河北广电省干线网动力及环境监控系统的设计

夏凡子

摘要：在三网融合的大环境下，河北广电网络集团抓住机遇，大力发展，积极拓展新业务的同时，也在不断的完善基础网络建设。近几年完成了北环拆分，承秦高速管道光缆建设，张承高速管道光缆建设等大型工程的施工，又在积极筹备石黄高速、廊沧高速等几条省内主要高速的管道穿缆工程的前期准备。随着基础网络的建设，河北广电省干线网需要在偏远山区新建许多无人值守的机房，这就给保障河北广电省干线网的安全传输提出了新的挑战。

本文根据河北广电基础网络的自身特点以及实际需要，设计了适合河北省实际情况的动力及环境监控系统。

本系统实现了对河北广电无人值守机房柴油发电机的远程控制，利用河北广电省干线网OTN公务语音通道解决了无人值守站动环监控信息的传送问题，切实做到了对全网各个机房内动力环境的集中监控管理。动环监控系统的应用，确保了河北广电省干线网各硬件设备的安全运行，在一定程度上提高了网络维护水平及工作效率，为公司节约相当可观的人力资源的同时，降低了网络运维成本，具有积极的促进作用。

关键字：三网融合；河北广电网络；动力及环境监控系统；无人值守机房

一、网络现状及系统设计要求

（一）河北广电省干线网建设情况

在当前世界政治经济背景下，结合国内三网融合的大趋势，为了进一步加快河北广电网络集团的产业结构、推进整个河北省广电网络产业快速发展，河北广电光缆传输干线网进行了多次扩建、扩容等网络结构升级，因此对河北广电光缆传输干线网的安全传输提出了更高的要求。

目前，河北广电省干线网总长4200多公里，共36个机站，线路分为南、北、中三个环网，途径50多个县（市），覆盖整个河北省11个地级市，肩负着全省百余套数字电视节目安全传输的重要政治任务，同时还运行着省政法、省工商、省人行、省财政等数据专网的传输任务，线路及设备安全运行的意义非常重大。

这36个机站中的任何一个站或者站内的任何一个设备出现故障都可能严重威胁到河北省干线网的安全运行。为了保持各机站的物理环境符合各设备的运行环境，以及各个设备能够安全运转，公司付出了巨大的人力、财力和物力的成本，需要花费大量的时间和资金。尤其是无人值守机战，由于地处偏远、交通不便，难以保证机房内的值班人员对设备保持不间断的监视，一旦任何一个机房内发生停电、漏雨等环境异常情况，省中心机房的工作人员往往不能第一时间发现隐患，更不能做到及时排除隐患，严重时会造成设备故障甚至网络中断，导致影响在用业务的安全传输。

机房动力环境监控系统，能够实时监控各站设备的运行状况，第一时间发现可能导致设备故障的隐患，缩短工作人员赶赴现场维修更换设备配件的时间。对于一些设备参数，辅助设施如灯光、空调、门禁等实现远程操作，真正实现远程操控。

（二）动力及环境监控系统设计要求

1.系统的设计原则

系统要求运用现代化控制模式、信息化的管理理论，综合最先进的计算机网络技术、数据信息传输、图像处理方式、电子测控等技术，建立高度智能化的综合管理系统，对机房的动力、温湿度等信息进行采集、处理、烟感消防预警、视频监控等，并且能够在一定范围进行控制和发布指令，提高机房的运行能力和保障水平，同时具备与系统外部相关部门互通信息的功能，提高机房的现代化管理水平。

（1）监控系统的所有硬件应该是模块化的，软件应该是具有开放性的，使得本系统具有良好的灵活性，更容易进行扩容。

（2）监控系统的硬件设备应有很高的稳定性以及抗干扰性，采用高质量的元器件，应具有抗雷电、抗干扰的能力；具有自我诊断功能，能判断故障的出处，大概分析产生故障的原因，当故障排除后可以自动恢复原有数据。

（3）监控系统中的硬件应该采用不间断的供电方式供电，确保即便在市电停电的状况下，监控系统也能正常运转一定的时间，为工作人员对全网的运行管理提供时间保障[5]。

（4）监控系统应该具备非常良好的的隔离性能，不能够因为监控系统的介入而导致原本的传输设备和供电设备等重要的设备不能正常运行。

（5）监控系统应该具有非常简单的操作界面和良好的软/硬件兼容性，同时能够支持C/S架构和B/S架构，应该具有容易安装的特性，方便工作人员操作，发生故障告警是能够迅速清晰的挺行值班人员。

