數(shù)據(jù)中心機(jī)房環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

孟慶祝 (北京國(guó)安電氣總公司，北京 100080)

數(shù)據(jù)中心機(jī)房環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)的建立是確保數(shù)據(jù)中心設(shè)備在良好的機(jī)房環(huán)境（供配電系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)、精密空調(diào)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等）下穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)條件，實(shí)現(xiàn)機(jī)房環(huán)境設(shè)備的嚴(yán)密監(jiān)測(cè)和統(tǒng)一監(jiān)控，提高整個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的科學(xué)管理。

以北京某電力公司數(shù)據(jù)中心機(jī)房為例，機(jī)房環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)機(jī)房設(shè)備（如供配電系統(tǒng)、UPS電源、精密空調(diào)、消防系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)等）的運(yùn)行狀態(tài)、溫度、濕度、潔凈度、供電的電壓、電流、頻率、配電系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、漏水檢測(cè)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并記錄歷史數(shù)據(jù)?？梢噪S時(shí)隨地的監(jiān)控機(jī)房的任何一臺(tái)設(shè)備，獲取所需的實(shí)時(shí)和歷史信息，進(jìn)行高效的全局事件管理。使數(shù)據(jù)中心真正成為滿足各種微機(jī)電子設(shè)備和工作人員對(duì)溫度、濕度、潔凈度、電磁場(chǎng)強(qiáng)度、噪聲干擾、安全、防漏、電源質(zhì)量、振動(dòng)、防雷和接地等要求的IDC數(shù)據(jù)機(jī)房。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

北京某電力公司數(shù)據(jù)中心機(jī)房位于該公司辦公樓內(nèi)，建筑面積約為574m2。該數(shù)據(jù)中心機(jī)房環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)控的對(duì)象包括：精密空調(diào)、UPS、電量檢測(cè)、溫濕度監(jiān)測(cè)、漏水檢測(cè)、門禁、閉路監(jiān)控、消防監(jiān)測(cè)等，實(shí)現(xiàn)7×24×365的全面集中監(jiān)控和管理。

系統(tǒng)是一個(gè)以信息流監(jiān)控為核心的綜合應(yīng)用平臺(tái)，采用組態(tài)方式、中間構(gòu)件和模塊化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類信息流（包括各種實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、視頻流、語(yǔ)音流等）的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理；同時(shí)，在信息流監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)通過(guò)定義策略，完成對(duì)各種數(shù)據(jù)間相關(guān)性的定制，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)內(nèi)或子系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)功能，將功能各異的設(shè)備及子系統(tǒng)有機(jī)地組合成一個(gè)既相互關(guān)連又統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備及子系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行；通過(guò)Internet/Intranet技術(shù)集成監(jiān)控信息流，提供對(duì)設(shè)備及子系統(tǒng)的管理職能，監(jiān)視其實(shí)時(shí)信息，控制其工作狀態(tài)、報(bào)告各種異常狀況，確保所有設(shè)備及子系統(tǒng)的安全、可靠、高效運(yùn)行。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，按照各監(jiān)控單元的監(jiān)控職能和相似特點(diǎn)，本子系統(tǒng)分為如下功能模組：

1) UPS設(shè)備組（UPS）；

2) 空調(diào)及通風(fēng)設(shè)備組（精密空調(diào)）；

3) 供配電設(shè)備組（包括電量?jī)x、配電開(kāi)關(guān)狀態(tài)）；

4) 環(huán)境監(jiān)控設(shè)備組（包括溫濕度、漏水監(jiān)測(cè)）；

5) 安防設(shè)備組（消防、門禁、視頻）。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

圖2 配電柜監(jiān)控

3.1 配電柜監(jiān)控

進(jìn)線柜在運(yùn)行中有很多重要的參數(shù)，例如電壓、電流、功率（有功、無(wú)功、視在）、功率因數(shù)、頻率電度（有功、無(wú)功）。通常的做法是采用在配電柜上安裝儀表，由人工監(jiān)視，柜內(nèi)的自動(dòng)空氣斷路器、過(guò)流保護(hù)的工作狀態(tài)以及總開(kāi)關(guān)的狀態(tài)也是由人工在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視?，F(xiàn)在，進(jìn)線柜的供電參數(shù)通過(guò)智能電量?jī)x表把市電的運(yùn)行狀態(tài)以數(shù)據(jù)的形式傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視，使現(xiàn)場(chǎng)達(dá)到無(wú)人值守的目的。

