淺談基於以太網的氣象網絡機房監控係統

更新時間：2023-10-27

瀏覽次數：670

hth下载地址陳聰

摘要:針對市級氣象中心機房的動力配電、環境溫濕度狀況、網絡設備、LPS 電源等設備進行數據采集、監控和管理.在設備基礎上構建基於(yu) BS架構的綜合信息管理平台,實現了現場數據采集、故障告警、WEB模式的實時數據發布、各種通信協議轉換等多項功能。

關(guan) 鍵詞:以太網:GSM:LPS:B/S架構

0、引言

南通市氣象局中心網絡機房進行監控和管理的綜合係統，以便保障氣象數據的正常傳(chuan) 輸和氣象業(ye) 務係統的穩定運行。

1、係統相關(guan) 技術介紹

以太網通信中的TCP/IP網絡通信，與(yu) RS-232 串口通信、RS-485總線通信相比較,具有通信距離遠，通信質量穩定，其網絡是基於(yu) 複雜環境設計的，具有自動糾錯功能.串口轉以太網功能可以使用串口轉以太網模塊來實現,但是該技術並不是簡單傳(chuan) 輸媒介的變化,而是串口到 TCPYIP的協議轉化。其關(guan) 鍵技術包括:TCP/IP的工作模式問題、串口分幀技術、9位技術.這裏詳細分析這些串口轉網口的技術。

1.1 串口轉網口關(guan) 鍵技術一:TP/IP的工作模式問題

串口轉以太網，並非單純的物理層與(yu) 數據鏈路層的轉化.因為(wei) 串口協議本身不具有網絡層與(yu) 傳(chuan) 輸層，這種轉化其實是將串口的數據作為(wei) TCP/IP的應用層數據，用TCP/IP封裝傳(chuan) 輸的方式進行傳(chuan) 輸。

1.2 串口轉網口關(guan) 鍵技術二:串口分幀技術

串口數據是可以連續不斷發送的，而以太網數據則是以數據包為(wei) 單位發送的,因此在轉換過程中解決(jue) 數據傳(chuan) 輸匹配的問題，用戶可以將數據包長度做為(wei) 分幀的依據:以太網數據包*長1500多字節，可以在串口轉網口轉發器收到1500字節以內(nei) 將其打包發送.另一種串口分幀的方法是通過數據包間隔:用戶設定數據包間隔T當轉發器發現的串口數據流中出現了T豪秒的空閑時間時，則將之前收到的串口數據作為(wei) 一個(ge) 以太網數據包發送。

1.3 串口轉網口關(guan) 鍵技術三:9位技術

以太網數據是以字節(8位)為(wei) 單位傳(chuan) 輸，但串口數據中有可能出現第9位，所以串口數據不能夠直接透明地轉化為(wei) TCP/IP應用層數據，Realcom 協議將串口數據打包之後整個(ge) 作為(wei) TCP/IP的應用數據傳(chuan) 輸.這樣可以在Pealcom協議的協議頭部加入該數據包的9位是1還是0的信息，從(cong) 而實現了9位傳(chuan) 輸技術。

本係統采用2個(ge) SNS-2協議轉換器(RS232轉 TCP/IP)，其連接方式和配置方法簡單,直接將CM口定向至IP地址，具體(ti) 配置方法如下:將其通過串口連接至PC，從(cong) 開始菜單中點擊運行，鍵入CND並點擊確定.在DS窗口下鍵入命令:arp s◁P地址><MC地址>，其中IP 為(wei) 需要為(wei) 協議轉換器分配的IP 地址，MC地址為(wei) 協議轉換器本身的MC，配置完後telnet IP，按回車進入參數設置模式如圖1所示。

鍵入對應的編號進行各項參數的設置，比如鍵入0進行服務器設置，需要設置的參數有IP地址、網關(guan) 地址、子網掩碼等，*後鍵入9，保存退出。

2、係統總體(ti) 結構

網絡機房監控係統需實現機房內(nei) 溫濕度、煙霧、漏水、電壓、電流以及

圖1 協議轉換器的配置

UPS的監控，並采用短信方式進行故障告警數據全部通過內(nei) 部網絡資源進行傳(chuan) 輸.監控中心管理平台基於(yu) 分布式WB的BS架構.從(cong) 而便於(yu) 管理人員隨時隨地了解機房的實際工作狀況，實現管控一體(ti) 化.機房管理人員可以通過瀏覽器,直觀地監控機房內(nei) 各種狀況。係統的總體(ti) 結構框圖2所示：

圖2 係統總體(ti) 結構框圖

2.1硬件部分

係統硬件采用網絡數據采集機，輔以溫濕度變送器、漏水探測器、PX6 電表、智能協議轉換器、CM短信報警機、數據服務器等相關(guan) 配套設備.數據傳(chuan) 輸部分采用RW(4*0.3)信號線、超五類網線等,保證數據傳(chuan) 輸的可靠和穩定.主要功能如下:

(1)數據采集機:係統中3個(ge) 網絡數據采集機配套3個(ge) 傳(chuan) 感器適配器,傳(chuan) 感器適配器為(wei) 所有傳(chuan) 感器提供D2V的電壓供電，同時將各傳(chuan) 感器的輸出信號(包括開關(guan) 量信號的通斷或模擬信號)轉接到可與(yu) 數據采集器的I/O接口相匹配。