（6）监控系统应具有能够在不同机房内、各种设备在同一时间点上发生不同状况的情况下同时发出告警能力，告警准确率应为99.9%。

（7）系统应能切实提供高效的运维手段。

（8）系统应具有高可用性，保护投资。

（9）系统应具有高可靠性和长期稳定性，能够免于维护或者大量减少维护工作量。

2.监控内容

为了保障河北广电干线网所涉及的包括省中心机房在内的一共36个数字电视及传输机房动力及环境运行的安全和稳定，针对各个机房各种传输设备对机房环境的需要，减少设备在运行過程中可能出现的故障以及潜在的隐患，本项目拟对全部36个机房内的动力及环境进行监控管理，进行机房动力环境监控系统的建设。

除省中心机房以外的35个分机房可以对本地的机房动力、环境进行7×24小时的实时集中监控与管理；省中心机房可以对其他35个分机房的机房动力、环境情况以及各个传输设备的运行参数进行查看、监控及管理。

具体监控内容如下：

（1）UPS监控（艾默生品牌）：机内温度、各个参数值的报警门限设置、负载值多少、电压输入量多少、电压输出量多少、电池电压量多少。

（2）空调监控：可以远程控制空调的开机和停机，可以远程设定空调的温度值、温度高报警值、温度低报警值，可以远程读取空调的开、关机状态等参数、空调温度值，空调高温报警和低温报警功能（门限远程可调）。

（3）水浸检测：漏水检测、报警。

（4）温湿度检测：测量范围：温度：﹣40℃～80℃，湿度：0%RH～100%RH，测量精度：温度：±1℃，湿度：±3%RH。

（5）红外探测：对于非工作人员的非正常进入、远程布撤防。

（6）烟雾探测：烟雾探测可以自动发出消防警报、远程布撤防。

（7）开关电源检测（中达品牌）：机内温度、各个参数值的报警门限设置、负载值多少、电压输入量多少、电压输出量多少、电池电压量多少。

（8）灯控开关检测：远程遥控开、关灯及灯光使用状态的反馈。

二、动力及环境监控系统的设计

（一）系统的架构设计

本系统实现了二级架构，即“监控中心（SC）—监控单元（SU）”，河北广电监控系统构架，在河北广电省中心机房，设置一个集中监控中心（SC），集中管理下设35个监控单元（SU），的模式。SC、SU通过数据电路或带内、外透明传输来实现省、市、县之间的系统互联和集中监控管理。

系统同时支持B/S架构和C/S架构，具有稳定性、可兼容性、可扩展性等多种特点，可划分若干监控区域，每个监控区域都可以独立工作，进行无人值守监控，同時支持数据自动存储及问题故障辅助分析等功能。

1.监控中心

省监控中心是全省各个机房集中监控、集中管理和集中控制的核心部位，也是整个系统的核心部位。因此，省监控中心应能够全面宏观的监控各站机房运行的状况，汇集各站所采集的数据，尤其是对以下重点区域：

1、无人值守机房；

2、关键节点机房；

3、通信量非常巨大的机房或故障频出机房；

4、发生事故的机房。

2.监控单元

1、动力环境监测

配电柜监控：监测配电柜的主备路的相关参数。

UPS、开关电源、电池组监控：通过各个设备供应厂商提供的通讯协议监测涉及动力系统各个设备的各部件的各种主要参数。

2、机房环境监测

空调监控：可以在省中心机房远程设定各个分机房的空调温度、出风量等，开启或关闭空调设备，并且可以对空调设备是否漏水进行检测。

测漏监控：通过水浸监控主机采集的漏水信息进行判断，如果确实发现漏水情况，向省中心监控主机发出告警。

温湿度监控：通过温湿度监控主机采集的温湿度信息来进行判断，假如采集到的温湿度数据超过本系统对温湿度监控的预设值，向省中心监控主机发出告警。

灯光监控：根据视频监控，可远程控制灯光的开启与关闭。

烟感监控：根据烟感监控，可以及时发现机房内的火灾隐患。

3.数据的传送

（1）数据的采集与控制

每个机房放置1台监控单元（SU），具有多路数据接口和多路视频输入接口。视频信号由摄像机传入后，经视频采集卡传送至监控主机，由视频处理芯片压缩实时数据，压缩后的数据存为录像文件，并向监控中心传送压缩视频流；温湿度、电流、电压等模拟量及开关量通过变送器、传感器等实现采集[14]；继电器进行控制空调、门禁；机房开关电源、电力屏柜、UPS等供配电设备自带串口，直接接入监控主机的串口中，由监控中心服务器对设备的通信协议进行解析。通过对现场数据的收集，实现各站机房动环情况的实施监控。

