高校網絡機房智能監控系統設計

李　伽，張紅麗（宜賓學院網絡與多媒體管理中心，四川宜賓644007）

高校網絡機房智能監控系統設計

李伽，張紅麗
（宜賓學院網絡與多媒體管理中心，四川宜賓644007）

以高校網絡核心機房監控為背景，設計一套網絡機房智能監控系統，其組成包括監控管理平臺、監控單元模塊及遠程監控終端.通過基于TCP/IP協議的監控管理平臺有效地監控機房內動力系統、UPS系統、空調系統等的正常、穩定狀態，保證網絡及各個應用系統的正常運行.并提出了將該系統與網絡監控平臺SolarWindsOrion網管系統進行整合，搭建新型網絡監控平臺的措施和建議.

網絡機房；智能監控系統；應用研究；SolarWindsOrion

Li J,Zhang HL.Design of the IntelligentMonitoring System in Network Server RoomsofUniversities[J].Journal of Yib?in University,2015,15（6）：97-102.

隨著高校信息化建設的不斷發展，網絡信息系統的設備和規模也在不斷擴大，學校教學、科研、管理等應用系統對網絡的依賴性也越來越大，這無疑對網絡系統運行的可靠性、穩定性提出了更高的要求.高校網絡機房是校園網絡重要的組成部分，是數據交換、存儲的中心，更是校園網的核心樞紐.傳統的分散管理、人工值守方式因很難做到對機房環境問題的實時發現和快速響應而不能滿足學校信息化建設發展的需求.隨著控制技術的發展和管理水平的提高及一體化管控概念的提出，實現機房環境的智能監控已是一個必然趨勢和要求，研究和應用智能化機房監控系統對校園網絡安全穩定運行具有重要的現實意義.

1　智能監控系統概述

信息化時代給人們帶來方便、快捷的資訊，而網絡機房為信息化數據的處理、存儲、交換提供運行環境和傳輸樞紐，如何讓機房內的動力系統、空調系統、溫濕度環境、水浸煙感監控等物理環境參數的管理更加方便智能，保障數據傳輸的安全性及穩定性，一直是網絡管理的研究重點.網絡設備環境智能監控是利用現代傳感技術、數字信息處理技術、數字通信技術、計算機技術、多媒體技術和網絡技術，實現單位網絡設備、環境信息的采集、處理、傳輸、顯示和高度集成共享，實現網絡設備環境自動化、智能化監控，為網絡運行的安全、高效打下基礎[1].

1.1傳統機房監控方式及其弊端

高校機房建設是一個隨著信息化建設的發展逐步建設的過程，在前期建設的機房中由于缺乏統一規劃和相關設計規范，普遍存在監控信息點單一、分散，設備落后，整合難度大的特點，如溫度、濕度、水浸等監控設備都是各個機房單獨配置，不能統一監控；電力系統及UPS系統沒有進行實時監控，采取人工定期巡檢的方式不僅增加了值班人員的工作量，而且不能及時發現和處理問題；使用的民用空調不具備設備運行狀態監測功能且運行極不穩定，故障頻發，無來電補償功能，每次停電后都必須人工到現場開啟空調；對機柜內的設備無能耗使用情況監控，單路電源超負荷運行無告警提示，因過載造成電源短路后，不能及時發現隱患，稍有不慎，就會給機房甚至整個校園網絡帶來毀滅性的災難.

1.2智能監控系統建設目標

前期在機房建設及管理中出現的問題也為后期對機房智能監控系統的建設提供了經驗.網絡機房設備運行環境的重要性使得在進行機房智能監控系統建設時考慮該系統必須能對網絡機房設備環境實施有效的管理，以機房實現無人值守、遠程實時集中管理為目標.要能遠程對機房進行電力系統、UPS系統、溫濕度情況、煙感水浸、空調情況等進行查詢和控制；若出現故障，可通過短信方式及時通知機房管理員，機房管理員也可以通過Web遠程訪問機房的數據，了解機房所有設備的工作狀態及環境狀況.智能監控系統在為機房內網絡設備的正常運行提供符合標準的運行環境的同時，也為網絡機房的管理提供一個高效、及時的管理途徑.

