1、环境管理环境监控报警联动系统建设方案内蒙古东部电力有限公司环境监控报警联动系统建设方案 版本号：V1.0 编写人： 审核人： 批准人： 日 期： 年 月 日1. 引言项目名称环境监控报警联动系统项目背景随着内蒙古东部电力信息系统的发展与建设，计算机系统数量与日俱增，其配套的环境设备也日益增多，因此机房的环境设备或子系统（如供配电、UPS、空调、消防、保安等）必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。一旦机房环境设备出现故障，就会影响到计算机系统的运行，对数据传输、存储以及整个系统运行的可靠性构成威胁，若事故严重又没有得到及时的处理，就可能损坏硬件设备，造成严重后果。尤其对于实时交换数据的需要
2、，机房管理显得更为重要，一旦系统发生故障，造成的经济损失更是不可估量。因此，为了保证机房运行的安全性和稳定性，目前机房的管理人员采取24 小时专人值班的方式，定时巡查机房各环境设备。但这样仍然在很多情况下往往不能及时排除故障，对事故发生时间、频率及原因等也无科学的管理与数据分析。为了解决上述问题，需要增加机房动力环境监控系统，实现了对各机房设备的统一监控与管理，大大提高了整个系统的运行可靠性、稳定性和兼容性、可扩性，实现了机房的科学管理，真正使“无人值守”机房成为现实。系统建设目标为内蒙古东部电力有限公司建立包括动力配电、场地环境等系统在内综合性集成管理平台，实现724的全面集中监控和管理，保
3、障数据中心内各设备及子系统的安全高效运行，以期实现最高的机房可用率。另外通过所提供双机热备、增强型告警管理、IE权限管理、能耗管理、运维及资产管理等在内的高端功能模实现不断提高机房的运营管理水平，建立统一高效的管理平台，使解放机房管理人员成为现实。系统设计原则绿色机房建设环境监控系统要求可靠性高，扩展性强，应遵循以下原则实用性管理功能：对任事件都针对机房的具体情况给出相应的处理提示，指导维护人员解决问题。软件系统的设计对系统管理和运维人员进行多级权限分类以区分限制各级别用户对系统的访问和操作能力。数据管理功能：可存储半年的数据，并用历史曲线显示任意一天的数据情况，最大值、最小值、平均值等。提供
4、网络版系统，可在局域网站上全面监视机房运行情况。安全性可区分多级报警级别，报警事件发生时，系统按事件级别排队报警，显示处理，并将画面自动切换到相应的画面。系统强大的多媒体技术，对各种设备的报警及专家处理提示采用语音系统。强大的报警处理功能。兼容性 支持各种厂家提供的智能设备，实现完美地监控。可维护性系统运行进行在线运行状态诊断和监测，能及时发现系统各功能单元故障情况，便于系统故障的维护处理。软件系统的设计采用模块化结构设计和规范化标识保证软件的可维护性要求。 可靠性 监控系统具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能，不影响被监控设备正常工作。监控系统具有专家诊断功能，对通信中断、软件故障能够诊出故障
5、并及时告警。监视各智能设备各部件的运行状态和工作参数。专业术语定义XML Extensible Markup Language（可扩展标记语言），来自标记语言SGML,是该语言的一个子集，主要用于数据交换。它规定了一种开放的数据格式，其最大的特点就是天生的扩展性，可以简便而快捷的根据企业、科学规范或其他方面的需要来构造定制的标记集，使数据能在不同平台、不同系统间顺畅的传输。RS485接口 RS485总线标准是电子工业协会（EIA）制订并发布的在工业领域通用的设备串行通信标准，它采用半双工、平衡方式通信，具有支持多点连接，允许创建多达32个节点的网络；最大传输距离1219M，最大传输速率为10M