本系统对河北广电省干线网无人值守机房的发电机运行情况也进行监控，采用油机控制模块，接入监控单元的监控主机，再传回省中心机房的监控中心，由省中心机房的工作人员对发电机进行远程操控，确保了无人值守站的供电安全，这点与其他运营商不同。

（2）数据的通信与传输

各监控主机完成数据收集并组织之后，通过网络传输，传送到省中心监控中心SC。整个监控系统的传输主要依托于省干线DWDM网与市县MSTP网，系统采用TCP/IP协议。

市级节点站、县级中继站、自建站动环信息的传送方式是不同的。市级节点机房的监控主机直接将采集信号通过干线数据网传送到省中心SC；县级中继机房监控主机先利用市县MSTP传输网的2M通道将信息传送至市级节点机房，再通过省干数据网传送至省中心SC；无人值守站信息的传送方式是这个系统的一大特点，也是该系统的一大创新点，无人值守站是干线网自建站，地处山区偏远地段，无法通过市县级网络传送，无线信号也非常微弱不稳定，几乎不可用，故在节约投资的前提下，利用干线网DWDM监控信道SC2通道进行传送，信号稳定顺畅。

（3）数据的存贮与分析

监控主机的数据上送到监控中心后，由监控中心对数据进行分析，与设定的条件进行对比，判断数据是否异常，从而发现各种告警。监控中心服务器将各机房监控单元数据存储于数据库中，以备后期查询。

（4）数据的呈现

上传的动环数据需要能够以声音、图像文字等多种形式直观地显示给监控中心的工作人员，从而实现对整个干线网的集中监测、控制与管理。

（二）系统特点

（1）干线网自建站动环信息通过DWDM监控信道SC2公务语音通道传送，方式既经济又简单实用。

通常其它广电网络都是通过租用运营商的无线网络进行传送，运营商自建站则是通过无线网或SDH 2M通道传送至SC，河北广电干线网则根据自身网络的特点，采用DWDM公务语音通道进行传送。在自建站和省监控中心增加一对Modem，将回传信息调制成56K数据，各自建站通过DWDM语音通道以轮询方式传送至省中心监控平台。以简单经济的方式解决了自建站动环监控信息传送的难题。

（2）实现自建站柴油发电机远程控制，确保柴油发电机正常工作。

一般动环监控系统只是对油机的状态进行监测，只能以告警方式提示监控人员，不能对发电机进行主动的有目的控制。

河北广电网络自建站大多地处山区，很有必要在满足电力供应的同时，减少油机的运行时间和油料的消耗，减轻油机的维护工作量，降低维护成本。自建站油机远程控制的实现方式，采用油机远程监控模块，对温度、电池电压进行监测，根据测量值控制油机的启动与倒换。油机运行时，动环系统监测其相关状态，进行实时检测，发电异常时，对油机进行干预控制，调整开关电源参数，确保油机正常工作。

（3）系统开发模式模块化，方便系统扩容或更新，同时对登陆权限进行控制，保证了网络资源和各项工作的安全性。

总结

经过施工与试运行阶段的检验，系统设计总体有效，遇到一些细节问题也进行了相应的修改，基本实现了预期目标。

系统投入使用后，通过动环网管实现了动态监控各机房市电、开关电源、UPS等供配电运行情况以及机房设备运行环境，为干线网维护人员处理故障提供了响应时间，保障了各站点传输设备正常运行。中心监控值班人员多次发现外站机房停电事故，均第一时间通知相关维护人员，并在必要时远程开启发电机，确保干线网设备安全运行。最典型的一次是唐山机房夜间供电设备操作完毕后忘记合上省网开关电源外电接入的空开，导致外电输入中断，蓄电池长时间放电，当时唐山机房值班人员并未察觉，省中心监控值班人员通过网管告警得知唐山设备出现电源故障，立即通知唐山机房的值班人员，及时将供电设备的电闸合上，避免了因停电造成唐山节点业务中断。北环自建站停电后，中心监控值班员曾多次在维护人员不能及时到达的情况下，通过动环网管远程操作，确保设备正常运行。自系统开始使用，没有出现一例因电源故障导致的网络业务中断。同时，中心监控值班人员多次远程控制空调，确保机房设备运行环境正常。动环监控系统的应用切实保障了省广电干线网高效、可靠、安全运行，同时保障了全省政法系统、财政系统、银行系统等专网业务的安全运行，具有良好的经济效益和社会效益。

动环监控系统的应用，确保了干线网设备的安全运行，一定程度上提高了网络维护水平及工作效率，为公司节约人力资源的同时，降低了网络运维成本，具有积极的促进作用。