淺談數(shù)據(jù)中心機(jī)房動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘 要： 機(jī)房動(dòng)力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)分布的精密機(jī)房及通信局（站）內(nèi)的電源、空調(diào)、油機(jī)、蓄電池、高低壓配電等多種設(shè)備和環(huán)境的各種參數(shù)、圖像、聲音等進(jìn)行遙測(cè)、并對(duì)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控、集中維護(hù)和集中管理，是現(xiàn)代化機(jī)房管理手段和技術(shù)的具體體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞： 現(xiàn)代化機(jī)房管理手段；機(jī)房動(dòng)力監(jiān)控；機(jī)房環(huán)境監(jiān)控

由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展,數(shù)據(jù)設(shè)備及存儲(chǔ)設(shè)備的不斷更新,規(guī)模越來(lái)越大,需要進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和管理,保證數(shù)據(jù)系統(tǒng)的良好和安全運(yùn)行,實(shí)行集中維護(hù)勢(shì)在必行。

現(xiàn)代化的機(jī)房動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的產(chǎn)生正是這種需求的體現(xiàn),它具有實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)、預(yù)期故障發(fā)生、在故障出現(xiàn)時(shí)對(duì)故障迅速進(jìn)行定位和排除、記錄和處理相關(guān)數(shù)據(jù)、進(jìn)行綜合管理、統(tǒng)一調(diào)度等多重能力,進(jìn)而顯著提高動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行的可靠性以及保證數(shù)據(jù)系統(tǒng)的安全暢通,以實(shí)現(xiàn)減少人員維護(hù)量,提高工作效率和運(yùn)維水平，實(shí)現(xiàn)機(jī)房?jī)?nèi)少人和無(wú)人值守。

現(xiàn)代化機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1） 能夠?qū)C(jī)房進(jìn)行全天時(shí)視頻監(jiān)控，并對(duì)監(jiān)控圖像采用數(shù)字錄像的形式予以保存已備在以后隨時(shí)可以調(diào)用查閱。

2） 可以與機(jī)房已建成的門(mén)禁管理系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)和有機(jī)結(jié)合，并通過(guò)實(shí)現(xiàn)和門(mén)禁系統(tǒng)無(wú)縫集成，從而加強(qiáng)對(duì)進(jìn)出機(jī)房人員的身份核實(shí)和登記，實(shí)現(xiàn)機(jī)房人員的有效管理。

3） 通過(guò)音視頻監(jiān)控、能夠使機(jī)房管理人員隨時(shí)隨地查看機(jī)房設(shè)備和機(jī)房人員的工作情況，并且可以通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行視頻通話，在加強(qiáng)機(jī)房監(jiān)控的同時(shí)還具有較強(qiáng)的互動(dòng)性。

4） 系統(tǒng)中的環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，能夠隨時(shí)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)系統(tǒng)、防雷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、漏水監(jiān)測(cè)以及機(jī)房溫濕度等機(jī)房環(huán)境保障設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。

5） 當(dāng)系統(tǒng)在接受到監(jiān)控設(shè)備發(fā)出的告警信號(hào)后，能即時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信息，同時(shí)在一定范圍內(nèi)具有啟動(dòng)其他預(yù)警設(shè)備的聯(lián)動(dòng)功能，例如監(jiān)控錄像、備用發(fā)電機(jī)、備用空調(diào)、消防設(shè)備以及新風(fēng)機(jī)等。

6） 可以與機(jī)房?jī)?nèi)配電設(shè)備相結(jié)合，機(jī)房值班管理人員可以同時(shí)通過(guò)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)機(jī)房電力配置和運(yùn)行情況進(jìn)行查看和巡視。

7） 監(jiān)控系統(tǒng)管理平臺(tái)具有人性化的操作界面，操作簡(jiǎn)單快捷，具備人機(jī)對(duì)話、語(yǔ)音提示以及漢字支持等功能；當(dāng)出現(xiàn)告警信息時(shí)，告警信號(hào)應(yīng)具有聲光電的表現(xiàn)效果，將告警信息在第一時(shí)間以電子郵件、手機(jī)短信息、電話、桌面告警的形式告知相關(guān)技術(shù)人員，并對(duì)出現(xiàn)的告警信息進(jìn)      行故障快速定位和故障點(diǎn)初步判斷。