根據(jù)實(shí)際情況，具體配置及功能如下：

配置8臺(tái)智能電量檢測(cè)儀，實(shí)時(shí)監(jiān)視機(jī)房1路市電的三相電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率。系統(tǒng)管理員和操作員可以通過(guò)歷史曲線圖看到每天的電壓、頻率、有功、無(wú)功的最大值、最小值、當(dāng)前值及電壓、電流峰值，從而能清楚地知道三相電壓、電流是否均衡。

系統(tǒng)一旦報(bào)警,會(huì)自動(dòng)切換到相應(yīng)的開(kāi)關(guān)畫(huà)面,顏色隨即由綠色變成了紅色，系統(tǒng)自動(dòng)播放多媒體語(yǔ)音報(bào)警。同時(shí)，若設(shè)置了電話自動(dòng)撥號(hào)功能，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)撥打所設(shè)置的電話號(hào)碼，并可通過(guò)發(fā)送手機(jī)短信通知有關(guān)人員進(jìn)行處理。

3.2 UPS電源監(jiān)控

對(duì)UPS的監(jiān)控，實(shí)際上是對(duì)UPS的內(nèi)部整流器、逆變器、電池、旁路、負(fù)載等各部件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦有部件發(fā)生故障，系統(tǒng)會(huì)以各種方式報(bào)警。此外，還實(shí)時(shí)監(jiān)視UPS的各種電壓、電流、頻率、功率等參數(shù)，并有直觀的圖形界面顯示。

采用的UPS帶有智能通訊接口（RS485或RS232），通過(guò)手牽手的總線方式將多臺(tái)UPS的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)直接接入現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控服務(wù)器統(tǒng)一進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

系統(tǒng)可全面診斷UPS狀況，監(jiān)視UPS的各種參數(shù)。一旦UPS報(bào)警，將自動(dòng)切換到相關(guān)畫(huà)面。越限的參數(shù)將變色，并伴隨有報(bào)警聲音，有相應(yīng)的專家處理提示。并可根據(jù)用戶需求設(shè)置電話、語(yǔ)音、手機(jī)短信等方式通知有關(guān)人員。對(duì)于重要的參數(shù)，可作曲線記錄，查詢一年內(nèi)某些測(cè)點(diǎn)的曲線（如電壓、電流），并可顯示選定某天的最大值、最小值，使管理人員對(duì)UPS的狀況有全面的了解。

具體而言，可監(jiān)控整流器、逆變器、電池、旁路、負(fù)載等五部分的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)。根據(jù)機(jī)房實(shí)際情況，本系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)如下幾方面功能：適時(shí)監(jiān)控輸入、輸出電壓、輸出電流、輸出頻率、整流器狀態(tài)、逆變器狀態(tài)、電池狀態(tài)、旁路狀態(tài)、負(fù)載狀態(tài)等部分的工作狀態(tài)及參數(shù)。

3.3 精密空調(diào)監(jiān)控

精密空調(diào)自帶有智能通訊接口（RS485或RS232），可以全面監(jiān)控空調(diào)的運(yùn)行參數(shù)。同時(shí)，可通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)直接設(shè)定空調(diào)機(jī)的各種參數(shù)，如溫度的設(shè)定。

系統(tǒng)一旦有報(bào)警，將自動(dòng)切換到相關(guān)畫(huà)面。越限的參數(shù)將變色，并伴隨有報(bào)警聲音和相應(yīng)的專家處理提示。對(duì)重要參數(shù)，可作曲線記錄，用戶可通過(guò)曲線記錄直觀地看到空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行品質(zhì)。這樣，空調(diào)機(jī)組即使有微小的故障，也可以通過(guò)系統(tǒng)檢測(cè)出來(lái)，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，防止空調(diào)機(jī)組進(jìn)一步損壞。

