基?于物聯網技術的機房環控系統

陳秀梅

（江蘇南世橋信息技術有限公司，江蘇 南京 210000）

1 物聯網技術概述

物聯網技術是信息科技產業的第三次革命，它起源于傳媒領域，涉及眾多領域[1]。它遵照協議，借助于前端傳感器等設備，實現物與物之間的通信、信息的傳遞和交換，是一種先進、復雜、綜合性強的技術。簡單地講，就是“萬物相連”。通過感知的方法獲得物理世界的信息，是物聯網技術的顯著特點。物聯網技術融合了感知技術、傳輸技術及應用技術，使人們對物理世界的感知能力得到了很大的提高，有助于實現智能化的運行、檢測、控制及維護。物聯網技術具備極強的包容性，可以在各個領域成為重要發展動力[2]，為人們的生活、生產經營活動帶來很大的便利和價值。

2 機房環控系統概述

機房是放置機器設備的房間，即為各種設備提供運行環境的場所。在智能化中，機房通常指計算機機房，主要放置各種服務器、小型機及各種保障機房溫度、濕度及電力的基礎設施。近年來，由于科學技術的不斷更新和信息化的不斷加強，IT行業的數據量突飛猛進，機房變得越來越重要。如果沒有機房的信息保護和數據處理，人們的工作、生活都會受到極大影響，企業的正常運行也會受到嚴重影響，因此保障設備正常運行的環境尤為重要。機房環控系統主要包括溫濕度檢測、水浸檢測、煙感檢測及非法入侵檢測系統。

3 物聯網技術在環控系統的應用

3.1 方案總述

隨著信息網絡技術的不斷發展，機房信息數據量日益增加，網絡的維護管理負擔也日趨繁重。如果安排管理人員全天候地在機房值班，難免由于人的身體疲倦等原因給工作造成不良影響。因此迫切需要一種新的技術或方法來改變這種現狀。可視化3D物聯網綜合監控系統應運而生。這套系統主要結合了物聯網技術、監控技術以及計算機信息技術，能夠保證機房運行環境的穩定性、可靠性及安全性，滿足機房設備的運行要求。其中，物聯網憑借對多種關鍵技術的綜合應用，將互聯網和物品結合起來，對物品進行自動化的識別與管理[3]。

3.2 設計原則

物聯網綜合監控系統遵循以下設計原則。

（1）技術先進性。系統采用目前先進且成熟的技術，設備選型要保證技術領先，性能可靠。

（2）可靠性和穩定性。系統必須可靠、穩定，采用智能化行業最新技術和高品質設備；操作簡單實用，采用高科技手段，盡量減少系統操作的復雜性，使系統工作穩定可靠。

（3）設備標準化。各類信息端口和系統模塊接口標準化、模塊化，便于擴展。

（4）系統擴展性能。系統應在初步設計時就考慮未來的發展，以降低未來發展的成本，使系統具有良好的可持續發展能力。

（5）經濟性。在滿足機房要求的前提下，確保系統穩定可靠、性能良好的基礎上，考慮系統先進性的同時，按需選擇系統和設備，做到合理、實用，降低成本，從而達到極高的性能價格比，降低后期維護管理成本。

（6）外觀效果美觀。前端裝置安裝均考慮安全性、隱蔽性及美觀性，選用外觀工藝和性能穩定都較好的產品。

（7）系統運行界面應操作方便，維護簡單。

3.3 主要設計標準

系統設計主要參考以下標準：《智能建筑設計標準》GB 50314—2015，《數據中心設計規范》GB 50174—2017，《安全防范工程技術標準》GB 50348—2018，《綜合布線系統工程設計規范》GB 50311—2016，《入侵報警系統工程設計規范》GB 50394—2007，《安全防范系統通用圖形符號》（GAT 74—2017），《江蘇省綠色建筑設計標準》DGJ32/J 173—2014。

