動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)在河北省地震局新機房中的建設(shè)與運維

[摘要]" " 新機房建設(shè)的動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)通過采集動環(huán)系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等子系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，匯集傳輸?shù)较到y(tǒng)平臺進行有效整合、分析、處理，實現(xiàn)對新機房設(shè)備實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)診斷與遠程管理。一旦設(shè)備故障或數(shù)據(jù)異常，通過聲光、E-mail、短信等告警方式第一時間告知運維人員進行及時處置，優(yōu)化了系統(tǒng)平臺告警參數(shù)、界面與視圖布局，達到了有效監(jiān)控機房設(shè)備運行環(huán)境，提高機房設(shè)備運維效率，降低故障風(fēng)險的目的，為機房安全、穩(wěn)定運行提供有力保障。

[關(guān)鍵詞] 動環(huán)監(jiān)控; 系統(tǒng)平臺; 運維效率; 告警與處置

[DOI] 10.19987/j.dzkxjz.2024-062

基金項目： 河北省地震星火計劃項目（DZ2021121700005）資助。

0" 引言

河北省地震局新機房包括核心機房和UPS電池間，2020年10月投入使用，面積大約160 m2，核心機房由東、西2個集成模塊組成，每個模塊包括2組一體化配電柜、3臺42 kW行間空調(diào)。其中東、西模塊各19臺IT機柜，柜內(nèi)固定安裝有服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備共計約290臺/套，為河北地震業(yè)務(wù)運行以及數(shù)據(jù)安全存儲、信息交換服務(wù)，為全省地震烈度速報與預(yù)警、地球物理與測震觀測數(shù)據(jù)及應(yīng)急、震防、信息網(wǎng)絡(luò)等業(yè)務(wù)提供支撐[1]。機房環(huán)境安全是機房運行的基礎(chǔ)，由于機房環(huán)境的特殊性，長期運行會存在許多潛在風(fēng)險和安全問題，如溫度過高、濕度過低、電力供應(yīng)異常、消防安全等。一旦出現(xiàn)故障，就會給河北地震業(yè)務(wù)造成損失，帶來不良影響。為及時發(fā)現(xiàn)和快速解決這些問題，保障機房安全運行，河北省地震局機房升級改造中建設(shè)了新機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)對新機房動力供電、環(huán)境溫濕度、安防和視頻各子系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理、遠程管理與運行維護。一旦機房出現(xiàn)某種故障現(xiàn)象，系統(tǒng)平臺能夠通過網(wǎng)絡(luò)、短信等及時通知運維管理員，前往現(xiàn)場及時處置，排除故障，有效保障了機房安全、穩(wěn)定運行。

1" 系統(tǒng)構(gòu)成

河北省地震局新機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集層、傳輸層、平臺層和應(yīng)用層構(gòu)成。采集層部署水浸傳感器、溫濕度傳感器、煙感傳感器等獲取環(huán)境參數(shù)與采集機房供電、UPS諸多設(shè)備運行狀態(tài)信息；傳輸層利用網(wǎng)絡(luò)平臺或無線技術(shù)，把采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_層；平臺層進行數(shù)據(jù)整合、分析與處理；應(yīng)用層將處理結(jié)果通過界面直觀展示，實現(xiàn)了對新機房東、西模塊內(nèi)供配電、空調(diào)、溫濕度、漏水檢測、煙霧、視頻等設(shè)備的實時監(jiān)控[2]，記錄并存儲數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)故障或參數(shù)異常時，及時通過模塊內(nèi)聲光、E-mail、短信等多種方式發(fā)出告警，通知運維人員及時處理。

動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)平臺包括供電監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)管理與信息展示7個子系統(tǒng)。具體系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

1.1" 供電監(jiān)控系統(tǒng)

