電廠通信站通信自動化監控系統解決方案
一、 概述
通信自動化監控系統主要對通信機房、通信電源室、繼電保護室、SCADA 機房、開關室、電子室等區域的系統通信設備、自動化系統設備及電源設備進行集中監控，采集設備運行工況及實時報警信息，上報調度通信及公司運行維護人員手機；及時發現并處理相關故障，通信自動化監控系統記錄存儲設備故障的相關信息。對重要設備進行實時的監控、故障預警預報和歷史信息查詢管理,并對它們的內在聯系進行優化組合，為電力用戶提供一個穩定可靠、投資合理、高效方便的機房通信自動化集中監控系統。
按照電網公司《關于無人值班通信站的標準》要求，該項目華辰公司提供一套高起點、高標準的采用新技術、利用TCP/IP網絡技術把 管理網延伸到單個設備(網元)的技術方案，實現整個系統的網絡網元進行透明管理、建立一套符合本項目實際情況的有效、實用功能完善、運行穩定可靠的通信監控系統,以滿足電力安全生產需要。
系統的設計通過采用先進的計算機技術、網絡通訊技術、視頻傳輸技術、圖像處理技術和軟件組態技術等，可方便地實現對各個智能設備運行狀態、運行參數的顯示、處理和存儲等；并可實現各子系統之間的數據流動，并且具有強大的聯動功能；同時，本系統的故障自動檢測與專家診斷功能以及豐富的報警功能，也極大地減輕了機房維護人員負擔，在提高了機房系統的可靠性的同時提高了整個機房的運行效率。
通過機房通信集中監控管理系統對所有的信息、報警事件進行記錄，實現相關信息采集的實時化以及報警信息處理的自動化，為客戶的信息化、網絡化系統提供一個穩定機房環境保障。
二、設計依據
《電子信息系統機房設計規范》（GB50174-2008）
《國家電網公司發電廠重大反事故措施》（國家電網生【2007】883 號）
《國家發電企業信息通信安全性評價查評依據（2015》
《國家發電企業動力環境監控系統通用技術規范》、（Q/GDW1343-2014）
《國家電網公司信息機房評價規范》（Q/GDW 1345-2014）、
《國家電網公司物資采購標準 動力環境監控系統卷》
電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路結線施工及驗收規范 GB50171
電廠標識系統編碼標準GB/T50549-2010
智能變電站一體化監控系統功能規范 Q/GDW 678-2011
智能變電站一體化監控系統建設技術規范 Q/GDW 679-2011
三、設計原則
(1)技術先進性：系統設計符合工業監控與開放式設計標準，選用新的硬件產品和軟件技術。
系統高可靠性：系統的硬件和軟件均采用技術成熟的產品，平均無故障時間均在20萬小時以上，系統及設備間具有好的電氣安全隔離功能，出現故障時不會影響被監控設備的正常運行工作，并且系統還支持雙機熱備方案，保證系統的可靠性。
(2)系統高集成性：系統整合了機房內通信設備及環境設備的實時監控、數字視頻圖像，實現在單一平臺上的集中監控與管理。
(3)系統兼容性：系統支持各廠家提供的智能設備、模擬量和數字量設備，實現集中監控。
系統運行管理方便性：系統軟件圖形化、中文化、客戶化，使用戶方便，并可通過短信方式實時查詢系統設備的各種參數與狀態，掌握主動權。
(4)系統可擴展性：系統軟硬件均采用模塊化結構設計，有利于擴容與擴展，可根據現場情況通過增加所需模塊來擴容，不用整機擴容，減少浪費，保護原有投資。
(5)系統開發性：系統的本地設備鏈接庫采用SQL通用數據庫，并提供開放的數據與應用接口進行二次開發。
(6)系統實時性：系統支持實時數據刷新。按實際需求系統可提供輪巡傳送、有值變化傳送、系統自動選擇三種方式來傳送數據，根據實際需求選擇恰當，可以提高系統的實時性。
(7)建設時間短：在較短的時間內完成系統的安裝調試。
(8)網絡結構設計保證系統的可擴展性和兼容性。
(9)系統選型具有高性能價格比。