3.4 設計方案

3.4.1 方案介紹

在機房布置物聯網傳感器，用于采集溫濕度、水質等前端數據。嵌入式智能監測控制工作站接收到這些數據信號后上連到網絡中，主控服務器通過每臺工作站的地址直接進行訪問、瀏覽。通過數字化硬件處理技術對前端的環境參數、設備運行參數進行采集和傳輸，這種技術可以使數據在不受電壓波動、線阻及電磁干擾的情況下順利傳輸，并且數據的精度無正負偏移、無損耗。

采用物聯網綜合監控平臺后，人們可以在機房內、家里、辦公室或其他任何具有網絡的地方進行遠程監控、查看及管理等工作，從而杜絕機房內出現異常情況時，管理人員不知道的情況發生。

數據中心機房作為業務系統的核心區域，內部設備眾多[4]，設備數量隨著人們的需求增加也將越來越多，設備的可靠運行、安全存儲等將會增加對網絡和基礎環境的要求。考慮到可靠性和穩定性，本系統的結構形式采用擁有高度透明性和內聚性的分布式結構，系統通信鏈路為標準以太網，監控運維的工作核心為主控服務器。分布式系統的智能監測控制節點為嵌入式智能監測控制工作站，系統平臺運行后可以實現對環境參數和設備狀態參數的自動監測和采集、智能化自動調節和控制。系統拓撲如圖1所示。

圖1 系統拓撲圖

3.4.2 主要硬件設備

系統硬件設備需要具有良好的可靠性、高度的靈敏度、高適應性、抗噪聲震動性以及抗電磁干擾性。系統對機房環境進行24小時監控，主要包括對溫濕度、水浸、煙感等的實時監控，杜絕事故隱患。對于溫濕度的監測，前端需要布置物聯網溫濕度傳感器，分別裝在機房內的吊頂或天花板上，用于全天候監測機房里不同位置的溫濕度狀況；對于漏水的監測，需要布置物聯網漏水傳感器，裝在空調的四周，用于監測空調有無加濕水或冷凝水的出現；對于煙感的監控，需要配置物聯網煙感傳感器，安裝于設備機柜區及配電區，用于檢測煙霧。

嵌入式智能監測工作站通常只接受來自主控服務器的指令約束，擁有很好的策略執行能力，能協同主控服務器工作，具有很高的可靠性，能大幅度簡化系統在數據傳輸、采集、處理過程中的路徑，發現異常情況會立即報警。報警方式有微信、釘釘、郵件、短信、聲光、語音及電話等多種方式，靈活多變，用戶可根據自己實際情況進行配置。

在機房設置紅外雙簽探測器，主要布置在機房出入口和門窗周圍，用于實時監測被監控區域的人員、動物等的移動情況，并且可按照用戶預先設定的布防/撤防時段和告警通告策略來對相應狀況進行報警和通告等。

由于機房按不同功能分為多個房間，為保障設備安全，采用指紋密碼刷卡或人臉識別授權方式進入，并且由系統記錄進出人員的相關信息。為數據中心配置門禁管理聯動模塊組，接入環境監控管理系統中，實現人員出入的授權出入管理以及對人員出入的詳細記錄，從而實現對出入口的安全控制[5]，并實現與監控系統的整合聯動，實時監控門的開關狀態，對非法刷卡、門打開超過規定時間等狀況，按用戶設定的策略進行系統報警或啟動攝像機錄像、拍照。監控管理系統對門禁以及攝像頭進行相關的聯動，門禁出現異常或有人刷卡進入時，根據用戶預設，聯動攝像機進行相應位置的拍照及錄像。門禁系統采用嚴格的用戶等級管理權限，設置相應的權限，通過一定的策略及過程，實現高級別管理人員對普通管理人員的授權進入等。

門禁聯動包括與視頻聯動和與消防煙感聯動。與視頻聯動：有人進入，即自動啟動相應攝像頭進行錄像、拍照。與消防煙感聯動：當系統檢測到超標的煙感時，自動打開防火門供管理人員逃生，以保障管理人員生命安全。

