在 线 粒 子 监 测 系 统 设 计 应 用 说 明 FACILITY MONITORING SYSTEM DESIGN RECOMMENDATIONS 作 者 : 武 金 在 线 粒 子 监 测 系 统, 目 前 市 场 上 有 许 多 不 同 名 称 的 叫 法, 例 如 在 线 粒 子 监 测 系 统 FMS(Facility Monitoring system), 连 续 监 测 系 统 CMS(Continuous Monitoring System), 独 立 监 测 系 统 IMS (Independent Monitoring System), 环 境 监 测 系 统 EMS(Environmental Monitoring System), 为 了 区 分 个 监 测 系 统 和 不 误 导 读 者, 以 下 内 容 将 所 有 的 监 测 系 统 统 称 为 在 线 粒 子 监 测 系 统 FMS 监 测 系 统 因 此, 当 你 看 到 FMS 系 统, 我 们 参 考 的 就 是 TSI 公 司 的 在 线 粒 子 监 测 系 统 (FMS 系 统 ) 当 我 们 设 计 或 者 定 义 一 个 监 测 系 统 时, 我 们 必 须 考 虑 各 个 方 面 的 因 素, 便 于 我 们 做 出 正 确 的 决 定 将 监 测 系 统 和 最 终 用 户 遇 到 的 许 多 常 见 的 问 题 融 合 到 设 计 中, 达 到 系 统 的 最 优 模 式, 以 下 是 要 系 统 设 计 初 期 需 要 考 虑 的 几 方 面 问 题 : 般 监 测 系 统 模 式 : 最 终 用 户 希 望 在 哪 里 看 数 据 该 系 统 是 一 个 相 对 独 立 的 封 闭 系 统, 还 是 一 个 在 最 终 用 户 局 域 网 中 工 作 的 系 统 中 (LAN) 对 于 FMS 监 测 系 统 测 试 的 数 据, 最 终 用 户 是 否 需 要 通 过 自 己 的 局 域 网 络 来 方 便 的 查 看 和 存 档 数 据 该 FMS 监 测 系 统 是 否 可 以 独 立 作 为 一 个 封 闭 的 系 统, 但 同 时 支 持 最 终 用 户 通 过 自 己 的 局 域 网 来 访 问 且 操 作 该 系 统 是 否 需 要 最 终 用 户 的 IT 部 门 合 作 是 否 可 以 安 装 粒 子 计 数 器 在 最 终 用 户 的 局 域 网 中, 如 果 可 以, 有 什 么 风 险 是 否 可 以 在 最 终 用 户 的 局 域 网 中 安 装 FMS 监 测 系 统 服 务 器 数 据 库 部 分 : 最 终 用 户 关 于 数 据 存 储 备 份 和 归 档 的 需 求 和 政 策 是 什 么 最 终 用 户 是 否 可 以 使 用 SQL 数 据 库 如 果 最 终 用 户 已 经 使 用 的 是 SQL 数 据 库, 是 否 有 任 何 系 统 设 计 的 限 制 哪 里 是 我 用 来 存 放 SQL 数 据 库 的 最 佳 位 置 如 何 配 置 镜 像 SQL 数 据 库 和 镜 像 数 据 库 存 放 的 最 佳 位 置 如 何 在 多 显 示 窗 口 及 备 用 监 测 系 统 的 条 件 下 来 实 现 SQL 数 据 库 的 功 能 备 用 监 测 系 统 最 终 用 户 对 监 测 系 统 的 风 险 如 何 控 制, 是 否 有 需 要 实 时 热 待 机 系 统 如 何 实 现 在 监 测 系 统 中 配 置 实 时 可 切 换 的 热 待 机 系 统 的 最 佳 方 式 备 用 监 测 系 统 是 否 可 以 同 时 作 为 多 套 监 测 系 统 的 热 待 机
