機房動力環境監控系統應用研究

裴旭

【摘 要】隨著計算機技術的發展和普及，機房已成為重要的數據處理及運行中心。而機房的動力環境狀態，作為機房設備運行的基礎支撐，其良好的運行是保證機房數據運行的前提和基礎，一旦機房動力環境出現故障，就會影響到計算機系統的運行，對數據傳輸、存儲及系統運行的可靠性構成威脅，如事故嚴重又不能及時處理，就可能損壞機房硬件設備，危害數據安全，造成嚴重后果。

【關鍵詞】機房動力環境；監控系統；應用研究

一、前言

機房環境監控系統是一個綜合利用計算機網絡技術、數據庫技術、通信技術、自動控制技術、新型傳感技術等構成的計算機網絡，提供的一種以計算機技術為基礎、基于集中管理監控模式的自動化、智能化和高效率的技術手段，系統監控對象主要是機房動力設備和環境設備等（如：配電、UPS、空調、溫濕度、漏水、煙霧、安防視頻等）。通過新型傳感技術采集設備參數，以通信技術為基礎將不同設備傳輸協議同步，最后通過網絡技術將信息集成監控。

二、技術原理論述

系統可分為五層：前端采集層、信號轉換層、信號傳輸層、數據處理層、信息匯總層。分別依賴采集設備、轉換設備、串口服務器、監控主機、集中監控服務器等軟硬件設備完成相應工作。監控平臺能夠方便、實時查看到各智能設備或子系統的所有運行參數和運行狀態。系統采用現場智能采集設備，采集到的信號和數據，傳給集中監控平臺，集中監控平臺可以直觀的查看各監控子系統的運行情況，并能進行必要控制，設備數據、環境參數等集中在一個平臺進行監控。一旦檢測到報警信息，監控系統可及時發出報警，報警方式靈活可選，具有良好的報警功能，報警對象和報警閥值可以預設。當異常情況發生時，監控平臺自動發出聲音報警、界面出現報警圖示、并可通過電話或短信發送報警信息。

三、機房環境監測技術分析

（一）基于傳感的采集技術

機房環境監控涉及供配電、UPS、空調、漏水、溫濕度、煙霧、安防、門禁等，設備種類多、信號來源復雜多樣，故以傳感器為基礎采集設備，核心技術原理為外界環境變化引發電流或電壓變化，再用公式計算出變化范圍、數值并上報。

氣敏傳感器：應用于氫氣檢測模塊和煙霧感應模塊中，主要檢測UPS附屬蓄電池組泄露產生的氫氣和機房內煙霧。表面覆蓋一層二氧化錫薄膜，用于氧化還原反應，氫氣濃度升高或降低時反應可逆，避免模塊成為一次性消耗品。還含有少量鈀化合物與氫氣反應，當氫氣濃度到一定比例后發生化學反應，引發電阻敷在加大或所轄，其輸出電壓發生變化，根據阻止變化參數范圍監測氫氣濃度。

濕敏傳感器：應用于溫濕度模塊和漏水監測中，檢測機房各部位濕度。本項目才有電容式濕敏感傳感器，在電容上電極、下電極間覆蓋濕敏材料（聚苯乙烯），當即房內水汽過高或過低，引發電容變化，進而引起電流變化，再根據變化參數監測范圍。

磁敏傳感器：應用在電量儀、開關監測模塊中，主要減得市電供電、UPS、機房內配電柜等設備。在設備內部采用旁路安裝的方法接入被監測設備，李勇電磁相應工作。當供電設備發生變化時，瞬間電流、電壓改變引發磁場變化，磁敏感器經過感應、穩壓、放大、輸出變化的電信號，反饋設備的具體數值。

