劉升偉，趙長(zhǎng)超，牟振龍

（中國(guó)人民解放軍31401部隊(duì)，濟(jì)南 250001）

1 智慧機(jī)房設(shè)計(jì)目標(biāo)

智慧機(jī)房動(dòng)環(huán)系統(tǒng)，在傳統(tǒng)分布式機(jī)房集中動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，一是增加機(jī)房環(huán)境自動(dòng)調(diào)控能力，在動(dòng)力環(huán)境出現(xiàn)問題時(shí)，能夠自動(dòng)快速啟動(dòng)調(diào)整程序，開啟或關(guān)閉空調(diào)、油機(jī)等動(dòng)環(huán)設(shè)備，確保機(jī)房環(huán)境合格、動(dòng)力穩(wěn)定可靠；二是增加動(dòng)力環(huán)境設(shè)備的預(yù)檢維護(hù)能力，將發(fā)電機(jī)啟動(dòng)維護(hù)、蓄電池放電維護(hù)和內(nèi)阻測(cè)試等預(yù)檢維護(hù)作業(yè)，交由系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行。三是改變值勤監(jiān)控內(nèi)容。在集中監(jiān)控端，值勤人員的主要職責(zé)是制訂動(dòng)環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行策略、查看動(dòng)環(huán)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行和調(diào)控作業(yè)報(bào)告、查看動(dòng)環(huán)調(diào)控設(shè)備告警等。

2 實(shí)現(xiàn)的主要功能

2.1 溫濕度環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)

系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)房溫、濕度變化，當(dāng)達(dá)到設(shè)置的閾值時(shí)，在系統(tǒng)自動(dòng)控制下，啟動(dòng)高精密空調(diào)等調(diào)整設(shè)備，對(duì)溫、濕度進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)指標(biāo)合格后，關(guān)閉相應(yīng)設(shè)備。當(dāng)機(jī)房?jī)?nèi)個(gè)別設(shè)備過熱時(shí)，可以根據(jù)溫度過高點(diǎn)在機(jī)房?jī)?nèi)的方位，選擇最近的空調(diào)，提高調(diào)整效能，盡可能避免由于局部過熱給通信設(shè)備帶來運(yùn)行隱患。

2.2 發(fā)電機(jī)自動(dòng)應(yīng)急啟動(dòng)

當(dāng)機(jī)房出現(xiàn)市電停電等故障時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入蓄電池組供電，同時(shí)系統(tǒng)迅速發(fā)出指令，啟動(dòng)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定、各指標(biāo)達(dá)到供電要求后，切換至發(fā)電機(jī)供電。在檢測(cè)到市電恢復(fù)穩(wěn)定后（如設(shè)定在市電恢復(fù)20分鐘后），關(guān)閉發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)入正常供電。

2.3 發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)維護(hù)

作為應(yīng)急供電裝備，柴油發(fā)電機(jī)的日常維護(hù)十分重要。在長(zhǎng)期未使用情況下，一般要求每周進(jìn)行一次啟動(dòng)維護(hù)，并且無負(fù)載運(yùn)行20分鐘以上，以起到疏通油路、潤(rùn)滑設(shè)備、啟動(dòng)電池充電的作用。和蓄電池組放電維護(hù)一樣，系統(tǒng)根據(jù)集中值維中心制訂的策略，到達(dá)啟動(dòng)維護(hù)時(shí)間時(shí)，先檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)本周是否進(jìn)行了應(yīng)急啟動(dòng)，如果已經(jīng)進(jìn)行了啟動(dòng)并持續(xù)供電超過20分鐘，就不再進(jìn)行此次維護(hù)，否則，按計(jì)劃對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)維護(hù)，檢測(cè)啟動(dòng)后頻率、電壓指標(biāo)，運(yùn)行20分鐘后自動(dòng)關(guān)閉。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

集中值維模式下的智慧機(jī)房動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，主要有感知層、調(diào)節(jié)維護(hù)層、遠(yuǎn)程集中控制層、數(shù)據(jù)中心和決策維護(hù)層組成。感知層由無線網(wǎng)關(guān)和各種傳感器組成，完成溫度、濕度、空調(diào)水壓、水浸、煙感、電壓、電流、電池表面溫度、門禁、發(fā)電機(jī)油量等信息的實(shí)時(shí)采集，A/D 變換等，并定時(shí)將采集到的信息通過無線網(wǎng)關(guān)，發(fā)送到遠(yuǎn)程控制主機(jī)。

調(diào)節(jié)維護(hù)層由高精密空調(diào)控制模塊、發(fā)電機(jī)控制模塊、蓄電池組測(cè)試維護(hù)模塊等組成。在空調(diào)、發(fā)電機(jī)、蓄電池組等相關(guān)設(shè)備上安裝智能控制節(jié)點(diǎn)。各節(jié)點(diǎn)根據(jù)設(shè)備廠家提供的控制開發(fā)接口進(jìn)行嵌入式開發(fā)，由無線收發(fā)模塊、處理模塊、繼電器等部件組成，主要任務(wù)是接收上級(jí)調(diào)控指令，進(jìn)行指令轉(zhuǎn)換，控制設(shè)備進(jìn)行各種調(diào)控操作。