(2)溫濕度傳(chuan) 感器:采用12個(ge) 溫濕度傳(chuan) 感器，其中9個(ge) 用於(yu) 監測機房不同位置的溫濕度情況，另外3 個(ge) 用於(yu) 監測 UPS、UPS配電櫃、市電配電櫃的溫濕度。

(3)煙霧傳(chuan) 感器用於(yu) 檢測機房是否著火;兩(liang) 者均采用D012V供電，本係統選擇常開型傳(chuan) 感器,輸出形式為(wei) 幹結點,警戒時輸出開路，報警時輸出短路；水浸煙霧傳(chuan) 感器:水浸適配器(含20米感應線)用於(yu) 檢測機房精密空調是否漏水。

(4)智能電量儀(yi) :采用 2個(ge) PX61，安裝在機房 UPS配電櫃電量儀(yi) 和市電配電櫃電量儀(yi) 內(nei) 部，用於(yu) 測量三相電壓、電流輸出、頻率、功率因數、有功功率、無功功率、視在功率和電能等參數，通過通訊接口 RS485 轉以太網口與(yu) 上位機通訊。

(5)協議轉換器 :采用 2個(ge) SNS-2 協議轉換器(RS232 轉KP/IP),用於(yu) 對 US、精密空調和配電櫃等符合RS232 標準的串口設備進行協議轉換,將 232/485 信號轉換成TCP/IP形式傳(chuan) 輸，實現設備的遠程控製。

(6)CM短信報警機:用於(yu) 將協議轉換器接收到UPS 和精密空調報警信息發送到對應的CSM卡上，其內(nei) 置CBM模塊，用戶隻需將需要接收預警短信的號碼配置進以太網，便可以收到內(nei) 部CSM卡發送的預警信息。

2.2 網絡規劃

現場網絡環境為(wei) 氣象局內(nei) 網，係統設備均通過以太網網口連接至中心數據服務器

2.3 係統軟件

中心管理軟件的設計采用標準VB軟件構架體(ti) 係，L數據協議格式，接收並處理各設備的報警信息，值班人員管理采集數據並通過後台SERMCE服務的模式受理、分析、處理、校驗。從(cong) 而保證報警信息得到及時準確的分析，為(wei) 維護部門提供日常維護報表、性能狀況統計報表等分析數據軟件安裝簡捷,使用簡便,維護簡單,係統運行穩定,保證了數據的可靠，軟件的結構框圖如圖3所示。

圖3 係統軟件的功能框圖

網絡機房監控管理軟件平台運行於(yu) wndwosXP/2003操作係統上，支持RS232、RS485、RS422、TCP/IP、SMP、CPC等多種接口和協議，各模塊的具體(ti) 功能如下:

(1)用戶管理:係統根據不同的操作者劃分了多級操作權限，具有控製權限的操作者可以進行對監控對象發送控製指令，權限等級可由管理員任意劃分.

(2)數據管理:數據的管理包括實時數據和曆史數據，係統能夠監測到相關(guan) 設備的實時狀態及參數,實時數據保存在數據庫中，可供查詢，統計，打印，生成動態趨勢圖，曆史數據不能被修改.

(3)係統安全:當出現某些故障或係統操作不正當、不正常而導致係統停機、崩潰時，該係統會(hui) 在監控主機操作係統重新啟動後自動啟動監控係統，以確保係統正常運行，使之具有更高穩定性、安全性。

(4)報警管理:通過對相關(guan) 采集數據與(yu) 數據庫內(nei) 設定數值進行對比，當實時采集數據超過設定數值時，係統產(chan) 生報警，並對報警數據進行歸類分組，從(cong) 而實現報警管理功能，並通過CSM預警機發送到用戶手機上.

(5)遠程管理:係統采用BS架構,可通過局域網，以WB方式實現遠程監控,所監控的對象可以和監控中心具有等同的效果.用戶通過VB瀏覽器實時地查看現場站信息，可按權根進行瀏覽、查詢、控製等操作.

(6)報表管理:係統將所保存的曆史數據、操作記錄、事件日誌生成各種報表進行管理，具有打印功能.各種報警記錄均可以導出成 word或excel 文檔.

(7)在線維護:係統運行時，支持實時的修改和維護，係統在進行修改維護期間,其本身正常的設備采樣、數據存儲(chu) 、報警等功能應不受影響.

(8)可擴充性:監控係統應采用模塊化設計,信息端口和係統模塊接口需標準化，可按用戶需求實現定製功能的開發。

3、係統運行測試

係統設計完成,已實施竣工，用戶通過係統管理軟件遠程查看係統的運行狀態，設備與(yu) 數據服務器的連接狀態，所有設備采集的實時數據軟件自帶數據分析功能，可查看某一時間段的*大值和*小值，當*大值或*小值超過了用戶設定的範圍，軟件可以發出報警，並將報警信息通過CSM模塊發送到用戶手機上，以下圖片是在一次市電切換工程中， UPS發出的報警信息，通過SM卡，手機接收到報警信息如圖4所示：