一、系統(tǒng)總述

1. 背景需求

配電房是電力系統(tǒng)末端配電網(wǎng)中分配、傳輸電能的重要場所，是城市配電網(wǎng)系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。配電房具有分布廣、數(shù)量多、管理復(fù)雜等特點，一直是配電網(wǎng)運行管理工作中的薄弱環(huán)節(jié)。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對電能的需求量不斷增加，對電網(wǎng)運行的可靠性要求也越來越高。因此，配電房的智能化建設(shè)迫在眉睫。通過建設(shè)配電房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對配電房內(nèi)各種環(huán)境參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)測，提升配電房的運行效率和安全性，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2. 項目概況

本項目位于**區(qū)內(nèi)，配電房面積約60平方米，配備有30多臺配電機柜、1臺直流屏柜、4臺風機及1個水泵和集水坑。項目的主要監(jiān)控對象包括開關(guān)狀態(tài)、直流屏、漏水、溫濕度、煙霧探測器、防盜報警、照明等設(shè)備。系統(tǒng)將變壓器、配電、環(huán)境、火災(zāi)消防、門禁等所有監(jiān)控量在監(jiān)控系統(tǒng)主界面上進行一體化顯示和控制。為確保在停電情況下系統(tǒng)仍能正常運行，特別配備了一臺5KVA的UPS電源，保證至少10小時的后備時間。

3. 設(shè)計依據(jù)

• 機房環(huán)境集中監(jiān)控用戶要求
• 《計算廣播機房環(huán)境安全要求》
• 《計算機站場地技術(shù)條件》（GB2887-89）
• 《工業(yè)企業(yè)通信接地設(shè)計規(guī)范》（GBJ79-85）
• 《安全防范工程程序與要求》（GA/T75-94）
• 《智能建筑設(shè)計規(guī)范》（GB/T 50314-2000）
• 《低壓配電設(shè)計規(guī)范》（GB 50054-95）
• 《中華人民共和國公共安全行業(yè)標準》（GA 247-2000）

4. 設(shè)計原則

• 先進性：系統(tǒng)軟件與硬件均采用最新的成熟技術(shù)，保持一定的前瞻性，能夠適應(yīng)未來科技發(fā)展的需求。
• 可靠性：選用成熟的技術(shù)和設(shè)備，確保系統(tǒng)的高可靠性和長壽命。
• 運行管理方便：采用全中文B/S架構(gòu)設(shè)計，操作簡便直觀。
• 可擴展性強：支持分布式系統(tǒng)架構(gòu)，易于添加新的監(jiān)控設(shè)備而不影響現(xiàn)有設(shè)備的運行。
• 接口豐富：提供多種智能設(shè)備監(jiān)控接口，支持第三方軟件的兼容性。
• 施工簡化：采用標準化的通訊接口和網(wǎng)絡(luò)連接方案，簡化現(xiàn)場施工過程。
• 技術(shù)支持能力強：選擇技術(shù)實力雄厚的服務(wù)提供商，確保項目順利實施。
• 建設(shè)時間短：能夠在較短時間內(nèi)完成系統(tǒng)的安裝與調(diào)試。

5. 系統(tǒng)性能

• 先進性：系統(tǒng)設(shè)計和技術(shù)選型具有前瞻性，能夠適應(yīng)未來的科技進步。
• 可靠性：設(shè)備具有優(yōu)秀的電磁兼容性和電氣隔離特性，確保系統(tǒng)的安全性和抗干擾能力。
• 穩(wěn)定性：系統(tǒng)支持多種第三方智能設(shè)備的接口協(xié)議，確保長期穩(wěn)定運行。
• 實時性：能夠?qū)崟r傳輸和保存圖像及數(shù)據(jù)，便于后續(xù)的查詢與分析。
• 實用性：系統(tǒng)性價比高，施工簡便，易于維護和使用，運行成本低。
• 擴展性：采用分布式架構(gòu)設(shè)計，支持系統(tǒng)未來的擴展需求。
• 兼容性：能夠適應(yīng)不同的操作平臺和語言環(huán)境，與不同供應(yīng)商的產(chǎn)品兼容。
• 靈活性：系統(tǒng)構(gòu)成簡單，功能配置靈活，利用現(xiàn)有計算機資源滿足不同業(yè)務(wù)部門的需求。
• 維護性：支持在線診斷和檢測，快速定位并處理系統(tǒng)故障。

二、系統(tǒng)設(shè)計

1. 系統(tǒng)概述

智慧站房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)基于有線或無線通信技術(shù)，實現(xiàn)對站內(nèi)變壓器、配電設(shè)備、環(huán)境條件、門禁控制、防盜報警、暖通空調(diào)、照明等要素的全面監(jiān)控，并將這些信息遠程傳輸至監(jiān)控中心。系統(tǒng)采用分層、分區(qū)的分布式結(jié)構(gòu)，主要包括站端控制主機和軟件系統(tǒng)兩大部分。監(jiān)控系統(tǒng)將所有監(jiān)控數(shù)據(jù)在主界面上進行一體化展示和控制，即使在網(wǎng)絡(luò)中斷或服務(wù)器故障的情況下，站端設(shè)備也能獨立運行，實現(xiàn)正常的刷卡開門、聯(lián)動報警、設(shè)備控制及數(shù)據(jù)記錄等功能。