機房供電由2路市電與1臺大功率發(fā)電機控制接入主UPS電源輸入柜端；2臺UPS輸出柜端則分別接入核心機房供電，以保障新機房穩(wěn)定運行。市電/發(fā)電機輸入柜還為模塊機房行間空調(diào)供電；2臺UPS輸出是為東、西2組模塊的一體化配電柜供電與IT機柜服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和存儲設(shè)備供電（圖2）。同時，配置了不間斷電源系統(tǒng)，在每臺UPS配置4個50 kVA功率模塊，每臺UPS主機配備76塊12 V、100 Ah電池，以保障意外斷電時模塊化機房內(nèi)設(shè)備能正常運轉(zhuǎn)，后備時間達到1 h[3]。供電監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)控供電輸入/輸出電壓、電流和負載情況以及蓄電池電壓、UPS狀態(tài)等信息，市電停電時自動切換供電模式，且發(fā)出告警。

1.2" 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

由水浸傳感器、煙霧傳感器、溫濕度傳感器以及聲光告警器組成。通過水浸傳感器檢測是否存在漏水，保持機房環(huán)境干燥、濕度適中；通過溫濕度傳感器對機房室內(nèi)溫濕度及氣壓變化監(jiān)測，保持環(huán)境穩(wěn)定；當(dāng)機房內(nèi)出現(xiàn)明火或煙霧時，發(fā)出警報聲及閃爍警示燈，對機房模塊內(nèi)部消防安全進行警示與處置。

1.3" 門禁系統(tǒng)

在核心機房出入口、密封通道出入口和UPS室共設(shè)置7個門禁，門禁執(zhí)行器通過檢測讀卡器刷卡信息、開門按鈕信息以及機房消防聯(lián)動信息，具備門禁權(quán)限管理、進出門事件記錄、告警記錄等功能。

1.4" 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

由攝像機和網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機（VCN）組成，在UPS電池間、核心機房東、西模塊出入口、通道內(nèi)等重要區(qū)域部署7臺網(wǎng)絡(luò)攝像機，實行7×24 h監(jiān)控和錄存，實時查看機房狀態(tài)以及人員進出情況，系統(tǒng)具有錄像存儲和回放等功能。

1.5" 制冷系統(tǒng)

采用風(fēng)冷行級精密空調(diào)和密封通道的制冷方式，為核心機房設(shè)備進行冷卻恒溫。每個模塊有3臺風(fēng)冷行級精密空調(diào)和設(shè)備柜共同組成密封通道，實現(xiàn)冷熱空氣隔離，使核心區(qū)通道溫度保持在21～23℃，濕度在40%～60%，確保新機房核心區(qū)運行環(huán)境穩(wěn)定。

1.6" 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

通過有線和無線網(wǎng)絡(luò)方式與傳感器連接，采集傳感器數(shù)據(jù)、電源狀態(tài)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)等，把數(shù)據(jù)傳送到中心平臺進行分析與處理。

1.7" 管理與顯示

新機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心系統(tǒng)平臺，采用B/S模式，將供電系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、門禁、視頻等融合到一起，接收和分析從傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)整合、分析和備份，系統(tǒng)平臺實時查看機房設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)，通過聲光、E-mail、短信等告警方式，對機房三維建模展示、機房設(shè)備遠程管理、動環(huán)監(jiān)控、能效管理、實時報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析及運維管理等。系統(tǒng)平臺工作流程及功能說明如圖3所示。

2" 主要功能

系統(tǒng)主要完成了機房各路監(jiān)控數(shù)據(jù)信息采集與傳輸，數(shù)據(jù)匯集診斷分析與異常報警，實時顯示與查看瀏覽，遠程服務(wù)與后臺管理，排除異常恢復(fù)正常，日志記錄與存儲等功能。具體功能描述如下：

2.1" 數(shù)據(jù)采集及傳輸

系統(tǒng)通過采集模塊內(nèi)環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、煙霧狀態(tài)、模塊底部漏水等數(shù)據(jù)，監(jiān)測機房的環(huán)境狀況；采集供配電系統(tǒng)UPS、蓄電池運行狀態(tài)、空調(diào)送風(fēng)循環(huán)、壓縮機運行、加濕供水狀態(tài)與攝像機實時監(jiān)控畫面、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備狀態(tài)等。采集數(shù)據(jù)傳輸匯集于數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)平臺進行分析診斷處理。

