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华南理工大学 硕士学位论文 通信机房动力环境集中监控系统 姓名：史立军 申请学位级别：硕士 专业：控制工程 指导教师：肖兵;刘沛恒 20061113 摘要 随着近年来移动通信业务的高速发展，移动通信运营商( 中国移动、中国联通等) 建设了为数众多的移动通信机房，机房点多面广，基本采取无人值守运行。目前的维护 水平仍停留在以干接点监控为辅助手段的人工看管、巡检方式上，远远跟不上高速发展 的移动通信业务的需求。各地移动通信部门普遍需要一套针对移动通信网络要求的，高 水平的动力环境集中监控系统，以提高维护水平，缓解日益紧张的人员及维护工作的压 力，提高企业竞争力。 本文详细描述了通信机房2 m 总线链状或环状组网的模拟量监控系统，用户需求和 系统功能。系统开发结合了当今飞速发展的计算机软、硬件技术，给出了一个用c o r b a 方法定义的系统功能组件及信息交互的模型。 在通信机房动力环境监控系统的传输组网方面，本文提出在传统的e l 抽时隙技术 的基础上，以软硬件结合和2 3 2 串口接入的方式，融合时隙自动分配，创造性地提出“e 1 链状或总线环”的传输技术方案，实现了通信机房监控现场的2 3 2 串口接入和透明传输， 省略了现场接入的协议转换设备，并且实现了通信机房监控传输与生产传输网络的分 离。相比较于传统的模拟量监控组网传输方式，不但提高了监控传输组网的可靠性，有 效降低了传输资源的占用和日常维护、管理的工作量，还可将i f l 前模拟量监控系统的建 设成本大大降低。 本系统已在中国联通广州分公司进行了实际应用，取得良好的社会经济效益。 关键词：动力环境；集中监控；e l 总线环；r s 2 3 2 4 8 5 ；以太网 a b s t r a c t w i t ht h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nd e v e l o p e da tt o ps p e e di nt h er e c e n ty e a r , t h em o b i l e c o m m u n i c a t i o no p e r a t o r sl i k ec h i n am o b i l e ，c h i n au n i c o r n , e t c h a v ec o n s t r u c t e dm a n y w i d e s p r e a dm o b i ec o m m u n i c a t i o ne q u i p m e n tr o o m sw i t ha l m o s tn o b o d yo nd u t y b u tt h e c u r r e n tm a i n t a i nl e v e l sa r es t i l ld e p e n d i n go nw o r k sm o n i t o ra n di n t e r v a li n s p e c t i o nb a s eo n m a i nm t ec o n n e c t i o na u x i l i a r ym e t h o d ，t h a tc o u l dn o tk e e pu pw i t ht h eh i g hs p e e d d e v e l o p i n g m o b i l ec o m m u n i c a t i o nb u s i n e s s s o ，m a n yc o m m u n i c a t i o nd e p a r t m e n t su r g e n t l yn e e dh i g h q u i l i t yp o w e re n v i r o n m e n tc e n t r a lm o n i t o rs y s t e m ss u i tf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o ni n t e m e t , t h e ya l lh o p et oi n c r e a s ew o r ke f f i c i e n c ya n dm a i n t a i nq u a l i t y , r e l e a s ew o r kt e n s i o na n d i n c r e a s ec o m p a n yc o m p e t i t i o n t h es i m u l a t e dm o n i t o rs y s t e mw i t h2 mb u sa sc h a i no rc i r c u l a r i t yn e t w o r ki n c o m m u n i c a t i o ne q u i p m e n tr o o m s u s e rn e e d sa n ds y s t e mf u n c t i o nw e r ed e s c r i b e di nd e t a