2. 系統(tǒng)架構(gòu)

智慧站房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的整體架構(gòu)包括三個層次：主站層（管理層）、通訊間隔層（傳輸層）和遠端設(shè)備層（執(zhí)行層）。這種分層設(shè)計不僅符合當前通信系統(tǒng)的設(shè)計標準，還能確保每層都能獨立完成監(jiān)控任務(wù)，即便在上下層間出現(xiàn)通信故障時也不受影響。

• 主站層：作為在線監(jiān)控系統(tǒng)的指揮中樞，主要由安裝有站端監(jiān)控軟件的主機和服務(wù)器組成，負責數(shù)據(jù)的接收、分析、管理和決策執(zhí)行。
• 通訊間隔層：負責站端設(shè)備與主站之間的數(shù)據(jù)交換，是系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。本項目中采用了4G網(wǎng)絡(luò)和Internet協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，遠端控制中心與監(jiān)測設(shè)備間的通信則通過RS485總線實現(xiàn)。
• 遠端設(shè)備層：包含各種監(jiān)控設(shè)備，如溫濕度傳感器、視頻監(jiān)控攝像頭等，負責采集站房內(nèi)的環(huán)境參數(shù)和運行狀態(tài)，并向通訊層發(fā)送數(shù)據(jù)或接收來自主站的控制指令。

3. 子系統(tǒng)設(shè)計

針對本配電房的具體需求，環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)劃分為以下幾個子系統(tǒng)：

• 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)：在配電房的入口處及設(shè)備機柜通道前后設(shè)置監(jiān)控攝像頭，共6個，能夠采集、存儲、發(fā)布視頻圖像，監(jiān)控系統(tǒng)能夠動態(tài)查詢到實時視頻圖像。
• 直流配電屏監(jiān)測：對配電房內(nèi)直流配電屏的運行參數(shù)及狀態(tài)進行實時監(jiān)測，一旦發(fā)生故障及報警通過監(jiān)控平臺發(fā)出對外報警。通過直流/交流配電屏設(shè)備提供的RS485（或RS232）智能接口及通訊協(xié)議，采用總線的方式將直流/交流配電屏的監(jiān)控信號直接接入監(jiān)控主機的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行直流/交流配電屏的實時監(jiān)測。系統(tǒng)可對監(jiān)測到的各項參數(shù)設(shè)定越限閥值，一旦發(fā)生越限報警，系統(tǒng)將發(fā)出報警，同時產(chǎn)生報警事件進行記錄存儲并有相應(yīng)的處理提示，第一時間發(fā)出電話撥號、手機短信、E-Mail等對外報警。
• 風機監(jiān)控：對機房內(nèi)風機的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，同時可對風機實現(xiàn)遠程的開關(guān)機控制。由于風機不具有智能接口，通過單相導(dǎo)軌電表（帶控制）或中間繼電器來實現(xiàn)風機的開關(guān)機電源控制，單相導(dǎo)軌電表（帶控制）模塊通過RS485智能接口及通訊協(xié)議采用總線的方式將信號接入監(jiān)控主機的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行風機開關(guān)機控制和運行狀態(tài)的實時監(jiān)測。系統(tǒng)支持定時開關(guān)機設(shè)置，使風機自動工作不需人為干預(yù)，延長設(shè)備使用壽命，達到節(jié)能降耗、無人值守的目標。
• 燈光照明控制：對站房內(nèi)燈光照明回路進行遠程的開關(guān)燈控制。通過單相導(dǎo)軌電表（帶控制）或中間繼電器來控制燈光照明回路220V電源的通斷電，從而實現(xiàn)燈光照明的開關(guān)燈控制，并通過相導(dǎo)軌電表（帶控制）模塊通過RS485智能接口及通訊協(xié)議采用總線的方式將信號接入監(jiān)控主機的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行燈光照明的開關(guān)燈控制。系統(tǒng)支持定時開關(guān)燈設(shè)置，使燈光照明自動工作不需人為干預(yù)，延長設(shè)備使用壽命，達到節(jié)能降耗、無人值守的目標。
• 水位監(jiān)測：通過設(shè)置水位檢測傳感器來監(jiān)測水位情況。水位傳感器的RS485接口與監(jiān)控主機的RS485接口連接，由監(jiān)控主機對實時監(jiān)測采集的現(xiàn)場信號進行數(shù)據(jù)實時分析處理及數(shù)據(jù)存儲。系統(tǒng)可對監(jiān)測到的各項參數(shù)設(shè)定上下限閥值，一旦參數(shù)發(fā)生超限報警，在相應(yīng)位置發(fā)生報警的參數(shù)會變紅色顯示，同時產(chǎn)生報警事件進行記錄存儲并有相應(yīng)的處理提示，系統(tǒng)一旦監(jiān)測到有報警或參數(shù)越限，第一時間發(fā)出電話撥號、手機短信、E-Mail等對外報警。
• 煙感監(jiān)測：在配電柜前后側(cè)及變壓器上端共設(shè)置3個煙感探測器，進行實時火警監(jiān)測，一旦發(fā)生報警通過監(jiān)控平臺發(fā)出對外報警。將煙感探測器提供的干接點信號直接接入監(jiān)控主機的DI口，由監(jiān)控平臺軟件進行消防的實時監(jiān)測。系統(tǒng)產(chǎn)生報警事件進行記錄存儲及有相應(yīng)的處理提示，第一時間發(fā)出電話撥號、手機短信、E-Mail等對外報警。
• 溫濕度監(jiān)測：在站房的各個重要部位安裝溫濕度傳感器，對環(huán)境溫濕度進行實時監(jiān)測。通過溫濕度傳感器的RS485智能接口和通訊協(xié)議采用總線的方式將信號接入監(jiān)控主機的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行溫濕度的實時監(jiān)測。系統(tǒng)可對溫度和濕度參數(shù)設(shè)定越限閥值，一旦溫濕度發(fā)生越限報警，系統(tǒng)將發(fā)出報警，同時產(chǎn)生報警事件進行記錄存儲并有相應(yīng)的處理提示，第一時間發(fā)出電話撥號、手機短信、E-Mail等對外報警。系統(tǒng)支持與空調(diào)等其他子系統(tǒng)的聯(lián)動控制，如當溫度過高時自動聯(lián)動啟動空調(diào)進行制冷。
• 門禁監(jiān)控：對站房門進行門禁管理，采用進門刷卡（刷卡方式可選IC卡、指紋、密碼）、出門按按鈕的進出驗證方式，由監(jiān)控平臺軟件進行機房出入的門禁管理。使用網(wǎng)絡(luò)門禁控制器，通過網(wǎng)絡(luò)門禁控制器設(shè)備提供的TCP/IP接口及通訊協(xié)議，采用網(wǎng)絡(luò)的方式將門禁信號接入監(jiān)控主機，由監(jiān)控平臺軟件進行門禁的實時監(jiān)測。系統(tǒng)支持人員進出記錄、權(quán)限管理、遠程設(shè)置操作、集中發(fā)卡功能及與其他子系統(tǒng)的聯(lián)動功能，如發(fā)生火警時聯(lián)動門禁控制器自動打開各道門的電鎖以便逃生等。

