基于LonWorks現(xiàn)場總線的機房監(jiān)控系統(tǒng)

    摘要：文章簡要介紹LonWorks技術(shù)的特點及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)實際應(yīng)用介紹該技術(shù)在機房監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 LonWorks技術(shù)特點及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    20世紀(jì)90年代初，美國Echelon公司開發(fā)了LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一個開放的控制網(wǎng)絡(luò)平臺，是目前控制領(lǐng)域中應(yīng)用最廣的通用控制總線技術(shù)之一。該技術(shù)提供一個平坦的、對等式的控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，給各種控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供端到端的解決方案。如今，許多知名大公司已向全世界提供各類LonMark技術(shù)的產(chǎn)品。LonWorks技術(shù)自1996年進人中國，也取得了迅速發(fā)展。

1.1 LonWorks技術(shù)的特點

    LonWorks技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片，它包括一個固化的高級通信協(xié)議(LonTalk)、三個微處理器、一個多任務(wù)操作系統(tǒng)和靈活的輸入／輸出方式。LonTalk協(xié)議提供了OSI參考模型所定義的全部7層協(xié)議，其中1—6層協(xié)議固化在神經(jīng)元芯片中，只有第七層應(yīng)用層是根據(jù)應(yīng)用對象自行定義，大大節(jié)約了開發(fā)時間和成本投入。其主要特點有：

    (1)開放性和互操作性。LonWorks技術(shù)符合ISO的OSI標(biāo)準(zhǔn)，具有很好的開放性、互聯(lián)性和互操作性，符合LonMark標(biāo)準(zhǔn)的不同公司的產(chǎn)品可以相互兼容，系統(tǒng)進行擴容十分方便；

    (2)分布式無主站控制。LonWorks網(wǎng)絡(luò)采用無主站點對點的對等結(jié)構(gòu)，各節(jié)點地位均等，每個節(jié)點都能完成控制和通訊功能。部分節(jié)點的故障不會造成系統(tǒng)癱瘓，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了維護難度；

    (3)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活。LonWorks網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)靈活多變，可根據(jù)具體應(yīng)用工程的結(jié)構(gòu)特點采用不同的網(wǎng)絡(luò)連接方式，可以最大限度的降低布線系統(tǒng)的復(fù)雜性和工作量，提高系統(tǒng)可靠性；

    (4)成本低，維護容易。由于分布式結(jié)構(gòu)，節(jié)省布線、增加新設(shè)備、改變設(shè)備地址、調(diào)整運行參數(shù)、系統(tǒng)升級只需通過微機設(shè)置，不必更改硬件設(shè)備，因此可以節(jié)省硬件數(shù)量與投資，節(jié)省安裝與維護費用。

2 應(yīng)用實例

    上海工業(yè)自動化儀表研究所從1996年開始研究開發(fā)LonWorks技術(shù)，已開發(fā)出多種LonWorks產(chǎn)品，并成功地將其應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場、智能建筑、機房監(jiān)控、交通運輸?shù)榷鄠�領(lǐng)域。本文就其在成都某通信有限公司機房環(huán)境動力監(jiān)控系統(tǒng)中的實際應(yīng)用來說明LonWorks技術(shù)在機房監(jiān)控中的應(yīng)用。

2.1 系統(tǒng)配置

    為保障通信公司各種通信設(shè)備的正常不間斷運行，對供電系統(tǒng)和環(huán)境的要求就非常高，對動力與環(huán)境實現(xiàn)自動化監(jiān)控成為必不可少的條件。一般情況下監(jiān)控系統(tǒng)由上位管理機、網(wǎng)絡(luò)接口以及多個LonWorks節(jié)點模塊及各種現(xiàn)場設(shè)備組成。

