铁路设备机房环境集中监控系统

许新伟，郭治国，梅建军

（河南辉煌科技股份有限公司 研发部，河南 郑州 450001）

随着“十一五”大规模铁路现代化建设，铁路技术装备正在向微电子化、数字化、网络化和智能化的方向发展。为了遵循高安全、高可靠、少维护、无维修、无值守的原则，保证微电子设备的长期无值守稳定运行，对设备运行环境的远程监控就变得极为重要。研制铁路设备机房环境集中监控系统 (以下简称环境监控系统) 的目的是通过监测并记录设备机房的环境参量，提供设备机房的实时图像信息，为运用与管理部门掌握和调整机房内的环境状态，减少突发环境事件对机房内设备工作状态的影响提供有效的管理手段。环境监控系统通过对机房内的动力设备和环境进行集中监控，达到“遥测、遥控、遥信、遥视”，对信号设备、通信设备机房的环境进行监测，并控制环境保障设备，确保机房内环境条件的稳定，使机房内的设备处于良好的工作状态，从而提高设备的工作稳定性，减少系统维护频率、降低维护费用，并且实现维护的便捷化和管理的微机化。

1 环境监控系统的结构

1.1 网络结构图

环境监控系统由区域监控中心、监控中心、站机三级组成[1]。区域监控中心设在铁路局，监控中心设在段管理人员办公室，站机设在设备机房内。环境监控系统结构如图1所示。

1.2 站机结构图

站机主要由监控机、空调监控器和一些传感器及路由器等网络设备组成，可以与监控中心组成TCP/IP 网络。环境监控系统的站机网络设备结构如图2所示。

2 系统监控内容及原理

2.1 电源信息

（1）电源、UPS 自带电源监控模块方式。在该监控方式下，监控终端与通信电源的监控模块通过串行接口，可以取得电源监控模块提供的电源全部信息。如交流输入/直流输出的电压/电流整流模块、熔丝告警、电池容量、电池电流、均浮充状态等。

（2）电源、UPS 无监控模块方式。在该监控方式下，监控终端外挂电源监测和电池监测模块，可以得到电源的输入/输出电压、电流信息，以及电池总电压、单体电池电压、电池总电流、电池温度等信息。

2.2 空调信息

（1）具有智能接口的空调。对于具有智能接口的空调 (如集中空调、专业空调)，监控终端可以通过智能接口取得所需的监测数据，并对空调进行控制。

（2）分体等可遥控空调。对于没有智能接口，但可以遥控的空调 (如民用分体空调)，监控终端可以通过红外控制模块，对空调进行控制。监控中心通过监控终端可远程控制任一小站的空调设备，如开/关机、制冷、调温等操作。对空调的遥控不受生产厂家及型号的限制，对空调状态的监测，可通过空调监测模块测量空调电源的电压、电流，以监测其变化情况。

（3）空调工作状态的判定。对于非智能空调，系统可通过对空调工作电压、电流和环境温度等信息判定空调的工作状态。

①空调电压。空调电压曲线应近似为一水平直线，其值应在 220V 或 380V 附近波动，当空调电压接近0值时，表明空调电源故障，系统发出告警。

②空调电流。空调电流应为一矩形波曲线，表示空调按一定的时间间隔启动和停机，若在这一时间间隔内没有出现下一标准矩形波，则表示空调未能正常启动，出现故障，系统发出告警。

③环境温度。环境温度曲线应近似为一水平直线，其值是由监控中心设定的环境温度值，若在一定的时间间隔内，温度值始终处于较高值，则表示空调未能正常启动，系统发出告警。

2.3 环境信息

（1）温度/湿度。温度/湿度为连续模拟量。在监控中心可对其进行分析处理，随时掌握变化情况，并按照相关设定门限发出报警。

（2）烟雾、水侵、门禁[2]。烟雾报警：设备机房内若烟雾达到报警门限时，会发出烟雾报警，此报警为开关量。水浸报警：设备机房内设置线状或点状水浸传感器，此报警为开关量报警。门禁报警：此传感器为双鉴型主动式报警或门磁开关报警，此报警为开关量报警。

2.4 视频信息

视频信息对图像进行实时监控，每个摄像头自带云台，具有转动、自动巡视、图片抓拍等功能，对整个机房进行全方位监视，视频信息可进行本地存储[3]。

3 监控系统运行环境与性能指标

3.1 运行环境

环境温度：－5℃～＋50℃；湿度：20%～90% RH (40℃)；工作电压：AC220V ±10%，50 ± 1Hz；功耗：200 W～300 W。

3.2 性能指标

（1）监测对象精度。温度：±1℃；湿度：± 5% RH；烟雾、破碎、水浸等灾害报警延时：≤ 5 s；环境调节设备启动延时：≤10 s；图像信息传输速度：≥2 帧每秒。

（2）空调监控器。红外控制指令存储条数：大于 30 条；响应环境处理机命令速度：小于 1 s；红外遥控距离：不小于 3 m；空调工作电压、电流监测精度：1%；空调故障判断时间：小于 2 min；故障空调关闭时间：小于 10 s；空调故障报警时间：小于 1 s。

4 监控系统的特点

机房动力环境集中监控系统具有可靠性高，适应性强，调试安装方便，可利用多种通道组网等特点，适合铁路系统的行业特点。

（1）所有单板都为智能采集板。所有环境采集单板都有自己的处理器，能够及时完成原始数据的分析处理，保障信息的可靠性。

（2）传感器采用经过国家标准认证的设备。温、湿度，动力设备的电压、电流，玻璃破碎，红外探测，门磁探测等传感器都采用经过国家标准试验室验证的设备，保证了环境信息采集数据的稳定性和可靠性。

（3）采用带电可插拔结构。采用带电可插拔结构，保证了各种模块间互不影响。

（4）红外遥控模块设计先进。红外遥控模块具有自学习功能，可以将不同的红外遥控代码学习后存储，当接到远方的遥控命令时自动调出代码发送，完成控制功能。因此，监控系统实现对空调的控制可以不受空调型号、生产厂家的限制。

[1] TB/T10034-2005，铁路无人值守机房环境远程监控系统工程设计规范[S].

[2] TB10063，铁路工程设计防火规范[S].

[3] GB50198，民用闭路监视电视系统工程技术规范[S].