數(shù)據(jù)中心動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計分析

徐轉(zhuǎn)紅

摘要：動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的良好性能，可保證數(shù)據(jù)中心運行的穩(wěn)定性，該系統(tǒng)由監(jiān)控設(shè)備、通訊設(shè)備以及信號處理設(shè)備等多個設(shè)備模塊組成。可為系統(tǒng)的操控者開展系統(tǒng)的規(guī)劃研究以及做好數(shù)據(jù)的處理工作，奠定良好基礎(chǔ)。本文研究動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法，分析監(jiān)控系統(tǒng)的特點和發(fā)展?fàn)顩r，最后研究如何實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)。通過研究，幫助技術(shù)人員完善對數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心;動力環(huán)境監(jiān)控;監(jiān)控系統(tǒng);處理

1 數(shù)據(jù)中心動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)分析

動力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)使用三級層疊硬件結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)管理及展示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和被監(jiān)控設(shè)備層。系統(tǒng)的監(jiān)控對象包括配電設(shè)備、UPS電源、溫濕度狀況、漏水情況、電子門禁、視頻監(jiān)控、精密空調(diào)等設(shè)施，能夠負(fù)責(zé)故障預(yù)警管理、性能管理、安全管理和視頻監(jiān)控等管理功能[1]。系統(tǒng)利用計算機(jī)數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、傳感器等技術(shù)收集各個子系統(tǒng)的信息，為系統(tǒng)分析和處理數(shù)據(jù)結(jié)果提供客觀依據(jù)。監(jiān)控過程中，會對各種數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，如果一些數(shù)據(jù)處于非正常狀態(tài)，就及時通過電話、短信、郵件等方式發(fā)出警報。所有監(jiān)控對象的歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)還能在一定時間內(nèi)被查詢，幫助機(jī)房人員對監(jiān)控對象的長期運行狀況展開分析，研究各種設(shè)備的潛在風(fēng)險，及時采取相應(yīng)措施加強(qiáng)控制。

2 機(jī)房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)特點

2.1 完整性

系統(tǒng)平臺具有強(qiáng)大的向上、向下接口，所以設(shè)計方案重要保證系統(tǒng)的完整性，系統(tǒng)需要支持?jǐn)?shù)據(jù)中心的常用基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)監(jiān)控，能夠進(jìn)行樓宇自動系統(tǒng)、電能系統(tǒng)監(jiān)控，機(jī)柜管理系統(tǒng)、安防和照明系統(tǒng)監(jiān)控，并滿足其他潛在用戶對監(jiān)控的需求。

2.2 穩(wěn)定性

由于數(shù)據(jù)中心存儲大量的數(shù)據(jù)，所以機(jī)房可用性一般為T3級別，個別甚至達(dá)到T4級別，對設(shè)施的穩(wěn)定性要求極高。動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)作為基礎(chǔ)設(shè)施的控制系統(tǒng)，必須能保持全天候穩(wěn)定提供服務(wù)。

2.3 可靠性

動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計中，數(shù)據(jù)采集層使用工業(yè)以太網(wǎng)，部分現(xiàn)場設(shè)備使用智能數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行連接，利用工業(yè)以太網(wǎng)，完成子系統(tǒng)服務(wù)器的建立，然后再借助以太網(wǎng)的高效信息傳輸功能，將加載好的數(shù)據(jù)信息，輸送到動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主服務(wù)器上，完成設(shè)備信息的同步加載。為保證可靠性，可以使用模塊化的設(shè)計方法，根據(jù)需求定制模塊，同時也能滿足升級和擴(kuò)容功能，保證平臺的可靠性[2]。

2.4安全性

監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控回路必須具備良好的保護(hù)功能，避免因為回路出現(xiàn)故障導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)電器故障或者損壞。同時系統(tǒng)需要具備自檢功能，在發(fā)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(zhì)，通知工作人員及時進(jìn)行更換。

3 系統(tǒng)的發(fā)展方向

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)朝著一體化發(fā)展

3.1.1 名稱統(tǒng)一

監(jiān)控系統(tǒng)中的各組件采取統(tǒng)一命名的方式，能夠解決系統(tǒng)各個設(shè)備聯(lián)接時出現(xiàn)的兼容性問題。監(jiān)控點位名稱和監(jiān)控系統(tǒng)傳輸信號使用統(tǒng)一名稱，也有利于值班人員發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問題后迅速確定故障的位置并展開維修工作。

3.1.2 統(tǒng)一的警告等級

數(shù)據(jù)中心可以根據(jù)后臺設(shè)備業(yè)務(wù)范圍和重要程度定位整個數(shù)據(jù)中心的級別，相應(yīng)的動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)可以選擇設(shè)備的警告方式和匹配等級。各種主流廠商通過定制統(tǒng)一的警告規(guī)則，比如將系統(tǒng)分為三級告警，能夠讓值班人員及時了解系統(tǒng)安全狀況，并做出針對性的控制。

