)。

3.2 系統(tǒng)重點模塊

融媒體中心機房動環(huán)智能化系統(tǒng)運用了物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及軟件技術(shù)等科學技術(shù)，實現(xiàn)了機房設(shè)備集中管理、信息集中監(jiān)控、數(shù)據(jù)集中查詢以及內(nèi)容集中展示，提升了機房的管理水平，節(jié)約人力物力成本，提高運維效率。系統(tǒng)主要包括以下模塊。

（1）溫濕度監(jiān)測。通過內(nèi)置傳感器監(jiān)測空氣的溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，轉(zhuǎn)化成機器識別的信息，傳輸并進行數(shù)據(jù)處理。

（2）水浸監(jiān)測。通過基于液體導電原理的接觸式水浸傳感器來檢測漏水情況。浸水時，設(shè)備產(chǎn)生報警信號，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報警信號到監(jiān)測平臺。

（3）制冷監(jiān)測。根據(jù)精密空調(diào)廠家提供的通信協(xié)議和遠程監(jiān)控板，實時監(jiān)控精密空調(diào)的回風溫濕度、工作電流、壓縮機狀態(tài)、風機狀態(tài)、加熱器狀態(tài)及除濕機狀態(tài)等，實時記錄各種報警信息，同時可控制空調(diào)的啟停，可手動調(diào)節(jié)溫度和濕度。

（4）動力監(jiān)測。利用對強電遙感采集、UPS 廠家提供的通信協(xié)議采集、用RS-485 或RS-232 串口收集蓄電池數(shù)據(jù)、對智能空開的信息采集，實現(xiàn)對電壓、電流、電池容量及負載功率等數(shù)據(jù)實時監(jiān)看，及時查看動力運行情況。

（5）計算機設(shè)備監(jiān)測。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)對交換機、服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲等設(shè)備的日志報警、網(wǎng)絡(luò)均衡及運行狀態(tài)等信息收集。

（6）監(jiān)控監(jiān)測。通過添加Web 攝像頭到動環(huán)監(jiān)測平臺，實時查看各監(jiān)控點情況，及時處理突發(fā)情況。

（7）廣播電視信號監(jiān)測。通過監(jiān)測板卡采集數(shù)字信號，根據(jù)廣播電視安全需要對廣播電視信號靜音、靜幀、黑場等情況進行監(jiān)測，實時收到報警信息，保障播出安全。

（8）其他監(jiān)測。除上述監(jiān)測外，還可對消防、門禁等模塊定制開發(fā)，實現(xiàn)更多設(shè)備監(jiān)測，具備良好的擴展性。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 UPS 監(jiān)測

市面上常見的多種UPS 品牌均提供RS-485 智能通信接口及通信協(xié)議，UPS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)可以通過總線方式上傳至數(shù)據(jù)監(jiān)控層的管理服務(wù)器，或者也可與數(shù)據(jù)采集層的串口服務(wù)器對接，通過串口服務(wù)器上傳系統(tǒng)數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)監(jiān)控層。兩種方法均十分便捷，可根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備位置、設(shè)備型號等情況進行選擇。

UPS 作為安全播出重要的一環(huán)，需要實時監(jiān)測的系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要有市電電壓、電池電壓、電池電流及負載情況等。通過圖表直觀地展示系統(tǒng)內(nèi)所有UPS的相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)緊急情況，系統(tǒng)可通過聲光報警、手機短信、電話或電子郵件等方式遠程通知運維人員，并保留報警記錄，方便后續(xù)查看。

4.2 配電監(jiān)測

配電監(jiān)測本質(zhì)就是對于市電輸入的監(jiān)控。現(xiàn)場配電柜或配電箱需要裝有具備RS-485 通信接口的智能電表，通過總線方式或者與串口服務(wù)器對接的方式，將數(shù)據(jù)上傳至管理服務(wù)器。由數(shù)據(jù)管理層實時監(jiān)看配電箱的運行狀態(tài)。

4.3 空調(diào)監(jiān)測

機房空調(diào)一般采用精密空調(diào)，也稱為恒溫恒濕空調(diào)。精密空調(diào)對室內(nèi)溫、濕度波動控制極為嚴格，可以為專業(yè)設(shè)備提供最合適的運行環(huán)境，廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。精密空調(diào)自身具備RS-485 通信接口，可以很方便地接入動環(huán)系統(tǒng)。但由于精密空調(diào)相較于普通空調(diào)體積更大且重量更重，價格更加昂貴，很多時候限于現(xiàn)場條件以及預算情況，設(shè)備一般只有較低的降溫、除濕需求，很多機房采用普通空調(diào)進行保障。對于普通空調(diào)，可以增設(shè)帶有RS-485通信接口的智能空調(diào)遙控器，通過總線方式將數(shù)據(jù)傳至管理服務(wù)器，動環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)遠程開關(guān)機、控制溫度、運行模式選擇等功能，實時監(jiān)測空調(diào)的運行情況。出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)可以通過聲光報警、電話、短信及郵件等方式快速通知運維人員，提高故障處理效率。

