動力、環境集中監控管理系統的製作方法
2023-12-09 18:05:01
專利名稱：動力、環境集中監控管理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及監控管理系統，特別涉及一種動力、環境集中監控管理系統。
背景技術：
現有的動力、環境集中監控管理系統均由通信控制器、協議轉換器、I/O採集器等多種硬體裝置，組成遠程監控的硬體系統，採集各種各樣的監控信號，如電壓、電流、溫度、溼度等，傳送到計算機系統上再經過軟體進行分析、顯示，以達到監控動力、環境的目的。由於採用分散方式組建硬體，造成終端採集層監控裝置體積龐大，而不能靈活組合，還使得投資成本增大，造成資源和原材料的浪費，且通用性差。雖然有些監控設備是由一個產品構成，但是它仍然是由多個CPU協同處理，也只能勉強解決體積問題。
現有的動力、環境集中監控管理系統無論是計算機監控軟體還是終端採集層監控裝置，對採集的信號僅能做到簡單分析，還談不上具有過濾等智能分析的功能。因此，有時由於單個設備的告警會引起多個告警，譬如市電斷電將會引起三相陸續缺相告警，而後形成各種設備供電告警，這些都是重複的告警，造成中心維護人員在處理告警時顧此失彼，大大增加了維護人員的工作量，同時降低了維護質量。
另外，現有動力、環境集中監控管理系統的終端採集層監控裝置在電源設計上，一般沒有對電源管理的使用進行專門設計，加上多個裝置同時工作，使得電能使用效率降低，功耗增大，顯然不能滿足現代節能的需要。
發明內容
本發明的任務是提供一種改進的動力、環境集中監控管理系統，它解決了現有動力、環境集中監控管理系統的硬體組合分散、體積龐大、投資成本大、通用性差、非智能化以及浪費能源的問題。
本發明的技術方案如下一種動力、環境集中監控管理系統，它包括裝有液晶顯示器LCD顯示窗口和輸入鍵盤的結構件及在結構件內安置的模塊化的電子線路扳，電子線路扳包括總線模塊、通信模塊、協議轉換模塊、LCD顯示模塊、存儲模塊、多路輸入輸出I/O模塊和電源模塊，所述集中監控管理系統採用智能化專家分析系統，集上述各功能模塊於一體，並實施疊加組合，主、備路由接口、調試接口和簡訊接口分別連接通信模塊，協議轉換模塊、現場總線、擴展總線與通信模塊連接配置，通信模塊、存儲模塊、LCD顯示模塊和I/O模塊與32位CPU連接；所述通信模塊由對上2路即主路由和備份路由的通信埠、對下帶連接32路的總線模塊、協議轉換模塊組成，對上通信採用RS232/422/485或100/10Base-T或通用分組無線業務GPRS技術或其組合，對下通信帶總線埠採用RS232/422/485或100/10Base-T或GPRS或nRF或電力載波或雙音頻或其組合；通信模塊具備現場維護Debug接口，採用傳統的超級終端文本界面或Web服務；總線埠連接下級小型局站監控設備以進行組網和管理；所述協議轉換模塊由四個以上組成，直接連接和監控4路以上通信協議的智能設備，智能設備監控配置主動上傳；所述LCD顯示模塊和人機互動模塊作為現場工作日誌操作平臺，用於現場查詢各類實時數據、歷史數據和日常維護；所述存儲模塊用於存儲歷史告警數據、測試數據和操作日誌；所述I/O模塊配置16路以上I/O採集開關量和模擬量，並具備監控通道自識別和監控配置主動上傳功能；所述電源模塊採用AC 220V或DC-48V/DC3.3V供電。
為了解決硬體組合分散化、非智能化和浪費能源的問題，本發明利用32位微處理器與可編程邏輯陣列的組合為核心，將多路通信控制接口、人機互動部分、海量存儲部分、I/O採集控制部分以及可進行控制每個模塊供電的智能供電部分，集成在同一結構部分中，實現監控裝置的集中化。為了增設智能化的功能，本發明在計算機監控軟體和監控裝置的軟體上將邏輯電路和時序控制轉換成軟體算法形成專家分析軟體，實現監控的智能化。在節能方面，本發明的監控裝置設計了專用的供電控制部分，通過監控裝置的軟體對各部件供電進行管理，提高電能使用的效率，在一定程度上達到了節能作用。