四、系統結構設計
（1）系統原理圖
整個系統主要由以下三個部分組成：通信監控系統平臺、現場設備采集層、遠程IE瀏覽站。
系統采用TCP/IP網絡架構，線纜采用光纖及屏蔽雙絞線傳輸，保證數據傳輸在環境、抗干擾等方面滿足在強電磁場干擾環境下使用。
通信集中監控系統系統由傳輸、軟件、采集子系統組成，采集系統完成底端數據的采集，傳輸系統將底端采集到的數據傳送到監控部，軟件系統完成系統設置、數據處理、告警產生、數據存儲、系統功能等。系統實現機房通信、自動化等設備,動力環境及視頻信號的集中監控管理，對通信、自動化等設備及動環數據進行集中監視、告警處理、遠程控制和統計分析。
通信自動化集中監控系統的通信監控主機采用熱備份使系統穩定可靠，根據機房結構布局，分別對機房的設備區的狀態、供電區的動力配電中的UPS、市電狀態及環境的數據、視頻圖像等進行實時的監控、故障預警預報和歷史信息查詢管理,并對它們的內在聯系進行優化組合，為電力用戶提供一個穩定可靠、投資合理、方便的通信監控系統。
系統利用通信控制服務器進行數據的采集，采集到的信號和數據，通過光傳輸網絡傳輸到集中監控服務器，用戶使用網絡中任一臺電腦都能登錄訪問監控服務器，查看現場各監控子系統的運行情況，并能進行必要的控制；各種設備的運行狀態、環境參數和供配電參數等可以集中在統一的軟件平臺上顯示，可以用IE瀏覽器通過網絡進行遠程瀏覽、查詢。系統具有完善、可靠的報警功能，報警方式靈活可選，報警對象和報警閥值可以預設。當有報警信息時，監控系統可及時自動發出聲音報警、彈出報警提示界面，可通過電話自動撥號和手機短消息將報警信息傳達到指定的人員。
（2）系統優點
基于網絡的全開放模式:本系統采用光傳輸以太網網絡結構, 光纖交換機采用可管理型，遵循標準的TCP/IP協議，各監測點通過通信控制服務器協議上傳數據,所有功能可以在用戶現有的網絡構架上實現；系統支持各種軟硬件接口（I/O，RS232/485、TCP/IP、SNMP等)，可以實現與其他平臺的無縫對接，傳遞各種報警信息。
一體化設計的數據采集服務器：本系統前端數據采集采用通信控制器服務器配置標準傳感器接口、設備監控接口和網絡接口，并集成短信報警模塊。對配置和管理可以通過瀏覽器進行，用戶不需要安裝額外的軟件。通過簡潔的網頁，用戶就可以進行配置，簡單易用，節省安裝維護人員。使用可以減少系統配置設備的數量,減少設備的安裝和連接點,提高系統的集成度。
系統自檢功能：系統具備有系統健康度功能，對監控系統本身運行情況進行實時的分析。系統可以針對服務器操作系統的資源負荷、運行狀態進行監測分析、保存，還可以生成報表。如果監控系統出現程序錯誤非法退出時，可以自動重新加載程序。極大的增加了系統的穩定性、安全性。
在線維護功能：系統不單只是支持日后的系統維護功能，同時還支持在線操作。在進行監控系統的維護時，不需要停止系統的運行，可以根據實際需要，對系統進行在線修改頁面、各種參數、屬性修改，不會因此錯過監控數據，保證全天候運行的連續性。
高度的可擴展性：監控系統建立在模塊化結構之上，所有的功能模塊可根據用戶的需求象搭積木一樣搭建到監控系統中，這種模塊化的結構可很好地適應系統后期建設中逐步擴大的監控設備，滿足日后升級、擴容的需要，以便用戶在增加新設備時，可方便地對系統進行擴展。
雙服務器備份：系統配置服務器I和服務器II，兩臺服務器通過心跳模式，連接成為互為備份的雙機系統，當主服務器停機后，備份服務器能繼續工作，防止發生采集數據丟失的問題。保證系統的實時性和可靠性。
五、系統功能
（1）系統界面
監控頁面的設計可以歸結為各種頁面對象的設計，利用這些對象可以組織成各種各樣的顯示畫面，這個組織過程稱為頁面組態，通過此項功能實現系統圖形化界面組態編程。
系統支持全中文界面，圖形化設計，支持電子地圖功能，支持仿3D場景顯示。界面的結構、層次清晰明了，能夠實時直觀地顯示設備的運行數據和運行狀態，場景仿真。
