台区综合环境监控系统设计与实现

高晨光

摘要：本文设计实现综合环境监控系统，由集中监控平台和多个前端采集模块组成，通过多种传感器采集环境参数并上报，集中监控平台对采集数据实时汇总并进行可视化分析，有效降低人工巡检成本，提高自动化程度。

关键词：环境监控;实时;自动化;数据采集

监测台业务系统及配套设施日益增多，环境设备必须不间断提供服务。传统人工巡检成本较高，且无法及时发现和处理突发事故，对业务系统稳定运行留下隐患。

一、总体设计

系统结构分为三层：应用层即集中监控平台，负责业务逻辑的实现，集中显示环境参数，并向用户提供交互接口;采集层由多个前端监控模块并联而成的数据采集网，负责各项环境参数的收集和回传;应用层与采集层通过内部网络连通。

二、集中监控平台设计与实现

集中监控平台采用F1ex+FluorineFx+C#+Oracle多层架构实现，各层在执行过程中通过标准化松耦合大幅提高可维护性。主要包括：

表示层：采用Flex作为前端表示层开发语言，提供用户端浏览器可执行的状态显示、数据图形化统计和分析、短信报警及各类功能互动界面。

业务层：系统后端业务层采用开源FluorineFx通信网关，可视化数据分析软件Web服务器前端能够以广播方式与多个客户端建立连接，同时发送多组并行数据，并将结果返回给客户端展示;后端能够与各前端监控模块软件或数据库服务器建立通讯连接，实时接收相关数据。

数据层：用于为上层系统提供数据支持，包括Oracle数据库服务器所储存的数据、前端监控模块传感器实时回传数据以及http流媒体网络信息。

1.主服务程序设计

主服务程序负责读取并解析数据库中各类环境参数，若超出报警门限表中的阈值范围，则以GSM短信的方式报警nata_ZhiBan表中的当值人员，并把报警记录存入数据库。

（1）网络信号采集

网络信号采集数据包含两部分：网络连通测试数据及站点在线监测数据。对于实时在线要求程度较高的业务，如视频播放下载，录像实时监看等，需对专用网络线路实时监测并分析网络质量。本系统通过绘制实时网络节点延时回传数据曲线，直观反映当前网络线路情况;对主要线路节点IP及重要程度等级高的站点进行监控，每5秒ping操作一次，并写入数据库服务器。

（2）任务调度

前端监控模块与监控平台建立连接时会创建子线程来处理数据传输，如果同一时间多个前端主机并发访问，频繁的创建和销毁线程，将造成占用冲突。系统引入了线程池来调度子线程，当有连接请求时，线程池自动分配子线程来处理，当连接断开时，子线程重新回到线程池，减少了创建和销毁线程的时间。其中任务总调度线程ThreadMain负责启动并协调各任务线程的进入和退出。各任务线程从总线程中得到任务参数后，执行各自任务并将结果入库。

图1实时任务调度流程

2.Web服务设计

Web服务把大量的数据库表实时显示在网页上，利用Event机制完成数据绑定，从而保持数据同步。本系统中的参数数据查询、报警记录查询、系统日志查询等功能都采用该方式。数据源对象发生变化后，会派发Event Change消息，通知浏览器实时更新数据。

对于非数据库类型的数据，系统通过将webservice或remoting方式得到的Flex数据绑定给控件实现数据同步，只要控件被动操作或者定时器刷新，数据就会进行溯源同步。

三、前端监控模块设计与实现

前端监控模块采用工控机作为采集服务器，传感器模块采用RS232或者Rs-485连接工控机，并使用Modbus传输协议进行通讯。

1.动力系统参数监控

（1）市电监控

系统对市电的各高/低压柜和变压器的电压、电流、频率以及其他配电设备的运行状态等参数实时监控，超出阈值实时报警，并可查询90天内报警记录。同时系统对设备间机柜的负载实时监控并绘制曲线，直观显示电力负荷情况。

（2）UPS监控

系统通过通用协议对UPS进行监测与诊断，包括：在线监控蓄电池组的运行情况，监控项目包括单体电池电压测量、充放电电流测量，根据充电电流的大小可准确判断潜在风险，如负载过重，过充电，过放电等;电池温度监控，当表面温度超出限定值时，实时报警。

2.温湿度参数监控

温湿度传感器主要部署在设备间及配电室机房，具备RS485硬件接口（具有防雷设计），协议层兼容标准的工业Modbus-Rtu协议，温度分辨率：0.1℃，湿度分辨率：1%RH。各设备间部署的精密空调系统采用RS232或者RS-485总线通讯方式，通过通用协议进行监控。系统能够监控空调压缩机、加湿器、除湿器、风机运行情况、回风温湿度及环境温湿度等参数。

四、结论

针对目前监测台环境监控自动化程度低、实时性和交互性差等问题，本文设计并实现了一套可视化台区综合环境监控系统，使用B/S架构和开源中间件FlourineFx开发，具有动态直观、实时监测、报警迅速等特点，采用通用接口及协议，具有高度的可扩展性，后续可进行智能化升级。系統经测试运行稳定，大幅降低人工巡检成本，保障业务工作更好开展。