2.2" 數(shù)據(jù)處理及故障診斷與報警

實時檢測設(shè)備運行（電壓、電流）工作狀態(tài)及環(huán)境（溫度、過載）參數(shù)。根據(jù)機房采集模塊獲取設(shè)備運行狀態(tài)及檢測參數(shù)，系統(tǒng)平臺設(shè)置告警規(guī)則及級別：緊急、重要、一般、正常提示4種級別告警。諸多參數(shù)顯示正常，為綠燈，如有故障或參數(shù)異常，系統(tǒng)平臺會以相應(yīng)等級告警，通過聲光、E-mail及短信等方式告知運維人員。

2.3" 實時顯示與呈現(xiàn)

系統(tǒng)通過各傳感器與攝像頭實時監(jiān)控新機房環(huán)境與設(shè)備運行狀態(tài)，并實時呈現(xiàn)展示在管理平臺顯示屏上，運維人員可在后臺查看各種實時監(jiān)控畫面，讀取各類檢測參數(shù)。

2.4" 遠程管理與控制

借助無線4G/5G，運維人員使用專業(yè)軟件隨時查看機房狀態(tài)、接收告警信息，遠程監(jiān)控、管理和控制機房設(shè)備。

2.5" 故障排除與恢復(fù)

故障排除，首先是檢查系統(tǒng)中的各種監(jiān)控設(shè)備與系統(tǒng)平臺網(wǎng)絡(luò)環(huán)境連接是否穩(wěn)定，各類監(jiān)控檢測傳感器及主機設(shè)備工作是否正常，各類軟硬件運行是否正常，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否正常；然后，對新機房出現(xiàn)異常設(shè)備進行檢查維修。恢復(fù)功能，通過修復(fù)或更換故障監(jiān)控傳感器、監(jiān)測設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，重新配置系統(tǒng)平臺相關(guān)參數(shù)進行再測試，恢復(fù)監(jiān)控系統(tǒng)平臺正常。

2.6" 日志記錄與存儲

動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)平臺后臺記錄并存儲機房內(nèi)各類監(jiān)控運行日志，安全日志、系統(tǒng)日志、操作日志以及設(shè)備故障統(tǒng)計日志，保證監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整和安全。對監(jiān)控數(shù)據(jù)常規(guī)統(tǒng)計分析，產(chǎn)生分析報告，為后續(xù)運行管理提供決策依據(jù)。

系統(tǒng)可以隨時查看系統(tǒng)平臺歷史告警信息，包括設(shè)備名稱、告警名稱、告警級別、告警產(chǎn)生時間及告警消失時間，幫助運維人員進行故障分析等[3-4]。

3" 案例分析

這里我們介紹動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)平臺在河北省地震局新機房運行過程中，出現(xiàn)的幾個異常分析處置案例。

3.1" 空調(diào)加濕供水異常

2023年1月5日，運維人員收到動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)平臺發(fā)出新機房中核心機房某一臺空調(diào)加濕供水異常告警，運維人員及時聯(lián)系空調(diào)廠家到機房檢查空調(diào)機，出現(xiàn)空調(diào)的加濕膜無法注水加濕，經(jīng)查看分析發(fā)現(xiàn)進水浮子被水垢卡住，浮不起來，造成空調(diào)加濕器低水液位狀態(tài)不再運行，觸發(fā)出現(xiàn)告警，經(jīng)清洗水垢后，空調(diào)恢復(fù)正常，較短時間里排除了異常。

3.2" 空調(diào)壓縮機吸氣低壓異常

2024年2月18日，動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)平臺發(fā)出新機房中一臺空調(diào)壓縮機出現(xiàn)吸氣低壓報警的緊急告警信息，運維人員收到異常信息，及時趕到現(xiàn)場排查故障，空調(diào)運行聲音異常，檢查發(fā)現(xiàn)室外機的冷凝管有輕微裂痕，長期運行振動導(dǎo)致氟微泄露，壓力不夠而出現(xiàn)報警；運維人員及時聯(lián)系空調(diào)廠家，采取抽排冷凝管內(nèi)氟為真空模式，再焊接冷凝管重新充氟，壓縮機恢復(fù)正常。