本發明綜合應用了32位微處理機、智能專家分析系統、實時多任務作業系統(RTOS)和模塊化組合等技術，滿足了現代通信及非通信機房的動力、環境集中監控管理系統的智能化需求。在實際應用中可根據通信或非通信機房的規模大小靈活配置，同時整機採用低功耗元器件(IC-3.3V供電)和節能即休眠等電源管理技術，使之成為低功耗的「綠色監控」系統，從而節約了能源和資源。
本發明是一種集中化、綜合化、智能化的動力、環境集中監控管理系統，它具有以下優點1.集通信、協議轉換、I/O採集、總線收斂、液晶顯示等為一體。
2.採用模塊化設計技術，各個模塊相對獨立又可以隨意組合，即使某一模塊出現故障也不會影響其它模塊正常工作。
3.採用低功耗元器件(IC-3.3V供電)和節能即休眠等電源管理技術，使整機成為低功耗的「綠色監控」系統，從而達到節能的目的。
4.固件設計應用實時多任務作業系統(RTOS)，以提高數據的並行處理能力和系統的響應速度。
5.採用專家分析系統和智能數據分析技術，運用自身的專家知識庫，對所產生的告警進行過濾、關聯和屏蔽，以減輕維護人員的工作強度。
6.採用智能監測技術，系統具有出錯自檢和自動復位功能，對信息處理具有良好的容錯和糾錯功能，同時對各類接口信號具有故障偵測功能，並提供可聞可視的報警顯示。
7.採用在系統可編程(ISP)技術結合通信網絡技術，實現固件的遠程自我更新功能，方便了系統的升級和完善。
本發明的動力、環境集中監控管理系統可廣泛應用於電信、電力、有線電視、銀行等企事業單位的機房。
圖1是本發明的一種動力、環境集中監控管理系統的監控管理示意圖。
圖2是圖1集中監控管理系統中監控裝置的硬體連接方框圖。
圖3是圖1集中監控管理系統的智能分析過程示意圖。
圖4是圖1集中監控管理系統的數據分析處理流程圖。
具體實施例方式
參看圖1，本發明的一種動力、環境集中監控管理系統包括裝有液晶顯示器(LCD)顯示窗口和輸入鍵盤的結構件，以及在結構件內安置的模塊化的電子線路板。電子線路板包括總線模塊、通信模塊、協議轉換模塊、LCD顯示模塊、存儲模塊、多路輸入輸出I/O模塊和電源模塊。
本動力、環境集中監控管理系統集上述各功能模塊於一體，並實施疊加組合。主、備路由接口、調試接口和簡訊接口分別連接通信模塊，協議轉換模塊、現場總線、擴展總線與通信模塊連接配置，通信模塊、存儲模塊、LCD顯示模塊和I/O模塊與32位CPU連接。
本動力、環境集中監控管理系統採用32位單片微處理器晶片作為單片機控制電路的主控晶片，對各模塊的狀況及工作過程進行檢測和控制。32位CPU通過總線與通信模塊、LCD顯示模塊、I/O模塊和存儲模塊相連。通信模塊通過通信信號線、控制線與協議轉換模塊、現場總線模塊及主備路由通信接口和調試接口相連。電源模塊採用AC 220V或DC-48V/DC3.3V向各模塊供電。
包含總線、協議轉換模塊在內的通信模塊，組成部分由對上2路即主路由和備份路由的通信埠和對下支持32路以上的總線通信埠組成，對上通信採用RS232/422/485或100/10Base-T或通用分組無線業務(GPRS)技術或其組合，可以使組網方式有更多選擇，如DDN/PCM/PSTN/GPRS等，即數字數據服務(DDN)、脈衝編碼調製(PCM)、公共開關電話網絡(PSTN)、通用分組無線業務(GPRS)等。對下通信帶有總線埠，採用RS232/422/485或100/10Base-T或GPRS或nRF或電力載波或雙音頻或其組合，其型式有更多選擇。
通信模塊具備現場維護Debug接口，採用傳統的「超級終端」文本界面或者Web服務。總線埠用於對下級小型局(站)監控設備進行組網和管理，還可實現對非智能空調的節能和集中監控管理。對於監控設備本身具備地址配置自動上傳的功能，還包括告警通知、身份確認、狀態查詢等。
通信模塊配置管理的協議轉換模塊由四個以上組成，可直接監控4路以上不同類型和通信協議的智能設備，如智能空調、電源、油機和不間斷電源(UPS)等，在不需要另外增添硬體的情況下進行集中管理，智能設備監控配置可主動上傳。
LCD顯示模塊和人機互動模塊作為現場工作日誌操作平臺，用於現場查詢各類實時數據、歷史數據和日常維護。
