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动环监控系统
监控系统的运行、组网与控制技术原理
1、网络结构
根据邮电部YDN023-1996《通信电源和空调集中监控系统技术要求(暂行规定)》和电网综[1997]472号文《通信电源,基站空调集中监控管理系统暂行规定》以及***通信集团公司2000年以GF006-2000号文颁布执行的《***通信动力及环境集中监控系统技术规范》中的规定,在一个本地网内,监控系统应按监控管理中心(CSC)、区域监控中心(LSC)、局(站)现场监控单元(FSU)、设备监控模块(SM)划分。其中监控模块是数据采集级,其他三个监控级是具有不同管理权限和功能的管理级。
整个监控系统的网络结构是按广域网进行连接的,即各级监控级自下而上逐级汇接,每个监控级均按辐射方式与若干下级监控级连接成一点对多点的监控系统,最低的监控级与其监控的设备连接。构成图所示的集中监控系统网络图.
集中监控系统网络图
监控模块SM
监控模块是整个系统的数据采集部分。装于被监控的设备附近,用监控模块的英文Supervsionmoduie字头SM表示。它是图像、声音、环境、电源、空调设备的智能控制器或智能采集设备;具有数据的采集、压缩、控制和滤波作用;具有与监控单元(FSU),区域监控中心(LSC)或监控中心(CSC)进行通信的功能;完成遥测,遥信数据的传送及实现系统的远端遥控。每个监控模块都是相对独立的数据采集子系统,这些数据采集子系统一般地均由传感器、数据采集通道、数据处理与控制器、通信单元组成。如下图所示:
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传感器
数据采集通道
数据处理
与控制器
通信
单元
被监控设备
监控模块方块图
对于被监控的设备,若是具备数据采集功能且含通信接口的智能设备,则仅需配置协议转换器,:
通信
单元
数据处理
与控制器
智能监控设备
数据通信接口
协议转换模块方块图
监控模块包括图像信息采集与编码压缩类、图像摄像镜头控制类、图像信息切换与选择类、动力系统类(高压室、低压室)、油机、开关电源、蓄电池组、UPS、DC/DC直流变换器等设备、集中空调机和分散空调机、环境数据采集等设备。
监控单元FSU
监控单元是装于基站内的前台设备,用监控单元的英文FieldSupervisionUnit字头FSU表示。从逻辑上讲,它是监控模块的上一级设备,其主要功能为:周期性地采集各监控模块(SM)传来的各类信息,对信息进行数据处理、存储、参数设置、告警管理,随时接受并快速响应来自监控中心的命令,具有与监控中心进行通信的功能,完成监控模块和监控中心之间的遥测、遥信、遥控数据的传送。在某些资料里,也有把监控模块和监控单元合称为监控单元的。为了方便描述我们不妨将其分开叙述.
对于监控的基站由于其规模不同,监控对象和内容不一样,因此,配置的监控单元不尽相同。不管其如何变化,其基本组成均由监控模块通信与管理单元、数据处理单元、显示终端单元、上位机通信与管理单元组成。其方块图如图所示:
监控模块通信与管理单元
数据处理单元
显示终端单元
上位机通信与管理单元
监控单元方块图
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区域监控中心LSC
区域监控中心装于各市公司的监控中心,用区域监控中心的英文LocalSupervisionCenter字头LSC表示。从逻辑上讲,它是监控单元的上一级设备,其主要功能为:周期性地采集各监控单元(FSU)传来的各类信息,对信息进行数据处理、存储、参数设置、告警管理,具有实时作业和历史数据处理功能,能同时监视辖区内监控单元的工作状态。可通过监控单元(FSU)对监控模块(SM)下达监测和控制命令,随时接受并快速响应来自监控中心(CSC)的命令,具有与监控中心进行通信的功能,完成监控模块(SM)、监控单元(FSU)和监控中心(CSC)之间的遥测、遥信、遥控数据的传送和数据过滤功能。
在许多功能上,、遥信信息在向上一级监控中心CSC转发时,具备信息过滤功能。
区域监控中心一般地由前台通信控制单元、数据处理单元(局域网)、后台通信单元、数据库、显示与打印单元组成。其逻辑结构如图所示。
后台通信单元
数据处理单元
前台通信控制单元
实时数据库
显示与打印单元
区域监控中心逻辑结构图
集中监控中心CSC
CSC装于省公司监控中心,用集中监控中心的英文CentralSupervisionCenter字头CSC表示。从逻辑上讲,它是区域监控中心的上一级设备,其主要功能为:周期性地采集各区域监控中心(LSC)、监控单元(FSU)传来的各类信息,对信息进行数据处理、存储、参数设置、告警管理,具有实时作业和历史数据处理功能,可通过区域监控中心LSC或监控单元(FSU)对监控模块(SM)下达监测和控制命令,具有遥测、遥信、遥控功能.