6、b/S，支持1200 m时速为100kb/s的高速度传输；抗干扰能力很强，布线简单等优点。MODBUS协议 MODBUS协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程,如何回应来自其它设备的请求,以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。2. 系统整体设计内蒙古东部电力有限公司环境监控报警联动系统目前
7、需要对机房现场的动力（包括供配电、UPS、通信电源）、环境（包括空调、漏水、温湿度）、安保（门禁、消防）等各个部分的子系统进行现场实时监控和统一管理。系统采用B/S方式，管理人员可方便的通过内网监测各机房现场情况，经过授权可对机房设备进行远程控制。另外需预留相应接口以方便今后对其他机房的接入管理。 拓扑结构图由系统拓扑结构图可以看出，通过环境监控报警联动系统可以对视频系统、门禁系统、报警系统、UPS均衡报警控制系统、空调、温（湿）度子系统等进行集成，可以第一时间捕获各个系统的异常信息，向工作人员进行报警，将会大大节省维修时间。同时，也方便了管理人员对全部信息的查看。信息采集结构图环境监控报警联
8、动系统整体实现采用“集中管理、分散控制”的模式：将数据传输到在各自现场的串口服务器，再由现场的串口服务器通过业务网络将数据传输至总行的集中监控中心，由集中监控中心管理服务器实现对机房的集中管理。“集中管理、分散控制”实现方式不但满足了对分散机房的集中统一管理的需要，更满足了银行业对现场数据安全、实时、完整的存储和控制要求较高的领域。信息采集结构如下图所示：系统整体架构环境监控报警联动系统采用基于B/S的架构，如下图所示：由上图可以看出，系统采用Browser/Server架构，这样一来，就使系统管理工作十分轻松，用户只需要在服务器端部署电网工程标准化过程管理信息系统，就可以在网络上登录和管理该
9、系统。客户端不需要做任何配置，只是使用浏览器就可以登录系统，大大降低了维护和升级成本。系统采用三层架构，目前三层（多层）体系结构正在逐渐成为数据库应用系统构架方案的主流，在抽象的三层结构下，表示层（Presentation）、应用逻辑层（Business Logic）、数据服务层（Data Service）被分割成三个相对独立的单元。表示层负责与用户交互并把相应的请求通过调用中间层的组件传递给应用逻辑层。应用层的组件执行具体的事务逻辑并通过SQL等方式向第三层的组件提出数据或其他资源请求。环境监控报警联动系统采用J2EE作为开发工具，J2EE是Sun公司所颁布的标准，但已广为工业界所接受，J2
10、EE的出现标志着用Java开发企业级应用系统已变得非常简单。J2EE是多层的分布式体系结构，使系统的操作和运行具有很好的灵活性。先进的 Java计算方案如面向对象、独立于平台、快速集成、代码重用等，是实现这种结构的关键，并使系统具有良好的可移植性和可扩展性。在环境监控报警联动系统架构中，每一个应用数据均有机地在整套的体系结构中交换，按照各自数据模型的组织结构，充分利用整体系统中的软硬件资源，实现系统特有的功能。为了使每一个应用系统成为可靠、高效、具备良好的可扩展性的系统，采用三层体系结构（three-tiered）的设计方案。系统架构层次功能实现方案信息展示架构系统门户网站系统门户网站主要完成
11、系统的身份认证、权限管理、系统路由、功能定制等功能。数据展现数据展现层主要功能是将数据平台和应用数据库的数据以各种方式展现给用户。应用逻辑根据业务需求总结出其中的逻辑关系，程序逻辑关系自动对数据进行处理。数据应用架构数据组织数据组织负责环境监控报警联动系统中所有数据的装配及存储。其数据组织方式以数据库数据模型为基本框架。数据存储数据存储层为数据应用架构提供了底层的基础设施。数据存储是指确定数据在数据库中的位置（临时的或永久的）的物理数据设计，即物理数据模型的设计。逻辑数据模型到物理数据模型的变化主要是实体的纵向合并和横向拆分，对于属性而言不应该有变化。数据服务架构数据提供层数据提供指数据库中存
