淺談數據中心機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的設計

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘 要： 機房動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是對分布的精密機房及通信局（站）內的電源、空調、油機、蓄電池、高低壓配電等多種設備和環(huán)境的各種參數、圖像、聲音等進行遙測、并對設備進行集中監(jiān)控、集中維護和集中管理，是現代化機房管理手段和技術的具體體現。

關鍵詞： 現代化機房管理手段；機房動力監(jiān)控；機房環(huán)境監(jiān)控

由于數據業(yè)務的迅猛發(fā)展,數據設備及存儲設備的不斷更新,規(guī)模越來越大,需要進一步加強設備的維護和管理,保證數據系統(tǒng)的良好和安全運行,實行集中維護勢在必行。

現代化的機房動力環(huán)境集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的產生正是這種需求的體現,它具有實時監(jiān)控運行狀態(tài)、預期故障發(fā)生、在故障出現時對故障迅速進行定位和排除、記錄和處理相關數據、進行綜合管理、統(tǒng)一調度等多重能力,進而顯著提高動力設備運行的可靠性以及保證數據系統(tǒng)的安全暢通,以實現減少人員維護量,提高工作效率和運維水平，實現機房內少人和無人值守。

現代化機房監(jiān)控系統(tǒng)主要實現的功能具體體現在以下幾個方面：

1） 能夠對機房進行全天時視頻監(jiān)控，并對監(jiān)控圖像采用數字錄像的形式予以保存已備在以后隨時可以調用查閱。

2） 可以與機房已建成的門禁管理系統(tǒng)進行聯動和有機結合，并通過實現和門禁系統(tǒng)無縫集成，從而加強對進出機房人員的身份核實和登記，實現機房人員的有效管理。

3） 通過音視頻監(jiān)控、能夠使機房管理人員隨時隨地查看機房設備和機房人員的工作情況，并且可以通過監(jiān)控系統(tǒng)進行視頻通話，在加強機房監(jiān)控的同時還具有較強的互動性。

4） 系統(tǒng)中的環(huán)境監(jiān)測設備，能夠隨時對機房內空調系統(tǒng)、防雷監(jiān)測系統(tǒng)、新風系統(tǒng)、漏水監(jiān)測以及機房溫濕度等機房環(huán)境保障設備的工作狀態(tài)進行監(jiān)控和數據采集。

5） 當系統(tǒng)在接受到監(jiān)控設備發(fā)出的告警信號后，能即時產生報警信息，同時在一定范圍內具有啟動其他預警設備的聯動功能，例如監(jiān)控錄像、備用發(fā)電機、備用空調、消防設備以及新風機等。

6） 可以與機房內配電設備相結合，機房值班管理人員可以同時通過環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)隨時對機房電力配置和運行情況進行查看和巡視。

7） 監(jiān)控系統(tǒng)管理平臺具有人性化的操作界面，操作簡單快捷，具備人機對話、語音提示以及漢字支持等功能；當出現告警信息時，告警信號應具有聲光電的表現效果，將告警信息在第一時間以電子郵件、手機短信息、電話、桌面告警的形式告知相關技術人員，并對出現的告警信息進      行故障快速定位和故障點初步判斷。

由于機房具有很多類型的設備：或有智能型接口或沒有，或為自動化或是非自動化,接口多種多樣，因此監(jiān)控系統(tǒng)有可以容納各種設備 （包括智能和非智能設備） 的能力，盡量利用其已有功能來達到監(jiān)和控的目的。為此，要求采集單元需標準化、模塊化、智能化，用以采集連接各種不同的智能及非智能的電源、空調、UPS設備，和環(huán)境保安設施，構成組態(tài)式、可拆可擴容的靈活網絡。