监控中心一般地,由前台通信控制单元、数据处理单元(局域网)、数据库、显示与打印单元组成。其逻辑结构如图所示。
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数据处理单元
前台通信控制单元
实时数据库
显示与打印单元
区域监控中心逻辑结构图
2、动环监控系统组网结构图(后台部分)
GDXC-16交叉连接设备出厂时的默认配置是:主时钟、各路E1码流方式为HDB3编码成帧格式、各输出时隙为消息格式。使用时需按实际网络结构设置时隙交换。
GCM-5型数据复用器的E1接口(2Mb/s)使用DB9/F(孔式)插座,可以直接使用DB9/M(针式)插头焊接线缆,也可使用转接头。通常接双绞线即平衡传输(120欧)使用DB9/M(针式)插头
PCM2M接口为E1(BNC接头)。该接口连接配线架提供的PCM2M线,2M的发送线接E1的入口,2M的接收线接E1的出口。接口阻抗设计为120Ω,在距离较短的情况下可以作为75Ω(BNC连接器)。
3、移动三期网络设备连接图:(前台部分)
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DB9简易串口COM定义:
引脚序号
引脚功能
2
RXD
5
GND
3
TXD
RJ45简易串口COM定义:
引脚序号
引脚功能
5
RXD
3,6
GND
4
TXD
4、系统功能简介
实时数据显示
在正常情况下,监控中心CSC自动显示其全部监控对象的工作状态和告警情况,通过菜单等方式可选择显示指定监控对象的工作状态、运行参数、历史数据等详细资料。
监控中心具有良好的人机对话界面、图形功能、汉字支持能力,并能以多种颜色来区分被监控设备的运行状态、运行参数。人机对话界面切换操作简单、层次分明,且具有组态功能。
监控画面的数目和内容一般包括如下功能:
——主题画面:画面显示的主题内容;
-—告警显示:显示当前发生的故障;
——操作命令:显示口令输入提示,操作类别等;
-—网络状态:显示通信状况;
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——历史数据:显示监控对象历史纪录数据,历史告警数据;
——参数设置:显示参数设置画面;
——配置管理:显示配置管理对话框。
实时图像显示
在正常情况下监控中心图像终端自动显示其全部监控对象的图像画面和摄像镜头选取的对象运行情况,通过菜单等方式可选择图像显示的内容。
监控图像画面的控制功能一般包括如下内容:
-—主题画面:画面显示摄像镜头摄取的图像(运动图像/静止图像);
—-站点选择:显示具备图像显示站点的全部名称菜单;
——镜头选择:显示区域监控中心内的全部摄像镜头名称菜单;
——操作命令:显示云台控制命令菜单(镜头上、下、左、右、聚焦、推、拉等);
--预置点设置:显示10个预置点设置命令菜单;
——遥控命令:显示遥控命令菜单;
—-监控数据:显示远方站点的监控数据、告警数据(红色)、历史告警数据等;
——运行状态:显示设备运行状态;
告警处理
告警分为三级:重要告警;次要告警;一般告警。
系统发生重要告警时,无论监控系统处于任何画面,均自动弹出告警画面,按告警类别、性质,显示告警设备和告警信息,打印告警信息,。在使用时,需注意:
重要告警应产生告警联动。
重要部门应该安装智能门禁。
GS7。1系统具备告警确认功能。告警发生后一般告警确认后可不处理,次要告警确认后必须处理(显示或打印派修工单)。重要告警确认后必须采取紧急措施。
告警未处理期间,系统在一定时间内重复发出告警信息,且根据告警等级采用不同的重复周期。