3.3" UPS監(jiān)控告警

夏季為用電高峰時期，常常會出現(xiàn)市電意外斷電情況，此時，動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)平臺就會發(fā)出旁路電壓異常告警，使機房供電UPS運行轉(zhuǎn)為電池逆變供電狀態(tài)，提供不間斷供電，市電恢復(fù)后，UPS運行自動轉(zhuǎn)換為外線路供電的主路逆變供電模式，保障了機房供電平穩(wěn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，避免了供電電壓瞬時波動對機房設(shè)備造成損害影響。

4" 結(jié)論

河北省地震局機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)自運行以來，實現(xiàn)了新機房模塊集約式可視化監(jiān)控管理，實時查看機房的溫濕度變化、供電UPS及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等運行狀態(tài)，有效保障了現(xiàn)代化機房設(shè)備安全、穩(wěn)定運行，及時消除隱患；并對一些設(shè)置進行調(diào)整及優(yōu)化，如開門超時告警，三維可視化監(jiān)控調(diào)整，發(fā)揮了動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)在新機房中運行監(jiān)控中的有效作用。當(dāng)然也存在一些不足，如UPS監(jiān)控系統(tǒng)不能對單塊電池過熱或滲漏液異常監(jiān)控，個別電池電壓過低告警時不能準(zhǔn)確定位，機柜內(nèi)的服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具體運行檢測監(jiān)控。

綜上所述，新機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)平臺還有待進一步優(yōu)化，從整體運行使用來看，該系統(tǒng)平臺可以有效幫助運維人員管理機房各類設(shè)備，保障了設(shè)備正常運行，降低了故障風(fēng)險，提高了運維工作效率。

參考文獻

[1] 郝麗，邊鵬飛，馮錄剛，等. 河北省地震局核心機房搬遷的總結(jié)與思考[J]. 地震科學(xué)進展，2021，51（11）：517-521" " Hao L，Bian P F，F(xiàn)eng L G，et al. Summary and reflection on the relocation of the core computer room of Hebei Earthquake Agency[J]. Progress in Earthquake Sciences，2021，51（11）：517-521

[2] 彭大質(zhì). 基于物聯(lián)網(wǎng)及云計算的動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計研究[J]. 通訊世界，2024，31（3）：196-198" " Peng D Z. Research on the design of the power environment monitoring system based on LoT and cloud computing[J]. Telecom World，2024，31（3）：196-198

[3] 吳楠楠，王啟東，黃宏生. UPS在福建省地震局網(wǎng)絡(luò)中心機房中的運用[J]. 福建地震，2005，21（2/3）：75-79，84" " Wu N N，Wang Q D，Huang H S. Application of UPS on the computer room of network center of Seismological Bureau of Fujian Province[J]. Fujian Seismology，2005，21（2/3）：75-79，84

[4] 湯軍，劉昕. 無人值守機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)和運維[J]. 有線電視技術(shù)，2018，25（9）：82-85" " Tang J，Liu X. Construction and operation of the power environment monitoring system for unmanned computer room[J]. Cable TV Technology，2018，25（9）：82-85

Construction and operation of the power environment monitoring system in Hebei Earthquake Agency

Sheng Yanrui1， 2， *

1. Hebei Earthquake Agency， Hebei Shijiazhuang 050021， China

2. Hebei Hongshan National Observatory on Thick Sediments and Seismic Hazards， Heibei Xingtai 055350， China

[Abstract]" " "The power environment monitoring system for the new data center collects operational data from subsystems such as the environmental monitoring， access control， video， and cooling， and transmits it to the system platform for effective integration， analysis， and processing. It achieves real-time monitoring， data diagnosis， and remote management of equipment in the new data center. In the event of equipment failure or data anomalies， the operation and maintenance personnel are promptly notified through alarm methods， such as sound and light alerts， emails， and SMS for timely handling. The optimization of the alarm parameters of the system platform， interface， and view layout enables effective monitoring of the data center equipment operating environment， enhances operational efficiency of the equipment， reduces the risk of failures， and provides support for the safe and stable operation of the data center.

[Keywords] power environment monitoring; system platform; operational efficiency; alarm and handling