科工园集中联网监控技术方案

1、科工园集中联网监控系统(一期)技术方案四川科瑞软件有限责任公司 Sichuan Keyway Software Co. LTD. 二0一一年三月目 录1项目背景12项目任务及实施方法13功能需求分析33.1一期需求分析33.1.1 采集监控参数43.1.2 数据存储53.1.3 远程监视53.1.4 远程控制53.1.5异常报警53.1.6 监控数据统计查询53.1.7 权限设置53.1.8 操作记录63.1.9 协议操作63.1.10 系统配置63.1.11 人员管理63.1.12 设备管理63.1.13 报表打印73.2二、三期需求说明74非功能性需求分析74.1用户界面需求74.2软、硬件环境需求114.3产品质量需求分析114.4系统构成和网络结构124.5监控管理中心应用软件设计原则144.6监控管理中心系统硬件设计原则164.7 PLC编程控制软件应具备的条件175系统架构196 其他说明20九洲科工园集中联网监控系统1、项目背景随着现代工业园区的规模化发展，变电站、空压站以及空调等动力设备网络变得越来越庞大并且错综复杂，对这些设备进行规范化、智能化、集中式管理的要求变得越

2、来越迫切。目前，计算机技术和网络技术在各行各业得到了广泛应用，各种现代化供电、用电设备都提供了各种接口和网络连接，最终和计算机远程连接进行通信并接受计算机的控制。其高可靠性、低故障率的特点为动力设备的集中联网监控提供了技术保障。这使得包括动力设备在内的各种工业和民用设备在自动化、网络化、智能化等方面得到了提高。组建一个连接空压站、变压站和空调设备的集中联网监控系统，将各分站的动力设备的运行状态数据通过网络传输集中到监控中心，通过系统进行解析、存储、处理后，实时监视设备运行状态，并分析产生告警数据和发出警告。本系统建成后，企业可以实现园区内相关动力设备的高实时性、网络化、集中式的智能监控，释放各分站监视值班人力资源，变被动的抢修模式为主动的预防性维护模式，从而达到减员增效的目的。动力设备的集中联网监控系统的建设对于充分利用计算机技术，加强维护支持手段的建设，保障设备稳定运行和机房安全具有重要意义。它能促进人力资源合理配置，提高劳动生产率和网络维护水平，推进电源设备维护现代化。鉴于此，将九洲科技工业园的各种空压设备、变压设备及空调设备等进行集中联网监控的需求已日趋紧迫。本方案正是要建设一个

3、系统，对科工园区所有的空调、空压、变压设备进行远程监控。2、项目任务九洲集团科技工业园区建成后将会有若干个变电站、中央空调和空压站。这些变电站、中央空调和空压站分布在科技工业园区的不同位置，为了确保这些设备的正常工作，目前每个监控站都要配置值班人员。这样既不便于集中监控，而且也会给集团公司带来巨大的人力成本负担。为了更科学地监控设备，保证设备的正常运行，减少人力成本，有必要建立一套集中联网监控系统（下称“监控系统”），通过网络对这些设备进行集中联网监控。即值班人员只需在监控中心就能够通过监控系统监视所有设备的运行状态，并且通过该系统向设备发出控制指令，干预设备的运行。目前，科技工业园区尚在逐步建设完善中，部分设备还没有购置到位。考虑到这些情况及其它因素，整个监控系统项目采取整体规划、模块设计、分步实施的原则，分为三个阶段完成：第一阶段主要完成整个系统框架的研发，和空调子系统的研发工作，实现对园区内现有的7台空调系统进行集中监控，并初步实现对少量空压机的集中监控功能；第二阶段、第三阶段在一期系统架构基础之上完成对园区现有其余空压机设备、变电站设备的集中联网监控，并充分考虑及努力实现园区后

4、期建设中同种设备类型的智能监控。3功能需求分析如图1所示为整个监控系统的上位软件部分具体功能图。整个系统按设备类型分为空调子统、空压子系统等两个子系统，具备采集监控参数、数据存储、远程监视、异常报警、监控数据统计查询、权限设置、操作记录、协议解析、设备管理、系统配置、人员管理、系统日志、报表打印等功能。图1 系统功能图3.1一期需求分析 本方案针对第一阶段任务进行详细设计，完成对现有的7台空调和4台空压机的远程监控。通过初步调研，系统应具备采集监控参数、数据存储、监控显示、远程控制、异常报警、监控数据统计查询、权限设置、操作记录、协议解析、系统配置、设备管理、报表打印、人员管理等功能。设备数量型号备注总装车间阿特拉斯空压机2台GA37三洋空调2台LED厂房寿力空压机2台WS3708荏原空调机组2台RCD孵化大楼荏原空调机组3台RED3.1.1 采集监控参数根据设备供应商提供的通讯协议文本，提供对设备(空调或空压)运行时的状态参数进行实时采集功能，以便记录保存，并分析根据设备参数设定生成提示或报警信息。原始采集数据通过ModBus总线由采集模块送入现场DDC控制器完成协议的解析，数据的提