12、储的设备运行信息。数据缓存层对数据提供层提供的数据进行缓存，当再次查询相同数据时可以减少网络访问，增加数据访问的效率和安全性。在应用服务器端开辟单独的内存通过惟一标识进行数据缓存。提供数据的快速、安全访问。系统架构表系统物理架构通过分析环境监控报警联动系统的建设需求和目标，需要有一套完整的高性能、高可靠性和安全性软硬件部署方案，同时具有灵活扩展能力，以适应后期对系统有扩充的要求。建议的系统物理结构如下图所示：系统为三层架构：包括数据服务层、应用服务器层和客户应用层。系统应用灵活，便于扩展，可支持浏览器/服务器（B/S）应用模式。数据服务层利用Oracle数据库数据服务架构实现。应用服务器层采用
13、多台集群策略，目前根据需要可以采用一台或两台高性能PC服务器来实现，随着数据量的明显增长、用户量和应用不断增多，系统需要进一步扩展。通过增加新的应用服务器与现有应用服务器同样组成集群环境，即可在数据库结构和应用不作任何改变的情况下，使系统性能得到线性的扩展。客户应用层除系统管理以外，最终用户通过统一网页方式以浏览器的方式访问环境监控报警联动系统中的项目信息并进行各种操作、统计、汇总和分析。这种应用方式不需要对客户端进行任何的软件安装和维护工作，只要保证网络的连通即可，大大降低了客户端维护工作和成本。软硬件配置建议硬件配置建议：序号设备名称数量备注1数据库服务器1台小型机2应用服务器1台PC S
14、erver 服务器3备份服务器1台PC Server 服务器4串口交换机2台Moxa NPort 6600系列软件配置建议：序号软件名称主要指标参考厂商1操作系统Windows2003 ServerMicrosoft2数据库Oracle 10.2Oracle3. 系统功能设计内蒙古东部电力有限公司环境监控报警联动系统目前需要对机房现场的动力（包括供配电、UPS、通信电源）、环境（包括空调、漏水、温湿度）、安保（门禁、消防）等各个部分的子系统进行现场实时监控和统一管理。系统采用B/S方式，管理人员可方便的通过内网监测各机房现场情况，经过授权可对机房设备进行远程控制。另外需预留相应接口以方便今后对
15、其他机房的接入管理。系统结构图如下：系统维护操作员管理对该系统的操作员进行管理，可以添加一个操作员，修改、删除一个或多个操作员信息。实现效果图如下所示：用户信息管理修改当前登录用户的信息，在这里，可以修改个人信息，也可以修改登录密码。实现效果图如下所示：权限管理通过权限管理，可以为用户分配其能操作的功能，还可以控制到每个功能上的操作按钮，为管理员提供强大的权限管理功能。实现效果图如下所示：环境系统监控空调信息监控通过空调自带智能通讯接口及通讯协议，系统可实时、全面诊断空调运行状况，监控空调各部件（如压缩机、风机、加热器、加湿器、去湿器、滤网等）的运行状态与参数，并可通过软件在系统上或通过网络远
16、程修改空调设置参数（温度、湿度等），实现空调的远程开关机。系统一旦监测到有报警或参数越限，将自动切换到相关的运行画面。越限参数将变色，并伴随有报警声音，有相应的处理提示，及相关处理提示。对重要参数，可作曲线记录，可通过曲线记录直观地看到空调机组的运行品质。空调机组即使有微小的故障，也可以通过系统检测出来，及时采取步骤防止空调机组进一步损坏。对严重的故障，可加设电话语音报警。温度、湿度监控温度、湿度监控系统，主要通过控制线将温（湿）度各详细参数，回传到环境监控报警联动系统上，可根据回传的数据绘制温湿度均值曲线，当数值超过上下限定值时该系统会自动产生报警联动同时弹出报警画面 。并且会自动生成周报表
