Как учитывать физическую топологию при проектировании мониторинга

При проектировании системы мониторинга обычно сначала определяют, какие параметры необходимо контролировать: температуру, влажность, протечки, наличие электропитания, состояние дверей и аварийные сигналы инженерного оборудования. Затем рассчитывают количество датчиков и выбирают контроллер с необходимым набором интерфейсов.

     Но соответствия количества датчиков количеству входов недостаточно. На реальном объекте точки контроля могут находиться в разных частях помещения, кабели приходится прокладывать по существующим трассам, а фактическое расстояние до датчика может значительно отличаться от расстояния на плане.

     Поэтому ещё до выбора оборудования необходимо учитывать физическую топологию объекта: расположение точек контроля, кабельные трассы, расстояния, наличие Ethernet и электропитания. От этого зависит размещение контроллеров, состав оборудования и возможность дальнейшего расширения системы.

     Линейка NetPing позволяет подобрать оборудование для объектов разного масштаба — от отдельного телекоммуникационного шкафа до серверной с большим количеством точек контроля.

Первый этап — нанести на план объекта все точки, в которых необходимо получать данные.

Для серверной это могут быть:

• точки измерения температуры и влажности;

• зоны возможной протечки возле кондиционеров и трубопроводов;

• входные двери и двери шкафов;

• линии электропитания;

• ИБП;

• кондиционеры и другое инженерное оборудование с аварийными выходами.

После этого становится видно реальное распределение сигналов.

     Например, восемь датчиков в пределах нескольких соседних стоек и восемь датчиков в разных помещениях — одинаковое количество сигналов с точки зрения спецификации, но разные задачи с точки зрения монтажа.

Если точки контроля расположены компактно, их можно подключить к одному контроллеру. Для серверной с большим количеством датчиков может использоваться, например, NetPing server solution v7: устройство выполнено в корпусе 1U для 19-дюймовой стойки, имеет 12 линий ввода-вывода, 8 портов 1-Wire, два низковольтных реле и Ethernet.

Если же часть точек значительно удалена, необходимо оценить, насколько рационально вести к ним отдельные кабельные линии.

Физическое расположение точек контроля влияет не только на монтаж, но и на выбор оборудования системы мониторинга.

Расстояние между контроллером и датчиком следует оценивать не по прямой, а по предполагаемой кабельной трассе.

     Например, контроллер и датчик могут находиться в пяти метрах друг от друга, но кабель от стойки сначала поднимается к лотку, проходит вдоль помещения и затем опускается к точке контроля. Фактическая длина линии в результате будет существенно больше.

При проектировании необходимо учитывать:

• маршрут прокладки кабеля;

• существующие кабельные лотки и короба;

• переходы между помещениями;

• необходимый запас кабеля;

• ограничения используемого интерфейса.

Особенно это важно на уже эксплуатируемых объектах, где возможности прокладки новых линий могут быть ограничены существующей инфраструктурой.

Рис. 1. Расстояние до датчика и фактическая длина кабельной трассы

После определения трасс необходимо проверить, позволяют ли интерфейсы выбранного оборудования реализовать получившуюся схему.

     Хороший пример — 1-Wire. Для большинства устройств NetPing максимальная длина сети 1-Wire составляет 50 м. Если этого недостаточно, можно использовать активный удлинитель-разветвитель NetPing R912R1.

     R912R1 имеет пять выходных портов и регенерирует сигнал 1-Wire. К каждому выходу можно подключить сеть общей длиной до 50 м. Суммарная длина проводов от R912R1 до датчиков может достигать 250 м, а с учётом сети хостового устройства общая протяжённость может быть увеличена до 300 м. Максимальное удаление самого R912R1 от хоста с учётом проводов на соответствующем 1-Wire-порту — 50 м. Каскадирование нескольких R912R1 не допускается.

     То есть физическую топологию 1-Wire можно адаптировать под объект, но в пределах требований производителя.

     Для других типов датчиков ограничения отличаются. Например, датчик наличия электропитания NetPing 995S1 штатно имеет шлейф длиной 1,5 м, который допускается увеличивать до 100 м с помощью удлинителей RC-4 или подходящего провода сечением не менее 0,4 мм².

Поэтому длину подключения необходимо проверять не для системы мониторинга «в целом», а для конкретной пары контроллер — интерфейс — датчик.

Сокращение длины кабеля не должно становиться причиной неправильного размещения датчика.

     Температурный датчик следует устанавливать в точке, температурный режим которой необходимо контролировать. Датчик протечки — в зоне возможного появления воды. Датчик открытия — непосредственно на контролируемой двери. Датчик наличия электропитания должен контролировать именно ту линию или розетку, состояние которой требуется отслеживать.

     Поэтому последовательность проектирования должна выглядеть так:

что контролируем → где контролируем → каким датчиком → как подключаем → какой контроллер используем.

Если действовать в обратном порядке и сначала выбрать удобное место для контроллера, а затем располагать датчики исходя из удобства подключения, часть измерений может потерять практический смысл.

После определения точек контроля и трасс становится понятно, какое оборудование требуется.

     Для небольшой локальной зоны или отдельного шкафа может использоваться NetPing IO v5. Это компактный Ethernet-контроллер с двумя дискретными входами, двумя дискретными выходами и поддержкой 1-Wire. К нему можно подключать, в частности, датчики двери, протечки, наличия 220 В и температуры.

Если требуется больше точек контроля, можно использовать NetPing v5 в исполнении для DIN-рейки. Устройство имеет 16 дискретных входов, 4 дискретных выхода, 4 порта 1-Wire и 4 встроенных низковольтных реле.