1.3智能監控系統設計原則

機房智能監控系統的重要性決定了在設計機房監控系統時必須參考機房建設的相關標準，如《電子計算機機房設計規范》（GB50174-93）、《電子計算機機房施工及驗收規范》（SJ/T30003-93）、《計算機機房活動地板的技術要求》（GB6650-86）、《計算站場地安全技術》（GB9361-88）、《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》（GB50169-92）、《中華人民共和國公共安全行業標準》（GA/T75-94）、《安全防范工程程序與要求》、《中華人民共和國計算機信息系統安全保護條例》等.同時，機房智能監控系統設計還應遵循系統工程原理，在對系統設備的運行參數和工作狀態進行集中智能監控的同時，具備先進性、可靠性、方便性、擴展性的優點.

1.4智能監控系統設計架構

本智能監控系統基于校園網，采用分布式架構，校內的每個機房為一個監控節點，該節點支持RS485、RS232、SNMP等協議，經過系統配置可以對每個機房的狀況進行遠程監控、管理（如圖1）.智能監控系統整體采用開放式架構，整個系統數據在校園網內基于TCP/IP協議進行傳輸，為終端用戶提供Web訪問服務應用.

圖1　智能監控系統設計架構

2　智能監控系統組成

網絡機房監控系統要實現對機房內動力系統、空調系統、溫濕度系統、煙感水浸系統等的監控，并通過短信方式進行故障報警，因此智能監控系統由監控管理平臺、監控單元模塊、遠程監控終端組成.

2.1監控管理平臺

監控管理平臺是一個新型數據中心平臺，以服務器為載體，通過內置的數據庫和應用軟件實現對機房動力環境、基礎設施等的實時監測及動態管理，用戶可通過網絡輕松實現智能監控管理.智能監控管理平臺集成模塊化、標準網口連接、即插即用；集圖像、門禁、環境、動力、設備和視頻監控于一體；支持多層次（機房級、機柜級、設備級）監控；操作系統安全、穩定、不易被病毒入侵；支持多層次的權限管理（區域、設備類型、系統管理、操作和瀏覽）.

2.2監控單元模塊

監控單元模塊負責采集網絡機房內被監控單元的數據，并對數據進行傳輸、處理或者控制操作，再將結果回傳到智能監控管理平臺.監控管理平臺根據機房內應用情況配有動力系統監控模塊、空調系統監控單元模塊、服務器機柜監控單元模塊、環境監控模塊等.

2.3遠程監控終端

監控系統以互聯網的標準協議TCP/IP協議為應用基礎[2]，智能監控管理平臺和每個智能監控單元都具有Web功能，只要計算機支持網絡服務就可以成為一個功能完備的遠程監控終端，機房管理員可以隨時對機房環境和監控數據進行監控和管理.

3　智能監控系統功能及應用

高校機房是大型的數據中心，承載著核心業務，重要性高.它要求可靠性高，不允許業務中斷.智能監控系統能為機房的正常穩定運行提供保障，按照功能可以分為動力系統、空調系統、服務器機柜系統、環境控制系統等.

3.1動力系統

動力系統由機房供配電系統和UPS系統構成.智能監控平臺能對機房供配電系統的三相電壓、電流、功率、電度等常規電量參數進行實時監控，當機房供配電參數超出設定閥值時，系統會通過短信告警平臺發出報警信息.UPS系統只有具備高可靠性，才能為機房提供穩定而持續的電力供給.采用純在線式UPS系統，能確保輸出穩壓、穩頻、濾波、不間斷；UPS系統提供冗余供電系統，提高機房供電系統的穩定性；采用雙母線供電方式，大大提高供電可靠性，保護負載；每個UPS模塊都有獨立的控制系統，控制系統故障不會相互影響；并聯均流采用分散式民主均流控制，成熟穩定，可靠性高；旁路模塊內置DSP控制器，可以在系統異常時獨立控制負載由旁路供電；內置手動維修旁路，可以實現保證負載帶電的同時維修所有的部件；多項報警參數的合理配置（如圖2）確保了機房供電系統的穩定運行.

圖2　UPS報警參數設置界面

3.2空調系統

空調是機房恒溫恒濕的保證，是機房內設備運行穩定的前提.空調系統需要具有高效節能、穩定、長壽命的運行特點，并且具有恒溫恒濕調節功能，滿足機房精密環境調節需求.空調系統選擇風冷型專用空調，在機房精密環境中為保證空調系統運行的穩定性，采取一主一備的運行方式，同一時間僅一臺空調工作，周期性循環，主備空調自動切換.靈活的主備機切換功能實現機組自動切換及輪值功能.根據智能監控系統的管理要求，系統選配標準RS485監控接口，在計算機上可遠程監視機房空調運行狀態，設定機房空調的開關、溫度、告警重要等級等，可實現郵件通知告警、短信通知告警方式.另外，通過智能監控系統，可以把各個機房的空調系統加入到監控管理平臺（如圖3），方便對空調系統的集中管理，全面監控各個機房內的空調系統運行狀況.