17、和月报表及相关参数曲线图。漏水监控漏水检测系统由定位式漏水控制器和感应线缆及其他附件构成。用漏水感应绳围绕空调及墙界地面，一旦有水泄漏碰到感应绳，感应绳通过控制器将漏水信号及漏水的位置信号通过通信接口及时地输送到监控主机，可确保系统在第一时间报警，监控主机的漏水监测画面上显示相应的漏水位置，维护人员只要按画面显示位置，可非常方便地找到漏水位置，极大地方便了系统的维护，并且会自动生成周报表和月报表及相关参数曲线图。安保系统监控视频监控通过网络摄像机、视频服务器实现录像、存储和告警联动。该模块应提供远程浏览功能，有关领导或运维人员在局域网络内的计算机，只要安装一套远程客户软件即可实现查看监控信息及
18、视频信息。主要实现将分布在机房各点位摄像机通过视频线与监控主机相连（可采集各点位摄像机声音），然后通过视频监控厂家提供的二次开发接口（SDK包）可将视频图像及相关参数通过网络回传到环境监控报警联动系统上。实现效果图如下：门禁控制门禁模块可与监控主机联网组成在线式门禁监控系统。通过严格的权限管理可进行门禁的远程管理与维护，可实时读取门禁记录的资料。当有人通过验证进门时，监控系统可按已设的权限进行判断比较并开门，同时记录进入人姓名、门号、时间，也可记录非法验证的报警记录。门禁控制器采用全球知名品牌的指纹门禁机，同时支持刷卡、密码开门功能。本模块主要实现将机房内各门禁系统，通过控制线与视频监控主机或
19、报警主机相连，即可实现视频图像联动、声光报警联动同时会产生报警记录等功能。烟感报警目前烟感探测器主要采用开关信号量的方式进行告警信号的输出，基本原理为，当烟雾浓度达到一定值时（可设置其烟雾浓度灵敏度），会产生一个信号量，将此信号输出到报警主机和监控主机，即可实现告警，监控画面自动弹出、声光警号联动并同时产生告警记录。实现效果图如下：门磁报警目前门磁控制器主要采用开关信号量的方式进行告警信号的输出，基本原理为，当门磁断开或闭合时都会产生一个开关信号量，将此信号量通过控制线输出到报警主机或视频监控主机，即可实现告警，监控画面自动弹出、声光警号联动并同时产生告警记录，以上各子模块可选择性集成短信告知
20、平台并建议增加一套报警主机及双监探测器。动力系统监控UPS电压、电流监控UPS电源主要由UPS主机及UPS电池组成，分为在线式、后备式及在线互动式几种，根据频率分高频机和工频机，它在机器有电工作时，就将市电交流电整流，并储存在自己的电源中，一旦停止供电，它就能提供电源，使用电设备维持一段工作时间，保持时间可能是10分钟、半小时等，延时时间一般由蓄电池的容量决定。 高可靠性不间断供电保证动力的连续性 电网稳压、净化功能消除电网波动、污染 电池管理功能 延长电池使用寿命 智能监控功能 有效解决电源维护功能可根据UPS厂家提供的通信协议或者二次开发接口，取到UPS各项指标参数，然后通过网络传送到串口
21、服务器，最后串口服务器通过网络把数据信息传到系统中，并在系统中展示，并能用同样的方式采集UPS异常信息，实现异常状态报警。实现效果图如下：蓄电池运行状态监控主要实现测量每个单体电池的端电压和表面温度，通过串口服务器，将信息采集至主机。对于单体电池电压高于或低于标准电压时，对该电池进行放电或充电，使每个单体电池端电压长期维持在额定电压范围，确保电池不会出现过充电或欠充电，解决了电池个体差异性带来的各种问题。对于表面温度过高的电池，及时发出告警信号，告知运行维护人员提前处理，可有效杜绝蓄电池爆炸引起的安全事故。实现效果图如下：机柜电压、电流监控需要在电源入口安装交流采集装置（此装置采用RS485接