报 警 系 统 当 数 据 超 过 设 定 值 或 系 统 报 警 时, 最 终 用 户 如 何 第 一 时 间 内 通 知 操 作 员 报 警 需 要 远 程 控 制 吗, 例 如 自 动 发 送 发 邮 件, 短 信 提 醒 等 等 报 警 界 面, 是 否 需 要 显 示 关 键 区 域 的 数 据, 还 是 只 有 报 警 信 息 远 程 控 制 最 终 用 户 是 否 需 要 通 过 远 程 控 制 来 操 作 监 测 系 统 远 程 监 测 数 据 的 最 佳 方 式 FMS 监 测 系 统 的 客 户 端 是 否 可 以 通 过 VPN 登 陆 IPAD 或 者 IPhone 是 否 能 访 问 客 户 端 服 务 器 操 作 系 统 平 台 FMS 监 测 系 统 是 否 可 以 在 虚 拟 服 务 器 上 运 行 软 件 该 FMS 监 测 系 统 支 持 哪 种 操 作 系 统 在 线 粒 子 计 数 器 及 探 头 集 成 多 少 个 TSI 在 线 粒 子 计 数 器 可 以 接 入 到 最 终 用 户 系 统 中 在 线 粒 子 计 数 器 如 何 集 成 到 最 终 用 户 系 统 中 如 何 将 一 些 环 境 探 头 ( 温 湿 度, 压 差 等 等 ) 参 数 集 成 到 FMS 监 测 系 统 中 如 何 将 信 号 灯 接 入 FMS 监 测 系 统 中 该 系 统 最 多 可 以 支 持 的 在 线 粒 子 计 数 器 数 量 最 小 采 样 间 隔 是 多 少, 越 短 的 采 样 间 隔 会 导 致 更 大 的 存 储 量 为 了 您 更 好 的 阅 读 和 理 解 该 应 用 说 明,TSI 公 司 建 议 您 对 TCP / IP 网 络 协 议 和 SQL 数 据 库 有 一 定 的 了 解 这 将 显 著 帮 助 您 对 FMS 监 测 系 统 的 设 计 安 装 以 及 故 障 排 除 FMS 监 测 系 统 是 在 最 终 用 户 客 户 端 的 一 种 应 用 程 序, 通 过 TCP / IP 网 络 进 行 通 信 该 系 统 包 含 三 种 模 块 : 模 块 名 称 客 户 端 服 务 器 用 户 界 面 SQL 数 据 库 服 务 器 定 义 控 制 仪 器, 收 集 数 据, 存 储 数 据 到 数 据 库, 监 测 报 警 等 等 显 示 FMS 系 统 状 态, 配 置 参 数 和 报 警 确 认, 生 成 报 告 等 等 存 储 和 收 集 数 据 虽 然 有 三 种 不 同 模 块, 但 是 这 三 种 模 块 可 以 安 装 到 不 同 的 电 脑 ( 服 务 器 ) 上 只 有 用 户 界 面 需 要 有 显 示 窗 口 来 显 示 监 测 的 实 时 数 据 等, 其 他 模 块 应 用 程 序 均 可 以 在 后 台 运 行, 不 需 要 任 何 显 示 数 据 这 意 味 着 可 以 根 据 最 终 用 户 的 要 求, 整 个 系 统 可 以 灵 活 配 置, 既 可 以 在 一 台 电 脑 上 运 行, 也 可 以 安 装 在 不 同 电 脑 上 另 外, 该 系 统 支 持 在 多 个 显 示 器 上 显 示, 可 以 在 一 个 电 脑 或 者 多 个 电 脑 上 显 示 监 测 数 据, 满 足 最 终 用 户 的 各 种 需 求 对 于 监 测 数 据 的 存 储,SQL 数 据 库 服 务 器 可 以 与 多 个 客 户 端 服 务 器 共 享, 每 个 服 务 器 将 有 一 个 独 立 的 数 据 存 储 单 元 在 SQL 数 据 库 服 务 器 中 -2-
通 过 以 上 介 绍,TSI 公 司 的 FMS 监 测 系 统 有 多 种 的 组 合 方 式 可 以 满 足 客 户 需 求 这 就 需 要 了 解 最 终 用 户 的 需 求, 以 优 化 的 FMS 系 统 本 应 用 说 明 介 绍 三 个 层 次 的 监 测 系 统 : 简 单 的 监 测 系 统 简 单 的 分 布 式 监 测 系 统 复 杂 的 分 布 式 监 测 系 统 简 单 的 监 测 系 统 通 常 用 于 中 小 型 监 测 系 统, 最 终 客 户 的 局 域 网 没 有 使 用 简 单 的 监 测 系 统 示 意 图 -3-