遠(yuǎn)程集中控制層包括遠(yuǎn)程控制主機(jī)及相應(yīng)的應(yīng)用軟件，安裝在遠(yuǎn)程機(jī)房?jī)?nèi)，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)收集感知層數(shù)據(jù)，上報(bào)數(shù)據(jù)維護(hù)中心，并按照集中決策維護(hù)層下發(fā)的策略，對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)溫濕度、電源等情況變化作出實(shí)時(shí)反應(yīng)，向調(diào)節(jié)維護(hù)設(shè)備發(fā)出調(diào)節(jié)命令，確保機(jī)房?jī)?nèi)動(dòng)力環(huán)境合格。同時(shí)，依據(jù)集中決策層下發(fā)的策略，通知調(diào)節(jié)維護(hù)層開展相應(yīng)的預(yù)檢維護(hù)作業(yè)。

數(shù)據(jù)中心可以部署在遠(yuǎn)程機(jī)房，也可以部署在云端，主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)各遠(yuǎn)程機(jī)房?jī)?nèi)傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)、調(diào)節(jié)作業(yè)情況和預(yù)檢維護(hù)情況。

集中決策維護(hù)層部署在集中值維中心，由集中決策維護(hù)服務(wù)器和監(jiān)控終端組成，負(fù)責(zé)監(jiān)視各遠(yuǎn)程機(jī)房動(dòng)環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行情況、制定維護(hù)策略、評(píng)估運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)、顯示各機(jī)房動(dòng)環(huán)設(shè)備告警等。

4 主要技術(shù)選型

4.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)關(guān)

各種傳感器和智能控制節(jié)點(diǎn)均選用ZigBee 無線傳感器，ZigBee 建立在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)上，工作在2.4G和868/968MHz，傳輸速率為250kbps，室內(nèi)復(fù)雜條件下傳輸距離為二十米以上，具有近距離、低功耗、低速率、高可靠性、組網(wǎng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。在機(jī)房?jī)?nèi)安裝時(shí)，無需布線，每年更換一次5號(hào)電池即可保證能量供應(yīng)。無線網(wǎng)關(guān)選用具有接入驗(yàn)證功能的工業(yè)級(jí)ZigBee 以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，確保在機(jī)房?jī)?nèi)障礙物較多、電磁條件復(fù)雜等條件下的通信效果。當(dāng)油機(jī)房距離較遠(yuǎn)，或受機(jī)房屏蔽影響，不能直接接入ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可采用ZigBee 節(jié)點(diǎn)接力或現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)網(wǎng)線等方式解決。

4.2 數(shù)據(jù)維護(hù)中心

數(shù)據(jù)維護(hù)中心采用SQLServer、Oracle 等傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)各遠(yuǎn)程機(jī)房和集中決策服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)的快速存取，并為日后對(duì)動(dòng)環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行相關(guān)性分析、數(shù)據(jù)挖掘研究奠定基礎(chǔ)。

4.3 集中決策維護(hù)層

集中決策維護(hù)層包括集中決策維護(hù)服務(wù)器和集中值維終端，采用B/S 架構(gòu)，維護(hù)人員通過瀏覽器即可訪問。與傳統(tǒng)分布式機(jī)房集中動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)不同的是，經(jīng)過驗(yàn)證的值勤人員登錄后，不再集中顯示各機(jī)房動(dòng)環(huán)系統(tǒng)溫濕度、蓄電池電壓、電流等具體數(shù)據(jù)，而是重點(diǎn)顯示各遠(yuǎn)程機(jī)房動(dòng)環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行情況，完成的調(diào)控作業(yè)、預(yù)檢維護(hù)作業(yè)情況等，并實(shí)時(shí)顯示各機(jī)房動(dòng)環(huán)系統(tǒng)隱患告警（比如蓄電池內(nèi)阻變化超出范圍、發(fā)電機(jī)油量不足等）。

5 結(jié)束語

本文從動(dòng)環(huán)系統(tǒng)專業(yè)值勤人員的角度出發(fā)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和市場(chǎng)上廣泛存在的智能控制設(shè)備，提出了一種集中值維模式下的智慧機(jī)房動(dòng)環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，解決了傳統(tǒng)動(dòng)環(huán)監(jiān)控只“監(jiān)”不“控”的問題，使得機(jī)房動(dòng)環(huán)系統(tǒng)不僅具有精確的感官，也具有了敏捷的大腦和靈活的四肢，實(shí)現(xiàn)了機(jī)房動(dòng)環(huán)維護(hù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、即時(shí)調(diào)節(jié)、科學(xué)維護(hù)。系統(tǒng)將維護(hù)人員從日常繁重的調(diào)整維護(hù)作業(yè)中解放出來，專注于整體運(yùn)行決策，減少了值勤人員工作量，提高了值勤維護(hù)能力。方案簡(jiǎn)單可行，適合開發(fā)實(shí)踐。