22、口回传信号，使用MODBUS协议，可进行二次开发）即可实现（交）直流电压、电流及其它相关参数的信息采集和回传。将采集回来的数据，通过人为设置好的上（下）限，当超过其上下限值时会产生告警。（注：当5A时需额外增加ct电流互感器）。智能辅助智能报警为了能更及时地把监控设备重要的报警信息，通知到相应维护人员，让维护人员能够及时地处理机房所发生的紧急事件或设备故障报警等，系统配置电话报警功能模块。当设定了电话报警级别的设备发生故障或报警时，系统将自动拨打所设定的相应维护人员的电话或手机，用电话语音的方式（非数字代码等）告知机房所发生的事件，系统可通过电话按键确认的互动方式，确保事件可通知到相关的维护人
23、员。此外，系统通过加装短信报警功能模块还可实现短信息报警。一旦某个报警时间发生可自动触发短信息报警，系统将自动按照预先设定好的手机号码，往该号码中发送报警短信。报警的手机号码可设置多个，并且可根据自身的实际需求设定短信的重发次数以及时间间隔等，保证所有报警信息都能及时、有效地传递给各机房维护人员。系统与GIS系统做接口，以更直观地对报警效果进行展现，效果图如下所示：智能查询为实现对信息机房的统一集中监控管理，也为了方便机房维护人员和各领导及时、全面掌握机房的运行状况，系统应具备智能接入与查询功能。智能查询系统的功能是信息共享与发布程序，它运行在查询服务器上，用户可通过MIS网、拨号企业网、互联
24、网登录查询系统主页，查看监控数据、报警信息、设备信息、统计信息等。该系统采用流行Internet/Intranet网络编程技术，具有操作简单、易于维护等诸多优点。该查询系统主要包括如下功能： 系统实时数据监视 视频实时画面 视频录像资料 最新报警信息查询 历史报警信息查询 历史报警信息统计值班员可以在连通内网的任意计算机打开浏览器，输入查询系统服务器指定的IP地址，便可进入查询系统的登陆页面。验证用户名与口令进行身份确认，验证通过之后进入报警信息查询系统。如果要进行报警确认，同样需要用户权限认证，以避免误操作的发生。4. 系统安全设计互联网的发展使用户可以在全球范围内与客户进行商务活动，从而为
25、广大企事业单位带来了新的机遇。同时，企事业内部网的不断完善也为企事业单位与商业合作伙伴及现场工作人员的通信提供了有效的途径。但是，互联网技术在扩大市场份额、降低成本、提高客户满意程度的同时，也增加了企事业受攻击的弱点。这些弱点直接威胁着企业分布式计算机应用的稳定性和可靠性。首先，保存在用户分布式计算环境中的大量关键信息面临来自于第三方的破坏与窃取。其次，实现多平台与多系统间的信息安全传输也是困难重重。而且面对几乎是一天一个样的病毒各类黑客，我们的网络环境总是显得相对脆弱。所以，为保证建设良好的环境监控报警联动系统能够稳定的工作，能够负担起其应有的职责，对于网络安全的防范，提高网络安全意识，保障
26、系统运行安全是不容忽视的工作。然而被动地在需要时才找寻解决方案的模式，已被验证是错误的选择。只有了解企业信息化的本质后，按照系统稳定运行的要求，进行完善的系统安全设计，才能防患于未然。因此，安全性解决方案应化被动为主动，同时应该被整合于整体网络风险管理中，亦即表示企业必须明了本身基础架构，并为其提供风险评估与管理的工具、及有效的网络安全性解决方案。这套解决方案可以处理企业在业务与技术上所需整体网络安全性的需求。本方案就是在这样的前提下，运用长期累积的专业技术与经验，推出的一套完全的解决方案及整合性的工具，用于本项目的信息化的安全防护。网络应用安全情况分析信息安全隐患企事业信息化应用中的安全隐患