3.4.3 物聯網綜合監控系統軟件

軟件界面顯示直觀，以組態圖的方式顯示參數的狀態，操作人員可以方便地進行操作控制，遇到情況時能快速通知值班人員和負責領導。數據和報警信息可進行存儲，中心系統可進行備份，確保系統能不間斷地運行。軟件操作界面如圖2所示。

圖2 軟件操作界面圖

運行系統采用C/S為主、B/S為輔的運行軟件系統結構。該系統以服務器為中心，與硬件設備進行實時通信、數據解析以及指令交互。遠端的終端用戶可以通過B/S瀏覽器進行訪問，系統提供實時的Web服務支持。網管維護人員可由客戶端登陸，系統支持按照不同的維護人員級別，授權不同的范圍，提供查看監視、控制設備以及配置系統的實時交互界面，提供系統報警設置、設備聯動設置的全功能應用平臺。系統采用矩陣式用戶權限管理形式，橫向按機房管理范圍進行授權，縱向按機房的控管深度進行授權。授權深度從低到高分別為瀏覽級別、控制級別及配置級別共3個級別。普通的監管值班用戶可以采用系統提供的常規Web控制功能實現遠程監控，系統對用戶IP身份和來訪網段進行過濾和認證。特殊的監管值班用戶可以增加系統安全管理功能。

本軟件支持溫度云圖監控，將溫度數據進行統一處理后，根據溫度高低形成不同顏色的云圖，并對異常情況予以報警。

3.4.4 系統組網方案

本方案采用TCP/IP協議，傳輸通道采用以太網/ 企業局域網，構建可靠安全、性能高的監控網絡系統。

3.4.5 主要設備

系統的主要設備有嵌入式智能監測控制工作站、物聯網溫濕度傳感器、物聯網水浸傳感器以及物聯網煙霧傳感器。

（1）嵌入式智能監測控制工作站。由于機房內設備種類多、線路過長，信號容易衰減，且會有電磁波干擾等因素出現，故在機房設置嵌入式智能監測控制工作站，主要負責機房內相關設備的數據采集（需安裝配套軟件），匯總集中監控，避免出現數據量大從而影響系統讀取速度慢、造成系統崩潰等現象。此設備為19英寸1 U機架式設備，可直接安裝在機柜中。前端所有傳感器連接到監測控制工作站上，工作站再通過交換機，利用IP地址進行通信。

（2）物聯網溫濕度傳感器。溫濕度是機房內很重要的環境因素，為此可以在機房重要的位置布置溫濕度傳感器用于檢測實時的溫濕度狀態。傳感器布置要合理，配置過少容易造成檢測不均勻、監控遺漏，配置過多又容易造成資金的浪費。通常，平均面積20 m2左右安裝1臺傳感器，特殊情況做特殊處理。當機房內溫濕度超過提前設定的參數數值時，系統可進行報警，避免溫度或濕度過高危害到設備的安全運行或造成火災。

（3）物聯網水浸傳感器。在空調四周敷設漏水感應繩，當發生漏水時，感應繩將報警信號傳給物聯網水浸傳感器，通過物聯網水浸傳感器提供的接口及通信協議，將漏水報警信號直接接入嵌入式工作站，由物聯網綜合監控軟件進行漏水的實時監測。發生漏水時，漏水的具體位置會在系統界面上顯示出來，系統會迅速發出報警，如聲光報警、手機或短信報警，還會將報警事件記錄、存儲起來，方便日后查閱。一般每個空調配置1套漏水檢測傳感器，監控機房的水管附近單獨配置1套。

（4）物聯網煙霧傳感器。當物聯網煙霧傳感器感應到機房煙霧達到預先設定的濃度時，可通過系統平臺自動發布報警通知，如本地報警或手機短信報警，通知相關管理人員進行處理，保證設備能安全運轉。

4 結 語

機房環境控制系統引入物聯網技術后，可以實時檢測服務器等設備的運行環境情況，對于機房運行的安全、穩定、可靠起到了重要的作用，有利于相關人員的管理工作。