基于物聯網的IDC機房綜合監控系統的設計與實現

李 冰

中移鐵通集團有限公司，北京 100032

互聯網產業的發展需要通信行業為其提供基礎支撐，由此導致了IDC機房數量大幅度增加。機房管理中各項問題也隨之凸顯。傳統機房管理工作重點在于對機房數據進行很管理，確保各項信息安全，避免網絡故障，但是沒有考慮到機房環境管理與設備管理工作，從而使整體管理工作水平不佳。各行業都在轉變發展方式促進低碳發展，因此機房管理工作也需要考慮到能耗問題。

1 機房監管工作發展

我國機房監管工作開展于20世紀90年代，國家發布關于機房電源系統的相關技術要求，明確機房管系統需要集中控制，并且在管理工作中需要逐漸減少工作人員比例。由此，國內機房管理人員才開始重視機監管工作，在資金與人力資源等方面有了相應的投入。但是隨著工作的開展，雖然我國在機房管理工作方面也獲得了一定的發展，但是在實際應用的過程中仍然存在較多的問題。

傳統機房管理工作在監控方面主要關注的對象是硬件設施，環境監測工作主要利用傳感器結合到聲光報警方式，需要值班人員在場。從監控的領域來看，沒有基于全局來考慮，主要集中于某一對象，比如機房的溫度、濕度、電源安全、氣體監測等，彼此之間不能有效協調或者是協調難度比較大。但是對于IDC機房監控工作而言，需要一套整體系統，能夠實現對整體環境監控，獲得機房環境的各指標，從而對機房情況進行評估，基于此而做出決策。機房監控工作的重點在于監測而沒有充分利用數據實現控制與管理。機房設備連續運行導致能耗增大，使企業成本相應增加。監控工作沒有將設備自身存在的能耗納入到考慮的范圍之中，沒有基于整體考慮能耗控制問題。從機房監控方面來看，我國與發達國家還存在一定的差距，但是就網絡技術而言，是處于同一起跑線的，在產業技術及應用方面都有較好的基礎。

2 基于物聯網的IDC機房綜合監控系統相關技術

短距離無線通信具有比較廣的通信覆蓋范圍，一般情況下，如果通信雙方無線電波傳輸的距離比較短就可以將其稱之為短距離無線通信。短距離無線通信技術的基礎特征包括低功耗、低成本、對等通信。其中低功耗主要是相比于其它無線通信技術而言的，主要是由于其通信距離短。短距離并且在傳輸的過程存在較少的障礙物體，因此較低的發射功率就能夠滿足工作的需要。對等通信則無線通信技術一個最為重要的特點，與其它的無線通信技術存在明顯的特點，通信不需要中轉設備，無線資源管理工作主要基于競爭機制。雖然有線技術應用比較成熟，成本較低，但是無線技術在便攜性方面表現更佳，能夠快捷簡單進行組網，能夠避免有線技術應用線路老化問題的出現。如果環境比較復雜，有線技術應用布線存在較大的問題，而無線技術應用則能夠較好地解決這一問題。集成技術發展與應用能夠使通信系統相關功能集中于芯片內，不受外部環境的影響并且性能十分的穩定，在生活多個領域應用。

射頻識別無需要通過接觸就能夠完成工作，通過自動識別信號來獲得相關信息，整體過程無需人為干預，并且受到外部環境的影響小，能夠同時對多個高速運動的物體進行識別。射頻識別可以依據不同的標準分為多個類別，智能傳感技術，智能傳感器相比于一般性傳感器其優勢體現在、可靠性提升、精度更高、性價比提升、多功能化。

低能耗設備與技術的應用，低能耗是當前管理工作需要重點考慮的技術之一，實現低能耗目標需要從多個方面不同環節入手，包括內部結構、供電電壓、系統時鐘、低能耗模式等。實時系統的優點體現在可預測性、時間約束、可靠性、實時響應。而從性能上區分又可以將其分為三個類別，軟實時系統，硬實時系統，或者是二者兼具的實時系統。從結構體系方面來劃分又可以將其劃分為通用操作化拓展與獨立體系結構兩個類別。此外應用的技術還包括了嵌入式IP/TCP協議棧，GPRS技術等。

3 系統總體設計

3.1 系統設計需要實現的目標

系統設計需要實現的目標主要從以下幾個方面來考慮，能夠對機房內部的各項設備進行智能化監控，能夠記錄設備實時信息。通過采集機房內部實時信息對其進行處理從而采取相關決策開展工作。對機房內部重點區域或者容易出現問題的區域進行重點監控，能夠提前對危險進行預警。對機房出入人員進行記錄，從而避免機房故障或者是設備丟失問題。基于對機房環境，電源等各項數據進行分析，通過調節使機房環境更加符合工作的需要。系統需要考慮自身能耗與部署的方便性，便于后期維護工作開展，擴大系統應用的范圍，而在另一方面又需要對成本進行嚴格的控制。