27、主要包括：身份认证由于非法用户可以伪造、假冒员工和客户的身份或通过黑客软件获得系统内部工作人员的身份、密码，因此存在假冒员工身份的非法用户进入系统进行破坏的可能。故用户名口令的传统认证方式安全性较弱，用户口令易被窃取而导致系统损失。信息的机密性由于在环境监控报警联动系统内部和外部网络上传输的信息中，包含个人或企业的敏感信息和数据有可能在传输过程中被非法用户截取。信息的完整性敏感、机密信息和数据在传输过程中有可能被恶意篡改。安全风险分析对整个环境监控报警联动系统的网络应用而言，网络安全风险主要来源：来自网络内部的攻击和破坏：整个环境监控报警联动系统对于来自内部网络的攻击或破坏的防范能力相对来说比
28、较脆弱。因此如何有效防范内部破坏，是系统运行中需要解决的首要问题，特别是如何有效控制来自各业务相关系统入侵攻击（直接攻击或通过宿主机间接的攻击）是本方案重点讨论的问题。系统安全需求总体上讲，整个环境监控报警联动系统的网络安全性涉及到系统级安全（包括各类软硬件系统）、数据级安全、应用级安全和用户级安全，其中系统安全主要是指操作系统安全、网络服务安全。通常的系统攻击使系统不能正常工作，但不导致数据泄密。而数据安全则直接关系到经营数据的泄漏。具体的安全需求如下：1对整个系统网络按功能类别进行重新划分，实施有效隔离，防范来自内部和外部的攻击；2需采用安全检测机制来实施检测网络攻击事件的发生；3需保护外
29、部公开WWW服务器的安全；4需采用网络防病毒机制来防治网络病毒的攻击和蔓延；5需采用链路加密机制来实现链路传输的安全；6需实现从内部应用系统身份认证、访问授权等安全机制；7需实现从应用系统客户端到服务器的加密（包括对跨越INTERNET的远程访问）；8需实现内部安全策略的合理规划；9保护现有的安全投资。安全技术体系框架在环境监控报警联动系统的安全方案设计中，首先要确定安全方案所涉及到的系统单元，其次要考虑该系统单元在各个层次所提供的安全服务（功能），最后还应考虑这些单元系统之间的逻辑关系，才能提供全面的、合理的、有机的安全服务。我们把环境监控报警联动系统的网络安全的规划分为以下几个部分，通过集
30、中的安全管理界面，实现全局统一的安全策略配置、分发、监控和维护：网络运行环境管理IT资源配置管理、网络环境可用性管理、网络性能管理、故障管理等。网络系统安全管理功能子网划分、网络层流量控制、入侵检测与防病毒网关。主机系统安全管理服务器和桌面PC防病毒、系统安全漏洞扫描和修正。应用系统安全管理全局用户管理、应用服务资源访问控制、数据加密与安全审计。数据库系统安全管理数据库存储权限管理、存储过程、触发器设计和角色管理等。在不同的系统单元层次上有着不同的安全需求和安全解决方案，下面我们就各个层次的安全解决方案规划进行具体描述。借助这些新增的安全管理子系统，结合现有的网管系统和数据库的安全规则的支持，
31、可以形成全面的安全技术框架，如下图所示：网络层次安全解决方案由于数据的传输和交换需要依靠网络进行，从而网络的安全性对保障数据的安全十分重要。环境监控报警联动系统的网络安全建设在基础网络基础之上。在本项目安全系统设计中，分别从物理安全，即整套系统部署环境的安全，保障系统所涉及设备的正常运行；网络运行安全，即基础网络平台的安全，涉及到网络结构设计，重要设备提供冗余，网络安全的监测；建立在这两部分之上的是信息安全保密，包括身份认证，访问控制，信息的加密传输，安全审计，入侵检测；安全管理则使得从技术上保障了信息安全管理。通过架设防火墙、网闸，身份认证，漏洞审计，入侵检测，以及从中心到各客户端的网络防病毒系统，构筑整体的网络安全。安全的环境监控报警联动系统主要通过一下几个方面体现： 加强访问控制网结构合理分布后，在内部局网内可以通过交换机划分VLAN功能来实现不同部门、不同级别用户之间简单的访问控制。根据环境监控报警联动系统的实际情况，也可以配备应用层的访问