由于機(jī)房具有很多類型的設(shè)備：或有智能型接口或沒(méi)有，或?yàn)樽詣?dòng)化或是非自動(dòng)化,接口多種多樣，因此監(jiān)控系統(tǒng)有可以容納各種設(shè)備 （包括智能和非智能設(shè)備） 的能力，盡量利用其已有功能來(lái)達(dá)到監(jiān)和控的目的。為此，要求采集單元需標(biāo)準(zhǔn)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(diào)、UPS設(shè)備，和環(huán)境保安設(shè)施，構(gòu)成組態(tài)式、可拆可擴(kuò)容的靈活網(wǎng)絡(luò)。

系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采集界面均使用光隔離界面，可避免雷擊或監(jiān)控設(shè)備故障造成動(dòng)力設(shè)備故障。系統(tǒng)施工按電力系統(tǒng)施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，針對(duì)AC380V、DC48V等強(qiáng)電信號(hào)，系統(tǒng)使用傳感器將其轉(zhuǎn)變?yōu)?- 20MA（DC1- 5V） 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，既保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)木?，又做到監(jiān)控系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的隔離，不會(huì)因監(jiān)控設(shè)備的采用影響到電力設(shè)備的運(yùn)行及改變其設(shè)備的性能。

監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)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(tǒng)不產(chǎn)生任何電磁波及電磁干擾，被控設(shè)備處于任何工作狀態(tài)下，系統(tǒng)均能正常工作。

3.1 動(dòng)力監(jiān)控 （UPS監(jiān)測(cè)）

通過(guò) UPS設(shè)備提供的 RS485 （或RS232） 智能接口及通訊協(xié)議，采用總線的方式將UPS的監(jiān)控信號(hào)直接 （或經(jīng)通訊轉(zhuǎn)換模塊將RS232轉(zhuǎn)換成 RS485 信號(hào)后） 接入監(jiān)控服務(wù)器的串口，由監(jiān)控平臺(tái)軟件進(jìn)行UPS的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3.2 機(jī)房運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)

通過(guò)系統(tǒng)安裝部署在機(jī)房各個(gè)關(guān)鍵角落的溫濕度感應(yīng)探頭及漏水監(jiān)測(cè)器，可對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的溫度、濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測(cè)、一旦機(jī)房?jī)?nèi)的溫度、濕度達(dá)到或超過(guò)感應(yīng)設(shè)備預(yù)先設(shè)定的閥值時(shí)，設(shè)備就會(huì)啟動(dòng)告警流程，并在實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)告警界面上進(jìn)行顯示的登記，并通過(guò)與通信預(yù)警模塊進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，在第一時(shí)間通知機(jī)房值班人員對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)及處理。

3.3 蓄電池監(jiān)測(cè)

通過(guò)加裝蓄電池檢測(cè)儀與每節(jié)電池進(jìn)行連線監(jiān)測(cè)，多臺(tái)蓄電池檢測(cè)儀通過(guò) RS485 智能接口及通訊協(xié)議采用總線方式將信號(hào)接入監(jiān)控服務(wù)器的串口，由監(jiān)控平臺(tái)軟件進(jìn)行蓄電池的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3.4 市電監(jiān)測(cè)

通過(guò)在配電柜中安裝帶液晶顯示的電量?jī)x對(duì)進(jìn)線實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，既可在配電柜表面實(shí)時(shí)看到電量?jī)x采集到的參數(shù)，亦可通過(guò)電量?jī)x的RS485 智能接口和通訊協(xié)議采用總線的方式將信號(hào)接入監(jiān)控服務(wù)器的串口，由監(jiān)控平臺(tái)軟件進(jìn)行市電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3.5 配電開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)

通過(guò)高壓交流隔離轉(zhuǎn)換模塊將配電開(kāi)關(guān)下出線的強(qiáng)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成低壓直流信號(hào)后接入8路隔離數(shù)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(shù)字量輸入模塊的RS485 智能接口及通訊協(xié)議采用總線的方式將信號(hào)接入監(jiān)控服務(wù)器的串口，由監(jiān)控平臺(tái)軟件進(jìn)行開(kāi)關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3.6 漏水監(jiān)測(cè)

通過(guò)在有水泄露地方的四周敷設(shè)漏水感應(yīng)器，當(dāng)發(fā)生漏水時(shí)感應(yīng)器將報(bào)警信號(hào)傳給定位式測(cè)漏控制模塊，通過(guò)定位式測(cè)漏控制模塊提供的RS485 智能接口及通訊協(xié)議，采用總線的方式將漏水報(bào)警信號(hào)直接接入監(jiān)控服務(wù)器的串口，由監(jiān)控平臺(tái)軟件進(jìn)行漏水的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3.7 防雷監(jiān)測(cè)