系統(tǒng)現場設備采集界面均使用光隔離界面，可避免雷擊或監(jiān)控設備故障造成動力設備故障。系統(tǒng)施工按電力系統(tǒng)施工標準進行，針對AC380V、DC48V等強電信號，系統(tǒng)使用傳感器將其轉變?yōu)?- 20MA（DC1- 5V） 的標準信號，既保證數據傳輸的精度，又做到監(jiān)控系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的隔離，不會因監(jiān)控設備的采用影響到電力設備的運行及改變其設備的性能。

監(jiān)控系統(tǒng)現場采集與控制的硬件部分有良好的電磁兼容性和足夠的耐過壓、耐過流及抗雷擊能力。系統(tǒng)不產生任何電磁波及電磁干擾，被控設備處于任何工作狀態(tài)下，系統(tǒng)均能正常工作。

3.1 動力監(jiān)控 （UPS監(jiān)測）

通過 UPS設備提供的 RS485 （或RS232） 智能接口及通訊協議，采用總線的方式將UPS的監(jiān)控信號直接 （或經通訊轉換模塊將RS232轉換成 RS485 信號后） 接入監(jiān)控服務器的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行UPS的實時監(jiān)測。

3.2 機房運行環(huán)境監(jiān)測

通過系統(tǒng)安裝部署在機房各個關鍵角落的溫濕度感應探頭及漏水監(jiān)測器，可對機房內的溫度、濕度進行實時監(jiān)控檢測、一旦機房內的溫度、濕度達到或超過感應設備預先設定的閥值時，設備就會啟動告警流程，并在實時監(jiān)控平臺告警界面上進行顯示的登記，并通過與通信預警模塊進行聯動，在第一時間通知機房值班人員對故障點進行及時響應及處理。

3.3 蓄電池監(jiān)測

通過加裝蓄電池檢測儀與每節(jié)電池進行連線監(jiān)測，多臺蓄電池檢測儀通過 RS485 智能接口及通訊協議采用總線方式將信號接入監(jiān)控服務器的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行蓄電池的實時監(jiān)測。

3.4 市電監(jiān)測

通過在配電柜中安裝帶液晶顯示的電量儀對進線實現監(jiān)測，既可在配電柜表面實時看到電量儀采集到的參數，亦可通過電量儀的RS485 智能接口和通訊協議采用總線的方式將信號接入監(jiān)控服務器的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行市電的實時監(jiān)測。

3.5 配電開關監(jiān)測

通過高壓交流隔離轉換模塊將配電開關下出線的強電信號轉換成低壓直流信號后接入8路隔離數字量輸入模塊中進行實時狀態(tài)采集，再通過 8路隔離數字量輸入模塊的RS485 智能接口及通訊協議采用總線的方式將信號接入監(jiān)控服務器的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行開關狀態(tài)的實時監(jiān)測。

3.6 漏水監(jiān)測

通過在有水泄露地方的四周敷設漏水感應器，當發(fā)生漏水時感應器將報警信號傳給定位式測漏控制模塊，通過定位式測漏控制模塊提供的RS485 智能接口及通訊協議，采用總線的方式將漏水報警信號直接接入監(jiān)控服務器的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行漏水的實時監(jiān)測。

3.7 防雷監(jiān)測

采用 8 路隔離數字量輸入模塊采集防雷器提供的干接點信號后，再通過 8路隔離數字量輸入模塊的RS485 智能接口及通訊協議采用總線的方式將信號接入監(jiān)控服務器的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行防雷器狀態(tài)的實時監(jiān)測。

4.1軟件介紹

通過數據中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實現了對數據中心的門禁狀態(tài)、水浸狀態(tài)，煙霧狀態(tài)，視頻狀態(tài)，環(huán)境狀態(tài)，高低壓配電狀態(tài)，設備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，并進行實時報警，保障數據中心正常運行，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，減少配電室粗放式管理導致成本過高。同時實現動環(huán)監(jiān)控并對各用能耗能進行能效分析，幫助用戶實現用能效率的優(yōu)化。