3.1.3 軟硬件使用統(tǒng)一架構(gòu)

為保證系統(tǒng)的一體化建設(shè)效果，在環(huán)境動力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行頂層設(shè)計的工作中，也要是使用一體化的建設(shè)思路，確保硬件之間的兼容性，滿足多類別系統(tǒng)的監(jiān)控和管理需求，也方便開展軟件開發(fā)工作。統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)后，能讓系統(tǒng)具有更高的穩(wěn)定性和拓展能力。

3.2 基層監(jiān)控智能化

芯片技術(shù)的快速發(fā)展讓位于監(jiān)控系統(tǒng)底層的監(jiān)控設(shè)備也具備了很強(qiáng)的集成能力，數(shù)據(jù)具備了更大的采集范圍，數(shù)據(jù)處理能力也明顯提升。因此可以在基層監(jiān)控設(shè)備中也引入智能化技術(shù)，提升監(jiān)控效果。

3.2.1 數(shù)據(jù)篩選

通過在末端數(shù)據(jù)上安裝嵌入式操作系統(tǒng)，可以在數(shù)據(jù)采集的同時在末端完成對數(shù)據(jù)的預(yù)處理工作，同步智能分析數(shù)據(jù)可以檢測數(shù)據(jù)所具有的動態(tài)變化狀況，能夠?qū)⒂幸饬x的數(shù)據(jù)主動上傳[4]。通過該機(jī)制，可以降低傳輸層的網(wǎng)絡(luò)加載負(fù)荷，并延長采集設(shè)備的使用壽命，讓監(jiān)控平臺具有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)接收和分析能力。

3.2.2 智能報警功能

隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的逐漸增加，安全防范要求也在不斷提升，監(jiān)控對象不再僅限于數(shù)據(jù)中心的動力和環(huán)境設(shè)備，也需要在某些場景下通過基層監(jiān)控數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)和警報之間的聯(lián)動。比如對于一些特殊場合，應(yīng)該增加室外設(shè)備的監(jiān)控和防盜告警，必要時，監(jiān)控系統(tǒng)也需要監(jiān)控電力電纜的狀態(tài)。同時，監(jiān)控終端葉璇喲對警報信息上報公安機(jī)關(guān)、消防機(jī)構(gòu)，在緊急情況發(fā)生的情況下進(jìn)行智能報警。

3.3 使用云儲存技術(shù)

為了保證系統(tǒng)的功能適應(yīng)當(dāng)前復(fù)雜的需求，提升系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)處理能力，需要將新技術(shù)應(yīng)用于動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。云儲存技術(shù)能夠?qū)⑤^大的數(shù)據(jù)集中儲存，方便工作人員進(jìn)行統(tǒng)一管理，監(jiān)控終端的組態(tài)界面必須具備統(tǒng)計和存儲管理功能[5]。由于目前硬件的功能有限，數(shù)量較大的數(shù)據(jù)并不適合在本地儲存，不利于對數(shù)據(jù)的高效利用，也會影像數(shù)據(jù)的時效性。通過整合云技術(shù)，能夠提升數(shù)據(jù)的存儲速度，給系統(tǒng)提供快速、可靠的數(shù)據(jù)管理方式。云計算機(jī)的性能更強(qiáng)，而且數(shù)據(jù)的吞吐量較高，讀取速度快，檢索十分方便，而且能方便地進(jìn)行各類業(yè)務(wù)的整合。

4 動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 BAS系統(tǒng)

BAS系統(tǒng)可以控制服務(wù)器通過OPC協(xié)議或者BACnet協(xié)議將子系統(tǒng)的參數(shù)向動力與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)實時上傳。

4.1.1 冷凍水系統(tǒng)

對于冷凍水系統(tǒng)，可以利用到現(xiàn)場的冗余PLC控制器完成對冷卻水泵、冷卻塔運行狀態(tài)的監(jiān)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(tài)，監(jiān)測冷凍機(jī)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(tǒng)的溫度、壓力、流量等出現(xiàn)異常報警，動力和環(huán)境系統(tǒng)就會介入控制。

4.1.2 燃油系統(tǒng)

利用現(xiàn)場冗余PLC監(jiān)控燃油泵的運行狀態(tài)，分析燃油泵是否存在運行故障，可以自動或手動控制系統(tǒng)的啟停。燃油探測裝置能對過濾器壓差進(jìn)行監(jiān)測，動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)界面能顯示警報信息。

4.2 電能監(jiān)控系統(tǒng)