FMS 监 测 系 统 中 客 户 端 服 务 器, 用 户 界 面,SQL 数 据 库 服 务 器 安 装 在 同 一 台 电 脑 上 该 示 意 图 显 示 了 一 个 额 外 的 计 算 机 上 安 装, 以 允 许 在 第 二 位 置 中 该 设 施 访 问 的 监 测 最 终 用 户 端 以 下 是 其 他 关 键 点 需 要 注 意 : 独 立 的 一 个 网 络, 所 有 的 系 统 传 感 器 ( 在 线 粒 子 计 数 器, 温 湿 度 探 头, 压 差, 报 警 灯 等 ) 被 连 接 到 该 网 络, 组 成 自 己 的 LAN( 局 域 网 ) 所 有 的 系 统 传 感 器 都 通 过 以 太 网 和 客 户 端 服 务 器 通 信 客 户 端 服 务 器, 用 户 界 面 和 SQL 数 据 库 服 务 器 安 装 在 一 个 电 脑 上 FMS 监 测 系 统 没 有 和 最 终 用 户 局 域 网 (LAN) 连 接 SQL 数 据 库 使 用 标 准 的 MySQL 数 据 库 额 外 一 台 客 户 端 电 脑 可 以 安 装 到 专 用 电 脑 上 或 者 IPAD 或 触 摸 屏 电 脑 上 组 成 部 件 介 绍 : 系 统 传 感 器 ( 粒 子 计 数 器, 温 湿 度 探 头, 压 差, 报 警 灯 等 ) 安 装 原 则 之 一 就 是 要 把 所 有 检 测 硬 件 安 装 在 一 个 封 闭 的 独 立 的 局 域 网 内 另 外, 这 个 系 统 传 感 器 可 以 在 最 终 用 户 的 局 域 网 上 安 装, 但 是 这 是 一 个 关 键 的 监 测 系 统, 所 有 人 必 须 充 分 认 识 在 全 公 司 局 域 网 上 安 装 系 统 传 感 器 的 风 险 性 如 果 安 装 在 最 终 客 户 的 局 域 网 内, 以 下 几 点 必 须 考 虑 : 每 个 传 感 器 均 有 一 个 静 态 IP 地 址, 增 加 IP 地 址 的 数 量 IP 地 址 可 能 会 于 最 终 用 户 的 局 域 网 中 的 器 件 冲 突 最 终 用 户 自 身 的 局 域 网 的 一 些 变 化 可 能 导 致 网 络 拥 堵, 并 导 致 下 列 情 况 o FMS 监 测 数 据 收 集 处 于 危 险 的 环 境 中 o 最 终 用 户 局 域 网 变 慢 o 网 络 中 的 不 确 定 因 素 增 加 如 果 系 统 传 感 器 硬 件 安 装 在 一 个 独 立 的 局 域 网, 以 上 这 些 因 素 就 可 以 避 免 电 脑 配 置 : FMS 监 测 系 统 对 电 脑 配 置 的 要 求 配 置 较 差 的 电 脑 会 导 致 系 统 性 能 降 低 和 可 靠 性 不 稳 定 的 问 题 最 低 配 置 : 2 GB 内 存 CPU 高 于 Pentium Processor 硬 盘 不 小 于 80 GB 操 作 系 统 : Windows XP SP 3, Server 2003 (32-bit), Windows 7 (32-bit) Ultimate and Enterprise 最 小 分 辨 率 : 1152 * 864-4-
网 络 配 置 网 络 布 线 及 电 脑 网 络 配 置 是 非 常 重 要 的, 任 何 偷 工 减 料 的 布 线, 会 导 致 系 统 不 稳 定 和 一 些 莫 名 其 妙 的 问 题, 很 难 诊 断 和 排 除 最 小 的 网 络 速 度 需 要 100BASE-T 使 用 具 有 网 络 供 电 功 能 的 交 换 机, 建 议 使 用 CISCO 的 交 换 机 防 火 墙 设 置 必 须 遵 照 FMS 监 测 系 统 安 装 指 导 设 置, 否 则 有 可 能 导 致 FMS 监 测 系 统 客 户 端 服 务 器, 用 户 界 面,SQL 数 据 库 不 能 通 过 TCP / IP 协 议 交 换 信 息, 或 者 出 现 不 可 预 知 的 网 络 问 题 