三、系統(tǒng)特點

• 集中監(jiān)控：系統(tǒng)對站房內(nèi)各種動力設(shè)備、環(huán)境設(shè)備及系統(tǒng)狀態(tài)信息、報警信息等進行完整集中監(jiān)控，并具備良好的擴展性，實現(xiàn)跨區(qū)域集中監(jiān)控管理。
• 來電自啟動功能：監(jiān)控主機采用低功耗ARM芯片和嵌入式操作系統(tǒng)，內(nèi)置硬件看門狗，具有故障自動恢復(fù)功能，當主機重新啟動后，整個監(jiān)控系統(tǒng)也隨著在運行。
• WEB顯示功能：監(jiān)控主機內(nèi)置WEB服務(wù)器，支持B/S架構(gòu)，管理人員可直接通過瀏覽器和相應(yīng)權(quán)限實時查看站房內(nèi)所有動力環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，可以遠程管理、調(diào)整相關(guān)設(shè)備的工作參數(shù)。
• 日志管理功能：整套機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)對各種報警信息、系統(tǒng)事件、設(shè)備參數(shù)等進行詳細的記錄，能夠以報表形式進行數(shù)據(jù)導(dǎo)出、備份。
• 完善報警機制：監(jiān)控主機支持多種報警方式，包括現(xiàn)場聲光報警、電話撥號報警、手機短信報警、郵件報警等多種報警方式。
• 用戶權(quán)限功能：系統(tǒng)具有多級用戶管理，可設(shè)定用戶管理權(quán)限，來賓用戶只能對系統(tǒng)進行瀏覽，普通用戶除了對系統(tǒng)具有瀏覽權(quán)，還可以對系統(tǒng)進行部分的控制，管理人員可以配置、管理整個系統(tǒng)。
• 布防撤防功能：系統(tǒng)從人性化設(shè)計出發(fā)，可設(shè)置布防撤防功能，可臨時設(shè)置撤防多少時間來限制設(shè)備報警，方便靈活管理臨時性的工作安排。
• 短信遙測遙控功能：系統(tǒng)支持管理人員通過短信實時查詢當前站房的運行情況和監(jiān)控主機的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并可通過短信對傳感器進行布防和撤防。
• 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測功能：站房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測站房環(huán)境參數(shù)，提供兩種監(jiān)測方式，TCP端口探測和PING探測方式。

四、總結(jié)

配電站房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通過集成多種先進的監(jiān)控技術(shù)和設(shè)備，實現(xiàn)了對配電房內(nèi)環(huán)境參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)的全面、實時監(jiān)控。系統(tǒng)不僅提高了配電房的運行效率和安全性，還大大降低了維護成本，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了有力保障。隨著技術(shù)的不斷進步，配電站房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)將在未來的智能電網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用。