i li n t h i sp a p e r 1 1 圮s y s t e md e v e l o p m e n tw a sc o m b i n e dw i t ht h en 删c o m p u t e rs o f t w a r ea n d h a r d w a r et e c h n o l o g y , a n dp r o p o s e dac o r b am e t h o dw h i c hd e f i n e das y s t e mf u n c t i o n c o m p o n e n t sa n dm e s s a g ei n t e r a c t i v em o d e l i nt h ep o w e re n v i r o n m e n tc o m m u n i c a t i o ne q u i p m e n tr o o ma n dt r a n s m i s s i o nn e t w o r k , t h i sp a p e rp r o p o da2 3 2s e r i a li n t e r f a c ea c c e s sm e t h o dc o m b i n i n gw i t hs o f t w a r ea n d h a r d w a r eb a s eo nt r a d i t i o n a le ld i v i dt i m es l o t , p u tf o r w a r dan e w e lc h a i no l “ c i r c u l a r i t y b u s t r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g yw i t ha u t o m a t e dt i m es l o t t h i st e c h n o l o g yr e a l i z e dt h e2 3 2s e r i a l i n t e r f a c et r a n s p a r e n tt r a n s m i s s i o n sa n ds a v e dt h et r a n s f o r me q u i p m e n t , a n da l s or e a l i z e dt h e s e p a r a t i o nb e t w e e nt h ec o m m u n i c a t i o ne q u i p m e n tr o o mm o n i t o rt r a n s f o r ma n dp r o d u c t i o n t r a n s f o r mn e t w o r k c o m p a r i n gw i t ht r a n d i t i o n a ls i m u l a t e dm o n i t e rn e t w o r k t r a n s f o r m ；t h i s t e c h o n o l yw i l li n c r e a s et h er e l i a b i l i t yo fm o n i t e rt r a n s f o 咖n e t w o r k , d e c r e a s et h et r a n s f o r m r c s o u l c e ，d a i l ym a i n t e n a n c e ，m a n a g e m e n tw o r k , a n dd e c r e a s et h ec o s to fs i m u l a t e dm o n i t o r s y s t e mc o n s t r u c t i o na tt h es a m et i m e t h i ss y s t e mh a v eb e e ni 娣b yc h i n au n i c o r ni ng n a n g z h o u , a n dh a v eo b t a i n e dn i c e s o c i a la n de c o n o m i cb e n e f i t k e yw o r d s ：p o w e re n v i r o m e n t ：c e n t r a lm o n i t o r ；e 1b u sl o o pn e t w o r k ：r s 2 3 2 4 8 5 ； e t h e r n e t 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名： 哎荔野 日期：2 旬年c f 月l 姻 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校 有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位 论文被查阅( 除在保密期内的保密论文外) ；学校可以公布学位论文的全部 或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论 文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 本学位论文属于： 口保密，在年解密后适用本授权书。 