提供历史数据查询和打印手段。
具备事故告警自动过滤功能。
告警参数可在线式设定(系统管理员级)。
历史数据和历史告警数据
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可查询系统中任何时间段内、任何指定设备、指定现场的报警与系统记录,查询任何级别的报警信息及操作员的确认信息。
参数设置
系统可对运行参数进行设置。其中包括:告警阀值、复限阀值、告警级别、变比系数、振荡因子、满程值、零程值等。
在系统参数设置时,监控中心画面将给出提示。
配置管理
监控中心具有配置管理功能,用于监控对象和操作人员的建立、增加和删除的管理。
(1)操作管理原则上分为三级:
操作员:进行各监控点状态监视、告警确认、告警打印。
控制管理员:除操作员的权限外,还应具有对遥控点控制、进行数据备份的权利。
系统管理员:除控制管理员的权限外,还应具有系统设定、告警类型设定、控制权限管理、数据库调用权限。
(2)系统管理员可对系统配置进行管理,具备用户定制功能。当操作人员变更时,系统增加、删除某些对象和功能、调整系统各类参数时,均可通过改变系统配置文件完成系统配置管理。
监控对象的配置参数包括监控对象的名称、通信方式、通信速率、、身份、口令、操作权限、口令有效期、电话号码等。
系统维护与自身检查功能管理
系统各模块均具有在线式自检功能,当模块故障时(局部非灾难性),具有系统模块故障告警功能.
系统各模块的每一个接口均具备系统屏蔽功能,系统管理员根据需要可随时屏蔽或启动接口的扫描.
系统各模块均具备自恢复功能(WatchingDog),且具有远程复位FSU、SM的功能。
安全管理
系统具有完善的操作管理功能,具有系统口令、操作注册口令、。操作口令具有不同等级,以限制不同人员的操作范围,维护系统安全。
所有被监控设备都具有操作记录,包括操作员、设备、时间、内容等,所有记录具有不得删除性和不可更改性。
监控中心具有故障告警及确认记录。故障告警及确认记录内容包括故障设备名称、故障发生时间、故障确认时间、故障确认人、故障排除时间等.
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设备操作记录和故障告警及确认记录等资料在计算机硬盘中保存一年。系统对记录资料具有查阅、统计功能.
监控系统软硬件各功能模块原理
监控单元FSU装于通信基站或机房内,通过监控模块SM周期性地采集各基站或机房的电源、环境数据,以及被监控设备的监测参数和运行状态,及时进行处理、存储;实时向监控中心LSC/CSC发送状态改变或告警信息及其相应数据;随时接收并快速响应来自监控中心LSC/CSC的命令,并指示相应的监控模块SM与监控设备动作。
监控单元(FSU)是完成采集的前台设备,为系统提供原始数据,对前台设备的维护是系统维护的基础。
其逻辑框图如下:
电源协议转换
空调控制
蓄电池监控
烟移电灯水门
雾动源控浸态
通用采集板
云台控制
固定镜头
PC/笔记本电脑
SU
主控板
图像信息
采集与控制
V35透明接口
时隙复用器
固定镜头
图中RS-485总线负载能力为32个SM模块.
1、监控单元(SU)简介
(GS7。3)——主控部分和协议转换部分,采用双CPU结构,二者在逻辑结构上完全独立,主控部分为SU,协议转换部分为RS485总线上的一个模块,协议转换通过RS485总线和主控部分进行通讯。
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只是出于工艺和工程角度考虑将二者设计在一块板子上.