4.4 門禁管理

門禁控制器通過RS-485、RS-232 等聯(lián)網(wǎng)通信方式與管理服務(wù)器對接，實現(xiàn)對門禁系統(tǒng)的實時監(jiān)測，實時監(jiān)控門禁系統(tǒng)的有效性，記錄進出人員情況。當門禁出現(xiàn)異常狀態(tài)，系統(tǒng)第一時間發(fā)出遠程報警，保證機房的有效管理。

4.5 監(jiān)控系統(tǒng)

各重要機房出及相關(guān)出入口實行24 h 監(jiān)控，管控人員進出，確保設(shè)備安全，采用以太網(wǎng)供電（Power Over Ethernet，POE）方式的網(wǎng)絡(luò)攝像頭進行錄像，實時儲存，在網(wǎng)絡(luò)通信通暢時通過總線方式將視頻資料接入管理服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)通信故障時，采用底端存儲的方式，確保資料不丟失。

5 軟件模塊

5.1 系統(tǒng)功能界面

動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)界面具備中文顯示、電子地圖功能。系統(tǒng)操作界面結(jié)構(gòu)簡潔、直觀，便于操作，對各個子系統(tǒng)及設(shè)備的相關(guān)實時信息直觀顯示。操作人員可以便捷地訪問各個子系統(tǒng)，查看運行狀態(tài)。

5.2 權(quán)限管理功能

機房安全問題是不可忽視的問題之一，也是門禁、監(jiān)控系統(tǒng)存在的意義所在，對于不同身份的工作人員，賦予不同的訪問權(quán)限。同時，對于權(quán)限，也可以賦予不同的有限期，從永久有效到每日時間段有效等。實現(xiàn)權(quán)限管理功能，才可以保證機房安全。

5.3 告警管理功能

當系統(tǒng)接收到的實時數(shù)據(jù)超出預先設(shè)定的數(shù)值，系統(tǒng)要能及時發(fā)送告警信息至通知欄，并同時通過多種遠程管理方式進行遠程告警。工作人員可以通過通知欄查看具體詳情及發(fā)生告警的具體機房及電子地圖所處位置。若告警長時間未處理，應(yīng)提升告警等級并擴大推送的人員范圍，直到告警得到妥善處理。系統(tǒng)對告警信息根據(jù)不同情況分類，如告警日期、告警機房、處理情況以及告警推送范圍等，方便后續(xù)對歷史告警事件進行查詢及處理。

5.4 遠程管理功能

除了本地主機可以訪問動環(huán)界面外，遠程管理功能還應(yīng)該具備可靠的遠程管理方式，如Web 網(wǎng)頁瀏覽，配套的手機App，郵件、短信通知等方式，以增強管理效率。在此基礎(chǔ)上可以延伸更多的管理功能，如遠程控制門禁、攝像頭以及機柜等設(shè)備的開關(guān)及使用。

5.5 聯(lián)動管理功能

聯(lián)動管理是指相關(guān)設(shè)備及子系統(tǒng)智能運行、聯(lián)動控制，提高設(shè)備、系統(tǒng)的運行效率。例如，發(fā)生火情時，動環(huán)系統(tǒng)可以與消防系統(tǒng)進行聯(lián)動，及時發(fā)出信號并打開所有門禁，確保人員安全。當發(fā)生人員侵入情況，系統(tǒng)自動反應(yīng)，調(diào)用相應(yīng)位置的攝像頭，加快工作人員的響應(yīng)速度。除了自身搭建時涉及的子系統(tǒng)外，動環(huán)系統(tǒng)可能需要與第三方系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，因此應(yīng)具備通用的數(shù)據(jù)交換接口，開放平臺接入，方便各個系統(tǒng)進行聯(lián)動，或后續(xù)系統(tǒng)進行升級。

6 結(jié)語

隨著5G 技術(shù)及人工智能的發(fā)展，未來，動環(huán)系統(tǒng)將以傳感器、數(shù)據(jù)采集為核心，可能進一步融合人工智能應(yīng)用、大數(shù)據(jù)分析等體系。動環(huán)系統(tǒng)的可視化呈現(xiàn)，可以快速反映用戶需求的實時數(shù)據(jù)，提高運維效率，同時能保證機房設(shè)備安全穩(wěn)定運行，延長設(shè)備壽命，保證機房人身安全，滿足有線電視行業(yè)對于機房安全的高要求，是實現(xiàn)安全播出的重大助力。