地铁综合监控系统方案.docx

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地铁综合监控系统方案

地铁综合监控系统方案

概述

地铁商用通信工程综合监控系统，是一套以地铁专用数字传输系统为信息传输通道，以计算机网络技术、高精度A/D转换、嵌入式系统开发、基于PC的GUI软件开发等技术为基础的一套专用、独立系统。

通过这套系统可以实现对地铁民用无线射频分配系统中各车站民用通信机房的POI下行信号、机房的温湿度、区间的干线放大器工作状态、电源以及门禁等参数进行实时遥测，并在无线射频分配系统发生故障时自动报警。

为地铁民用无线射频分配系统可靠应用提供了管理手段。

系统在设计时已充分考虑到了地铁民用无线射频分配系统兼容3G的扩容问题，预留了网管软件及各站通讯编码单元内嵌入式软件的升级能力。

系统采用的硬件设备均为成熟产品，提高监控的可靠性，由于监控单元模块化，端口的标准化，为今后系统的扩展提供了方便；软件以现今最为流行的Windows操作系统为基础进行的开发，操作界面友好，便于操作和维护。

系统需求

1．监控系统建设方式

地铁各个地下商用通信机房均为无人值守机房，因此，对于设备的日常管理及维护，必须有一套完整、功能强大的网管系统来管理监视各个站设备的日常工作情况；对于系统故障，能够及时的发出相应的告警，提醒相关人员进行处理；同时具备数据库功能，能够储存设备的各种状态、如正常状态、报警状态和故障信息等；同时预留远期接入多条线路进行集中网管监控的条件。

2．网络结构及系统组成

监控系统采用一级组网。

一级组网方式如下：

地铁监控中心站，同时网管中心应能预留接入其它多条线路被控端站设备的条件。

方案要求建立一套综合监控系统，对机房内外所有需要监控的设备、机房环境等进行全面监测，为保证商用通信系统正常运行提供保障。

3．系统监测控制对象

各个被控站

监测量

遥控量

备注

POI设备

各个输入支路的输入功率值；合路输出功率值；驻波比。

能设置POI输入功率报警门限

交流配电设备

交流配电屏每路交流输出电压、电流检测。

断电时报警

隧道内放大器

放大器交流电源监测；放大器输出射频信号功率值监测。

增益的远端遥控设置。

机房环境

机房温度、机房湿度。

门禁和身份识别

监测人员进出及进出时间、进门后进行身份鉴别，非法时报警。

提供身份识别解决方案及系统失效的应急方案。

4．监控系统技术条件及功能要求

1）监控系统技术条件

监控系统设置信息监测中心，并在各个地下车站设置监测前端设备。

系统应具有开放性、标准化、安全性、先进性、系统应采用先进的、开放的、成熟的软硬平台，具有技术先进、功能实用、安全性好等特点。

2）监控系统功能要求

（1）信息监测中心能显示监控对象，包括POI、各个站间的隧道放大器、电源和机房的状态和告警信息，通过菜单或者其它方式选择显示指定监控对象的工作状态等资料，完成监控数据报表的处理和存储。

（2）监测中心应具有处理功能，监控数目和内容应根据维护管理的实际需要确定，并能对生成的各种报表进行存储和打印。

（3）信息监测中心应能对被监测端站完成周期测试、故障告警测试、点名测试，测试级别的优先级顺序可由操作人员设定，并对测试结果进行分析，发现故障即发出告警并判别故障类别。

当故障发生时，无论系统处于任何画面，都能自动发出告警提示，并可以自动或手动转入告警画面，显示故障类型、故障位置和故障时间等，告警画面中的故障点应以显目鲜明的颜色表示，同时应能提供声光报警。

