物聯網背景下的智能機房設計與建設探究

童旭亮 張云岑

1.上海互聯網應急中心 上海 201315；

2.上海國際旅行衛生保健中心 上海 200002

引言

隨著互聯網技術的持續變革以及發展，人們對于互聯網技術的應用范圍和深度也在逐漸拓展。物聯網便是現代互聯網技術發展過程中所形成的一種技術代表，能夠在有效連接互聯網、實物以及自然人的情況下，組建一種更為廣泛的互聯網絡形式。數據機房作為各個組織內部現代化數據處理、收集以及分析的重要場所，在物聯網系統深度廣泛應用的時代背景下，數據機房的建設也得到了來自技術層面的支持，并且其發展空間也得到了進一步的拓展，能夠建設符合現代化信息化管理工作需求的機房管理系統。本文通過探討互聯網背景下的智能系統總體設計及其內部的軟硬件配置，以便為今后我國數據機房管理系統在物聯網背景下的持續發展提供借鑒和參考。

1 物聯網及智能機房概述

1.1 物聯網概述

從表面看來，物聯網就是一種連接各種物體的互聯網，換言之，便是借助互聯網技術有效地連接各種物體形成一種網絡。從技術層面看來，物聯網是將互聯網技術作為基礎，也是互聯網在發展過程中不同方向觸角的延伸，之前互聯網技術信息承載以及各種終端設備連接的常規應用模式得到了全方位突破，可以在實際物品連接的過程中應用互聯網技術，針對互聯網技術應用的深度和廣度進一步拓展。物聯網系統的建立本質上是為了有效地實現物體之間的信息聯通以及交換，作為主體的人依舊是物聯網以及各種物體的使用者。由此也不難看出，物聯網能夠在有效連接各種物體的前提下，有效推動物體之間的信息交換以及聯通的實際上是作為使用主體的人對于物體的了解、監控以及實時操作和管理[1]。以目前我國物聯網的技術發展看來，各種穿戴式的體感設備與互聯網的配合應用是最為常見的一種系統模式，這對于人類生產、生活的智能化發展有著十分重要的作用。

1.2 智能機房概述

智能機房是一種相對于傳統機房的全新概念，本質上是一種在監控、管理等工作方面具備顯著智能化特征的機房系統。智能化機房的設計需要有效地囊括機房的視頻監控以及現場環境監控兩項功能[2]。位于智能機房中的視頻監控功能是針對機房內部的各種設備和外部環境進行統一集中的監控。國內經濟、社會的持續發展使得各組織單位內部的機房規模也不斷得以擴張，內部相關的設備數量不斷得以增加，這也就使得原有的傳統人工管理方法無法有效滿足當下機房管理工作的實際需求。智能機房的設計和應用，能夠在實現各種設備以及環境集中性管控的前提下，幫助相關人員實現設施、環境的遠程監控。有關機房視頻的信息處理工作也能夠有效完成，當下智能機房管理工作的實際需求得到了滿足。智能機房內部的現場環境監控功能同樣時借助各種現代化的設備以及技術，在全方位監控機房系統所處現場環境的前提下，有效地避免因為現場環境的不良變化帶來的機房系統運轉不順暢或者是停滯的問題。

2 基于物聯網環境下的智能機房總體設計概述

2.1 系統設點概述

以物聯網系統作為基礎形成的智能機房系統，是將TCP/IP通信協議和Zig Bee技術聯合進行應用，能夠完全符合現行IEEE標準的實際要求[3]。實際上，智能機房供電系統包括變壓器、ups、蓄電池、油機、配電柜、列頭柜等。機房環境包括精密空調、加濕機、漏水檢測、照明、門禁、極早期、視頻監控、動環監控等。以物聯網系統作為基礎形成的智能機房管理系統能夠做到以較小的投資完成機房的改造，并且系統能夠以最快的速度發揮其效果，對規模較小的機房管理工作仍舊有著較好的適用性。在智能機房設計、改造的過程中，物聯網技術的引入可以保證管理人員憑借外部終端，針對監控信息和視頻實時進行瀏覽，推動管理工作的統一化、集成化發展，并且這種智能化的物聯網機房管理系統發出警告的方式也呈現出一種多樣化發展特征，能夠保障機房管理人員可以在出現異常的第一時間內接收到系統發出的警報，在查看數據之后及時到達現場采取措施處理問題。

2.2 總體系統結構概述

從智能機網的整體系統設計看來，以物聯網技術作為出發點的整體結構需要接觸各種不同類型的無線傳感器進行數據的收集，并憑借Zig Bee技術下的無線網絡將各種數據傳輸到網關中。隨后網關設備需要將接收到的來自不同機房環境方面的監測數據及時上傳到遠程的監控服務器數據庫中進行儲存，并通過與遠程監控服務器上設置的管理系統進行對接，能夠第一時間對于機房環境監測數據進行全方位的統計和分析。在得到最終的統計分析結果之后，可以與之前系統中設置的警戒值進行對比，一旦發現部分數據超出警戒值一定范圍，則會憑借電子郵件、聲光信號和手機短信等多種形式在第一時間內通知機房的管理人員。管理人員可以在接收到系統所發出的警報信號之后，通過WEB網頁遠程登錄的方式，對于計算機環境監測等各項數據分析統計結果進行訪問以及查看，確保能夠及時地掌握智能機房所處環境監測的數據及其變化。以物聯網技術所形成的智能機房設計系統結構如圖1所示。

