數據中心機房動(dòng)環(huán)監控系統的設計應用

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘 要： 機房動(dòng)力和環(huán)境監控系統是對分布的精密機房及通信局（站）內的電源、空調、油機、蓄電池、高低壓配電等多種設備和環(huán)境的各種參數、圖像、聲音等進(jìn)行遙測、并對設備進(jìn)行集中監控、集中維護和集中管理，是現代化機房管理手段和技術(shù)的具體體現。

關(guān)鍵詞： 現代化機房管理手段；機房動(dòng)力監控；機房環(huán)境監控

1前言

  由于數據業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展,數據設備及存儲設備的不斷更新,規模越來(lái)越大,需要進(jìn)一步加強設備的維護和管理,保證數據系統的良好和安全運行,實(shí)行集中維護勢在必行。

  現代化的機房動(dòng)力環(huán)境集中監控管理系統的產(chǎn)生正是這種需求的體現,它具有實(shí)時(shí)監控運行狀態(tài)、預期故障發(fā)生、在故障出現時(shí)對故障迅速進(jìn)行定位和排除、記錄和處理相關(guān)數據、進(jìn)行綜合管理、統一調度等多重能力,進(jìn)而顯著(zhù)提高動(dòng)力設備運行的可靠性以及保證數據系統的安全暢通,以實(shí)現減少人員維護量,提高工作效率和運維水平，實(shí)現機房?jì)壬偃撕蜔o(wú)人值守。

2 現代化數據中心機房動(dòng)力及環(huán)境監控系統的主要特點(diǎn)

現代化機房監控系統主要實(shí)現的功能具體體現在以下幾個(gè)方面：

1）當系統在接受到監控設備發(fā)出的告警信號后，能即時(shí)產(chǎn)生報警信息，同時(shí)在一定范圍內具有啟動(dòng)其他預警設備的聯(lián)動(dòng)功能，例如監控錄像、備用發(fā)電機、備用空調、消防設備以及新風(fēng)機等。

2）能夠對機房進(jìn)行全天時(shí)視頻監控，并對監控圖像采用數字錄像的形式予以保存已備在以后隨時(shí)可以調用查閱。

3）可以與機房已建成的門(mén)禁管理系統進(jìn)行聯(lián)動(dòng)和有機結合，并通過(guò)實(shí)現和門(mén)禁系統無(wú)縫集成，從而加強對進(jìn)出機房人員的身份核實(shí)和登記，實(shí)現機房人員的有效管理。

4） 系統中的環(huán)境監測設備，能夠隨時(shí)對機房?jì)瓤照{系統、防雷監測系統、新風(fēng)系統、漏水監測以及機房溫濕度等機房環(huán)境保障設備的工作狀態(tài)進(jìn)行監控和數據采集。

5）可以與機房?jì)扰潆娫O備相結合，機房值班管理人員可以同時(shí)通過(guò)環(huán)境監控系統隨時(shí)對機房電力配置和運行情況進(jìn)行查看和巡視。

6）通過(guò)音視頻監控、能夠使機房管理人員隨時(shí)隨地查看機房設備和機房人員的工作情況，并且可以通過(guò)監控系統進(jìn)行視頻通話(huà)，在加強機房監控的同時(shí)還具有較強的互動(dòng)性。

7） 監控系統管理平臺具有人性化的操作界面，操作簡(jiǎn)單快捷，具備人機對話(huà)、語(yǔ)音提示以及漢字支持等功能；當出現告警信息時(shí)，告警信號應具有聲光電的表現效果，將告警信息在第一時(shí)間以電子郵件、手機短信息、電話(huà)、桌面告警的形式告知相關(guān)技術(shù)人員，并對出現的告警信息進(jìn)行故障快速定位和故障點(diǎn)初步判斷。

3 監控子系統

  由于機房具有很多類(lèi)型的設備：或有智能型接口或沒(méi)有，或為自動(dòng)化或是非自動(dòng)化,接口多種多樣，因此監控系統有可以容納各種設備 （包括智能和非智能設備） 的能力，盡量利用其已有功能來(lái)達到監和控的目的。為此，要求采集單元需標準化、模塊化、智能化，用以采集連接各種不同的智能及非智能的電源、空調、UPS設備，和環(huán)境保安設施，構成組態(tài)式、可拆可擴容的靈活網(wǎng)絡(luò )。

