數據中心動力環境監控系統的設計分析

徐轉紅

摘要：動力環境監控系統的良好性能，可保證數據中心運行的穩定性，該系統由監控設備、通訊設備以及信號處理設備等多個設備模塊組成。可為系統的操控者開展系統的規劃研究以及做好數據的處理工作，奠定良好基礎。本文研究動力環境監控系統的設計方法，分析監控系統的特點和發展狀況，最后研究如何實現監控系統。通過研究，幫助技術人員完善對數據中心動環監控系統的設計。

關鍵詞：數據中心;動力環境監控;監控系統;處理

1 數據中心動力和環境監控系統分析

動力及環境監控系統使用三級層疊硬件結構，包括數據管理及展示系統、數據采集和被監控設備層。系統的監控對象包括配電設備、UPS電源、溫濕度狀況、漏水情況、電子門禁、視頻監控、精密空調等設施，能夠負責故障預警管理、性能管理、安全管理和視頻監控等管理功能[1]。系統利用計算機數據庫、網絡、傳感器等技術收集各個子系統的信息，為系統分析和處理數據結果提供客觀依據。監控過程中，會對各種數據和標準數據進行比對，如果一些數據處于非正常狀態，就及時通過電話、短信、郵件等方式發出警報。所有監控對象的歷史狀態數據還能在一定時間內被查詢，幫助機房人員對監控對象的長期運行狀況展開分析，研究各種設備的潛在風險，及時采取相應措施加強控制。

2 機房動力環境監控系統特點

2.1 完整性

系統平臺具有強大的向上、向下接口，所以設計方案重要保證系統的完整性，系統需要支持數據中心的常用基礎設施系統監控，能夠進行樓宇自動系統、電能系統監控，機柜管理系統、安防和照明系統監控，并滿足其他潛在用戶對監控的需求。

2.2 穩定性

由于數據中心存儲大量的數據，所以機房可用性一般為T3級別，個別甚至達到T4級別，對設施的穩定性要求極高。動力和環境監控系統作為基礎設施的控制系統，必須能保持全天候穩定提供服務。

2.3 可靠性

動力環境監控系統的架構設計中，數據采集層使用工業以太網，部分現場設備使用智能數據采集器進行連接，利用工業以太網，完成子系統服務器的建立，然后再借助以太網的高效信息傳輸功能，將加載好的數據信息，輸送到動力和環境監控系統主服務器上，完成設備信息的同步加載。為保證可靠性，可以使用模塊化的設計方法，根據需求定制模塊，同時也能滿足升級和擴容功能，保證平臺的可靠性[2]。

2.4安全性

監控系統的監控回路必須具備良好的保護功能，避免因為回路出現故障導致監控系統設備出現電器故障或者損壞。同時系統需要具備自檢功能，在發生故障時，在屏幕上顯示出存在問題故障的單元信息，展示故障的位置和故障的性質，通知工作人員及時進行更換。

3 系統的發展方向

3.1 監控系統朝著一體化發展

3.1.1 名稱統一

監控系統中的各組件采取統一命名的方式，能夠解決系統各個設備聯接時出現的兼容性問題。監控點位名稱和監控系統傳輸信號使用統一名稱，也有利于值班人員發現系統問題后迅速確定故障的位置并展開維修工作。

3.1.2 統一的警告等級

數據中心可以根據后臺設備業務范圍和重要程度定位整個數據中心的級別，相應的動力環境監控系統可以選擇設備的警告方式和匹配等級。各種主流廠商通過定制統一的警告規則，比如將系統分為三級告警，能夠讓值班人員及時了解系統安全狀況，并做出針對性的控制。

3.1.3 軟硬件使用統一架構

為保證系統的一體化建設效果，在環境動力監控系統進行頂層設計的工作中，也要是使用一體化的建設思路，確保硬件之間的兼容性，滿足多類別系統的監控和管理需求，也方便開展軟件開發工作。統一系統架構后，能讓系統具有更高的穩定性和拓展能力。

3.2 基層監控智能化

芯片技術的快速發展讓位于監控系統底層的監控設備也具備了很強的集成能力，數據具備了更大的采集范圍，數據處理能力也明顯提升。因此可以在基層監控設備中也引入智能化技術，提升監控效果。

3.2.1 數據篩選

通過在末端數據上安裝嵌入式操作系統，可以在數據采集的同時在末端完成對數據的預處理工作，同步智能分析數據可以檢測數據所具有的動態變化狀況，能夠將有意義的數據主動上傳[4]。通過該機制，可以降低傳輸層的網絡加載負荷，并延長采集設備的使用壽命，讓監控平臺具有更強的數據接收和分析能力。

3.2.2 智能報警功能

隨著數據中心規模的逐漸增加，安全防范要求也在不斷提升，監控對象不再僅限于數據中心的動力和環境設備，也需要在某些場景下通過基層監控數據的分析，實現監控數據和警報之間的聯動。比如對于一些特殊場合，應該增加室外設備的監控和防盜告警，必要時，監控系統也需要監控電力電纜的狀態。同時，監控終端葉璇喲對警報信息上報公安機關、消防機構，在緊急情況發生的情況下進行智能報警。