（4）系统应能提供报警分级，不同等级采用不同提示方式，投标方应提供报警分级方案。

（5）信息监测中心能通过管理员的操作对远端监控设备进行相关的控制和参数设置操作。

（6）信息监测中心具有操作员用户帐号和权限管理功能，具有高安全性，系统支持多用户、多级密码，为不同级别的用户提供不同的操作使用权限。

（7）信息监测中心采用以太网实现设备的联网。

管理中心具有高可靠性，保证系统能24小时不间断运行，保证系统数据的安全。

（8）监测中心具有通信处理单元，能处理接收由传输系统E1通道提供的数据信息。

3）监控系统可靠性要求

应采取可靠措施，以保证系统数据不会丢失，确保系统的正常运行。

设备MTBF大于50000小时。

4）监控系统易维护性要求

系统具有模块化结构，符合标准化，系统故障具有快速修复能力。

5）监控系统易用性要求

系统的应用软件应为全汉化版本，操作系统为Windows操作系统，支持简体中文。

系统操作应提供详细在线帮助。

6）监控系统可扩展性要求

系统应用软件应具有模块化结构，可以很好的扩展或调整系统规模，以适应管理体制的需要。

系统应具有良好的扩展性，可随着商用通信系统的扩展而扩展，如监控通信设备的增加、机房的变化、增加等。

7）监控系统电磁兼容性要求

监测系统具有良好的电磁兼容性。

监测设备本身不产生影响被测控设备正常工作的电磁干扰；同时，亦具备对外界EMI的屏蔽功能，不致产生误报警或虚报警信息。

组成

系统设备主要有两大部分组成：

网络监控中心设备、沿线各站通讯编码单元。

OCC网络监控中心设备包括：

数据服务器1台及相应软件、24端口10/100M自适应以太网交换机1台、激光打印机1台、E1协议转换器、告警监控台及相应软件。

通信编码单元：

每车站民用通信机房一台，它是由高性能单片计算机及嵌入式软件构成的一体化设备，它可实现多个通道12位A/D转换可连接POI的检波信号、温湿度传感器，带有RS232/485串行接口用与干线放大器、电源和门禁等设备监测，还可以同其它串行设备通信，带有10Base-T以太网接口可以直接通过E1协议转换器接入传输网络通过传输网络连接到监控中心的E1转换器，在监控中心通过数据服务器和告警监控台可以对各车站机房内的POI、机房温湿度、电源、门禁系统和隧道内的干线放大器等设备的状态进行监控。

工作原理

1.车站下行POI输入、输出信号的测试：

在下行POI的每一个运营商BTS输入端口上都设有定向耦合器，耦合出的信号用检波器进行检波，成为直流信号，该直流信号的大小与BTS输入信号的功率有确定的关系，检测该直流信号的大小就可计算出对应BTS输入的功率；POI输出信号的测试原理与上述相同，在合路输出端口上也设有定向耦合器，耦合出的前向信号进行检波可计算出合路输出端口的（前向）输出功率，耦合出的反向信号进行检波可计算出合路输出端口的反射功率，通过前向功率与反射功率可计算出输出电压驻波比。

有关POI的详细原理可详见有关POI的章节。

由于在下行POI的每一个运营商BTS输入端口和POI合路输出端口上都同时存在多个不同频率的射频信号，耦合出的信号检波时是对其合成信号的瞬时电压进行检波，无法对各载波单独检波，因此，无法测出个载波的功率，而且各输入、输出端口信号的功率测试值也可能有较大误差。

2.通信编码单元：

在各车站通信机房的通信编码单元中使用高速32位单片机，该处理器运算速度快，在技术方面可扩展性好，使用这种处理器开发的处单元，带多个12位A/D转换端口通道，将下行POI输出的各检波信号和温、湿度传感器输出的信号送这些A/D转换端口，配合通信编码单元中软件的设置，就可分别对它们进行抽样、量化和计算，抽样速度为4ksamples/s，量化精度为12位，这样可保证A/D转换的实时性和精度。