  系統現場(chǎng)設備采集界面均使用光隔離界面，可避免雷擊或監控設備故障造成動(dòng)力設備故障。系統施工按電力系統施工標準進(jìn)行，針對AC380V、DC48V等強電信號，系統使用傳感器將其轉變?yōu)?/span>4- 20MA（DC1- 5V） 的標準信號，既保證數據傳輸的精度，又做到監控系統與電力系統的隔離，不會(huì )因監控設備的采用影響到電力設備的運行及改變其設備的性能。

  監控系統現場(chǎng)采集與控制的硬件部分有良好的電磁兼容性和足夠的耐過(guò)壓、耐過(guò)流及抗雷擊能力。系統不產(chǎn)生任何電磁波及電磁干擾，被控設備處于任何工作狀態(tài)下，系統均能正常工作。

3.1 動(dòng)力監控 （UPS監測）

通過(guò) UPS設備提供的 RS485 （或RS232） 智能接口及通訊協(xié)議，采用總線(xiàn)的方式將UPS的監控信號直接 （或經(jīng)通訊轉換模塊將RS232轉換成 RS485 信號后） 接入監控服務(wù)器的串口，由監控平臺軟件進(jìn)行UPS的實(shí)時(shí)監測。

3.2 機房運行環(huán)境監測

通過(guò)系統安裝部署在機房各個(gè)關(guān)鍵角落的溫濕度感應探頭及漏水監測器，可對機房?jì)鹊臏囟?、濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監控檢測、一旦機房?jì)鹊臏囟?、濕度達到或超過(guò)感應設備預先設定的閥值時(shí)，設備就會(huì )啟動(dòng)告警流程，并在實(shí)時(shí)監控平臺告警界面上進(jìn)行顯示的登記，并通過(guò)與通信預警模塊進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，在第一時(shí)間通知機房值班人員對故障點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)響應及處理。

3.3 蓄電池監測

通過(guò)加裝蓄電池檢測儀與每節電池進(jìn)行連線(xiàn)監測，多臺蓄電池檢測儀通過(guò) RS485 智能接口及通訊協(xié)議采用總線(xiàn)方式將信號接入監控服務(wù)器的串口，由監控平臺軟件進(jìn)行蓄電池的實(shí)時(shí)監測。

3.4 市電監測

通過(guò)在配電柜中安裝帶液晶顯示的電量?jì)x對進(jìn)線(xiàn)實(shí)現監測，既可在配電柜表面實(shí)時(shí)看到電量?jì)x采集到的參數，亦可通過(guò)電量?jì)x的RS485 智能接口和通訊協(xié)議采用總線(xiàn)的方式將信號接入監控服務(wù)器的串口，由監控平臺軟件進(jìn)行市電的實(shí)時(shí)監測。

3.5 配電開(kāi)關(guān)監測

通過(guò)高壓交流隔離轉換模塊將配電開(kāi)關(guān)下出線(xiàn)的強電信號轉換成低壓直流信號后接入8路隔離數字量輸入模塊中進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)采集，再通過(guò) 8路隔離數字量輸入模塊的RS485 智能接口及通訊協(xié)議采用總線(xiàn)的方式將信號接入監控服務(wù)器的串口，由監控平臺軟件進(jìn)行開(kāi)關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監測。

3.6 漏水監測

通過(guò)在有水泄露地方的四周敷設漏水感應器，當發(fā)生漏水時(shí)感應器將報警信號傳給定位式測漏控制模塊，通過(guò)定位式測漏控制模塊提供的RS485 智能接口及通訊協(xié)議，采用總線(xiàn)的方式將漏水報警信號直接接入監控服務(wù)器的串口，由監控平臺軟件進(jìn)行漏水的實(shí)時(shí)監測。

3.7 防雷監測

采用 8 路隔離數字量輸入模塊采集防雷器提供的干接點(diǎn)信號后，再通過(guò) 8路隔離數字量輸入模塊的RS485 智能接口及通訊協(xié)議采用總線(xiàn)的方式將信號接入監控服務(wù)器的串口，由監控平臺軟件進(jìn)行防雷器狀態(tài)的實(shí)時(shí)監測。

4安科瑞動(dòng)環(huán)監控系統介紹設備選型

4.1軟件介紹

通過(guò)數據中心動(dòng)環(huán)監控系統，實(shí)現了對數據中心的門(mén)禁狀態(tài)、水浸狀態(tài)，煙霧狀態(tài)，視頻狀態(tài)，環(huán)境狀態(tài)，高低壓配電狀態(tài)，設備運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并進(jìn)行實(shí)時(shí)報警，保障數據中心正常運行，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長(cháng)設備使用壽命，減少配電室粗放式管理導致成本過(guò)高。同時(shí)實(shí)現動(dòng)環(huán)監控并對各用能耗能進(jìn)行能效分析，幫助用戶(hù)實(shí)現用能效率的優(yōu)化。