5、取。对于空调机一般有每月加热时间、累计时间、冷温水入口温度、冷温水出口温度、容量阀开度、冷却水入口温度、冷却水出口温度、冷剂蒸发温度、冷剂冷凝温度、空气阀开度、吸收器出口温度、高温再生器露点温度、高温再生器压力、高温再生器入口温度、高温再生器出口温度、排烟温度、当前时间等信息。实际的可采集和控制的参数以空调厂商提供的通讯协议为准。对于空压机一般有温度、压力、油温、油压、阀门开度，及一、二级排气温度、排气压力、风包温度、润滑油压及电机电流等实时参数，并根据过温、过压、过流、断水等设定的上下限生成告警信息。实际的可采集和控制的参数以空压机厂商提供的通讯协议为准。3.1.2 数据存储监控计算机采集到设备(空调或空压)的各种运行状态参数后，要将这些数据信息存储到数据库，以务值监控中心值班或管理人员查询设备的历史运行状态数据。3.1.3 远程监视根据采集到的设备(空调或空压)运行状态，将这些参数动态实时地显示在监视界面上。为了符合用户习惯，监视界面模拟实际情况，采用虚拟仪表实时直观地显示运行参数。3.1.4异常报警当(空调或空压)设备运行出现异常时，能自动通过图象和声音两种方式报警提醒，并根据需

6、要，记录报警信息。报警信息以设备厂商提供的通讯协议、实际使用情况和规定的参范围值为参照值。3.1.5 监控数据统计查询根据操作人员提供的查询条件（如时间、设备类型、异常类型、控制参数类型等）统计/查询设备(空调或空压)的各个运行状态和控制参数。3.1.6 权限设置1、按照系统用户角色和权限分组，将监视、控制、系统管理等权限赋予不同组，最后用户按组分类赋予不同的操作权限，以监控设备运行和管理系统； 2、提供用户密码修改功能。3.1.7 操作记录提供所有值班人员或者系统操作人员的值班、操作情况等日志信息的记录保存到系统数据库的功能，相关人员能查询到操作人员的值班和操作情况。3.1.8 协议操作监控系统涉及各个厂家的(空调或空压)设备，这些设备的通讯协议各不相同，为了使监控系统能识别这些设备，必须完成各种通讯协议的解析，获取各个智能设备的运行状态参数；并在需要远程控制设备参数的时候，按照协议规定完成把各种参数封装成数据包发送到设备，以实现调控设备运行状态的功能。该功能通过稳定运行的DDC控制器完成，确保365天全天候工作。3.1.9 系统配置配置系统运行所需要的各个参数。如参数采集时间周期、

7、被监控设备ModBus地址、设备类型等。3.1.10 人员管理提供系统管理员对值班或管理等工作岗位操作人员信息的添加、修改及删除等功能。3.1.11 设备管理本模块提供设备信息的增减、变更等功能，操作人员可以根据(空调或空压)设备的情况设置其参数范围，生产厂家、存放位置等信息，确保配置参数与设备实情的一致性，以便相关人员维护，并为报警提供必要信息。3.1.12 报表打印系统能提供所有设备运行历史数据、统计资料、交接班日志、派修工单及曲线图的查询、报表、统计、分类、打印等功能，供设备运行值班和维护人员分析研究之用。3.2二、三期需求说明一期完成之后，在项目二、三期开发中，将对园区内现有的其它空压机及变电站等具有智能接口的设备接入系统进行集中监控，略。4非功能性需求分析4.1用户界面需求1、在显示监控参数时，用虚拟仪表控件显示参数。2、界面符合用户的操作习惯。4.2软、硬件环境需求需求名称详细要求软件要求操作系统：Microsoft Windows XP Sp3以上版本硬件要求操作站：19-inch slide-in Industrial PC C5102-0020processor In

8、tel Pentium M 1.8 GHz, instead of Celeron M 1.5 GHzmemory extension DDR RAM, additional price for each 256 MBCD/DVD-ROM drive4.3产品质量需求分析表中的质量属性可以根据产品实际情况与用户要求进行调整。主要质量属性详细要求正确性软件各项功能都能满足需求，在正确的操作下能得到正确的结果。健壮性软件具有容错能力，不会因为错误的操作使系统崩溃、死机以及出现意外的结果。可靠性无性能，效率软件中可能涉及仪表控件及大量的数据处理，在实时显示运行参数时，不允许有明显的闪烁感， 易用性软件界面具有传统的WINDOWS风格，美观，协调。清晰性软件可读性好，易于维护安全性根据授权进行监控操作可扩展性可按需求添加功能模块兼容性无可移植性可在windows及windows xp 上运行4.4系统构成与总体性能本工程自动控制系统（BAS）由控制服务器及监控软件、DDC控制器、传感器、执行机构及通信网路构成，对整个建筑物的中央空调系统、空压机系统等进行自动监测或控制。系统采用分布智能式控制系

9、统，包括管理层、控制层、传感执行层的三层结构。主要质量属性详细要求开放性、可扩充性支持自由网络拓扑结构，系统必须具有开放性、可扩充性，支持标准的通讯协议以及流行的现场总线技术（MODBUS）。高速传输速度DDC之间的通信采用100M BASE-T以太网进行通讯，最高通讯速率可达100Mbps。符合国际标准的开放协议： TCP/IP或EtherCAT。DDC和工作站之间的连接也使用100M BASE-T以太网通讯。分布式布置每台DDC必须能独立通讯及自行操作，实现DDC间点对点通讯。在中央工作站电脑发生故障时，全部现场控制器之间仍能保持通讯畅通，以保证现场设备正常工作。直接编程每台DDC必须具有人机接口，可直接连接电脑进行编程及错误诊断。数据共享每台DDC均可通过RS232、RS485等方式连接第三方设备进行数据共享和互操作。插拔I/O控制器必须采用可插拔I/O卡的方式便于扩展系统设备便于扩展，日后若需增加功能或被控设备时，只需增加相关模块。同时系统还必须充分考虑今后扩展的需要，保证只需要增加现场控制器与现场设备，无须增加控制中心设备与软件。4.5系统硬件设计原则*DDC控制器主要参数：主要质量属性详细要求处理器性能32位266HZ-1.8GHZ CPU，内存最大达1MB；64-256MB RAM用于数据存储，64MB Flas

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