通信编码单元除了具有A/D转换功能，还有RS232接口和RS485总线接口具有串行通信功能的端口，用RS232串行接口监控门禁系统的信息，把每个进出机房的工作人员的时间信息，发送给网管监控中心的数据服务器，进行记录和保存；通信系统中的干线放大器的监控方式采用的是RS485总线方式，各车站所在区间内干线放大器通过两对双绞线以RS485总线的形式连接到通信编码单元的RS485接口上，实现通信编码单元与干线放大器之间的通信，完成干线放大器的实时监控。

通信编码单元还具有一个10Base-T标准以太网接口，其嵌入式软件可将A/D转换数据和串口数据（RS232和RS485）包装为IP数据包，通过E1协议转换器，把数据进行转换通过地铁专用传输网络的E1通道连接到网络监控中心，到达监控中心再将E1通道中的数据转换成IP数据包，通过连接在的以太网交换机上服务器和工作站接收并对数据进行处理，实现与数据服务器的通信。

通信编码单元采用19″标准结构，可安装在19″标准机柜内，高度为2U。

通信编码单元详细原理见第八节通信编码单元的介绍。

3.干线放大器的监测：

当监控中心需要查询干线放大器时，告警监控台发出查询信息通过传输通道传送到干线放大器，查询信息首先发送到通信编码单元，通信编码单元再通过RS485总线，将查询信息传送给隧道内的干线放大器，干线放大器在接收到查询命令后，干线放大器把工作状态信息收集好后，通过RS485总线将查询好的状态信息传回通信编码单元，再由通信编码单元将数据打包处理后发送回监控中心，在告警监控台上显示干线放大器的工作状态。

当干线放大器有故障时，会自动将故障信息上报到通信编码单元，再由通信编码单元发送到监控中心，在告警监控台上显示干线放大器的故障信息并有声光提示。

4.电源的监测：

当监控中心需要查询电源状态时，告警监控台发出查询信息通过传输通道传送到电源，查询信息首先发送到通信编码单元，通信编码单元再通过RS232串行接口，将查询信息传送给机房内电源的监测单元，电源的监测单元在接收到查询命令后，把电源的工作状态信息收集好后，通过RS232串行接口将查询好的状态信息传回通信编码单元，再由通信编码单元将数据打包处理后发送回监控中心，在告警监控台上显示机房内电源的工作状态。

当机房电源有故障时，会自动将故障信息上报到通信编码单元，再由通信编码单元发送到监控中心，在告警监控台上显示机房电源的故障信息并有声光提示。

5.门禁的监测：

在有工作人员开门进入机房后，使用工作卡在机房内的门禁系统上进行刷卡识别,在身份确认后系统记录工作人员的进入时间,工作人员工作完成，刷卡离开机房，这时系统记录工作人员的离开时间。

每张工作人员使用的门卡都会被记录在网管监控系统的数据库中。

当机房门被打开后，如果在规定的时间内没有工作卡在门禁系统上进行识别，网管监控系统将发出告警信息，并显示机房所在位置。

监控系统定时对门禁系统的工作状态进行检测，当系统无法检测到门禁系统的读卡设备时，监控系统在网管中心的告警监控台发出告警提示，告知维护人员需对门禁设备进行维护。

工作人员使用工作卡在门禁系统上刷卡时，读卡器会将读到的工作卡的信息实时传送到通信编码单元，由通信编码单元发送回监控中心，监控中心对这些数据进行保存和处理。

6．监控中心软件体系：

监控中心软件是一套C/S（客户/服务器）结构的软件，数据服务器操作系统为windows2000，在数据服务器安装软件的服务器版本，包含了与远程通信编码单元的通信模块、对数据库的管理、对用户的管理等功能，告警监控台操作系统使用WindowsXP，在告警监控台上安装软件的客户版，根据工作站上登录用户的不同等级，分配相应权限，对服务器数据库做相应的检索实现对系统的监测。

系统功能

1.监控系统具有开放性、各模块采用标准化设计、安全性、便于系统在出现故障时的快速修复，系统在先进的、开放的、成熟的软件平台进行开发，硬件采用可靠性高的设备进行监控系统的组网，具有技术先进、功能实用、安全可靠等特点。

