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系統(tǒng)由監(jiān)控主備機、礦用網(wǎng)絡(luò)交換機、傳輸分站、無線定位基站、隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源、礦用本安型標(biāo)識卡、礦用本安型車載終端、礦用阻燃光纜、礦用阻燃電纜、LED 信息發(fā)布屏、檢卡裝置、便攜式搜救器等組成。

①監(jiān)控主備機，采用研祥工控機，用作數(shù)據(jù)采集和 WEB 發(fā)布。

②礦用網(wǎng)絡(luò)交換機，可組成工業(yè)環(huán)網(wǎng)，為數(shù)據(jù)通訊提供保障。采用 4 光 3 電接口，可連接 7 臺傳輸分站或無線定位基站。

③傳輸分站，硬件采用 i.MX6ULL 內(nèi)核，Linux 實時操作系統(tǒng)。運行穩(wěn)定可靠，實時性高，存儲容量大。采用模塊代設(shè)計原則，具有以太網(wǎng)、CAN、RS485、電力載波等通訊接口，采用 4.3 寸屏顯示，清晰明了。

④無線定位基站，采用模塊化設(shè)計原則，功能包括 UWB 定位模塊、Wi-Fi 模塊、LoRa 模塊，同時留有 2 路 CAN 總線、2 路 RS485 總線、2 路開關(guān)量輸出、2 路百兆光口及 3 路百兆口。

系統(tǒng)軟件方案

軟件方案采用采集端和監(jiān)控端分離模式。采集端采用集群模式，任何一臺掉線或宕機則自動切換到新的服務(wù)機器；監(jiān)控端即為客戶端，可以獨立在多個用戶 PC 端運行監(jiān)控。采集端、監(jiān)控端是本系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能。

系統(tǒng)通訊方案

數(shù)據(jù)采集服務(wù)器通過 TCP 連接到基站，基站將收集到的標(biāo)識卡傳輸?shù)讲杉?wù)器，采集端利用訂閱-發(fā)布模式，即時推送到監(jiān)控端，監(jiān)控端通過圖形進(jìn)行集中可視化監(jiān)測。

采集端

在監(jiān)控中心建立 Service Platform 服務(wù)平臺，接收采集裝置設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)，通過 Redis 緩存服務(wù)處理，達(dá)到對數(shù)據(jù)的及時處理及響應(yīng)，并通過 RPC/HTTP 網(wǎng)關(guān)服務(wù)推送到監(jiān)控端。為便于數(shù)據(jù)的持久化及大數(shù)據(jù)分析，將上傳的數(shù)據(jù)通過Storage Implementors 同時存儲到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫 SQL Server 上。Service Platform 采用多通道并發(fā)處理模式，保證了系統(tǒng)的并發(fā)性，提供系統(tǒng)的處理能力；Redis服務(wù)及 SQL Server 采用集群模式，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。

監(jiān)控端

監(jiān)控端采用 Web SCADA。在電力、油田燃?xì)狻⒐┧芫W(wǎng)等工業(yè)自動化領(lǐng)域 Web SCADA 的概念已經(jīng)提出了多年，早先年的 Web SCADA 前端技術(shù)大部分還是基于 Flex、Silverlight 甚至 Applet 這樣的重客戶端方案，在HTML5 流行前 VML 和 SVG 算是真正 Web 方案也是有不少應(yīng)用，近些年隨著 HTML5 的流行，加上移動終端對 HTML5 支持的普及，越來越多新項目開始采用真正純 HTML5 的方案，給項目的實現(xiàn)有了更多的選擇，更具體的說大數(shù)據(jù)量應(yīng)用性能高于 SVG 的 Canvas 方案，已經(jīng)逐漸成為當(dāng)今Web SCADA 前端技術(shù)的選擇標(biāo)配方案。

系統(tǒng)安全

為了提高網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的安全性，本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用了防入侵和防病毒兩個方面的安全措施。從結(jié)構(gòu)上劃分，本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)有硬件防火墻隔離，同時與外部 Internet 網(wǎng)絡(luò)也設(shè)硬件防火墻進(jìn)行隔離。

數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、web 服務(wù)器均放置在 DMZ 區(qū)，Internet 用戶通過防火墻訪問其指定端口，完成防入侵的目的。同時每個計算機節(jié)點均安裝網(wǎng)絡(luò)版殺毒軟件，完成防病毒目的。 對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全采用用戶密碼認(rèn)證的方式，控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)查看和操作的權(quán)限控制。系統(tǒng)所有節(jié)點都進(jìn)入一個域中，系統(tǒng)用戶均采用域用戶。

系統(tǒng)硬件

本系統(tǒng)按照采集端和監(jiān)控端兩大功能平臺劃分進(jìn)行硬件配置。設(shè)置 2 臺數(shù)據(jù)采集服務(wù)器進(jìn)行 Master-Slave。其主要功能是負(fù)責(zé)對系統(tǒng)范圍內(nèi)傳感器及集中接收裝置數(shù)據(jù)的實時通訊和采集，并傳至 Redis 緩存和數(shù)據(jù)庫平臺存儲。在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際需要，還完成報警、事件、腳本計算、存儲配置等功能。（后期可根據(jù)采集片區(qū)需要增加服務(wù)器）。

這 2 臺服務(wù)器同時也作為 Redis 及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。高速采集、壓縮、存儲來自傳感器及集中接收裝置數(shù)據(jù)，并提供復(fù)雜的查詢引擎，為客戶端的查詢請求提供準(zhǔn)確、快速的應(yīng)答服務(wù)。

設(shè)置 1 臺 SCADA Web 服務(wù)器。作為本系統(tǒng)的門戶網(wǎng)站服務(wù)器，可以提供給 Intranet/Internet上的授權(quán)用戶提供以 SCADA 實時數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的圖元畫面、報警顯示、歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)分析（報表/趨勢等）、查詢等功能。

設(shè)置 1 臺專業(yè)桌面分析站。這是本系統(tǒng)中功能強大、效率高的桌面分析工作站，能瀏覽整個系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報表、趨勢、重要數(shù)據(jù)的報警信息等。數(shù)據(jù)存儲上設(shè)置了 1 套磁盤陣列。提供海量數(shù)據(jù)存儲和歷史數(shù)據(jù)備份，為數(shù)據(jù)存儲提供了擴展空間。在物理連接上，采用了光纖交換機實現(xiàn)雙冗余，在數(shù)據(jù)服務(wù)器與磁盤陣列之間提供光纖連接，

數(shù)據(jù)通過光纖通道直接進(jìn)入磁盤陣列，減輕中心交換負(fù)荷。

系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)所有的服務(wù)器均安裝在 Windows10 作為操作系統(tǒng)，終端均安裝 Windows7 及其以上系統(tǒng)。實時緩存采用主流服務(wù) Redis，數(shù)據(jù)庫軟件采用 Microsoft SQL Server 2016 及其以上。應(yīng)用服務(wù)的編寫采用 Microsoft Visual Studio 2017 進(jìn)行開發(fā)。