    上位機通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊與LonWorks總線相連，用于整個系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理、分析與檢測網(wǎng)絡(luò)通信上的節(jié)點間的通信包、網(wǎng)絡(luò)變量等的通信狀況，包括通信量的分析、數(shù)據(jù)包的誤碼率和內(nèi)容檢測等；LonWorks網(wǎng)絡(luò)接口模塊負責(zé)接收上位機下達的指令和上傳本節(jié)點的實時檢測參數(shù)。節(jié)點數(shù)量可根據(jù)監(jiān)控的需要增減，使用LonWorks現(xiàn)場總線作為控制和通信網(wǎng)絡(luò)把各節(jié)點連接成一個分布式智能控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)采用總線方式，傳輸介質(zhì)采用雙絞線，通信位速率設(shè)為78.125Kbps時，LonWorks總線任意兩節(jié)點之間的通信距離可以達到2700m。

    工程現(xiàn)場已安裝各種現(xiàn)場檢測設(shè)備，包括溫濕度儀4臺、漏水檢測儀1臺、UPS 2臺、電量檢測儀1臺、各種電源開關(guān)及消防檢測開關(guān)8路(市電電源開關(guān)、專用市電電源開關(guān)、I#USP電源開關(guān)、2#USP電源開關(guān)、主機房消防檢測、配電室消防檢測、監(jiān)控室消防檢測、大樓消防檢測)。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備情況配置LonWorks系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各個部分，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。

2.1.1 LonWorks節(jié)點模塊

2.2 軟件功能

    根據(jù)系統(tǒng)要求，在組態(tài)王中進行相應(yīng)編程，該系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能如下：

2.2.1實時監(jiān)測

    實時監(jiān)測包括環(huán)境監(jiān)測和動力參數(shù)監(jiān)測。環(huán)境監(jiān)測主要是機房內(nèi)溫、濕度監(jiān)測及漏水監(jiān)測；動力參數(shù)監(jiān)測則主要包括電源開關(guān)、電量參數(shù)(三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等)采集和全部UPS工作狀態(tài)監(jiān)測。

(1)溫濕度監(jiān)測

    計算機及通信設(shè)備對溫度和濕度有較高的要求，在機房中布放溫濕度變送器，通過模擬量輸入模塊采集數(shù)據(jù)并傳遞到上位機組態(tài)王軟件中，對溫濕度進行實時顯示、繪制時間曲線、在數(shù)據(jù)超出高低限設(shè)定值時發(fā)出報警信息。

(2)漏水監(jiān)控

    使用智能漏水檢測系統(tǒng)(包括漏水控制器、漏水感應(yīng)線及其他輔助設(shè)備)檢測感應(yīng)線上任何點的漏水位置，并發(fā)出語音報警。感應(yīng)線纜為特種橡膠制成，抗腐蝕、抗酸堿，具有斷線自動報警功能，同時系統(tǒng)還可檢測機房潔凈度，當(dāng)感應(yīng)線上的塵埃集結(jié)到一定厚度，報警提示管理人員清洗感應(yīng)線。

(3)電源開關(guān)及消防狀態(tài)監(jiān)測

    監(jiān)視各支路電源及消防的開關(guān)狀態(tài)，通過光電隔離電壓轉(zhuǎn)換和數(shù)字量輸入模塊，實時監(jiān)控配電狀況。

(4)電源參數(shù)監(jiān)測

    采用電量檢測儀監(jiān)測市電和UPS供電質(zhì)量，如三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等參數(shù)。對于重要的參數(shù)可作曲線記錄，查詢每段時間內(nèi)的參數(shù)變化，并可顯示選定某天的最大值、最小值，使管理人員全面了解供電情況。

2.2.2 報警

    在上位機組態(tài)王軟件中編程可對實時采集到的各種現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)進行報警判斷并發(fā)出警報，實現(xiàn)的報警功能如下：

    (1)對各種開關(guān)量進行打開、閉合或狀態(tài)改變報警；

    (2)對模擬量進行高限、低限、高高限、低低限、變化率、死區(qū)等報警；

    (3)通過音箱直接發(fā)出報警信息；

    (4)利用調(diào)制解調(diào)器通過電話發(fā)出報警信息；