3.3 使用云儲存技術

為了保證系統的功能適應當前復雜的需求，提升系統的可靠性和數據處理能力，需要將新技術應用于動力和環境監控系統。云儲存技術能夠將較大的數據集中儲存，方便工作人員進行統一管理，監控終端的組態界面必須具備統計和存儲管理功能[5]。由于目前硬件的功能有限，數量較大的數據并不適合在本地儲存，不利于對數據的高效利用，也會影像數據的時效性。通過整合云技術，能夠提升數據的存儲速度，給系統提供快速、可靠的數據管理方式。云計算機的性能更強，而且數據的吞吐量較高，讀取速度快，檢索十分方便，而且能方便地進行各類業務的整合。

4 動力環境監控系統實現

4.1 BAS系統

BAS系統可以控制服務器通過OPC協議或者BACnet協議將子系統的參數向動力與環境監控系統實時上傳。

4.1.1 冷凍水系統

對于冷凍水系統，可以利用到現場的冗余PLC控制器完成對冷卻水泵、冷卻塔運行狀態的監測，也能針對變頻水泵的頻率做出反饋，確定水泵的故障狀態，監測冷凍機冷凍水的出水問題，供回水壓差和流量狀況。如果冷凍水系統的溫度、壓力、流量等出現異常報警，動力和環境系統就會介入控制。

4.1.2 燃油系統

利用現場冗余PLC監控燃油泵的運行狀態，分析燃油泵是否存在運行故障，可以自動或手動控制系統的啟停。燃油探測裝置能對過濾器壓差進行監測，動力和環境監控系統的人機界面能顯示警報信息。

4.2 電能監控系統

電能監控系統可以對數據中心的配電狀況進行監控，包括對配電柜、UPS電源等系統的監測，監控數據會通過BACnet和OPC協議數據共享到動力和環境監控系統。監控配電柜通過總線接口接入以太網的網關計入監控系統服務器。服務器通過網關可以進行不間斷的信息查詢和采集，將信息發送給監控平臺，監控平臺能分析電壓、功率數據，并對異常情況發出報警。

4.3 機柜管理系統

4.3.1 機柜監控

機柜監控系統在機柜的頂部設置交換機，可以利用智能數據采集系統將干球溫度傳感器、相對濕度傳感器、露點溫度傳感器、異常報警等參數發送到RMS服務器。

4.3.1 精密空調監控

精密空調監控系統，可根據不同機房功能的劃分，將同處于一個機房的精密空調接入到同一網關，RMS服務器通過網關完成實時不間斷的輪詢信息采集，將信息傳遞給監控平臺顯示和報警，動力和環境監控系統會通過精密空調運行狀況，在界面上顯示空調的運行參數，之后在故障的時候報警，在中控室中可以直接精確控制空調的啟停，并修改溫度和濕度的控制要求[6]。

4.4 其他建筑系統集成

4.4.1 照明系統

該系統的監控對象是機房的照明系統，使用照明控制器對機房內的照明支路進行獨立遠程開關控制，并利用視頻監控系統的移動偵測功能，如果發現機房長時間沒有普通照明，就僅保留疏散指示照明，如果發現機房區域有一場警報，可以通過遠程監控開啟該區域的照明系統。實現對照明系統的全生命周期管理，方便對照明系統的運行狀態、故障狀態的監控工作。

4.4.2 門禁監控

門禁監控的對象是機房中所有門的開關狀態，門禁系統包括門禁控制器、讀卡器、磁力鎖、用戶進出使用的IC卡。監控系統使用IP網絡和門禁控制器通信和讀取數據，包括門禁授權的信息、刷卡人的ID、時間、編號，可以在必要時控制開關門。數據中心都采取雙向刷卡管理，門的狀態利用磁輸出開關量確定，通過開關量模塊采集。在顯示上，如果某個位置開門，則對應圖標會同時開門，反之亦然。監控通過讀卡方式對主要人員進行控制和記錄，每人一張卡通過管理系統授權擁有進入不同區域的權限。

4.2.3 視頻監控

視頻監控系統會監控機房內的狀況，利用視頻畫面和智能技術分析機房內的狀況。監控系統使用網絡儲存單元、TCP/IP等網絡技術，保證系統的穩定運行。監控過程中，可以進行定時錄像、手動錄像，對機房內的移動目標偵測錄像，獲得錄像資料，智能系統會根據視頻圖像分析機房的狀況，出現異常時會與其他安防系統聯動。

4.2.4 消防監測

消防監測系統能判斷機房內是否出現火災，通過煙霧探測器、溫度感應裝置，系統能獲得數據中心機房系統的運行狀態。監控的實現利用了火災報警主機提供的接口，使用OPC協議將機房區域內的火災探測信號向動力和環境監控系統傳輸，系統通過分析各個部件的運行參數，確定是否存在火災風險，如果存在問題就發出警報信號。

結束語：數據中心的動力與環境監測對數據中心的穩定性有著決定性的作用，為此必須根據數據中心的運行狀況進行系統設計，引入云技術、AI技術等加強系統的控制能力，通過進行統一化設計，保證系統的穩定性。

參考文獻

[1]宋陽，徐洋.高職院校中數據中心機房環境監控系統的分析[J].電子技術與軟件工程，2021（12）：150-151.

[2]彭亮.數據中心機房環境動力設備的安裝與維護[J].集成電路應用，2021，38（06）：28-30.