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

4.1軟件介紹

通過(guò)數(shù)據(jù)中心動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)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(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，保障數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行，避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障，保證維護(hù)人員安全，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，減少配電室粗放式管理導(dǎo)致成本過(guò)高。同時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)環(huán)監(jiān)控并對(duì)各用能耗能進(jìn)行能效分析，幫助用戶實(shí)現(xiàn)用能效率的優(yōu)化。

系統(tǒng)功能

1）展示當(dāng)前數(shù)據(jù)中心總能耗，IT能耗，空調(diào)能耗，及其他能耗并且計(jì)算出當(dāng)前數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)PUE值，通過(guò)儀表盤(pán)形式直觀展示。

2）選擇查看數(shù)據(jù)中心的中低壓配電系統(tǒng)主接線圖，并在一次圖顯示配電系統(tǒng)當(dāng)前遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)和狀態(tài)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各配電柜的電壓、電流等電力參數(shù)，變電站的溫濕度、煙感、水浸、門(mén)禁等環(huán)境情況。

3）電氣接點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，斷路器觸頭、觸臂、母排和線纜連接等位置安裝無(wú)線測(cè)溫傳感器監(jiān)測(cè)接點(diǎn)溫度，便于提前發(fā)現(xiàn)溫度異常導(dǎo)致的事故。

4）監(jiān)測(cè)各變壓器各項(xiàng)參數(shù)，包括負(fù)載率、頻率、功率因數(shù)、三相不平衡度等，并且顯示歷時(shí)曲線圖，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化。幫助用戶直

5）電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)，可以監(jiān)測(cè)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容忍曲線等

6）系統(tǒng)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(shù)頻率，同時(shí)監(jiān)測(cè)UPS溫度、蓄電池電壓、當(dāng)前負(fù)載下的剩余時(shí)間等數(shù)據(jù)。

7）展示單體電池電壓、內(nèi)阻和溫度，預(yù)測(cè)電池帶載時(shí)剩余時(shí)間，每節(jié)電池?cái)?shù)據(jù)均可以設(shè)置異常報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池異常。

8）展示精密配電柜內(nèi)進(jìn)線和饋線回路電氣參數(shù)，包括電流電壓功率電能以及開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警設(shè)置和分級(jí)，數(shù)據(jù)取自精密配電柜測(cè)量模塊。

9）展示智能小母線的始端箱和插接箱電氣參數(shù)，包括電流電壓、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、插接點(diǎn)溫度，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警設(shè)置和分級(jí)。

10）通過(guò)平面圖顯示數(shù)據(jù)中心能源分布，設(shè)備分布情況，并顯示設(shè)備能耗數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊平面圖上設(shè)備可以進(jìn)入具體設(shè)備監(jiān)控界面。

11）實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)中心PUE值以及歷史PUE曲線。并且顯示各分項(xiàng)用能的用能情況及用能排行。監(jiān)測(cè)各變壓器運(yùn)行及負(fù)載情況，給出本月變壓器輸出電能排行。

12）顯示電能消耗日/月/年報(bào)表，并可對(duì)具體回路選擇曲線圖、餅圖進(jìn)行展示。對(duì)數(shù)據(jù)中心用電數(shù)據(jù)進(jìn)行同比、環(huán)比分析比較，查看用電趨勢(shì)。

13）監(jiān)測(cè)精密空調(diào)的回風(fēng)溫濕度，出回水溫度，并可以設(shè)定精密空調(diào)的溫濕度，達(dá)到更好的控制效果。

14）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)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(shù)。曲線圖直觀明了，同時(shí)支持歷史數(shù)據(jù)查詢

15）通過(guò)列表顯示各類報(bào)警事件數(shù)量，通過(guò)柱狀圖顯示逐日?qǐng)?bào)警數(shù)量，提供報(bào)警總數(shù)以及增長(zhǎng)趨勢(shì)。

16）維管理功能，可針對(duì)數(shù)據(jù)中心各主要設(shè)備進(jìn)行巡檢派工，消缺，搶修等維護(hù)工作。

4.2 動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備選型

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

【1】數(shù)據(jù)中心動(dòng)力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),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(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5版

作者簡(jiǎn)介：任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。