系統(tǒng)功能

1）展示當前數據中心總能耗，IT能耗，空調能耗，及其他能耗并且計算出當前數據中心實時PUE值，通過儀表盤形式直觀展示。

2）選擇查看數據中心的中低壓配電系統(tǒng)主接線圖，并在一次圖顯示配電系統(tǒng)當前遙測、遙信數據和狀態(tài)。實時監(jiān)測各配電柜的電壓、電流等電力參數，變電站的溫濕度、煙感、水浸、門禁等環(huán)境情況。

3）電氣接點溫度實時監(jiān)測，斷路器觸頭、觸臂、母排和線纜連接等位置安裝無線測溫傳感器監(jiān)測接點溫度，便于提前發(fā)現溫度異常導致的事故。

4）監(jiān)測各變壓器各項參數，包括負載率、頻率、功率因數、三相不平衡度等，并且顯示歷時曲線圖，數據實時變化。幫助用戶直

5）電能質量在線監(jiān)測，可以監(jiān)測電流和電壓諧波畸變率、電壓暫升暫降暫中斷等暫態(tài)事件記錄、ITIC容忍曲線等

6）系統(tǒng)采集UPS輸入、輸出端和旁路三相電壓、電流、有功功率、功率因數頻率，同時監(jiān)測UPS溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩余時間等數據。

7）展示單體電池電壓、內阻和溫度，預測電池帶載時剩余時間，每節(jié)電池數據均可以設置異常報警，及時發(fā)現蓄電池異常。

8）展示精密配電柜內進線和饋線回路電氣參數，包括電流電壓功率電能以及開關狀態(tài)，并可以對數據進行報警設置和分級，數據取自精密配電柜測量模塊。

9）展示智能小母線的始端箱和插接箱電氣參數，包括電流電壓、開關狀態(tài)、插接點溫度，并對數據進行報警設置和分級。

10）通過平面圖顯示數據中心能源分布，設備分布情況，并顯示設備能耗數據，點擊平面圖上設備可以進入具體設備監(jiān)控界面。

11）實時顯示當前數據中心PUE值以及歷史PUE曲線。并且顯示各分項用能的用能情況及用能排行。監(jiān)測各變壓器運行及負載情況，給出本月變壓器輸出電能排行。

12）顯示電能消耗日/月/年報表，并可對具體回路選擇曲線圖、餅圖進行展示。對數據中心用電數據進行同比、環(huán)比分析比較，查看用電趨勢。

13）監(jiān)測精密空調的回風溫濕度，出回水溫度，并可以設定精密空調的溫濕度，達到更好的控制效果。

14）監(jiān)測數據中心溫濕度、開關門、水浸、煙霧、噪聲、氣體濃度狀態(tài)等參數。曲線圖直觀明了，同時支持歷史數據查詢

15）通過列表顯示各類報警事件數量，通過柱狀圖顯示逐日報警數量，提供報警總數以及增長趨勢。

16）維管理功能，可針對數據中心各主要設備進行巡檢派工，消缺，搶修等維護工作。

4.2 動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)設備選型

隨著企業(yè)信息化建設的快速發(fā)展，信息設備的大量投入，很多企業(yè)在機房監(jiān)控管理方面，仍然保留傳統(tǒng)的運作方式，傳統(tǒng)的機房管理仍然采用值班制度，每天要不時對機房、UPS電源等重要環(huán)境進行巡視，不僅加重了管理的負擔，而且對夜間及突發(fā)事故往往無法進行監(jiān)控；對事故發(fā)生時間及責任也沒有科學的管理；更缺乏對已發(fā)生的故障作全面的分析和統(tǒng)計。這種舊式的監(jiān)控管理方法已經不能適應信息安全管理的需要。尤其是對于金融、電信、政府、制造、通信等應用領域來說，機房的智能化監(jiān)控與管理可以保證系統(tǒng)的可靠性與可用性，便于設備的集中控制，降低管理成本，提高效率。

【1】數據中心動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),黃河水利委員會信息中心.趙凱.景云.賈楠

【2】安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.5版

作者簡介：任運業(yè)，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數據中心的設計與應用。