基于物联网技术的机房动力环境监测系统的研究与应用

李 苗，史怀利，吴建辉

(中国平煤神马集团平顶山天安煤业股份有限公司八矿，河南 平顶山 467012)

0 引言

随着智能化矿山的建设，中心机房里监控系统和设备数量日益增多，机房内的动力环境设备必须时刻为监控系统提供正常的运行环境。传统的机房需要技术人员定时巡检，发现问题并汇报处理。物联网技术和手机客户端程序的发展为机房动环监测的开发提供了极大的便利条件。机房动态监测系统的使用不仅节省了人力，提高了维护质量，加快了故障的处理速度，也避免了重大事故的发生，大大节约了运行维修成本，最终实现管理的科学化。

1 物联网技术在煤矿安全生产中的应用

物联网是信息化社会发展过程中的必然产物，物联网在构建安全监控系统的过程中起着十分重要的作用。物联网将煤矿生产中的环境、设备、人员等信息规范整合，使系统变得更加智能化、科学化，提高煤矿安全生产环节中的信息集成度，使其在煤矿安全、防灾救灾方面充分发挥作用，对煤矿安全生产具有至关重要的意义。

2 有人云平台

“有人云”平台是专门为物联网用户量身定制的信息化平台，可以提供安全可靠的设备接入和协同能力，通过应用开发、组态服务、运维管理、数据中心等对工业现场信息进行有效分析和处理。此平台提供开放的API接口，能够帮助用户轻松地进行系统集成和开发。

3 机房现状

八矿中心机房是智能化矿山建设系统和设备的存储大脑，机房内放置服务器55台(自动化数据采集服务器、视频管理服务器、人员定位服务器、数据库服务器、考勤服务器等)、交换机15台、防火墙3台、路由器2台、格力空调4台。机房中的设备必须要在可靠稳定的环境中运行才能保证数据和网络的正常，所以机房环境是否正常显得尤为重要。以前，八矿的机房是需要值班人员定期进行查看，如果发生温度超温或者其他异常情况，而值班人员未能及时发现，这将会影响设备的正常运行，进而影响到智能化系统的远程监控。如果配置专人对机房进行值守会浪费人力、物力，所以需要一套针对机房动力环境进行监测的系统来确保机房环境的正常。

4 方案设计

机房动力环境监测系统包含了消防系统、安防系统、环境系统和动力系统，其中安防系统包含门禁和视频监控；环境系统包括温湿度监测、水侵监测和空调监测。这些系统将组合成一个有机的整体，对机房的情况进行实时监测，为值班人员提供参考依据。

整个监控系统由现场传感器、PLC、物联网网关和监控平台组成。机房的监控设备通过传感器来采集相关数据，Smart200的PLC将采集到的实时数据进行处理，USR-LG210物联网网关通过4G无线传输方式将数据传输到4G服务器上，再进入网络中。界面开发人员通过“有人云”的智慧工业互联网赋能平台对数据进行组态显示，并将数据信息实时发布到手机和电脑客户端，告警信息也将通过微信或打电话的方式通知给相关人员。

监控系统主要包括UPS电源2台，空调6台，温湿度监测4个，水侵监测1套，烟雾报警6套，门禁管理系统1套，视频系统1套，机房动力环境监控系统，如图1所示。

图1 机房动力环境监测系统示意图

为了保障动力环境监测系统的实时性和可靠性，系统采用PLC的采集和处理方式。监测系统的开发是依托有人云平台，采用完全图形化的人机交互界面，对各种数据进行组态显示，这样可以清晰地管理机房的各种设备。另外，由于平台是开放的，也确保了以后系统的接入和扩展。

1)消防系统。机房对于智能矿山建设的重要性不言而喻。此系统在中心机房的不同位置安装了4个烟雾报警器，调度大屏后面安装了2个烟雾报警器，可以及时地对机房的消防情况进行监测，值班人员只需要在办公室便可以了解机房的消防情况。

2)安防系统。在机房门口安装门禁系统。指纹门禁系统主要由微处理器、指纹识别模块、密码盘、电控锁和电源组成。微处理器作为系统的上位机，控制整个系统；指纹识别模块主要完成指纹特征的采集、比对、存储、删除等功能；密码盘用于设定开锁密码。机房摄像机是整个综合监控系统的视频信号源，主要负责对机房整体环境、机房设备等全天候监视，满足机房运行对安全、巡视的要求。

3)环境系统。在中心机房安装了2套温、湿度传感器，在调度大屏安装了一套温、湿度传感器，用于检测室内的温、湿度，温、湿度传感器实时显示机房内和大屏后的温度和湿度。中心机房和调度大屏地板下强电、弱电、地线、电缆纵横交错，一旦漏水，不容易发现，对水侵进行实时的检测十分必要。将定位水侵传感器放置在容易发生水侵的位置，一旦有液体泄露碰到水侵传感器，便会发出报警信息。空调可以使机房保持恒温，对设备的正常运行起到稳定作用，因为一旦空调自动关机，又不能实时检测到，机房温度过高，会影响设备寿命。温度传感器对空调口进行实时监测，一旦发现温度过高，将进行报警，值班人员可以进行远程控制。

4)动力系统。通过由UPS厂家提供的通信协议及智能通信接口，对UPS电源进行监测。

5 系统功能及使用效果

监测系统平台可以对机房的环境、空调和动力设备等进行实时监测，接收现场各设备的运行参数、工作状态及告警信息，实现对数据的分析、显示和输出。该系统对整个子设备进行集中监测管理，实现无人值守的目标，提高了设备的稳定性，减少了设备故障的发生，工作人员可以根据需要在网页或是手机端打开该系统，以便实时监视所有设备的运行工况。机房动力环境监测系统手机端监控画面如图2所示，如有报警信息，还可以通过微信或打电话的形式给相关人员发送报警信息。 监测系统的具体功能如下。

图2 机房动力环境监测系统手机端监控画面

1)系统可以先通过视频监控，实时看到机房内的具体情况，同时能与其他子系统进行报警联动，满足机房运行对安全、巡视的要求。这样当发生动力环境量、开关量、火灾系统等报警时，监控中心可以先通过视频监控对机房具体信息进行直观的了解，避免因准备不足而导致行动盲目、低效，不能对报警进行及时有效的处理。

2)系统采用指纹和密码双重防护的门禁系统。管理员可通过手机蓝牙连接进入门禁管理后台，录入技术员的指纹、设定开锁密码，两者同时正确之后，方能打开门禁系统，进入机房。通过设定，该门禁系统与红外传感器产生联动，一旦有开门动作，将触发红外传感器报警提示。

3)系统实时显示机房内和大屏后的温度和湿度，并与空调产生联动，当温、湿度超过预定值时，系统将对管理人员进行电话报警，以完成对机房和大屏的实时监测。

4)系统实时对机房的水侵情况进行监测，一旦有液体泄露，系统将通过语音报警通知相关人员。

5)系统实时监视UPS的电压和电流参数，一旦UPS报警，越限参数将变色，并伴有报警声音。系统可根据用户需要设置电话或短信通知，还可以查看相关的曲线记录。

6)系统实时监测机房的烟雾情况。一旦检测到火灾，将电话通知值班人员进行处理。

目前，该系统在八矿机房安装调试并运行。系统运行稳定可靠，各项性能良好，稳定性、可靠性得到了有效验证。

6 结语

物联网技术的应用大大推动了机房动力环境监测系统数据采集技术的进步，使系统的采集和传输更方便，提高了维护效率。本文所述的动力环境监控系统可以实时有效地分析采集数据，为机房安全、可靠运行提供了重要保障。