存儲模塊用於存儲歷史告警數據、測試數據和操作日誌，還可外接存儲接口用於數據備份。
I/O模塊配置16路以上I/O採集開關量和模擬量，還可擴展至128路I/O採集開關量和模擬量，可選擇定義。它具備監控通道自識別和監控配置主動上傳功能，可採用光電隔離技術保護輸入端。
電源模塊採用低功耗(AC 220V或DC-48V/DC3.3V供電)和節能(休眠等)電源管理技術，使其成為低功耗的「綠色監控」系統，從而節約了能源和資源。
本系統整機採用低功耗元器件IC-3.3V供電和電源休眠管理技術。
參看圖2，以32位微處理器為核心，集成可編程邏輯器件、通信控制器件、LCD顯示器件、鍵盤器件、海量存儲器件以及AD轉換器件和繼電器為一體，使本動力、環境集中監控管理系統的監控裝置只需單個微處理器的智能綜合監控主機即可實現。32位微處理器是一種目前應用廣泛的微處理晶片，由於它的尋址範圍寬、運算速度快，已經遠遠優於8位和16位微處理器。
從圖2中可以看到，通信控制部分由可編程的邏輯器件FPGA和各通信接口構成，採用可編程邏輯器件可以實現在線配置支持各種通信協議的網絡，如RS232/RS422，TCP/IP，GPRS，nRF等，並可以配置多路通信埠，用於實現主備路由通信、現場維護接口、現場總線擴展、協議轉換通信，是解決將多個監控裝置轉換成一個監控裝置的核心技術。
智能供電部分實際上是以可編程邏輯器件為主，根據監控主機各個晶片的休眠功能或者利用三極體通斷或者對電平的轉換，由32位微處理器進行合理控制，使電能的利用達到最高的效率，從而實現節能的目的。
LCD、鍵盤部分是提供進行人機互動的良好界面，是現場維護實現監控的最簡捷的方式。
海量存儲部分由於採用了32位微處理器，配備USB接口設計、IDE接口設計，使存儲尋址與計算機相當。利用本海量存儲特性，微處理器可以實現資料庫的應用，為實現智能分析建立了有效的硬體平臺。
I/O採集控制部分是以AD轉換器件、繼電器器件為基礎，通過32位微處理器進行採集和控制。
本系統具備智能化數據分析處理功能。智能化數據分析處理功能包括智能化專家分析系統、模糊控制、神經網絡人工智慧技術，以對關聯告警進行過濾處理及運行數據的統計、分析與歸納。
參看圖3，智能化專家分析系統裝有數據源收集模塊、基本邏輯運算模塊、時序控制分析模塊、專家算法模塊和應用模塊。數據源模塊是用於建立分析用的各種數據參數，如監控點序號、監控點值範圍等。基本邏輯運算模塊是對「與」、「或」，「+」，「-」等基本邏輯運算進行組合，用於建立面向對象的算法。時序控制分析模塊是對監控對象的數據源進行時序過濾和邏輯運算時序控制的算法模塊。專家分析模塊是建立在數據源模塊、基本邏輯運算模塊和時序控制分析模塊上，形成具有過濾、延時、數據優化等功能的算法。應用模塊是建立專家分析模塊，將監控對象與專家分析算法組合，形成智能的專家分析應用。
智能化專家分析系統具有邏輯運算與時序結合的專家分析算法，使監控分析處理得以在智能綜合監控主機上實現。採用智能化專家分析系統、模糊控制、神經網絡等人工智慧技術，來模擬人的思維，在系統運行過程中對設備相關的知識和以往的處理方法進行學習，對關聯告警進行過濾處理，能夠根據系統發生的故障和系統的運行參數進行統計，得出優化系統運行的建議，還能夠列出故障發生的可能原因並提出相應的解決辦法，從而極大地方便了維護人員對故障的處理。同時協助使用人員迅速找出故障原因，排除故障；對設備的實時運行數據和歷史數據進行分析、歸納，不斷地積累經驗，以優化系統性能，提高維護質量，幫助維護人員提高決策水平。數據分析處理功能包括告警分析功能、故障預測功能和運行優化功能。
參看圖4所示的智能化數據分析處理流程，本系統應用實時多任務作業系統(RTOS)，採用專家系統的智能數據分析技術，運用自身的專家知識庫，對所產生的告警進行過濾、關聯和屏蔽，以減輕維護人員的工作強度。當發生一個或多個告警時，系統先根據事先設定的對應關係進行分析後過濾掉聯帶的告警，因為在大多情況下一個主要告警會聯帶出許多不必要的次要告警，向中心平臺送達重要的告警，然後系統會跟據歷史數據記錄等經驗庫分析故障可能的原因，提出排除故障的建議和解決辦法，根據實際情況還可以對某些故障進行自動消除，通過智能技術的應用可以大大減輕維護人員的工作強度，做到輕鬆、高效地維護和管理。
