平安城市機房環境監控系統方案及關鍵技術研究

【摘要】 本文對合肥平安城市機房建設作了較深入的研究，從機房環境綜合監控系統建設出發，提出了機房環境監控系統的方案，分析了系統的關鍵技術，通過在平安合肥中的應用，對系統的可靠性、有效性進行了驗證。

【關鍵詞】 平安城市 機房監控 數據采集

近幾年平安城市建設在全國大面積的展開，各城市根據本地區的特點進行平安城市的建設，如北京、西安、深圳、重慶、廣州、上海等。內場機房是平安城市建設的重要組成部分，良好的機房環境（動力電源系統、UPS備用電源系統、空調通風系統、消防系統、安全防范系統等）是機房內各種網絡設備安全可靠運行的基礎條件。一旦機房環境出現異常且得不到及時的處理，輕則會影響到前端點位的圖像采集、存儲，重則可能會引起火災，對設備造成不可修復的損傷。

為了能夠及時的發現故障并進行相應的應急處置，早期較多的機房都采用7×24×365的值班制度，由值班人員定期進行現場巡檢以期能發現故障并及時處理。此種工作方式效率較低，加重了管理人員的負擔。隨著設備的不斷增加和各種系統的不斷深入應用，這種人工巡檢的方式已不再適用，如何使用新型自動化監控系統代替人工巡檢進行機房環境的實時監控成為一個亟待解決的問題。

一、機房環境監控系統的方案

合肥平安城市主網包括42個派出所，7個分局，1個市局共50個機房。機房環境監控方案的設計原則是“綠色經濟、實時準確、穩定可靠、信息共享、技術先進”，在整體方案的設計上，實現機房環境監控的自動化、智能化，體現在從水浸、溫濕度的自動化監控到消防、安防的聯動，從設備級的信息采集到應用系統的智能分析。智能分析是指結合各領域標準的數據、SPC質量控制方法對傳感器采集的數據進行比對分析，分析采集到的數據標準值、方差以及趨勢預測，根據預先設定的報警閥值判斷是否報警。系統使用面向對象的原則采用模塊化的開發方法提供C/S、B/S兩種架構。在C/S架構下實現設備的組態、配置管理、數據的實時采集，在B/S架構下提供人員權限配置、數據查詢、報表打印、信息報警、統計分析等功能。采用C/S與B/S相結合的方法主要是從可靠性、實時性、便捷性考慮的，系統管理人員采用 C/S 客戶端進行快捷配置和維護，而一般管理人員采用 B/S 方式訪問，不需安裝客戶端即可實現對機房監控系統的全面管理[1-2]。

機房的環境監控系統主要是對環境保持設備與數據運行設備的監控。數據運行設備主要包括網關、服務器、OLT、交換機、路由器等；環境保持設備包括溫濕度、漏水、煙感、門禁、配電柜和精密空調。為了確保系統的穩定可靠運行，系統采用了模塊化的結構進行設計，確保任何模塊出現故障不會影響同級別的其他模塊的正常工作。同時為了滿足本項目現在和以后的規模需要，采用分布式系統架構可以確保系統后續的擴容能力和系統反應速度。集中監控平臺是一個高可靠性，分布式的環境監控系統。從其功能及信息傳輸的特點可以將系統分為：現場設備采集層、現場監控層和集中管理層，如圖1所示。系統采用分層架構，分布式結構，在同一層級的各個模塊之間是互相獨立的，互不干擾。

二、機房環境監控系統的關鍵技術

2.1數據采集技術

機房環境監控系統將各個I/O點使用組態的方式進行配置，利用RS485進行數據的傳輸。環境監控數據采集涉及到設備主要有：UPS電源監測、精密空調監測、門禁管理、漏水監測、溫度、濕度、消防火警監測。

◇ UPS電源監測

通過系統里的UPS電源監測模塊進行UPS狀態的監測。主要監測的參數包括：UPS輸入、輸出電流電壓、頻率、UPS溫度、電池電壓等參數[3]。數據通過RS485傳送到監控主機，由監控主機定時將數據上傳至中心服務器。

◇ 精密空調監測

精密空調監控模塊通過RS485接口與精密空調進行通訊。系統實時采集空調壓縮機啟停狀態、空調回風溫度、濕度、風機啟、加濕器等參數，并根據預先設定的參數，在環保節能的原則下對空調進行智能控制，即系統可以根據采集的溫濕度控制空調動作，在保證機房恒溫恒濕的條件下做到節約用電。

◇ 門禁管理

通過安裝門禁控制主機，在門框上面安裝電磁鎖，同時在出口處安裝開門按鈕，在進口處安裝刷卡器實現對各機房人員出入情況進行實時管理和記錄。門禁控制主機的RS485接口進行通訊，系統采用總線的方式將門禁的監控信號接入數據采集終端的串口，同時門禁與消防火警系統進行聯動設計，當機房內發生生火災時，消防火災系統進行報警且門禁系統自動打開機房的防火門。

◇ 漏水監測

在精密空調四周或者空調水管下方敷設漏水感應繩，漏水感應繩到漏水控制器上面，漏水控制器有自帶的干接點接口。系統的漏水監測模塊通過Modbus協議將漏水控制器的監測信號傳輸至監控主機，從而實現對漏水的實時監測，當監測到機房漏水時，系統報警并通過漏水控制器將進水電磁閥關閉，防止機房大面積浸水。

◇ 溫濕度監測

在機房內部署溫度傳感器、濕度傳感器，系統通過終端采集模塊采集溫濕度狀態，終端模塊通過RS485通訊接口，把采集到的信息實時傳送到監控服務器，進行數據的分析與處理。

