安徽四創(chuàng)電子股份有限公司 張 　劍

融合接入監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

安徽四創(chuàng)電子股份有限公司 張 劍

本文對(duì)監(jiān)控機(jī)房的需求進(jìn)行了深入的分析，根據(jù)監(jiān)控機(jī)房接入設(shè)備種類和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，提出了一種融合接入監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，分析了系統(tǒng)的架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，以及系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式。

機(jī)房監(jiān)控；多模態(tài)；數(shù)據(jù)庫(kù)；告警聯(lián)動(dòng)

1　 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展和信息化技術(shù)的不斷進(jìn)步，各類固定式和移動(dòng)式監(jiān)控機(jī)房數(shù)量越來(lái)越多，為了應(yīng)對(duì)市電停電、設(shè)備故障等意外情況，保障設(shè)備安全運(yùn)行，市場(chǎng)上出現(xiàn)了各類動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，然而現(xiàn)有的動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)普遍存在著接口協(xié)議單一，功能擴(kuò)展復(fù)雜的問(wèn)題，例如串口只兼容一種協(xié)議，或只能通過(guò)另外的接口接入其他協(xié)議，無(wú)法通過(guò)一個(gè)設(shè)備同時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)、串口和開(kāi)關(guān)量信號(hào)，另外現(xiàn)有動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控設(shè)備雖然可以發(fā)出聲光報(bào)警信息，然而當(dāng)工作人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)報(bào)警的情況下，仍然不能保證危險(xiǎn)被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于特別危急的狀況為保障人員安全未能提供最基本的聯(lián)動(dòng)操作[1]。

因此，亟待一種接入靈活、協(xié)議多樣、功能擴(kuò)展方便、報(bào)警方式多樣和提供基本的聯(lián)動(dòng)操作的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)克服上述缺陷。

2　 融合接入監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

監(jiān)控機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備主要包括UPS、電池、溫感、煙感、漏水繩、空調(diào)、以及各類服務(wù)器和專業(yè)設(shè)備等[2]，為了確保機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的動(dòng)力、環(huán)境和安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)[3-4]，并在危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)主動(dòng)告知管理人員，并提供一定的聯(lián)動(dòng)功能降低危險(xiǎn)發(fā)生后的影響。

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要包括用于各類傳感器接入的硬件部分以及用于傳感器數(shù)據(jù)處理與分析的監(jiān)控軟件兩大部分。硬件部分主要是在本地?cái)?shù)據(jù)管理服務(wù)器內(nèi)部集成了主控板、交換機(jī)、NVR、數(shù)字量采集器、短信貓、串口服務(wù)器、漏水控制器等設(shè)備，其中交換機(jī)可用于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)接入，分別監(jiān)視機(jī)房人員出入和設(shè)備運(yùn)行狀況，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)通過(guò)系統(tǒng)提供的網(wǎng)口經(jīng)交換機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)，實(shí)現(xiàn)錄像存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)圖像預(yù)覽等功能。門禁主機(jī)也通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)連接，監(jiān)控軟件可控制門禁的發(fā)卡、開(kāi)門和人員權(quán)限管理。煙感、溫感等數(shù)字量設(shè)備通過(guò)接線端子與數(shù)字量采集器互連，數(shù)字量采集器將開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)并通過(guò)RS485接口與主控板互連，主控板處理數(shù)字量采集器采集的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，并與門禁系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。溫濕度、UPS、空調(diào)等設(shè)備通過(guò)與串口服務(wù)器連接，再通過(guò)內(nèi)部交換機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺匕澹照{(diào)器根據(jù)溫濕度傳感器進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。

圖1　 本地?cái)?shù)據(jù)管理服務(wù)器硬件架構(gòu)

本地?cái)?shù)據(jù)管理服務(wù)器內(nèi)運(yùn)行監(jiān)控軟件，軟件采用CS架構(gòu)，分為服務(wù)端軟件和客戶端軟件，服務(wù)端軟件負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和處理，并將數(shù)據(jù)傳遞到客戶端，客戶端軟件則實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、配置和查詢等功能。

監(jiān)控軟件服務(wù)器端的功能主要分為四個(gè)部分：第一，收發(fā)傳感器的數(shù)據(jù)。包括，溫濕度傳感器、煙感、漏水檢測(cè)器、UPS、空調(diào)、配電柜以及門禁的數(shù)據(jù)。通過(guò)串口或者IP的方式接收這些傳感器采集的數(shù)據(jù)，有的還可以通過(guò)硬件指令對(duì)其進(jìn)行控制。第二，客戶端數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支撐。服務(wù)器的宿主，本地客戶端，可以通過(guò)調(diào)用服務(wù)器提供的接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)用戶邏輯業(yè)務(wù)層面的應(yīng)用，包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)檢索、告警聯(lián)動(dòng)、配置管理和用戶管理。第三，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。提供與sqlserver2005數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)連接接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、人員信息以及視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。第四，遠(yuǎn)程平臺(tái)數(shù)據(jù)推送。為了與其他大平臺(tái)對(duì)接，服務(wù)器提供主動(dòng)推送的功能，把本地實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)推送給遠(yuǎn)端的平臺(tái)。