3.2 系統功能需求與非功能需求分析

系統不同層級的功能需求是不同的，因此，功能分析需要結合到系統需求實現的不同的目標，結合到應用的實際環境來分析。比如對于感知層而言，需要考慮到支撐第三方設備接入以及擴展，能夠遠程對相關參數進行配置。對于傳輸層而言，要考慮到數據匯聚節點問題，層間管理主機問題，應用層相關問題，服務層相關問題。

非功能性系統需求分析主要基于性能成本能耗等方面，硬件選擇需要在確保功能實現的前提下最大程度對成本進行控制。傳輸層實現需要實現低功耗目標，包括硬、軟件兩方面。

3.3 系統功能設計與依據

系統功能實現需要不同的子系統，包括了全壽命管理、環境監測、電源監測、數據匯聚、安防預警、綜合數據分析平臺、層間主機管理、反饋控制等系統。全壽命周期管理是基于產品整體壽命周期進行動態的管理，使企業資產管理工作能夠得到持續優化，降低資產維護工作的成本。機房設備正常工作對于機房的環境有嚴格的要求，只有環境標準達到才能使設備正常工作發揮其應有的作用。服務器在向著密集化與小型化方向發展的同時，需要重點考慮到其內部的散熱問題，對環境溫度與濕度，灰塵等進行控制，通過分析實時數據對環境狀況進行動態的調整，從而滿足機房設備工作的需要。電源是各項設備工作的基礎，機房需要確保電源穩定，避免電壓波動或者是電源供應問題對設備造成的損壞。機房設備存儲重要數據，同時設備自身價值較高，因此，需要做好安防工作，避免與工作無關人員進入機房。數據匯聚系統主要的功能在于確保通信效率與性能，系統設計主要應用了感知層與無線通信進行交互，數據節點需要覆蓋一定范圍內的感知層節點。層間管理主機主要作用是將匯總的數據進行封裝，并通過特定的方式將其發送到應用層，是中間層與傳輸層相互對接的部分。考慮到需要在不同的機房里部署，層間管理主機可以實現多種接入方式。數據綜合管理與分析平臺，主要的作用是分析采集的各項信息，對環境情況進行分析與判定，結合判定的結果對環境進行調控。系統需要完成以下工作內容，機房內部狀態需要動態展示，包括了機房內部的設備信息、安防狀況、機房的環境等。

結合環境參數電源參數對機房環境與能耗進行分析，通過控制改變機房環境對耗能進行控制，通過可視化方式提供機房各項配置參數，依據機房實時狀況對各系統進行調節與控制。

反饋系統主要是反映系統功能結果，平臺下發命令后需要相關系統實施與執行，而執行的結果需要反饋系統提供，便于平臺分析執行結果從而開展下一步工作，為管理人員工作開展提供決策支撐。

4 硬件結構分析

不同子系統需要的硬件設施是不同的，比如物管標簽管理硬件組成包括了電源模塊、射頻模塊、狀態指示與電壓檢測模塊等。環境監測系統主要硬件是溫度與濕度信息采集一類，硬件在結構方面存在較多的相似性。具體如傳感器、微控制器、電源模塊、無線射頻、電壓監測模塊等。電源監測系統硬件組成主要有智能電表、微控制器、電源模塊、數據轉接、無線射頻等。安防預警系統模塊主要包括了微控制器、圖像采集、紅外觸發、數據傳輸與電源管理等。數據匯集系統硬件組成包括微控制器、無線射頻、數據傳輸、電源模塊、狀態指示等。層管理器硬件組成包括了串口模塊、狀態指標模塊、以太網模塊、數據傳輸模塊等。反饋系統硬件組成主要有微控制器、無線射頻、電源模塊、數據轉換模塊等。

5 通信協議設計

通信協議是系統正常運行的核心，協議設計是否合理關系到各項功能是否能夠正常實現，通信協議設計工作需要考慮的內容包括了穩定性、實用性、高效率，擴展性。基于上述內容可以考慮以下方面協議，感知層上傳數據到傳輸層的無線通信協議，傳輸系統內部的通信協議，傳輸層發送數據到應用層的通信協議，應用層發送指令到傳輸層，服務層，感知層的通信協議等。

6 結語

機房管理工作是所有管理工作的重點內容，需要綜合考慮各方面因素對其造成的影響，基于此采取措施。確保機房安全，環境優良，設備能夠正常工作，轉變思路，提升機房管理工作水平。

[1] 劉棟.數據中心機房環境監控系統的設計與實現[J].工程技術：引文版，2016（12）.

[2] 管子龍.IDC機房的綜合監控淺析[J].通信與信息技術，2015（6） .

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