主控部分采用16位单片机80C196KB作为核心,主要功能组成有:9路YC输入(包括温、湿度专用及7路通用输入);10路YX输入(其中水浸电路为专用,YX1~YX6为和系统共地的遥信输入。YX7,YX9,YX10为和系统隔离的遥信输入);2路遥控输出;2路遥控返校;3路RS232通讯口(分别接LSC/SS,测试PC机,键盘显示模块);1路RS485通讯口。
协议转换部分采用8位单片机89C54作为核心,扩展有两路串行口,一路RS485/RS232可选用于和SU通讯,一路RS485/RS232/半双工RS485可选,用于和智能设备进行通讯。
2、GAD-1(GAD-2)三相交流检测器
对三相交流电压和三相交流电流的信号调理,将其变换为0~5V的直流电压信号,送给监控单元或通用采集器实现对三相交流电压和电流的监测。三相交流电压输入为AC380V直接输入,经变压器变为0~5V的交流电压信号,再经整流滤波放大后输出;而三相交流电流需先经过电流互感器或电流传感器变换为0~5V的交流电压信号才能输入,经整流滤波放大后输出。
GAD-1三相交流检测器设计为6路信号调理,其中1~3为电压检测,4~6为电流检测。GAD-2三相交流检测器只完成3路电压检测。
3、GCM—4(GCM—8)数据复用器
可以通过一条E1线路的2个空闲时隙实现一路RS232、一路V。,异步RS232接口速率0—19200Kbps自适应,同步V。35接口速率为64Kbit/s。所使用的时隙号可以通过相应5位DIP拨码开关进行设定。根据现场E1线路情况和使用场合的不同,可以分别设置GCM-4数据复用器是用在中心还是基站,是否需要启动CRC4校验,是否需要将E1线路告警信号转发。
现场安装时E1线路接口方向问题:现场安装时,中心站的复用器A向E1线路接口与前端站复用器A向E1线路接口连接,复用器E1线路时钟设置根据实际情况选择,一般一台选择A向时钟,另一台选择B向时钟;若系统是串在其他系统已经使用的E1线路中,则靠近原有系统主时钟设备一侧的GCM-4复用器设置为B向时钟,另一台设置为A向时钟。
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关于E1线路告警状态的判定:平时正常工作时,A向本地告警LE-A、A向远地告警RE—A、B向本地告警LE-B、B向远地告警RE-B会根据当时的线路状态呈现不同的状态。一般情况下,如果E1线路接口对端设备正常连接,则双方相应接口告警灯全部熄灭;若未能收到对端设备发来的E1数据,则会点亮LE—A本地告警指示灯、同时向对端设备发出远地告警信号,对端设备收到后点亮相应端口的远地告警指示灯,此时应检查本地的接收线路、对端的发送线路及设备的工作情况;若本地设备接收正常,对端设备未能收到本地设备发出的E1数据,则对端设备点亮其本地告警指示灯,同时发出远地告警指示灯,本地设备收到后,点亮本地的远地告警指示灯,此时应检查本地的发送线路、对端的接收线路及设备的工作情况。
一种情况是:当对端设备关闭电源、或线路撤除时,本地设备的本地告警、远地告警均点亮,但本地设备E1线路接口自环测试正常,而且本地设备与传输设备的连接断开后,会出现本地告警指示灯点亮、远地告警指示灯熄灭的现象,这种状态的出现应该是中间传输设备在一端未能收到E1信号时,向对端发出了全“1”信号,如果在现场发现了这种现象,请向当地传输设备管理者咨询。一旦出现这种现象,基本可以断定,对端设备掉电或未连接。
4、GCS-1基群服务器
GCS—1(GCS-2)基群服务器的功能是把一组E1线路按时隙解码,分解成31路串行数据,然后经过TCP/IP协议打包处理,数据输出到网络上。基群服务器的每个时隙都有一个端口地址,这样就实现了后台和前台监控站的点对点连接。
E1接口设计的阻抗为120Ω和75Ω(为BNC插头)可选.
5、GDXC-16交叉连接设备
具有1个或多个准同步数字体系(G。707)信号端口,并至少可以对任何端口信号速率(和/或其子速率信号)与其它端口信号速率(和/或其子速率信号)间进行可控连接和再连接。GDXC-16交叉连接设备是在16个E1电路之间,可实现相互间64kb/s时隙的无阻塞全透明交叉连接。是利用多条E1电路组网的核心设备;与时分多路复用设备结合使用,可实现DDN网的主要功能;也可作为多条E1电路的合路器使用。其发送时钟可选用内部时钟或使用任意E1端口的恢复时钟。
6、GPC-4双口协议转换器
智能设备协议转换模块,从功能上相当于两个GPC-3协议转换器,它能同时监测两个智能设备,负责把两个被监测的智能设备(如:开关电源、空调等)发出的数据按照本系统的协议格式发送给SU,同时也将SU发送过来的数据转换成被监测设备认可的数据格式,然后发送给相应的被监测设备.