（二）動力監控技術

主要監控的項目：UPS、市電電量、配電開關、蓄電池組、精密配電柜、ATS/STS、電源支路電流、PDU機柜電源、防雷器、發電機等。需要實時監測的主要參數：相線電壓電流、頻率、有功無功功率等輸入電源狀態參數， 主控開關ATS/STS通斷等停送電狀態；UPS輸入電源的電壓、電流、頻率、功率等狀態參數， 及后備電池的電壓、電流、總電壓、總電流， 電池柜溫度， 電池備份時間， 負載率等狀態參數；整流器、逆變器、充電器、后備電池、自動旁路的運行狀態；發電機油箱油位、尾氣參數、噪聲、潤滑油油位等。需要實時控制的主要狀態：遠程切換ATS/STS、遠程開關UPS、聯動開關UPS、遠程起停發電機、遠程電池充放電。

（三）基于協議轉換的工業網絡通信技術

本項目涉及設備提供的數據傳輸接口均為串口，故在系統設計及建設中，采用RS232、RS485協議進行轉化構建網絡用于傳輸信號。

設備串口使用RS232協議采集信號，再通過差分電平法抑制干擾，保證信號穩定，最后轉化為RS485用于解決RS232傳輸距離較短的限制。使用RS485協議采集信號的設備不需轉換，可直接使用RS485傳輸。當所有底層采集設備全部轉換為RS485協議后，通過串口服務器進行第二次轉換，以TCP/IP協議傳送至監控服務器，最終匯入數據庫，為監控軟件提供數據支持。

當數據以TCP/IP傳遞至監控服務器后，再經由設備驅動程序在系統中虛擬出多個串口一一對應被監控設備，將信號最終傳至監控平臺。

運維人員可通過IE或手機APP隨時查看系統運行情況。

（四）基于觸發器的智能化告警技術

本系統設計了兩種告警方式：短信、電話。短信以發送速度快、可群發等優勢作為主要告警手段。設備發生故障后，監控系統判斷故障級別，達到預設告警級別的故障發送告警信息，未達到預設告警級別的故障僅記錄在系統日志中。

四、效果分析評價

該設計較好地解決了當前信息化中心機房面臨的很多問題，設計中提及到的內容，基本上可以作為同類型機房的直接應用，只需要對少數類型的測點數量進行調整即可以達到機房動環監控的運行目標，最大程度地降低同類型機房建設設計的投入。并且還可以在此基礎上組成機房群動環監控系統，以適應和滿足未來智慧大規模機房建設的需要。以該設計理念和思路為基礎，在某基建信息中心機房建設中已取得成功應用，成為傳統智能建設發展的標桿和范例。當然，由于技術發展速度之快，相信在較短時間內就會有更為先進的機房出現，但是該機房作為現代化建設中的重要一環，將成為相關技術發展過程中的見證。該設計應用后與傳統機房相關的監測和管理內容相比具有以下特點：1）減人增效。原先值守機房人員可以完全解放出來，實現無人值守，并通過遠程操控實現所有監測監控設備的快速啟停，提高了機房運行的效率。通過組態界面實現了從現場操作到全局管控的提升，當然，對管控人員的綜合業務素質也提出了更高的要求。2）快速高效。系統監測的所有參數一旦觸發閾值，系統立即發出警報，并通過報警系統生成信息組發送給相關管理人員和維護人員，甚至不用到現場即可及時處置出現的重要問題，并能直接提供故障點信息，縮短排查響應時間。3）準確可靠。最大程度排除人為因素造成的信息不準確和個體差異導致的信息反饋不及時等問題。數據多地存儲，實現異常數據恢復，將后期損失降低到最小。

五、結束語

通信機房動力環境監控體系的運用解決了市級機關機房管理者對各個通信機房、網絡機房實際運行狀況的控制，從而最大程度提升了通信設備運行工作效率和工作質量。此外，監控體系的運用還加強了機房管理質量，為本單位及轄內各分支機構安全、穩定、有效地運行做出貢獻。但是仍然不能忽視其中仍然擁有的問題，需要相關的工作人員能夠進一步提高機房動力環境監測的質量，提高其重視程度，更好的提升工作效率，讓機房環境越來越好。

【參考文獻】

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