子系統的主界面包含所有子系統內監控設備的電子地圖，在該界面上可直接點擊子系統內的任意監控設備進入其運行狀態界面。同時，在子系統的主界面上為各功能模組設置訪問按鈕，通過點擊進入各功能模組界面（電子地圖），以便對分組的監控設備進行更清晰、更有針對性的監控。
當操作者點擊主界面或功能模組界面上某一監控設備后，畫面會自動切換到該設備的運行狀態圖或者彈出對相關設備的操作界面，以便管理人員查看和控制該設備。
系統提供集成開發環境，利用各種界面元素（例如按鈕、圓、矩形、直線、圖片、實時曲線、歷史曲線等）及編輯工具，使管理人員可以根據自己的需求設計個性化界面。例如對界面的框架結構進行調整、對監控單元的位置進行調整等。在使用過程中，對界面的修改能在線進行，修改即時生效。
（2）權限管理
通過在系統內核管理設置和數據庫管理設置操作管理級別，實現權限管理功能。
系統管理員的密碼設置，登錄系統必須驗證用戶名和登錄密碼。
操作權限：操作權限包括：實時數據查詢、歷史數據查詢、報警數據查詢、日志查詢、報警確認和恢復、設備管理、報警參數設置、用戶管理。
（3）WEB遠程瀏覽
本系統提供客戶端展現平臺軟件,同時提供瀏覽器支持，管理人員無需安裝軟件，就可直接在瀏覽器中，查看到各監控服務器的所有實時數據。在瀏覽站可隨時隨地了解設備的實際工作狀況，便于實現管控一體化，并且該監控畫面與客戶端展現平臺界面一致。
（4） 查詢功能
通過把各監控單元數據存儲到數據庫，對數據進行分類歸組，在查詢數據時，過濾不相關數據，以實現查詢功能。
系統對每一個監控單元（設備）的工作狀態、工作參量等內容提供簡單、直接的的查詢方式，查詢的結果可以輸出及打印。同時系統的查詢方式可以根據查詢條件過濾不關心的內容，要求直觀、簡潔，又不失完整性。
（5）數據管理
實時數據：系統能夠監控到相關設備的實時參量，并能實時進行查詢。系統提供實時的數據曲線。
歷史數據：對預設的監控對象有關參數，系統自動保存歷史數據。歷史數據不允許人進行修改，保證數據的可靠性、安全性。系統能提供多種形式的歷史數據曲線。
曲線可以提供日線、周線、月線等圖表，并能自定義時間跨度（如8:20-8:45）生成用戶所需圖表；歷史數據曲線的時間刻度可隨不同圖表的不同的時間跨度變化，當自定義的時間跨度小于2分鐘時，要求時間刻度能到秒或一個采樣周期。（注：當采樣數據發生突變，即變化值超出預設的范圍，系統允許以采樣周期為時間刻度保存實時數據，此時可以自定義一個短時間跨度以采樣周期為時間刻度生成歷史數據曲線；當采樣數據變化不大時，系統可通過各種優化算法只保存必要的數據以節省存儲空間。
（6）參數管理
通過數據庫實現系統的參數管理。
系統允許用戶對某些管理參數進行重新定義，例如：對報警級別進行重新定義、對“設備采樣周期（毫秒級）”、“界面顯示刷新周期”進行設置等。該參數可能直接影響到系統的運行，但其重新定義的范圍，保證不影響系統的整體運作。
（7）報警管理
通過對相關采集數據與數據庫內設定數值進行對比，當實時采集數據超過設定數值時，系統產生報警，并對報警數據進行歸類分組，從而實現報警管理功能。
系統的報警級別按重要性設為3級，級別越高的報警，表示重要性和危害性越大。系統具有并行處理報警的能力，對報警事件按優先級的高低進行處理。
報警方式：可以根據報警事件的報警級別提供不同的報警方式：窗口報警、短信報警、電話報警等，在兩次告警間的停頓時間可以靈活設置。
當報警發生，系統界面報警指示器閃爍，并播放告警語音,點擊告警指示器顯示報警的詳細說明。當發生報警時，系統向短信服務器發出報警信息或進行語音撥號（從報警觸發到發送報警信息的時間間隔不超過30秒），并對發送成功與否進行記錄。
具有輪班報警功能，可以設置分時段報警，不同時間的報警可以發送給不同的值班人員。可設置交接班人員姓名、交接班時間和交接班留言。可查詢交接班人員、時間和交接日志。