權利要求
1.一種動力、環境集中監控管理系統，它包括裝有液晶顯示器LCD顯示窗口和輸入鍵盤的結構件及在結構件內安置的模塊化的電子線路扳，電子線路扳包括總線模塊、通信模塊、協議轉換模塊、LCD顯示模塊、存儲模塊、多路輸入輸出I/O模塊和電源模塊，其特徵在於，所述集中監控管理系統採用智能化專家分析系統，集上述各功能模塊於一體，並實施疊加組合，主、備路由接口、調試接口和簡訊接口分別連接通信模塊，協議轉換模塊、現場總線、擴展總線與通信模塊連接配置，通信模塊、存儲模塊、LCD顯示模塊和I/O模塊與32位CPU連接；所述通信模塊由對上2路即主路由和備份路由的通信埠、對下帶連接32路的總線模塊、協議轉換模塊組成，對上通信採用RS232/422/485或100/10Base-T或通用分組無線業務GPRS技術或其組合，對下通信帶總線埠採用RS232/422/485或100/10Base-T或GPRS或nRF或電力載波或雙音頻或其組合；通信模塊具備現場維護Debug接口，採用傳統的超級終端文本界面或Web服務；總線埠連接下級小型局站監控設備以進行組網和管理；所述協議轉換模塊由四個以上組成，直接連接和監控4路以上通信協議的智能設備，智能設備監控配置主動上傳；所述LCD顯示模塊和人機互動模塊作為現場工作日誌操作平臺，用於現場查詢各類實時數據、歷史數據和日常維護；所述存儲模塊用於存儲歷史告警數據、測試數據和操作日誌；所述I/0模塊配置16路以上I/O採集開關量和模擬量，並具備監控通道自識別和監控配置主動上傳功能；所述電源模塊採用AC 220V或DC-48V/DC3.3V供電。
2.根據權利要求1所述的動力、環境集中監控管理系統，其特徵在於，所述智能化專家分析系統具備智能化數據分析處理功能，它包括專家分析系統、模糊控制、神經網絡人工智慧技術，以對關聯告警進行過濾處理及運行數據的統計、分析與歸納。
3.根據權利要求2所述的動力、環境集中監控管理系統，其特徵在於，所述數據分析處理功能包括告警分析功能、故障預測功能和運行優化功能。
4.根據權利要求1所述的動力、環境集中監控管理系統，其特徵在於，所述智能化專家分析系統具有邏輯運算與時序結合的專家分析算法，使監控分析處理得以在智能綜合監控主機上實現。
5.根據權利要求1所述的動力、環境集中監控管理系統，其特徵在於，所述系統整機採用低功耗元器件IC-3.3V供電和電源休眠管理技術。
6.根據權利要求1所述的動力、環境集中監控管理系統，其特徵在於，所述存儲模塊外接擴展存儲接口用於數據備份。
7.根據權利要求1所述的動力、環境集中監控管理系統，其特徵在於，所述I/O模塊擴展至128路I/O採集開關量和模擬量。
8.根據權利要求1所述的動力、環境集中監控管理系統，其特徵在於，所述I/O模塊採用保護輸入端的光電隔離技術。
全文摘要
本發明涉及一種動力、環境集中監控管理系統，它包括裝有液晶顯示器LCD顯示窗口和輸入鍵盤的結構件及在結構件內安置的模塊化的電子線路板，電子線路板包括總線模塊、通信模塊、協議轉換模塊、LCD顯示模塊、存儲模塊、多路輸入輸出I/O模塊和電源模塊。本系統採用智能化專家分析系統，集上述各功能模塊於一體，並實施疊加組合，主、備路由接口、調試接口和簡訊接口分別連接通信模塊，協議轉換模塊、現場總線、擴展總線與通信模塊連接配置，通信模塊、存儲模塊、LCD顯示模塊和I/O模塊與32位CPU連接。本發明集通信、協議轉換、I/O採集、總線收斂、液晶顯示等為一體，整機採用低功耗元器件和節能即休眠等電源管理技術，使之成為低功耗的「綠色監控」系統，從而節約了能源和資源。
文檔編號H04L12/24GK1889468SQ20051002718
公開日2007年1月3日 申請日期2005年6月28日 優先權日2005年6月28日
發明者張康明, 桂文峰 申請人:上海集成通信設備有限公司