确 保 高 品 质 的 网 络 布 线 ( 超 五 类 或 更 高 ) 和 适 当 的 RJ45 接 头 我 们 强 烈 建 议 所 有 的 网 络 布 线 使 用 的 是 质 量 上 乘 的 网 线, 布 线 应 该 满 足 快 速 以 太 网 (100BASE-TX) 的 要 求 配 置 客 户 端 服 务 器 该 FMS 监 测 系 统 理 论 上 样 本 点 为 无 限 多 个, 但 是 样 本 点 数 量 取 决 于 许 多 因 素 ( 采 样 时 间 间 隔 等 ), 建 议 最 大 值 为 100 个 影 响 样 本 点 的 数 量 的 一 个 因 素 是 显 示 器 尺 寸 和 分 辨 率 对 于 大 量 的 采 样 点, 一 般 将 系 统 分 成 更 小 的 离 散 监 测 系 统, 这 样 便 于 整 个 系 统 运 行 和 维 护 但 是, 这 样 只 能 产 生 每 个 独 立 的 监 测 系 统 的 报 告 本 系 统 目 前 仅 支 持 英 文 系 统 简 单 的 分 布 式 监 测 系 统 在 中 型 制 药 企 业 和 生 命 科 学 企 业 中, 对 于 保 证 可 持 续 运 行 时 间 和 测 试 数 据 不 能 丢 失 是 衡 量 FMS 监 测 系 统 的 重 要 参 数 之 一, 是 众 多 参 数 中 的 优 先 等 级 在 如 下 FMS 监 测 系 统 中, 最 终 用 户 的 局 域 网 被 用 来 访 问 FMS 监 测 系 统 数 据 和 实 时 归 档 数 据 -5-
简 单 分 布 式 监 测 系 统 示 意 图 上 图 简 单 分 布 式 监 测 系 统 对 物 理 参 数 进 行 监 测 和 简 单 监 测 系 统 相 同 这 两 种 主 要 系 统 的 区 别 在 于, 这 套 FMS 监 测 系 统 更 加 稳 定, 功 能 更 强 大, 以 下 是 详 细 区 别 : 自 动 热 待 机 系 统 - 具 有 自 动 实 时 切 换 功 能 的 热 待 机 系 统 - 上 图 中, 热 待 机 支 持 三 个 服 务 器 SQL 镜 像 数 据 库 的 实 时 数 据 归 档 除 和 简 单 系 统 相 同 的 配 置 要 求 相 同 外, 但 是, 也 有 一 些 其 他 注 意 事 项 : 当 FMS 监 测 系 统 含 有 热 待 机 时, 我 们 建 议 只 使 用 一 个 SQL 数 据 库 服 务 器 客 户 端 服 务 器 和 热 待 机 系 统 应 该 链 接 到 相 同 的 SQL 数 据 库 服 务 器 在 不 同 电 脑, 使 用 两 个 SQL 数 据 库 增 加 了 不 必 要 的 复 杂 性 和 额 外 的 维 护 费 用 SQL 数 据 库 服 务 器, 客 户 端 服 务 器 和 用 户 界 面 电 脑 必 须 安 装 在 具 有 FMS 独 立 局 域 网 和 最 终 用 户 局 域 网 的 网 络 上 出 于 这 个 原 因, 以 上 服 务 器 必 须 具 有 两 个 以 上 的 网 卡 对 于 一 个 功 能 强 大 的 监 测 环 境, 它 要 求 所 有 的 客 户 端 服 务 器, 用 户 界 面,SQL 数 据 库, 镜 像 SQL 数 据 库, 以 及 热 待 机 服 务 所 有 部 件 均 将 配 置 静 态 IP 地 址, 独 立 的 DNS 所 有 的 以 太 网 和 RS-485 转 换 器, 以 及 粒 子 计 数 器 将 具 有 静 态 IP 地 址 -6-