图不保密。 学位论文全文电子版提交后： 日伺意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏 览。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：蜜瑰日期：2 口口g f 五r 指导教师签名：7 酉一乒 日期“ 2 u u6 夕6 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 随着我国通信业务的高速发展，移动通信运营商( 中国移动、中国联通等) 建设了 为数众多的移动通信机房和站点，通信网络的规模不断扩大，需要操作与维护的设备种 类和数量大幅度地提高，设备的技术含量和复杂度也越来越高。通信机房的电源设备和 环境是通信网络的基础，相应地对通信电源的稳定性和可靠性也就提出了更高的要求。 按照以往人工巡查的方式是无法满足维护需求的，为了提高通信机房的维护水平，缓解 日益紧张的人员及维护工作的压力，提高企业竞争力，以电源运行监控最终实现少人值 守或无人值守，以提高设备维护质量，降低运行维护费用，同时保证系统处于良好的运 行工作状态，从而大幅度地提高整体运行效率，提高通信质量及电源系统的管理水平和 环境安全监控为主的机房监控系统，在机房日常维护和管理工作中就显得尤为重要。 通信机房动力环境集中监控系统是一个分布式计算机控制系统，它通过对监控范围 内的通信电源系统和系统内的各电源设备、空调设备以及机房环境进行遥测、遥信，实 时监视系统和设备的运行状态，记录和处理相关数据，及时侦测故障并适时通知维护人 员处理；进行必要的遥控操作，改变或调整设备运行状态；按照上级监控系统或网管中 心的要求提供相应的数据和报表，从而实现通信局( 站) 的少人或无人值守，实现电源、 空调及环境的集中监控维护管理，提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性。 根据信息采集方式、传送方式和呈现的信息内容的不同，机房监控系统可分为干接 点监控系统和模拟量监控系统。“干接点监控系统”虽然投资小、实现简单，但是只能 上传定性的告警信息，无法实现机房的精细化、规范化维护和管理；“模拟量监控系 统”能够提供足够的维护支撑信息，但是以目前传统的机房监控传输组网方案，“建设 成本高、组网可靠性低、维护工作量大”，很难进行规模性的推广实施和应用。 目前，根据移动通信运营商的机房通信网络特点，可组建一种新的“模拟量机房监 控系统”组网方案“e 1 总线环网”的动力环境监控组网结构。 1 2 通信机房动力环境监控的对象及内容 1 3 监控对象 动力设备：通信机房的动力设备包括低压配电设备、主要配电柜、稳压器、自动切 换柜、柴油发电机组、开关电源、u p s 、机房专用空调“】。 华南理工大学硕士学位论文 环境量：通信机房的环境量包括分体空调、机房图像、温度、湿度、水浸、烟雾、 火警、红外、门磁开关等，监控内容“。 被监控设备测点性质测点内容 低压配电设备 遥测 三相输入电压，三相输入电流，功率因数，频率，有功功率、 ( i ) 进线柜 无功功率、电度； 遥信开关状态，缺相、过压、欠压告警； 遥控 开关分合闸。 遥信开关状态； ( 2 ) 主要配电柜 遥控开关分合闸。 遥测 三相输入电压，三相输出电压，三相输出电流； ( 3 ) 稳压器 稳压器工作状态( 正常故障，工作旁路) ，输入过压，输 遥信 入欠压，输入缺相，输入过流； ( 4 ) 自动切换柜遥信自动切换开关a t s 状态 柴油发电机组 兰相输出电压，三相输出电流，输出频率，启动电池电压，油 遥测 箱( 油库) 液位； 工作状态( 运行停机) ，工作方式( 自动手动) ，主备用机 组，过压，欠压，过流，频率高，水温高( 水冷) ，润滑油油 遥信 压低，启动失败，过载，启动电池电压高低，紧急停车，市 电故障，充电器故障： 遥控开关机，紧急停车，选择主备用机组 遥调 输出电压、频率 开关电源设备 ( 1 ) 交流屏( 或交流配 遥测 三相输入电压，三相输入电流，输入频率 电单元) 遥信开关状态，故障告警 遥测整流器输出总电压。输出总电流，单个整流模块输出电流 遥信 每个整流模块工作状态( 开关机，均充浮充测试，限流 ( 2 ) 整流器 不限流) ，故障正常，监控模块故障 遥控开关机，均充浮充，测试 遥调均充浮充电压设置，限流设置 直流输出总电压，总电流，主要分路电流，蓄电池充、放电电 ( 3 ) 直流屏( 或直流配 遥测 流 电单元) 直流输出电压过压欠压，蓄电池熔丝状态，主要分路熔丝 遥信 开关故障 遥测 直流输入电压，直流输入电流，交流输出电压，交流输出电流， u p s 电源设备 输出频率： 遥信输出电压过压欠压，输出过流。输出频率过高过低。 机房专用空调设备 三相交流输入电压。三相交流输入电流，送风温度，送风湿度， 遥测 回风温度，回风湿度。 2 第一章绪论 三相交流输入电压过高过低。