2.系统管理功能：

1）对网络运行中所有登录者、操作内容进行实时监视，监视过程用文件记录方式（含有时间、登录用户）并保存，该文件可查看、打印，不能删除；

1）网络管理人员分为三个等级登录，不同等级的人在登录后所得到的操作权限是不同的：

1操作员（普通用户）：

只能看信息，不能修改数据，进入需输入登录口令进行登录，此类用户容量不少于8个；

2组长（维护人员）：

可修改一般维修所需的数据，不可修改数据库，进入需输入登录口令进行登录，此类用户容量不少于8个；

3系统管理员：

可修改数据库任何数据，进入需输入登录口令进行登录，此类用户容量不少于8个。

2）安全管理功能：

1用户管理：

用户信息创建、修改与删除。

每个用户分配一个密码；

2用户授权：

为指定用户赋予一个或多个操作权限；

3用户登录鉴权：

用户登录网管系统时，系统提示输入密码，并核检其正确性，通过后用户可成功登录，否则给出提示信息；

4用户操作鉴权：

用户执行网管功能时，系统自动校验该用户的权限，通过后用户可成功执行该功能，否则给出提示信息；

5自动注销功能：

成功登录本系统的用户，在预先设置的时间间隔内无任何操作，系统自动注销该用户。

6退出：

当网管系统要正常退出时，需要用户拥有系统管理员的权限，在输入正确的用户名和密码后才能正常退出。

其它权限的用户不能关闭网管系统。

4）打印功能：

授权用户可打印系统运行日志、监控日志、告警日志等数据；

3.监控功能及内容：

1）可对民用通信机房的温、湿度进行检测；

2）POI监控：

1可对移动电话运营商各系统在下行POI输入端的功率值进行监测告警；

a、中国移动

b、中国联通

c、中国网通

d、其它

2可对下行POI合路输出功率值、驻波比进行监测告警。

3）机房内电源监控：

①可对机房内主备两路输入交流电源停电告警；

②监测每路输出电压；

③监测每路输出电流。

4）机房门禁信息监控

①记录监测人员进出机房时间；

②记录门卡编号；

③进门前进行对门卡进行鉴别；

④如有非法进入机房，监控中心告警。

5）通信干线放放大器监控

①输入功率；

②输出功率；

③干线放大器增益；

④驻波告警；

⑤功放电源掉电；

⑥电源掉电；

4.自动告警功能：

1）系统运行后，将按设定的时间间隔自动轮询所有POI和干线放大器，将轮询结果保存在服务器数据库中，对于各车站内超过告警界限的的设备，自动上报监控中心，告警监控台发出告警信息；

2）各站通信编码单元将实时监测本站设备，当有故障发生时，它将自动向监控服务器发出告警信息，服务器收到该告警后，保存在数据库中，并告警监控台发出告警信息；

3）各站机房内有非法进入时，门禁系统将信息上报监控中心，告警监控台发出告警信息。

4．数据处理功能：

对日志中的告警信息能够选择进行分类和分析。

5．软件描述

监控系统软件以Windows工程XP为操作系统平台，使用GUI界面进行操作，操作界面友好，便于操作，和管理。

1）监控系统具有强大的故障指示和管理功能，是系统中设备出现故障，都将使得相应的故障告警显现。

并指示故障告警类型和位置。

2）用户只需在主界面上，即可看到设备的的状态的基本显示。

通过点击操作，用户可了解到故障的详细情况，包括设备具体位置，故障，故障类型。

3）设备的故障情况，以及由系统故障引起的告警会被自动记录，系统提供实时报警系统和历史报警日志，可准确地处理同时来自多个数据采集设备的的多点或多级报警信息，详细地反应故障的地点、种类、现状、发生时间、修复时间、等多种相关情况，并记录到报警数据库中；并有声音和可视指示。