镜 像 的 SQL 数 据 库 建 议 安 装 在 最 终 用 户 的 主 数 据 服 务 器 上, 这 个 镜 像 数 据 将 被 最 终 用 户 根 据 自 己 数 据 归 档 / 管 理 政 策 来 备 份 Windows 操 作 系 统 的 更 新 必 须 被 关 闭 确 保 任 何 杀 毒 软 件 正 确 配 置 TSI 建 议 允 许 远 程 访 问 监 测 系 统, 方 便 配 置 组 成 部 件 介 绍 : 电 脑 配 置 强 烈 建 议 使 用 工 业 级 服 务 器 电 脑 用 于 监 测, 最 低 配 置 如 下 : 4 GB 内 存 CPU 高 于 Pentium Processor 硬 盘 不 小 于 80 GB 操 作 系 统 : Windows XP SP 3, Server 2003 (32-bit), Windows 7 (32-bit) Ultimate and Enterprise 用 户 界 面 安 装 在 服 务 器 级 别 的 电 脑 上 网 络 配 置 : 在 简 单 系 统 部 分 详 述 的 相 同 要 求 适 用, 其 他 要 求 如 下 : 在 MySQL 数 据 库 应 该 在 服 务 器 级 的 电 脑 上, 低 配 置 的 电 脑 会 导 致 MySQL 数 据 库 影 响 系 统 报 告 功 能 确 保 任 何 静 态 IP 地 址 独 立 于 DHCP 和 DNS 地 址 范 围 之 外 确 保 所 有 监 测 系 统 安 装 电 脑 使 用 的 相 同 时 间 ( 主 要 针 对 最 终 用 户 在 不 同 时 差 区 域 内 配 置 服 务 器 的 用 户 ) -7-
复 杂 分 布 式 监 测 系 统 对 于 大 型 电 子 厂 或 者 大 型 制 药 企 业 来 说, 他 们 有 许 多 相 同 工 艺, 不 同 建 筑 物 生 产 车 间 的 生 产 线, 因 此 FMS 监 测 系 统 不 但 要 有 自 己 独 立 的 局 域 网, 并 且 利 用 最 终 用 户 的 局 域 网, 以 方 便 FMS 监 测 系 统 的 访 问 和 控 制, 数 据 的 浏 览 和 归 档 复 杂 的 分 布 式 系 统 原 理 图 上 图 被 称 为 一 个 复 杂 的 分 布 式 监 测 系 统, 监 测 系 统 的 所 有 硬 件 部 分, 软 件 部 分 安 装 在 最 终 用 户 的 局 域 网 和 自 己 独 立 的 监 测 局 域 网, 软 件 也 被 安 装 在 不 同 的 电 脑 上 这 个 复 杂 式 分 布 监 测 系 统 监 测 的 对 象 和 简 单 监 测 系 统 相 同 如 上 图 实 例, 我 们 将 推 出 多 个 监 测 系 统 的 一 个 重 要 概 念 在 这 个 例 子 中, 我 们 看 到 客 户 端 服 务 器 #1 和 客 户 端 服 务 器 #2 从 上 图 可 以 清 晰 的 看 出, 客 户 A 车 间 的 传 感 器 监 测 数 据 被 客 户 端 服 务 器 # 1 收 集 数 据, 客 户 B 车 间 的 传 感 器 监 测 数 据 被 客 户 端 服 务 器 # 2 收 集 数 据 客 户 的 A 和 B 车 间 一 般 都 是 独 立 的 建 筑 物 后 期 如 果 最 终 用 户 继 续 扩 大 生 产 车 间 C, 这 样 很 简 单 的 就 可 以 增 加 一 个 独 立 的 监 测 局 域 网 来 扩 展 监 测 系 统, 对 原 来 的 监 测 系 统 没 有 任 何 影 响, 最 终 客 户 也 不 必 重 新 验 证 整 个 系 统 不 要 忘 记 其 中 一 点,FMS 监 测 系 统 不 能 生 成 包 含 所 有 A,B 车 间 的 数 据 的 单 一 报 告, 只 能 A,B 车 间 独 自 生 成 报 告,A,B 车 间 的 数 据 也 被 分 隔 存 储 在 SQL 数 据 库 服 务 器 中 不 同 的 数 据 库 在 上 图 例 子 中,FMS 监 测 系 统 连 接 到 最 终 客 户 网 络, 因 此 最 终 用 户 可 以 从 家 里 通 过 外 部 因 特 网 使 用 VPN 方 式 连 接 自 己 的 局 域 网, 然 后 来 访 问 FMS 监 测 系 统 平 板 电 脑 也 正 在 通 过 无 线 连 接 通 过 VPN 来 访 问 FMS 监 测 系 统 请 注 意, 通 过 VPN 方 式 连 接 实 现 远 程 控 制, 可 以 完 成 对 FMS 监 测 系 统 的 浏 览 访 问 和 控 制 另 外, FMS 监 控 系 统 也 提 供 通 -8-