三相交流输入电流过流，工作 电压过高过低，工作电流过流，回风温度过高过低，回风湿 遥信度过高过低，送风温度过高过低，送风湿度过高过低，压 缩机故障告警，空调开关机状态，压缩机运行不运行状态， 加热不加热状态，制冷不制冷状态，风机工作状态 遥控空调开关机，升温，降温 遥调回风温度，回风湿度，温度范围调整，湿度范围调整 遥测空调工作状态 分体空调设备 遥信空调工作状态； 遥控开关机 遥测温度 环境量 遥信烟感，火警，水浸，红外，门磁开关 图象交换局 电力室图象、交换机房图象 说明：智能设备将根据其提供的通信协议与上述测量内容有所不同。 1 4 传统监控方案 1 4 1 干接点监控系统 干接点监控系统是通过设置在站点现场的采集设备，对通信机房的电源运行状况、 机房环境信息进行采集，并与现场监控终端预设的告警阈值进行比较后，输出告警干接 点信号。该告警干接点信号通过基站b t s 设备的外部告警接口，与基站设备运行信息 一起上传到中心无线设备o m c 管理平台呈现【3 1 。 干接点监控系统的最大优点是：建设成本低，功能实现简单、实用，能够基本满足 维护人员对通信机房电源、环境的状态监控需求。 但是，囿于其实现机制，在实际应用中，其缺陷也是显而易见的：系统只能监测通 信机房有无电源、环境等告警，无法定量地、远程判别告警的准确性；告警信息的呈现 淹没在b t s 设备自身大量的告警信息中，不够直观；对告警原因的分析，只能通过现 场巡检方式，处理效率较低，而且，由于监控上传的信息量有限，基本无法实现对开关 电源、电池等设备的预告警和预防性维护支撑。 1 4 2 模拟量监控系统 模拟量监控系统，是通过传输网络，将通信机房现场采集的有关电源系统和环境的 运行参数、运行状态等信息，以信息数据方式，实时传送到监控中心呈现。 因此，相对于干接点监控方式，基于模拟量方式的监控系统，可以较好地实现对机 房和站点的电源系统、环境进行远程监控和运行维护管理，具有以下明显优点： ( 1 ) 可以实时监测并准确地实时呈现环境、电源系统的运行信息数据； 3 华南理工大学硕士学位论文 ( 2 ) 通过对实时上传的运行信息和历史数据的分析，可以方便提供大量维护支撑 信息； ( 3 ) 可以方便地实现通信机房应急供电保障的科学调度和管理，能够提供机房和 站点电源系统的预告警和性能评估依据； ( 4 ) 能方便地接入智能化的机房维护管理和支撑设备，全面提高机房维护和管理 效率。 但是，在实际的建设和应用中，模拟量机房监控系统同样存在以下两方面的技术限 制，致使其建设成本远高于干接点监控系统，从而限制了该系统的大规模推广应用。 ( 1 ) 现场采集的接口设备造价较高 传统的模拟量机房监控系统，现场通过4 8 5 总线方式，将被监控设备的运行信息收 敛到现场监控采集终端 4 1 。因此，现场必须对每一种被监控的智能设备( 电源和空调设 备、采集设备等) 配置协议转换器，用于统一4 8 5 总线上所有设备的通信协议，其造价 约占系统总造价的2 0 左右。 ( 2 ) 系统传输组网成本高 模拟量机房监控系统必须具有足够带宽的传输通道，用于实时监控数据的传送。目 前，常见的传输组网模式包括有线方式的：e 1 专网( 抽时隙) 、e 1 抽时隙( 半永久连接) ； 无线方式的：g p r s 组网、短信组网等嘲。 有线组网方案：基本属于点对点方式的组网，组网可靠性高，但是存在以下缺陷： 中心和现场需配置一对e l 数据上网设备，造价约占系统造价的3 0 ；且中心 维护工作量巨大。 需要占用大量的传输端口和电路资源； 采用从机房或站点生产传输网络的e l 电路抽时隙的方案，虽然可以节省传输 资源，但是，却需要占用b s c 系统的e l 端口资源；同时，需要b s c 设备支持半永久 连接或时隙交叉连接功能；但是，站点现场的时隙插入设备可能影响基站设备自身的传 输安全； 机房或站点的传输网络调整时，需要对监控系统的传输网络进行同步调整，日 常维护工作量较大。 无线组网方案：组网成本和传输资源要求相对较低，但是传输的可靠性、实时性不 高，通信数据量较小。同时，需要对每个站点配备一个无线接入号码，浪费大量号码资 源【墉1 。 4 第一章绪论 1 5 本论文的研究工作和结构安排 1 5 1 本文讨论的问题 如何实现动力环境监控传输组网的高可靠性和低成本提高模拟量基站监控系统规 模推广和应用的关键。本文根据移动通信机房传输网络的特点，从通信机房动力环境监 控的需求出发，提出了全新的、基于t d m 方式的“e l 总线环”传输组网技术方案，采 用专用集成的硬件系统、面向对象的组态监控软件。 本文主要研究内容包括： ( 一) 系统模型结构设计。对系统功能模型和信息模型进行介绍，详细描述了系 统软件组件和数据结构。 ( 二) 传输组网方案设计及配置。系统的介绍了结合e l 时隙复用和串口通信技术， 利用每个站点的e 1 收发路由，在若干个通信机房间组建e 1 总线环；每个 站点分配若干个6 4 k 时隙，以2 3 2 串口方式接入机房内被监控设备。 ( 三) 通信机房现场监控设计与实施。讨论了机房现场监控量如何接入监控系统， 转换成为监控系统统一的信息模型。 1 5 2 论文结构 结合当前通信网络，所从事工作的应验，论文的结构安排如下： 第一章绪论。