4）监控中心具有操作管理功能，使用某些功能时必须输入口令，经系统确认后方可进入系统进行操作。

根据需要，操作口令可分为不同等级，以限制不同操作人员的操作范围，维护系统安全；

3）网管软件OMC的主要功能包括：

系统管理、用户管理、设备管理、设备监控、告警管理、日志管理、报表、帮助。

6．监控系统可靠性要求：

监控系统的数据在数据服务器上定期进行备份，并可以对所有监控记录进行保存；以便对所有以往数据的记录进行查询。

监控系统硬件设备采用著名厂商生产的计算机、服务器和其它相关设备以确保系统的可靠性和稳定性。

确保设备的MTBF大于50000小时。

7．监控系统可扩展性

监控系统软件采用模块化结构设计，可以很好的扩展或调整系统规模，以适应管理体制的需要。

系统应具有良好的扩展性，可随着商用通信系统的扩展而扩展，对监控通信设备的增加、机房的变化、增加等。

可通过最方便的方式方法对设备、机房的增加或减少进行增加和减少。

8．监控系统的电磁兼容性

监控系统具有良好的电磁兼容性。

监测设备本身不产生影响被测控设备正常工作的电磁干扰；同时，亦具备对外界EMI的屏蔽功能，不致产生误报警或虚报警信息。

接口要求

为实现地铁商用通信工程中综合监控系统的各项功能，需要地铁的专用数字传输系统等提供以下接口支持：

1.沿线各车站：

由于各车站通信编码单元与监控中心之间E1通信，因此，每车站提供两个E1接口。

2.OCC网络监控中心：

传输系统提供E1通道，沿线各车站的E1接口与监控中心E1接口一一对应。

3.所有设备安装于监控中心的工作台上。

通信编码单元

通信编码单元以嵌入式系统开发可及时监控POI各通道的输入功率，输出功率，并即时传送机房环境信息，监控区间内干线放大器的工作状态，采集门禁的数据，将工作人员进出机房的时间，传送到监控中心，把干线放大器的故障信息回报监控中心OMC，让维护人员即时了解无线系统中设备的工作状态。

提高系统的运营质量。

1、信编码单元组成：

通信编码单元由检波单元、A/D单元、数据处理单元、通信单元构成。

2、工作原理

车站通信机房的通信编码单元中使用高速32位单片机，该处理器运算速度快，在技术方面可扩展性好，使用这种处理器开发的处单元，带多个12位A/D转换端口通道，将下行POI输出的各检波信号和温、湿度传感器输出的信号送这些A/D转换端口，配合通信编码单元中软件的设置，就可分别对它们进行抽样、量化和计算，抽样速度为4ksamples/s，量化精度为12位，这样可保证A/D转换的实时性和精度。

通信编码单元除了具有A/D转换功能，还有RS232接口和RS485总线接口具有串行通信功能的端口，用RS232串行接口监控门禁系统的信息，把每个进出机房的工作人员的时间信息，发送给网管监控中心的数据服务器，进行记录和保存；通信系统中的干线放大器的监控方式采用的是RS485总线方式，各车站所在区间内干线放大器通过两对双绞线以RS485总线的形式连接到通信编码单元的RS485接口上，实现通信编码单元与干线放大器之间的通信，完成干线放大器的实时监控。

通信编码单元还具有一个10Base-T标准以太网接口，其嵌入式软件可将A/D转换数据和串口数据（RS232和RS485）包装为IP数据包，通过E1协议转换器，把数据进行转换通过地铁专用传输网络的E1通道连接到网络监控中心，到达监控中心再将E1通道中的数据转换成IP数据包，通过连接在的以太网交换机上服务器和工作站接收并对数据进行处理，实现与数据服务器的通信。

通信编码单元系统框图如下

A/D

I/O

POI

CPU

Ethernet

Flash

温湿度

传感器

RS-485

传输网络

监控系统服务器

电源

检波处理单元

POI各端口耦合输入信号

RS-232

门禁

干线放大器

干线放大器

SRAM