3.3服務器機柜系統

服務器機柜是承載服務器的工具.選取的服務器機柜的前后門網孔通孔率達75％，以滿足高功率密度的散熱需求；結構設計穩定，承重達1 300 kg；兼容性結構設計確保與所有符合EIA-310標準的19英寸設備兼容；可靠的電源分配管理系統保證服務器運行的穩定性，為機房內各種設備提供安全可靠的電源；機柜內的配電插排－PDU采用豎直安裝方式，不占用機柜水平安裝空間.

選取的智能型PDU除基本功能外，還可以對有功功率、視在功率、功率因數、耗電量等電能參數進行統計，并通過智能監控平臺進行顯示和存儲.具體如下：電能計量功能：自動記錄整條PDU電能用量；告警閥值設定功能：智能監控平臺可自定義設定總負載電流的上、下限數值；系統告警功能：當發生總負載電流超過告警閥值設定值，發生系統故障時，將自動告警等.

圖3　空調監控系統

服務器機柜系統運轉過程安全、穩定、通風性能好，智能PDU實時采集數據，若對服務器機柜內增加設備時，負載的增加通過監控管理平臺可直觀查看，保障了服務器機柜的耗電量在一個安全的范圍.

3.4環境監控系統

環境監控系統由溫濕度、煙感、水浸傳感器和視頻監控構成，通過網絡將傳感器采集到的數據傳輸到監控管理平臺，管理平臺根據設置的設備安全閥值觸發報警，如圖4所示.

圖4　環境監控系統

溫濕度傳感器主要用于監測機房不同位置的溫濕度情況，在每個機房配置6個監控點，用于監控機房不同位置的溫濕度情況.煙感傳感器用于監測機房是否有線路短路、著火等異常情況.水浸傳感器監測機房是否有漏水、浸水現象，在機房內配置水浸感應線用于檢測精密空調是否漏水、門窗周圍是否有浸水現象.機房內設置多點視頻監控，可隨時隨監控機房內的設備狀態，并將視頻監控數據及時傳輸到監控管理平臺，管理員可通過監控終端實時查看機房內情況，有效地提高了防火防盜安全系數.若機房內監測點出現異常情況，智能監控平臺會發出告警通知，機房管理員可通過平臺上的環境參數報表查詢機房內實際的環境狀況.

4　智能監控系統完善及改進

智能監控系統經過前期需求調研、功能分析、現場安裝調試并經過了近兩年的使用，運行穩定，監控效果良好.機房智能監控系統自投入運行以來，為學校機房設備的穩定運行提供了可靠保障，為網絡機房實現無人值守奠定了堅實的基礎，同時在使用中也總結了該系統需要完善和改進的地方.

4.1智能監控系統應用分析

智能監控系統是一個安裝容易、使用方便、可靠性、可維護性高，擴充性強的系統.使用智能監控系統能有效降低機房維護成本，提高維護效率.智能監控系統將分散的機房維護工作由人工定期巡檢變為主動提醒模式，大大減少維護工作量和降低維護人員數量，提高維護效率；管理員可遠程打開IE瀏覽器通過視頻監控畫面核實和處置，最大程度保障機房防盜安全需求.智能監控系統靈活的報表架構設計能為機房管理者提供個性化定制、拓展業務范圍，支持機房管理員自定義，表格、矩陣、圖表的混合報表模式和多種文件格式，滿足機房管理不斷增長的業務需求.系統的UPS管理業務能實時檢測電池電壓、電流，生成電池曲線報表，檢測電池剩余容量、預測放電時間，判斷蓄電池是否合格，協助管理員做好蓄電池更新維護工作.機房智能監控系統的使用還能延長機房壽命.機房服務器使用壽命受環境影響很大，智能監控系統實時監測機房空調狀態和環境溫度，如發現異常情況，將及時通知管理員檢查維護，保證機房重要設備常年處于良好運行環境，延長機房核心設備使用壽命[3].

4.2智能監控系統完善改進建議

由于信息化建設發展的日新月異，作者在使用智能監控系統時也在思考其設計和功能需要完善與改進的地方.