阐述论文的研究背景、课题来源和系统概况； 第二章动力环境监控系统系统模型结构设计。根据通信机房的需求，设计出通信机房 动力环境监控系统的功能模型和信息模型结构，系统功能及各项参数指标等。 第三章动力环境监控系统传输组网方案设计及实施。提出基于“串口透传、集中协议 转换和e l 总线环技术”的模拟量监控传输组网方案，实现了监控信息承载与 生产网络分离，不但有效提高了动力环境监控传输组网的可靠性，降低了传输 日常维护和管理工作量，还大幅度降低了建设成本和传输资源的占用。 第四章现场监控设计与实施。描述了现场监控和监控中心的基本配置，实现方法。 第五章系统应用分析。介绍了该系统的具体应用情况。 1 6 小结 在通信业务高速发展的今天，考虑到移动通信机房( 中国移动、中国联通等) 动力 环境监控系统建设的需求，提高通信机房动力和环境的维护水平，缓解日益紧张的人员 及维护工作的压力，提高企业竞争力。本文提出了基于“串口透传、集中协议转换和 5 华南理工大学硕士学位论文 e 1 总线环技术”的模拟量监控传输组网方案。希望能对动力环境监控信息承载网与生 产网络分离，有效提高动力环境监控传输组网的可靠性，降低传输日常维护和管理工作 量，大幅度降低建设成本和传输资源的占用做出一点贡献。 6 第二章动力环境监控系统的结构模型 第二章动力环境监控系统的结构模型 2 1 系统的功能模型 图2 1 监控系统功能模型示意图问 f i g u r e2 - lm o n i t o rs y s t e mf u n c t i o nm o d e ld i a g r a m 2 1 1 功能块的定义 在上述的系统功能模型中，共定义了五种主要的功能块，其中三种是属于监控系统 实现范围之内的，分别是： 现场监控单元s u ( s u p e r v i s i o nu n i t ) ； 区域监控中心l s c ( l o c a ls u p e r v i s i o nc e n t e r ) ： 集中监控中心c s c ( c o n c e n t r a t i o ns u p e r v i s i o nc e n t e r ) 。 除此之外，还有两种功能块虽然是在模型之中，但是不在监控系统范围之内，或不 需由监控系统来实现的： 监控对象m 0 ( m a n a g e do b j e c t ) ； 监控对象是监控系统所监视和管理的目标，种类很多，包括电源设备、空调设备、 机房环境参数和摄像现场等。监控对象由各自的厂家提供，没有统一的标准和规范。 7 华南理工大学硕士学位论文 本地网管中心l w n w c ； 本地网管中心是动力环境集中监控系统的上级系统，它负责本地通信网范围内的传 输、交换、信令、计费等全方位的网络管理。监控系统作为它的一个子系统，负责动力、 环境等监控对象的管理。l m n m c 通过接口c 与监控系统的集中监控中心c s c 进行通 信。主要的通信方式是c s c 将数据上传给l m - n m s 。 2 1 2 接口定义及功能描述 2 1 2 1 系统接口a 系统接口a 是用于现场监控单元( v s u ) 和区域监控中心( l s c ) 之间数据通信协议 接口。系统接口a 的下行是按该通信协议由区域监控中心l s c 往现场监控单元f s u 方向 进行数据传输。系统接口a 的上行是按该通信协议由现场监控单元f s u 往区域监控中心 l s c 方向进行数据传输。 通过接口a 实现区域监控中心l s c 对现场监控单元s u 的时钟校准功 能； 实现区域监控中心l s c 对现场监控单元s u 的登录； 实现区域监控中心l s c 对现场监控单元s u 所辖监控对象的创建、删 除及查询； 实现区域监控中心l s c 对现场监控单元s u 所辖监控对象的访问、设 定和控制； 现场监控单元s u 向区域监控中心l s c 上报告警信息和操作信息； 现场监控单元s u 向区域监控中心l s c 上传经过数字化编码压缩处理 的视频信息，s u 根据提供带宽的不同选用不同的视频数字化编码压 缩处理机传输设备； 区域监控中心l s c 有选择地设置各个现场监控单元s u 上报告警信息 的级别和过滤； 实现对接口a 的链路状态的监测； 动态图象的上传。 2 1 2 2 系统接口b 系统接口b 是用于区域监控中心l s c 和集中监控中心c s c 之间数据通信协议接口。 系统接口b 的下行是按该通信协议由集中监控中心c s c 往区域监控中心l s c 方向进 8 第二章动力环境监控系统的结构模型 行数据传输。 系统接口b 的上行是按该通信协议由区域监控中心l s c 往集中监控中心c s c 方向进 行数据传输。 通过接口b 实现集中监控中心c s c 对区域监控中心l s c 的时钟校准 功能。 实现集中监控中心c s c 对区域监控中心l s c 的登录。 实现集中监控中心c s c 对区域监控中心l s c 所辖监控对象描述的查 询。 实现集中监控中心c s c 对区域监控中心l s c 所辖的监控对象的访问、 设定和控制。 设定集中监控中心c s c 对区域监控中心l s c 所辖监控对象的访问方 式。 