圖2　 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

3　 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 多模態(tài)數(shù)據(jù)接入技術(shù)

系統(tǒng)內(nèi)部集成了多種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，包括數(shù)字量采集器、串口服務(wù)器和交換機(jī)，根據(jù)接入設(shè)備的不同，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議也不同，本系統(tǒng)與數(shù)字量采集器和串口服務(wù)器的數(shù)據(jù)通信協(xié)議遵循modbus協(xié)議，通過(guò)交換機(jī)與NVR和門禁控制器的通信則采用調(diào)用SDK的方式實(shí)現(xiàn)。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)分為兩個(gè)部分，分別是視頻數(shù)據(jù)庫(kù)和其他設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)，視頻數(shù)據(jù)庫(kù)由NVR管理，其他設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)采用sqlserver2005。主要存儲(chǔ)ups數(shù)據(jù)、精密空調(diào)數(shù)據(jù)、溫濕度數(shù)據(jù)、煙感、溫感數(shù)據(jù)、門禁數(shù)據(jù)、漏水?dāng)?shù)據(jù)。用戶操作記錄也存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。視頻數(shù)據(jù)能夠滿足一周（7天）的高清存儲(chǔ)，其他數(shù)據(jù)能夠滿足一年的存儲(chǔ)，并有一定的冗余。發(fā)送給遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)可以xml或者ini的方式，服務(wù)端實(shí)時(shí)的監(jiān)控文件變化。

3.3 告警與聯(lián)動(dòng)技術(shù)

可通過(guò)客戶端軟件配置各個(gè)設(shè)備報(bào)警閾值和報(bào)警級(jí)別，當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定的報(bào)警閾值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警級(jí)別可選擇默認(rèn)設(shè)置或手動(dòng)設(shè)置，根據(jù)不同的報(bào)警級(jí)別報(bào)警信號(hào)分為軟件界面高亮閃爍顯示，聲光報(bào)警器打開(kāi)和短信報(bào)警三種方式，其中消防和漏水報(bào)警為最高級(jí)別，當(dāng)消防和漏水傳感器發(fā)出報(bào)警時(shí)，門禁系統(tǒng)隨之聯(lián)動(dòng)，打開(kāi)房門，方便人員快速撤離，確保人員和財(cái)產(chǎn)安全。

4　 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

通過(guò)對(duì)融合接入監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)的分析，最終完成整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)主要包括傳感器模塊、本地?cái)?shù)據(jù)管理服務(wù)器模塊和顯示控制模塊，三大模塊組成，系統(tǒng)示意如圖3所示。

系統(tǒng)的軟件架構(gòu)是基于WCF框架的。服務(wù)器端寄宿在本地?cái)?shù)據(jù)管理服務(wù)器上，客戶端可運(yùn)行于本地?cái)?shù)據(jù)管理服務(wù)器或外部計(jì)算機(jī)上。運(yùn)行于外部計(jì)算機(jī)上的客戶端可以通過(guò)代理的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器端接口的調(diào)用，客戶端軟件界面如圖4所示。

圖3　 系統(tǒng)示意圖

圖4　 客戶端軟件界面

5　 結(jié)論

本文基于多模態(tài)數(shù)據(jù)接入技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)和告警聯(lián)動(dòng)技術(shù)設(shè)計(jì)了融合接入監(jiān)控系統(tǒng)，并基于WCF框架設(shè)計(jì)了監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)一套硬件設(shè)備即可接入多模態(tài)的機(jī)房動(dòng)力、環(huán)境與安全監(jiān)控傳感器。系統(tǒng)經(jīng)測(cè)試，當(dāng)傳感器達(dá)到閾值后，軟件界面報(bào)警、聲光報(bào)警和短信報(bào)警響應(yīng)時(shí)間小于5秒，當(dāng)報(bào)警解除后，軟件界面、聲光和短信報(bào)警自動(dòng)恢復(fù)正常，并經(jīng)過(guò)了7*24小時(shí)烤機(jī)試驗(yàn)。系統(tǒng)具有硬件高度集成，軟件功能豐富的特點(diǎn)，為企業(yè)在機(jī)房監(jiān)控管理方面提供了新的解決方案。

[1]蘭文雄．淺談機(jī)房消防系統(tǒng)[J]．城市建設(shè)理論研究,2014(10): 2095-2104．

[2]李興．電網(wǎng)無(wú)人值守機(jī)房的集中監(jiān)控應(yīng)用的研究[J]．信息通信,2015(4):251-252．

[3]張微,馬玉國(guó)．通信機(jī)房環(huán)境動(dòng)力集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]．科技與企業(yè),2015(7):80-80．

[4]王志強(qiáng)．機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．電視技術(shù),2008, 32(8):74-75．

張劍（1986—），安徽六安人，研究生，現(xiàn)就職于安徽四創(chuàng)電子股份有限公司，主要研究方向：機(jī)房監(jiān)控、嵌入式、音視頻處理。