Для серверной или стойки с большим количеством датчиков подходит NetPing server solution v7 с 12 IO-линиями, 8 портами 1-Wire и двумя встроенными низковольтными реле. Версия NetPing server solution v7/GSM дополнительно оснащена 3G GSM-модемом для SMS-уведомлений и управления.

     Таким образом, контроллер можно выбирать не только по общему количеству датчиков на объекте, но и по тому, как эти датчики распределены физически.

Это не жёсткая привязка оборудования к типу объекта: окончательный выбор зависит от необходимого количества и типов датчиков, расстояний и требуемой функциональности.

Если точки контроля находятся далеко друг от друга, прокладка всех линий к одному устройству может оказаться нерациональной.

     В этом случае часть контроллеров можно разместить ближе к соответствующим группам датчиков, а данные передавать через Ethernet. Например, основной контроллер может обслуживать серверную, а компактный NetPing IO v5 — отдельный удалённый шкаф.

     Здесь важно учитывать не только сокращение линий датчиков: для дополнительного контроллера необходимо обеспечить питание и сетевое подключение.

Подробно выбор между централизованным и распределённым подходом рассмотрен в отдельной статье «Централизованный vs распределённый мониторинг: что выбрать».

     В рамках проектирования физической топологии достаточно определить, позволяет ли расположение оборудования реализовать выбранную архитектуру без неоправданно длинных и сложных кабельных трасс.

Удобное относительно датчиков место не всегда подходит для установки контроллера.

Необходимо проверить:

• наличие электропитания;

• наличие Ethernet;

• свободное место в стойке или шкафу;

• возможность установки блока питания;

• доступность устройства для обслуживания.

Например, NetPing IO v5 требует внешнего источника питания 12 В и подключения к Ethernet.   Поэтому перенос такого контроллера ближе к группе удалённых датчиков имеет смысл только тогда, когда в этой точке можно обеспечить его питание и сетевое подключение.

     Фактически при проектировании необходимо рассматривать всю цепочку:

датчик → контроллер NetPing → сеть → система мониторинга.

Рассмотрим серверную с шестью стойками, двумя кондиционерами, электрическим щитом и входной дверью.

     Необходимо контролировать:

• температуру возле оборудования;

• влажность;

• протечки возле кондиционеров;

• состояние входной двери;

• наличие электропитания.

После нанесения этих точек на план можно определить предполагаемое место контроллера и проложить кабельные трассы.

     В качестве центрального устройства для такой задачи можно рассмотреть NetPing server solution v7. К нему могут подключаться датчики температуры и влажности 1-Wire, дискретные датчики двери, протечки и наличия электропитания. Устройство поддерживает интеграцию с внешними системами мониторинга, включая Zabbix, PRTG Network Monitor и Nagios.

Если одна из контролируемых зон находится далеко от основной стойки, необходимо сравнить варианты: проложить линию до центрального устройства, использовать R912R1 для соответствующей 1-Wire-сети либо установить в удалённой зоне отдельный сетевой контроллер.

Рис. 2. Пример размещения оборудования и датчиков в серверной

После монтажа к оборудованию придётся возвращаться для диагностики, замены датчиков и расширения системы.

     Поэтому при проектировании следует проверить:

• доступен ли контроллер и его разъёмы;

• можно ли заменить датчик без демонтажа другого оборудования;

• промаркированы ли линии;

• понятно ли, какой датчик подключён к конкретному входу;

• остаются ли свободные интерфейсы;

• есть ли резерв кабельных трасс, питания и сетевых портов.

Наличие свободного входа контроллера само по себе не гарантирует возможность расширения. Если к новой точке невозможно провести кабель, физическая инфраструктура становится ограничением раньше, чем возможности самого контроллера.

     Расположение контроллеров, датчиков, номера входов и кабельные трассы после монтажа желательно зафиксировать в эксплуатационной документации.

Перед формированием спецификации полезно проверить:

1. Какие параметры необходимо контролировать?

2. Где физически находятся точки контроля?

3. Правильно ли выбраны места установки датчиков?

4. Где можно разместить контроллер NetPing?

5. Как пройдут кабельные трассы и какова их фактическая длина?

6. Соответствует ли длина ограничениям интерфейсов и датчиков?

7. Достаточно ли входов и портов выбранного контроллера?

8. Требуется ли R912R1 для сети 1-Wire?

9. Есть ли питание и Ethernet в месте установки контроллера?

10. Остаётся ли резерв для дальнейшего расширения?

11. Удобно ли будет обслуживать оборудование?

Такой подход позволяет определить состав оборудования до начала монтажа и избежать ситуации, когда уже закупленную систему приходится адаптировать к физическим ограничениям объекта.

Физическая топология напрямую влияет на проектирование системы мониторинга. Недостаточно определить количество датчиков и подобрать контроллер с соответствующим количеством входов: необходимо учитывать расположение точек контроля, реальные кабельные трассы, ограничения интерфейсов, доступность Ethernet и электропитания.

     Линейка NetPing позволяет подобрать контроллер под масштаб и физическую структуру объекта: от компактного NetPing IO v5 для отдельных шкафов и локальных зон до NetPing v5 и стоечного NetPing server solution v7 для систем с большим количеством точек контроля. Для увеличения протяжённости сети 1-Wire может применяться активный удлинитель-разветвитель R912R1.

Сначала определяются точки контроля и физическая структура объекта, а затем под них выбираются оборудование NetPing и схема его подключения.

---

Для подбора оборудования NetPing под конкретный объект можно обратиться к специалистам «Алентис Электроникс».

Отдел продаж: sales@alentis.ru
Pre-sale-консультации: pre-sales@alentis.ru
Техническая поддержка: support@netping.ru