区域监控中心l s c 向集中监控中心c s c 实时发送报警信息、操作信 息。 集中监控中心c s c 有选择区域监控中心l s c 上报告警级别及过滤屏 蔽的功能。 区域监控中心l s c 向集中监控中心c s c 上传经过数字化编码压缩处 理的视频信息； 实现接口b 链路状态的监测。 2 1 2 3 系统接口c 系统接口c 是用于集中监控中心c s c 和本地网管中心l m - n m s 之间数据通信协议 接口。系统接口c 的上行是按该通信协议由集中监控中心c s c 往本地网管中4 ) , l m - n m s 方向进行数据传输。 区域监控中心l s c 或集中监控中心c s c 向本地移动网管中心l m n m c 实时发送设定上传的报警信息。 实现接口c 链路状态的监测。 2 2 系统信息模型 信息模型主要是从监控系统的功能组件( 而不是功能块) ，或者成为对象之间的信 息交互的角度来描述的。本方案给出了一个用c o r b a 方法定义的系统功能组件及信息 9 华南理工大学硕士学位论文 交互的模型。 2 2 1 监控平台组件模型 根据在功能描述中对监控平台各个功能块及监控层次的分析，考虑应用系统的运行 性能与系统资源配置的制约关系，基于c o r b a 规范中对客户及服务器的定义，监控平 台的对象组件模型图如下图所示： 图例说明： 盈至3请求c s 客户n 务器 图2 2 监控平台功能模型图 f i g u r e2 - 2m o n i t o rp l a t f o r mf u n c t i o nm o d e ld i a g r a m 2 2 2 组件说明 2 2 2 1 数据库组件( d bc o m p o n e n t ) 由于各层业务的具体实现都要涉及到与数据库的操作，因此将数据库操作抽象出来 作为一个对象组件提供各种业务所要求的数据库操作。 2 2 2 2 通信组件( c o m mc o m p o n e n t ) 负责于与现场监控单元通信的独立对象组件。有时协议需要改变或者出现应用层通 信协议的修改及扩展，只要本组件其对外提供的接口保持不变，保证不会影响系统其他 部分的正常工作。 1 0 第二章动力环境监控系统的结构模型 2 2 2 3 消息组件( m e s s a g ec o m p o n e n t ) 亦成为消息服务器，实现对原始监控数据的适配，向作为客户的业务实体提供监控 数据需求的注册、注销及发送。 2 2 2 4 业务组件( s e r v i c ec o m p o n e n t ) 业务实体作为纯客户实现，通过激发对数据库服务器的请求来获取所需的配置数据 信息及历史监控数据信息，通过激发对数据服务器的请求来读取实时监控数据的信息， 并以此为基础进行加工处理，实现特定的用户需求。业务组件允许用户根据需要灵活的 进行定制，同时允许用户根据需求的改变动态的进行调整。 2 2 3 组件间交互模型 圈倒说明，客户 服务器 服务器r _ - 画谪方- 法说萌。一：客户 i 一一。一一l 。 图2 - 3 组件交互模型 f i g u r e2 - 3c o m p o n e n t si n t e r a c t i v em o d e ld i a g r a m 华南理工大学硕士学位论文 数据库组件是一个“纯服务器“，只是一个服务的提供者，而不作为任何其他组件 的客户激发对其他组件的方法的请求；业务组件是一个“纯客户”，依靠激发消息组件 提供的方法以及提供给消息组件的回调方法实现特定的业务需求；消息组件以及通信组 件则具有客户和服务器的双重身份，即“信道”。消息组件作为业务组件服务器的同时 也作为通信组件及数据库组件的客户，而通信组件则在作为消息组件服务器的同时作为 数据库组件的客户。 2 2 3 1 业务组件到数据库组件 厂面焉7 甄鬲) 业务组件作为客户向作为服务器的数据库组件激发数据库操作请求： 读取配置信息 界面配置信息，包括：数据d 对应显示的位置、颜色、格式等； 告警属性，包括：d ，告警名称，告警级别，告警声音，屏蔽设置等； 模拟( a d ) 通道参数，包括：逻辑d ，监控量名称，门限，告警死区， 比例参数等； 数字输入( d i ) 通道参数，包括：逻辑d ，监控量名称，是否输入反相 等； 设备信息，包括：d ，设备名称，生产厂家，购买日期，维护记录等； 设置配置信息 模拟( a d ) 通道参数设置，包括：名称，门限，告警死区，比例参数等； 数字输入( d i ) 通道参数设置，包括：名称，是否需要反相等； 告警属性设置，包括：名称，级别，声音，屏蔽等； 读取历史数据信息 设备运行数据； 历史告警事件； 操作记录等； 2 2 3 2 消息组件到数据库组件 口堕蚓 消息组件作为客户向作为服务器的数据库组件激发数据库操作请求。 读取配置信息 1 2 第二章动力环境监控系统的结构模型 模拟( a d ) 通道参数，包括：逻辑d ，物理d ，门限，告警死区，比例 参数等； 数字输入( d i ) 通道参数，包括：逻辑d ，物理d ，是否输入反相等； 告警逻辑配置，包括：d ，逻辑表达式等； 操作配置，包括：i d ，数字输出( d 0 ) 通道d ，操作类型，延时，恢复 操作等； 所管理通信组件信息，包括：所管理通信组件的d ，该通信组件管理的 基站d 等： 2 2 3 3 通信组件到数据库组件 厂葡话孺剥 吖 通信组件作为客户向作为服务器的数据库组件激发数据库操作请求。 