電能監(jiān)控系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)中心的配電狀況進(jìn)行監(jiān)控，包括對配電柜、UPS電源等系統(tǒng)的監(jiān)測，監(jiān)控數(shù)據(jù)會通過BACnet和OPC協(xié)議數(shù)據(jù)共享到動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控配電柜通過總線接口接入以太網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)計入監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器。服務(wù)器通過網(wǎng)關(guān)可以進(jìn)行不間斷的信息查詢和采集，將信息發(fā)送給監(jiān)控平臺，監(jiān)控平臺能分析電壓、功率數(shù)據(jù)，并對異常情況發(fā)出報警。

4.3 機(jī)柜管理系統(tǒng)

4.3.1 機(jī)柜監(jiān)控

機(jī)柜監(jiān)控系統(tǒng)在機(jī)柜的頂部設(shè)置交換機(jī)，可以利用智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(shù)發(fā)送到RMS服務(wù)器。

4.3.1 精密空調(diào)監(jiān)控

精密空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)，可根據(jù)不同機(jī)房功能的劃分，將同處于一個機(jī)房的精密空調(diào)接入到同一網(wǎng)關(guān)，RMS服務(wù)器通過網(wǎng)關(guān)完成實時不間斷的輪詢信息采集，將信息傳遞給監(jiān)控平臺顯示和報警，動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)會通過精密空調(diào)運行狀況，在界面上顯示空調(diào)的運行參數(shù)，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(diào)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(tǒng)集成

4.4.1 照明系統(tǒng)

該系統(tǒng)的監(jiān)控對象是機(jī)房的照明系統(tǒng)，使用照明控制器對機(jī)房內(nèi)的照明支路進(jìn)行獨立遠(yuǎn)程開關(guān)控制，并利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的移動偵測功能，如果發(fā)現(xiàn)機(jī)房長時間沒有普通照明，就僅保留疏散指示照明，如果發(fā)現(xiàn)機(jī)房區(qū)域有一場警報，可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控開啟該區(qū)域的照明系統(tǒng)。實現(xiàn)對照明系統(tǒng)的全生命周期管理，方便對照明系統(tǒng)的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)的監(jiān)控工作。

4.4.2 門禁監(jiān)控

門禁監(jiān)控的對象是機(jī)房中所有門的開關(guān)狀態(tài)，門禁系統(tǒng)包括門禁控制器、讀卡器、磁力鎖、用戶進(jìn)出使用的IC卡。監(jiān)控系統(tǒng)使用IP網(wǎng)絡(luò)和門禁控制器通信和讀取數(shù)據(jù)，包括門禁授權(quán)的信息、刷卡人的ID、時間、編號，可以在必要時控制開關(guān)門。數(shù)據(jù)中心都采取雙向刷卡管理，門的狀態(tài)利用磁輸出開關(guān)量確定，通過開關(guān)量模塊采集。在顯示上，如果某個位置開門，則對應(yīng)圖標(biāo)會同時開門，反之亦然。監(jiān)控通過讀卡方式對主要人員進(jìn)行控制和記錄，每人一張卡通過管理系統(tǒng)授權(quán)擁有進(jìn)入不同區(qū)域的權(quán)限。

4.2.3 視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控系統(tǒng)會監(jiān)控機(jī)房內(nèi)的狀況，利用視頻畫面和智能技術(shù)分析機(jī)房內(nèi)的狀況。監(jiān)控系統(tǒng)使用網(wǎng)絡(luò)儲存單元、TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。監(jiān)控過程中，可以進(jìn)行定時錄像、手動錄像，對機(jī)房內(nèi)的移動目標(biāo)偵測錄像，獲得錄像資料，智能系統(tǒng)會根據(jù)視頻圖像分析機(jī)房的狀況，出現(xiàn)異常時會與其他安防系統(tǒng)聯(lián)動。

4.2.4 消防監(jiān)測

消防監(jiān)測系統(tǒng)能判斷機(jī)房內(nèi)是否出現(xiàn)火災(zāi)，通過煙霧探測器、溫度感應(yīng)裝置，系統(tǒng)能獲得數(shù)據(jù)中心機(jī)房系統(tǒng)的運行狀態(tài)。監(jiān)控的實現(xiàn)利用了火災(zāi)報警主機(jī)提供的接口，使用OPC協(xié)議將機(jī)房區(qū)域內(nèi)的火災(zāi)探測信號向動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)傳輸，系統(tǒng)通過分析各個部件的運行參數(shù)，確定是否存在火災(zāi)風(fēng)險，如果存在問題就發(fā)出警報信號。

結(jié)束語：數(shù)據(jù)中心的動力與環(huán)境監(jiān)測對數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定性有著決定性的作用，為此必須根據(jù)數(shù)據(jù)中心的運行狀況進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，引入云技術(shù)、AI技術(shù)等加強(qiáng)系統(tǒng)的控制能力，通過進(jìn)行統(tǒng)一化設(shè)計，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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