分組報警功能：系統允許對所有受控設備進行分組,不同組的設備產生的報警可以選擇不同的報警方式,并向各自的管理人員發送報警信息。
報警信息的查詢：系統提供完整的報警事件查詢功能，報警日志包含每一報警事件的報警時間、地點、報警設備、報警內容、確認人等信息。查詢方式該靈活多樣，允許用戶根據不同的組合條件對報警事件進行查詢。
報警信息的確認：系統默認對每一個報警事件均需進行確認。確認人的相關信息可以在系統日志內自動記錄。
（8） 日志管理
系統通過對歷史運行數據按時間進行分類，從而實現日志管理功能。
系統須提供基于數據庫的日志功能。
系統日志包括用戶操作日志、系統運行狀態日志、報警日志等。所有日志可根據查詢條件即時生成報表，可打印輸出。
系統日志不可被人修改；系統日志也不能被刪除。
（9）智能聯動
嵌入式數據采集主機具有智能聯動功能,通過對采集數據與數據庫內相關設定數值進行對比，當采集數據與設定值不符時，觸發輸出繼電器動作，從而實現聯動功能。
六、系統平臺
系統由軟硬件組成，硬件包括監控服務器1、監控服務器2，采控模塊、監測模塊、報警模塊與計算機網絡，軟件包括采集程序與管理平臺。
系統集環境監控，設備監控、動力電源監控、視頻監控、報警系統于一體，通過光傳輸網絡，將上述各子系統集成在一個統一的平臺上，達到所有子系統無縫集成、數據共享、一體化運作的應用目的。不但減輕機房維護人員負擔，提高系統可靠性，而且豐富的事件歷史記錄對系統設備的管理有著重要的參考價值，是機房運行維護部門的好幫手。
監控中心的服務器是負責通過TCP/IP與現場通信控制服務器進行通信。服務器將接收到的各類IP數據包（包括告警數據，運行事件數據），轉換為監控內部信息模型的標準格式，送往業務監控臺。還將業務監控臺送來的設備控制指令、設置指令及查詢指令通過網絡發送給監控主機，以實現相關的功能。
監控系統的業務操作臺是日常操作維護的事項。它具有實時的地圖化的圖形界面，以及各種圖象、聲音、文字的表達方法，告警轉聲光、轉手機、電話語音等方式，可以通過各種形式表示被監控對象的告警、及當前的設備參數、狀態、歷史數據的統計分析結果等等。還能夠通過接受管理人員的鼠標或鍵盤指令，將設備遙控、參數設定、系統維護、軟件升級等指令通過通信服務器發給各個現場監控單元。
監控服務器采用臺灣研華工業控制計算機，并配置成冗余雙機熱備系統。
電力系統對數據的完整及保障有著極高的要求，對系統的連續工作性和實時性要求較高。雙機冗余系統是一套集群解決方案，結合我公司產品的安全可靠性和集群技術的優點，為用戶提供一個完善的系統。
雙機備份方案的原理兩臺服務器通過軟件模式，連接成為互為備份的雙機系統，當主服務器停機后，備份服務器能繼續工作，防止用戶的工作被中斷。
在主服務器上安裝管理系統軟件，實時集中地監測各分布機房通信自動化設備狀態，根據需要遠程遙控一些設備，如空調、UPS電源等。對各種告警信息進行分級、分類處理，通過現場的告警和遠程無線（如手機短信）告警，通知相關人員及時處理告警事件。
管理系統軟件柔和進了運營維護信息管理系統，將日常運維管理，如：各監測點的實時監控信息、運維人員的日常詢查和身份識別等，和告警事件的處理管理，如：告警信息處理、人員通知、處理情況的反饋等，進行系統的管理，提高運維工作的效率和水平。
監控的管理軟件包括后臺服務器軟件和管理控制臺軟件兩部分。
后臺軟件：所有網絡監控機和網絡控制器將采集來的監控數據發送到后臺服務器軟件，服務器軟件進行數據的分揀，入庫，根據預設的條件判斷是否對上傳數據進行報警、聯動、通知管理人員功能。
管理控制臺軟件與服務器軟件交互，當服務器產生報警后在控制臺顯示出來，具有各種查詢功能，方便管理人員進行管理。
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