过 Web 浏 览 器 来 实 现 数 据 的 浏 览 访 问, 但 该 方 式 不 能 控 制 该 系 统 这 种 灵 活 的 访 问 方 式, 便 于 最 终 用 户 根 据 每 个 人 权 限 及 工 作 内 容 的 不 同, 来 灵 活 配 置 每 个 人 的 权 限 FMS 监 测 系 统 中, 任 何 情 况 下 的 报 警, 不 但 在 系 统 用 户 界 面 上 显 示 外, 而 且 均 可 以 通 过 邮 件, 短 信 提 醒 等 方 式 来 提 醒 不 在 现 场 的 操 作 员 来 及 时 处 理 FMS 监 测 系 统 中, 报 告 可 以 根 据 最 终 用 户 的 时 间, 自 动 生 成 报 告 ( 包 含 报 警 记 录, 监 测 数 据, 追 踪 记 录, 统 计 信 息 等 等 相 关 信 息 ) 后 发 送 到 最 终 用 户 指 定 人 员 的 邮 箱 中, 便 于 最 终 用 户 对 监 测 系 统 的 掌 控 组 成 部 件 介 绍 电 脑 配 置 同 简 单 监 测 系 统 和 简 单 分 布 式 监 测 系 统, 最 低 配 置 如 下 : 4 GB 内 存 CPU 高 于 Pentium Processor 硬 盘 不 小 于 80 GB 操 作 系 统 : Windows XP SP 3, Server 2003 (32-bit), Windows 7 (32-bit) Ultimate and Enterprise 用 户 界 面 安 装 在 服 务 器 级 别 的 电 脑 上 网 络 配 置 同 简 单 分 布 式 监 测 系 统 相 同, 但 是, 也 有 一 些 其 他 注 意 事 项 : FMS 监 测 系 统 可 以 设 置 密 码, 并 且 密 码 必 须 大 于 6 位 SQL 数 据 库 服 务 器 访 问, 要 使 用 IP 地 址 TSI 公 司 推 荐 通 过 IP 地 址 访 问 FMS 监 测 系 统 中 的 组 件 确 保 所 有 安 装 FMS 监 控 软 件 的 服 务 器 使 用 相 同 的 时 间 ( 主 要 针 对 最 终 用 户 在 不 同 时 差 区 域 内 配 置 服 务 器 的 用 户 ) 总 结 同 上 所 述, 以 上 这 些 例 子 的 目 的 是 帮 助 您 了 解 FMS 监 测 系 统 的 强 大 设 计, 同 时 我 们 认 为 没 有 任 何 两 个 监 测 系 统 都 是 一 样 的, 所 以 您 的 监 测 系 统 可 能 会 于 上 述 实 例 相 结 合 无 论 什 么 样 的 最 终 的 设 计, 都 要 收 集 到 足 够 的 信 息, 满 足 最 终 用 户 的 对 监 测 系 统 的 需 求 TSI 公 司 的 团 队 将 会 给 您 提 供 任 何 方 面 的 支 持, 并 回 答 您 提 出 的 任 何 问 题, 在 你 的 系 统 设 计 过 程 中, 请 要 毫 不 犹 豫 与 我 们 联 系, 我 们 将 用 我 们 的 专 业 知 识 来 帮 助 您 实 现 您 的 需 求 TSI Incorporated Visit our website www.tsi.com for more information. USA Tel: +1 800 874 2811 UK Tel: +44 149 4 459200 France Tel: +33 4 91 11 87 64 Germany Tel: +49 241 523030 India Tel: +91 80 67877200 China Tel: +86 10 8219 7688 Singapore Tel: +65 6595 6388 P/N 5001405B (A4-CN) 2013 TSI Incorporated Printed in U.S.A.