系統功能

展示當前數據中心總能耗，IT能耗，空調能耗，及其他能耗并且計算出當前數據中心實(shí)時(shí)PUE值，通過(guò)儀表盤(pán)形式直觀(guān)展示。選擇查看數據中心的中低壓配電系統主接線(xiàn)圖，并在一次圖顯示配電系統當前遙測、遙信數據和狀態(tài)。實(shí)時(shí)監測各配電柜的電壓、電流等電力參數，變電站的溫濕度、煙感、水浸、門(mén)禁等環(huán)境情況。

電氣接點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)監測，斷路器觸頭、觸臂、母排和線(xiàn)纜連接等位置安裝無(wú)線(xiàn)測溫傳感器監測接點(diǎn)溫度，便于提前發(fā)現溫度異常導致的事故。

監測各變壓器各項參數，包括負載率、頻率、功率因數、三相不平衡度等，并且顯示歷時(shí)曲線(xiàn)圖，數據實(shí)時(shí)變化。幫助用戶(hù)直電能質(zhì)量在線(xiàn)監測，可以監測電流和電壓諧波畸變率、電壓暫升暫降暫中斷等暫態(tài)事件記錄、ITIC容忍曲線(xiàn)等。

系統采集UPS輸入、輸出端和旁路三相電壓、電流、有功功率、功率因數頻率，同時(shí)監測UPS溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩余時(shí)間等數據。展示單體電池電壓、內阻和溫度，預測電池帶載時(shí)剩余時(shí)間，每節電池數據均可以設置異常報警，及時(shí)發(fā)現蓄電池異常。展示精密配電柜內進(jìn)線(xiàn)和饋線(xiàn)回路電氣參數，包括電流電壓功率電能以及開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并可以對數據進(jìn)行報警設置和分級，數據取自精密配電柜測量模塊。展示智能小母線(xiàn)的始端箱和插接箱電氣參數，包括電流電壓、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、插接點(diǎn)溫度，并對數據進(jìn)行報警設置和分級。

  通過(guò)平面圖顯示數據中心能源分布，設備分布情況，并顯示設備能耗數據，點(diǎn)擊平面圖上設備可以進(jìn)入具體設備監控界面。實(shí)時(shí)顯示當前數據中心PUE值以及歷史PUE曲線(xiàn)。并且顯示各分項用能的用能情況及用能排行。監測各變壓器運行及負載情況，給出本月變壓器輸出電能排行。顯示電能消耗日/月/年報表，并可對具體回路選擇曲線(xiàn)圖、餅圖進(jìn)行展示。對數據中心用電數據進(jìn)行同比、環(huán)比分析比較，查看用電趨勢。監測精密空調的回風(fēng)溫濕度，出回水溫度，并可以設定精密空調的溫濕度，達到更好的控制效果。監測數據中心溫濕度、開(kāi)關(guān)門(mén)、水浸、煙霧、噪聲、氣體濃度狀態(tài)等參數。曲線(xiàn)圖直觀(guān)明了，同時(shí)支持歷史數據查詢(xún)。通過(guò)列表顯示各類(lèi)報警事件數量，通過(guò)柱狀圖顯示逐日報警數量，提供報警總數以及增長(cháng)趨勢。維管理功能，可針對數據中心各主要設備進(jìn)行巡檢派工，消缺，搶修等維護工作。

4.2 動(dòng)環(huán)監控系統設備選型

5 總結

隨著(zhù)企業(yè)信息化建設的快速發(fā)展，信息設備的大量投入，很多企業(yè)在機房監控管理方面，仍然保留傳統的運作方式，傳統的機房管理仍然采用值班制度，每天要不時(shí)對機房、UPS電源等重要環(huán)境進(jìn)行巡視，不僅加重了管理的負擔，而且對夜間及突發(fā)事故往往無(wú)法進(jìn)行監控；對事故發(fā)生時(shí)間及責任也沒(méi)有科學(xué)的管理；更缺乏對已發(fā)生的故障作全面的分析和統計。這種舊式的監控管理方法已經(jīng)不能適應信息安全管理的需要。尤其是對于金融、電信、政府、制造、通信等應用領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，機房的智能化監控與管理可以保證系統的可靠性與可用性，便于設備的集中控制，降低管理成本，提高效率。

【參考文獻】 

【1】數據中心動(dòng)力和環(huán)境監控系統,黃河水利委員會(huì )信息中心.趙凱.景云.賈楠

【2】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版