读取配置信息； 设置通信参数：负责通信的站点的i d ，i p 地址，通信速率，通信协 议等。 2 2 3 4 业务组件到消息组件 厂叨耵清百o 1 业务组件作为客户向作为服务器的消息组件激发消息请求： 注册 业务组件通过激发对注册方法的请求将其对象引用传递给消息组件，以实现消 息组件向业务组件利用业务组件提供的回调( c a l l b a c k ) 方法传送告警、操作结 果等主动消息。 注销 业务组件通过激发对注销方法的请求在消息组件中删除其引用。 获取数据 业务组件激发对获取数据方法的请求，将所需数据逻辑d 列表传递给消息组 件，消息组件按照实时数据表中对应数值填充列表，并将其返回。 实施操作 业务实体激发对操作方法的请求，将操作d 作为参数传递给消息组件，消息 组件根据操作配置信息将其分解为元操作集合，转发给通信组件向基站发送。 1 3 华南理工大学硕士学位论文 业务告警 业务实体激发对告警方法的请求，将告警d 作为参数传递给消息服务器，由 消息组件进行适配转发。 告警 当消息组件在对数据适配过程中发现有告警发生，利用对应业务组件注册的引 用，激发对其告警方法的请求，将告警信息转发到业务组件。 操作报告 消息组件通过数据适配生成操作报告，利用对应业务组件注册的引用，激发对 其操作报告方法的请求，将操作报告转发到业务组件。 2 2 3 5 消息组件到通信组件 h 厂 酮扔旷 _ v 获取实时数据 消息组件采用轮询机制激发通信组件获取实时数据方法的请求将采集实时数据 操作 消息组件以元操作集合为参数激发通信组件的操作方法的请求，再由通信模块 将元操作打包发送到基站监控单元以实际执行操作 1 4 第二章动力环境监控系统的结构模型 2 2 4 数据流图 2 2 4 1 实时数据数据流图 图2 - 4 实时数据数据流图 f i g u r e2 - 4r e a l - t i m ed a t at r a n s f o r md i a g r a m 实时数据流图如上图所示，图中箭头的方向表示数据流方向。下面将对实时数据流 图中各个步骤进行说明【刀。 1 通信组件采用轮询的方式从机房监控单元获取被监控设备的数据，接收现场监 控单元发送的数据帧，对数据帧进行解析，从中获得按照与采集模块地址及通 道编号相关的物理i d 采集的监控量数值，并保存在通信组件内部的实时数据表 中，以响应消息组件的采集请求。 2 消息组件采用轮询的方式激发对通信组件传送实时数据方法的请求。 3 消息组件从配置数据库中取得监控通道的配置信息，建立监控数据物理i d 与逻 1 5 华南理工大学硕士学位论文 辑i d 及监控数据参数的映射关系表。 4 消息组件将映射后的实时数据保存在实时数据表中用来根据配置进行逻辑分析 以及响应业务组件的实时数据请求。 5 业务组件按照业务需求自定义的周期利用实时数据m 表从消息组件请求实时数 据数值以及实时数据所处的状态，模拟监控量的低于门限值的状态，高于门限 值的状态和正常状态以及数字输入监控量的正常及异常两种状态。 6 业务组件从配置数据库中获取关于实时数据的显示、属性等相关配置信息，并 据此对实时数据进行处理，同时将预先定义的需要保存的实时数据信息写入历 史数据库中供以后进行统计分析。 7 通过图象、声音、文字、曲线等形式按照实时数据当前的状态显示供用户实行 监控操作，实时数据状态对模拟监控量包括正常、过高、过低三个状态，对数 字输入量包括正常、异常两个状态。 对以上处理步骤，业务组件、消息组件和通信组件均采用主动方式进行实时数据的 采集，且各组件的处理过程均可并发执行，以充分提高系统效率。 2 2 4 2 告警数据流图 1 丽薇孺夏一1 l _ _ 耍丽鄹i i r 图2 5 告警数据流图 f i g u r e2 - 5a l a r mp r o g r a md i a g r a m 告警数据流图如上图所示，图中箭头的方向表示数据流方向。下面将对告警数据流 图中各个步骤进行说明【1 0 1 。 1 6 第二章动力环境监控系统的结构模型 1 消息组件根据从配置数据库中读取的告警逻辑配置信息对保存在实时数据表中 的实时数据信息进行逻辑分析以产生告警，可能的告警逻辑包括模拟量越晃计算 以及逻辑表达式，同时可以接收从业务组件发送的事件，对其分析产生对应的告 警。 2 消息组件分析产生告警后，利用业务组件的回调方法主动向业务组件发送告警信 息，包括告警m ，告警状态等。 3 业务组件从配置数据库中得到告警对应的各种属性的配置：如告警名称、告警级 别、告警声音、告警寻呼等，根据告警所处的状态对告警进行处理，同时将告警 信息写入历史数据库中。 4 通过图象、声音、文字、实时联机打印、发送寻呼、短信以及视频监控联动等形 式按照告警当前的状态提示用户实行监控操作，同时自动生成派工单由用户交付 有关部门进行处理。 在业务实体中告警包含活动( 未确认) 、活动( 确认) 以及恢复三种状态1 9 1 ： 活动( 未确认) ： 业务组件收到告警发生事件，告警持续且值班没有对告警执行确认操作的状态， 监控系统将此告警的i d 、名称、发生时间等写入历史数据库中记录，且以醒目 颜色显示及声音等方式提示值班。 