4.2.1整合現有監控系統，搭建新型監控平臺

機房智能監控系統能全面地監控機房環境狀況，但是不能監控機房內網絡設備（如路由器、防火墻等）的使用狀態.為了監控機房內網絡設備的運行狀況，搭建了網絡設備監控平臺，這兩個平臺在前期使用過程中只能單獨使用，不能整合.如果能在監控平臺建設中考慮統一化、網絡化方向，將會大大提高平臺的使用效果，讓網絡機房監控工作更加高效、安全.因此，可嘗試將網絡監控平臺SolarWinds Orion網管系統與機房智能監控系統進行整合.

SolarWinds Orion網管系統是一個兼具高性能和高可用性的成熟網絡管理平臺，使用SolarWinds Orion網管系統，可以通過實時查看Web瀏覽器中的網絡監控頁面[4]，及時發現并處理網絡問題.支持SNMP協議的服務器、工作站、路由器、交換機等網絡設備都可通過SolarWinds Orion網管系統進行管理.為了將機房智能監控系統與網管系統進行整合，以便對機房環境及所有網絡設備實施全面有效的管控，對機房監控設備的接口類型、支持協議、通信參數等作了詳細了解，對如何與網管系統進行整合的對接方案作了技術性測試.經測試，對支持SNMP協議的設備的整合是可行的，整合后的拓撲圖如圖5.

圖5　智能監控系統與SolarW indsOrion網管系統整合

下一步將繼續思考如何將其他接口類型不同的設備進行整合.

4.2.2系統設計考慮前瞻性

機房環境監控的重要性決定了機房建設規劃的重要性.學校各個機房建設時間不同，每個機房的場地、輔助設備也不盡相同[5]，因此在設計機房環境及智能監控系統時要先了解機房的設計及機房內設備的選型，以發展的眼光作好規劃，讓系統能夠根據實際發展情況靈活配置，并能夠支持多種遠程處理方式.同時，綠色、環保是人們關注的重點，在今后的機房設計中也應該體現這一理念.

5　結語

高校信息化的發展讓機房內的高昂設備愈積愈多，且趨于復雜化.為了減少設備故障帶來的經濟損失和人力投入成本[6]，采用機房智能監控系統是必然的選擇.機房智能監控系統的應用節省了機房管理任務的人力和物力，保證了機房設備和環境數據的實時準確監控，為保證設備安全穩定運行提供了有效手段，同時也為學校信息化建設打下了堅實的基礎.

[1]李青梅，張文旭，束雄英.單位網絡設備環境智能監控系統設計與實現[J].科技咨詢，2012（2）：39-41.

[2]劉偉.談通信機房動力及環境監控系統設計[J].信息通信，2013 （5）：173.

[3]李玉環.通信機房監控系統的研究[J].中國新技術新產品,2013 （7）：90-91.

[4]閔軍，李太鳳，李伽,等.SolarWindsOrion網管系統的建設和管理精解[M].北京：清華大學出版社，2009.

[5]李全忠.計算機機房運行物理環境自動監控系統設計與實現[J].電子世界，2012（2）：33-37.

[6]郝章勇.關于機房動力環境監控系統的應用研究[J].科技與企業，2014（8）：146.

（編校：李青）

Design of the IntelligentMonitoring System in Network Server Roomsof Universities

LIJia,ZHANGHongli
（Network and Multimedia ManagementCenter,Yibin University,Yibin,Sichuan 644007,China）

With themonitoring of the network core server rooms in universitiesas the background,a setofmonitoring sys?tems of the network server rooms,which is composed ofmonitoring and management platform,monitoring unitmodule and remotemonitoring terminal,is designed.Themonitoring andmanagementplatform which is based on TCP/IP agree?ment isapplied to effectivelymonitor the normaloperation of the power system,UPSsystem and the air-conditioning sys?tem,so that thewholenetwork and variousapplication systems in the university can beguaranteed.Based on the previous study,the paper proposes some measures and suggestions on integrating the system and the network monitoring plat?form—SolarWindsOrion Network System,henceestablishing a new networkmonitoring platform.

network server room；intelligentmonitoring system；study ofapplication；SolarWindsOrion

TP29

A

1671-5365（2015）06-0097-06

2014-12-01修回：2015-01-14

李伽（1973-），女，實驗師，碩士研究生，研究方向為多媒體設備維護管理

網絡出版時間：2015-01-15 17：08網絡出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/51.1630.Z.20150115.1708.001.html

引用格式：李伽，張紅麗.高校網絡機房智能監控系統設計[J].宜賓學院學報,2015,15（6）：97-102.