圖1 基于物聯網系統的智能機房總體結構示意圖

3 物聯網環境下的智能機房軟硬件設置分析

3.1 智能機房的硬件設置分析

以物聯網技術為基礎，在設計智能機房系統的過程中，相關的硬件設施可以分為如下幾部分：第一，遠程無線通信模塊。智能機房內部的傳感設施采集到有關環境的相關數據之后，為了進一步降低系統運行過程中的功耗以及成本投入，有關無線通信以及終端的數據處理工作可以交由單片機來完成。整個智能機房設計系統可以使用無線網絡技術將不同類型的傳感器節點進行連接，并在系統內部合理設置對應的時間間隔，確保無線傳感器的節點可以以適當的時間間隔積極參與到數據收集、傳輸環節中，同時需要將各項數據存入到內存數據庫中最終完成相關機房環境檢測數據的采集。實際上這里所提到的單片機是一個系統芯片調制解調器的解決方案，能夠有效解決Zig Bee技術為基礎應用過程中的各種波段問題，機房運行過程中有關低能耗、高效率等方面的要求也可以有效得到滿足[4]。實際上，單片機內部集成了性能水平相比較高的直接系列擴頻收發器核心以及工業級別的高效率控制器，這也是其得以在智能機房系統設計中應用的主要原因。

需要注意的是為了保障物聯網背景下的智能機房系統能夠有效實現遠程通信的要求，需要針對其中所使用的無線網絡技術進行進一步的擴展，可以將放大器芯片引入到智能機房的系統設計中。這種放大器芯片在性價比和性能等方面都具備顯著的優勢，并且是一種應用前端，更加適用于無線應用以及低功耗、低電壓的應用過程中。在智能機房系統運轉的過程中，通過放大器芯片以及Zig Bee遠程無線通信技術的有效結合能夠實現Zig Bee技術遠程無線通信的功能及其擴張目標，進一步降低系統運行、通信過程中的成本投入。設計人員可以結合智能機房遠程通信的具體距離。合理選擇不同型號放大器芯片。

以物聯網技術所形成的智能機房系統的數據采集終端是負責對于機房附近環境的精密空調、加濕機、漏水檢測、照明、門禁、極早期、視頻監控、動環監控等數據采集，并借助無線網絡技術將采集到的各項技術傳遞給網關系統，交由網關系統將之傳送到遠程服務器中的數據庫進行保存。在這些環境監測數據進行中間傳遞的過程中，傳感器作為其中的主要硬件，可以針對機房環境不同物理量的探測進行傳感器硬件的針對性設計。其中所需要的浸水傳感器是一種以電極進水電阻值變化的原理作為基礎所形成的傳感器，可以憑借各種專用的集成芯片進一步放大信號。設計人員需要結合智能機房環境監測數據的實際要求，選擇靈敏度水平相對較高的浸水傳感器，確保能夠在有少量浸水的情況下及時發出警報。

對于智能機房內部的供電系統設計而言，供電電源需要設置獨立的管理間。并使用符合現階段隔墻與弱電設備進行隔離，其電源使用的UPS電源，主要負責向主機、網絡、安保監控、多媒體、消防等設備供電。智能機房的動力供配電系統通常使用50Hz的交流電、380/220V的三相五線電源，接地方式為TN-S，并將零線、地線分開進行設置，同時二者的電壓需要小于IV。動力配電柜、照明配電箱可以使用放射式配電直接與各個用電設備連接。動力配電柜以及機房的門禁同樣需要為其設置火警保護聯動功能，以保障在出現火災的情況下，可以與消防系統聯動，第一時間切斷電源。為了保障動力柜、照明箱的穩定運行，內部的主要元器件需要選擇高質量的進口產品。在條件允許的情況下，規模較大的機房可以使用專業性質的電力變壓器進行供電。智能機房的UPS供配電系統中的輸出回路需要以機房的設施需要進行設置，小型機/服務器、網絡核心交換機及重要路由器要由獨立雙回路供電下。

3.2 智能機房的軟件設置分析

物聯網技術的支持下智能機房設計的軟件系統主要負責的是無線傳感器的保存，并且需要實時接受來自無線傳感器網絡內部網關設備所上傳的各種有關計算機環境監測數據。在開發有關智能機房軟件系統的過程中，相關設計人員可以將SQL server2019、Visual Studio、NET 以及 C++等作為主要的開發環境，具體的開發環境可以由設計人員結合自身的開發習慣以及智能機房系統的實際要求進行選擇。智能機房內部所設置的遠程服務管理系統需要具備向無線傳感器網絡發布管理命令、查詢功能，確保智能機房系統可以實時記錄計算機環境內部的溫度、電壓等數據的具體變化，并結合各種歷史環境采集數據，針對今后一段時間內數據的變化趨勢進行合理的預測。在設計有關單片機運行程序的過程中，可以將Zig Bee無線網絡系統作為實際的開發平臺，能夠有效地滿足物聯網技術下智能機房系統設計的相關標準以及開發需求，能夠在做到簡單開發按鍵的同時，將傳感器進行顯示。

4 結束語

物聯網技術的持續發展使得智能機房系統的設計也得到了全新的技術支持，也為今后智能機房管理系統拓展預留了相應的空間。在今后國內智能機房系統設計、開發的過程中，設計人員需要將TCP/IP通信協議和Zig Bee技術進行聯合使用，并結合具體的智能機房環境監測等各項需求，科學選擇單片機以及傳感器的型號，配合軟件管理系統的合理開發以及應用，確保物聯網技術下的智能機房系統能夠有效滿足管理工作的具體需求，及時發現數據機房環境中出現的各種異常，報告給管理人員進行處理，最大程度的維護數據機房的安全、穩定運行。