活动( 确认) ； 告警持续但值班已经对告警执行确认操作的状态，确认操作后表示值班已经得 到此告警通知，将采取适当的操作解决此问题，监控系统将把执行确认操作的 值班信息及确认时间等信息入库记录，且将告警浏览窗口的显示颜色变暗。 恢复： 业务组件接收到告警相对应的告警消除事件，将告警恢复事件包括告警、名 称、恢复时间等写入历史数据库中记录，同时从活动告警浏览窗口中清除。 三个状态间转移关系如下图所示： 1 7 华南理工大学硕士学位论文 一收到告警发生 2 2 4 3 操作数据流图 图2 - 6 告警状态转移图 f i g u r e2 - 6a l a r ms t a t u st r a n s f o r md i a g r a m 复事件 说明lo ：操作流程 r ：操作报告流程 图2 7 操作数据流图 f i g u r e2 - 7o p e r a t i o np r o g r a md i a g r a m 1 8 第二章动力环境监控系统的结构模型 操作数据流图如上图所示，图中箭头的方向表示数据流方向。下面将对操作数据流 图中各个步骤进行说明m 。 操作流程： 0 1 用户通过操作界面向业务组件发出操作命令； 0 2 业务接受操作命令，将其映射为操作d ，并将操作i d 转发给消息组件； 0 3 消息组件从配置数据库中获取操作的完整操作参数配置，判断操作的允许条件 及成功条件，判断允许后将操作分解为对具体物理数字输出d o 通道的元操作 集合； 0 4 消息组件将元操作集合发送给通信组件，同时将此操作加入操作维护队列等待 操作报告； 0 5 通信组件将元操作集合打包进控制数据帧，向对应基站监控单元发送由基站监 控单元按照元操作集合依次完成实际操作。 操作报告流程： r l 消息组件负责维护一个未结束的操作队列，当接收到新周期的实时数据时，根 据操作的配置信息及分解成的元操作对应的数字输入量状态来产生操作进程的 报告，若操作成功条件已经满足，则判断操作已经结束，并从未结束操作队列 中将此操作删除，同时生成操作结束报告： 1 2 消息组件以操作报告为参数激发对业务组件操作报告回调方法的请求，将操作 报告转发给业务组件； r 3 业务组件接收到操作报告报告后，在操作界面显示操作报告以通知用户操作的 进展情况； r 4 若此操作已经结束，业务组件将此操作的操作d 、操作名称、操作时间、操作 结果写入历史数据库中记录。 2 3 系统功能 2 3 1 系统性能 a 采集精度嘲 直流电压测量精度优于0 5 蓄电池单体电压测量误差不大于5 m y 其他模拟量测量精度优于2 1 9 华南理工大学硕士学位论文 告警接收准确率应为1 0 0 b 动态响应时间蚴 d i ( 数字输入量) 从监控点上传到监控中一t l , 的动态响应时间不大于 1 0 秒( 包括穿透s s 的网络延迟时间) ； d o ( 数字输出量) 从监控中心下命令到监控点的动态响应时间不大 于1 0 秒( 包括穿透s s 的网络延迟时间) ； h i ( 模拟输入量) 从监控点传到监控中心的动态响应时间不大于1 5 秒( 包括穿透s s 的网络延迟时间) ； h o ( 模拟输出量) 从监控中心下命令到监控点的动态响应时间不大 于1 5 秒( 包括穿透s s 的网络延迟时间) ； c 系统可靠性 监控模块和监控单元的平均无故障时间( m t b f ) 大于1 0 0 ，0 0 0 小时 整个系统的平均无故障时间( m t b f ) 大于2 0 ，0 0 0 小时。 2 3 2 基本功能 遥信、遥测、遥控和遥调功能 业务操作台能以地图形式、实物形式显示其监控范围内的全部被监控对象 的工作状态、运行参数，并进行相应的操作。 系统可以对被监控设备进行预设的，或者按时序发出一系列的控制命令。 不考虑被监控设备本身的问题，控制操作和遥调操作成功率为1 0 0 。 告警管理功能 告警分为严重告警、主要告警和一般告警三级； 采用不同的颜色、标志和声响来显示三种不同类型的告警信号。 在监控界面上发生告警的地方做出标志； 无论监控系统处于任何画面，均能弹出告警窗口并及时自动提示告警； 具有告警发生及告警撤消的确认功能，由维护人员手工进行告警确认。 在规定时间内( 可设定) 未确认的告警，可自动寻呼通知维护人员。 具有多地点、多事件的并发告警功能，不会丢失告警信息，告警准确率为 1 0 0 。 监控系统能根据告警种类、级别、设备类型、区域和发生时间对告警进行 2 0 第二章动力环境监控系统的结构模型 屏蔽和过滤；被过滤的告警仍然记录入历史数据库，可以被查询和打印， 只是不会通知维护人员； 监控系统应根据需要，对各种历史告警的信息进行查询、统计和打印。告 警的查询、统计和报表的格式都是可以由维护人员定义的。 各种告警信息一旦进入数据库就不能在任何地方进行更改。 能够对监控系统本身进行自诊断，并能发出告警。 有专门的监视进程对监控系统的各个组件进行监视，发现故障能够进行自 动恢复； 根据现场情况，可以由系统管理员设定告警门限值； 与本地网管中心的接口功能 这一功能由业务操作台提供。正常工作时由主用的业务操作台提供，当 主用业务台出现故障而切换时，这