◇ 消防火警監測

在機房的關鍵區域安裝煙霧傳感器，實時監控機房的煙霧狀態。系統提供圖形化的界面供管理人員實時監控機房的煙霧情況，當機房的煙霧值達到報警條件時，系統報警，管理人員在確認報警信息后，遠程控制消防設施進行動作。

2.2實時數據庫技術

系統24小時不間斷的對機房的環境狀態數據進行自動采集、存儲、監控，龐大的記錄數據要求系統使用高性能的商業數據庫。針對環境監控領域對信息的實時性、可靠性、準確性的需求，且為了降低數據庫對系統實時監控的響應時間，將系統數據庫分為2層，即過程數據庫與檔案數據庫。過程數據庫存儲的是實時的監測數據，供軟件實時的顯示，檔案數據庫存儲的是歷史數據，供管理人員查詢歷史記錄以及報表打印。

系統在設定的周期定時將校驗后的實時數據庫數據導入檔案數據庫，并將實時數據庫相對應的數據刪除，這樣一方面可以保證檔案數據庫數據的完整性，另一方面還可以使得過程數據庫不至于太臃腫，保證數據及時的顯示，不會因為過程數據庫太臃腫而影響數據的處理速度。

2.3遠程監控技術

本次平安合肥的網絡鏈路由前端點位匯聚到派出所機房，再由派出所機房匯聚到分局機房，最后由分局機房匯聚到市局機房，其中分局到市局是雙環路結構，這樣任何一個分局都有2條路由可以到市局，保證了網絡的可靠性。機房的環境監控是在市局機房內放置中心服務器，中心服務器內安裝機房動力環境監控系統，對下設所有機房嵌入式監控采集主機進行統一集中監控管理。每一個分局和派出所的機房機柜內安裝一臺嵌入式監控采集主機，采集機房內的前端設備數據。溫度、配電、煙霧、UPS統一接入嵌入式監控采集主機。嵌入式采集主機將采集的數據打包通過TCP/IP定時發送給中心服務器。

2.4多種告警輸出

當系統監測到環境數據超出預定義的閥值時，系統可通過多種形式進行報警。本系統的報警形式主要有：聲光報警、短信報警、電話報警。電話報警模塊使用電話報警主機，預定義報警號碼，當系統報警時，報警主機自動撥打預定義的號碼。短信報警模塊是預先將報警提示信息錄入系統，并與警情狀態進行關聯，當機房發生特定的警情時，短信模塊通過短信貓將特定報警提示信息發給系統里的號碼[4-5]。聲光輸出是在機房的門頭處安裝聲光報警器，當有消防或漏水報警的時候會啟動聲光報警，考慮到有些派出所是在居民小區里，故聲光報警器應選擇音量可調節的型號。

三、機房環境監控系統的應用

平安合肥視頻圖像采用分散存儲，集中調用，即將存儲服務器在各個派出所，二級案例庫、流媒體服務器等放置在市局機房。機房之間距離跨度大，故在市局機房放置一臺中心服務器，在其它派出所放置監控主機。市局中心服務器用于對市局機房環境進行監控，并對其它派出所監控主機上傳的數據進行存儲、分析，監控主機接收中心服務器發送的控制指令對機房的設備進行監控。

3.1感知設備的接入

本次機房環境監控系統使用組態的方式配置需監控設備，接入監控平臺的設備有：門禁、浸水、煙感、溫濕度、空調、UPS、配電柜等。根據各感知設備采集的變量類型可以分為：模擬量與開關量；根據通訊方式的不同又可以分為：串口通訊與網絡通訊。系統使用不同的圖元表示不同的監控器，不同的圖元信息及其坐標位置存儲在數據庫中，在系統啟動的時候從數據庫讀取其相應的信息并加載在系統界面上。圖元的顏色表示設備的狀態，綠色表示正常，橙色表示故障，紅色表示嚴重故障，灰色表示離線或停機，如圖2所示。

3.2數據查詢及報表

組態平臺提供了豐富的報表控件，工程人員可以根據需要設計不同的報表格式，并對數據進行各種分析。系統的數據查詢主要有歷時環境監控數據的查詢和系統操作日志的查看，操作人員根據自己賬號的權限可以查詢到相應級別的數據，如圖3所示。

3.3報警信息

先在系統里定義報警事件的級別，當發生報警信息的時候，根據預先定義的級別系統自動選擇不同的報警方式：聲光報警、短信報警、電話報警。報警判讀的條件是根據在系統里預設置的各種參數的閥值，當監測到的數據越界的時候系統可以正確的、及時的報警，并向相應的設備發送控制指令。系統報警信息狀態如圖4所示。

四、結束語

本文從平安城市機房建設的特點出發，通過對機房環境監控系統方案、關鍵技術及應用的分析，實現了對機房的環境狀態的實時監控。本環境監控系統在平安合肥機房經過一年多的運行，在無人值守的條件下，安全可靠的對機房的環境進行了實時監控，對機房出現的異常情況進行了及時的報警與處理，極大的提高了機房的維護效率，減少了機房的運維費用。

作者：王琳

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參 考 文 獻

[1] 張宏杰.機房監控系統方案及關鍵技術[J].寧夏電力，2010年第5期：33-36

[2] 練方興.基于ZigBee機房環境監控系統的研究與實現[D].廣東：廣東工業大學，2012年

[3] 楊雅頌.高校機房智能監控系統規劃與設計[J].新課程（教師），2009年第12期：62-63

[4] 姜云安.大中型機房環境監控系統淺談[J].智能建筑與城市信息，2010年第8期：12-15

[5] 崔力民.新疆電力智能電網通信資源管理系統建設[J].中國新通信，2012年第22期：91-92