對(duì)嚴(yán)重故障的報(bào)警，可根據(jù)用戶需求加設(shè)電話語(yǔ)音報(bào)警。

本機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控世界各廠家的精密智能空調(diào)，實(shí)時(shí)監(jiān)視空調(diào)各部件（壓縮機(jī)狀態(tài)、風(fēng)機(jī)狀態(tài)、加熱器狀態(tài)、抽濕器狀態(tài)、加濕器狀態(tài)、濾網(wǎng)等）的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)，并可遠(yuǎn)程修改設(shè)置與開(kāi)關(guān)空調(diào)。

據(jù)機(jī)房實(shí)際情況，系統(tǒng)在這一部分需達(dá)到如下監(jiān)控功能：壓縮機(jī)狀態(tài)、風(fēng)機(jī)狀態(tài)、加濕器狀態(tài)、去濕器狀態(tài)、加熱器狀態(tài)、空調(diào)的溫度、濕度值、遠(yuǎn)程控制空調(diào)的開(kāi)機(jī)和停機(jī)、遠(yuǎn)程設(shè)置空調(diào)的溫度與濕度。

圖3 精密空調(diào)監(jiān)控

3.4 溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)

圖4 溫濕度監(jiān)控

在機(jī)房中，有大量的服務(wù)器等精密設(shè)備，設(shè)備對(duì)溫、濕度等運(yùn)行環(huán)境的要求非常嚴(yán)格，所以應(yīng)加裝溫濕度傳感器，以實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)房和重要設(shè)備區(qū)域內(nèi)的溫、濕度。在本項(xiàng)目中，在機(jī)房設(shè)計(jì)安裝了32個(gè)溫濕度一體化傳感器，將檢測(cè)到的溫濕度值實(shí)時(shí)傳送到當(dāng)?shù)氐臋C(jī)房監(jiān)控及安全監(jiān)管平臺(tái)服務(wù)器中，并在界面上以圖形化形式直觀地表現(xiàn)出來(lái)。一旦溫、濕度值越限，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出報(bào)警框并觸發(fā)語(yǔ)音報(bào)警，提示管理員通過(guò)調(diào)節(jié)空調(diào)溫、濕度值為機(jī)房設(shè)備提供最佳運(yùn)行環(huán)境。并且還可以將一段時(shí)間內(nèi)機(jī)房里的溫、濕度值通過(guò)歷史曲線直觀地表現(xiàn)出來(lái)，以方便管理人員進(jìn)行查看。

溫、濕度傳感器還可與空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)機(jī)房的溫度越限時(shí)，系統(tǒng)可聯(lián)動(dòng)設(shè)定空調(diào)目標(biāo)溫度及啟動(dòng)空調(diào)進(jìn)行工作等聯(lián)動(dòng)動(dòng)作。

對(duì)于線纜的溫度，采用線纜溫濕度傳感器對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)24條電纜進(jìn)行實(shí)時(shí)的溫度監(jiān)測(cè)，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)置的閥值時(shí)，系統(tǒng)將以短信或電話的方式通知機(jī)房管理人員，及時(shí)查看并進(jìn)行處理。

3.5 漏水檢測(cè)監(jiān)控

由于機(jī)房?jī)?nèi)使用的空調(diào)設(shè)備較多，且漏水水源一般在機(jī)房地板下，為了方便用戶今后的維護(hù)，采用漏水檢測(cè)系統(tǒng)。其工作原理為：采用耐腐蝕、強(qiáng)度高的感應(yīng)線纜與控制器及其他附件，將有水源的地方圍起來(lái)，一旦有泄漏液體碰到感應(yīng)繩，感應(yīng)繩通過(guò)控制器將信號(hào)輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)，并通過(guò)相應(yīng)的報(bào)警方式及時(shí)通知有關(guān)人員采取相應(yīng)措施排除故障。

系統(tǒng)本身包括：漏水控制器、漏水感應(yīng)繩及其他輔助設(shè)備，系統(tǒng)可檢測(cè)感應(yīng)線上任何點(diǎn)的漏水位置并有語(yǔ)音報(bào)警。感應(yīng)線纜為特種橡膠制成，抗腐蝕、抗酸堿。系統(tǒng)功能完善，對(duì)感應(yīng)線有斷線報(bào)警功能。系統(tǒng)還可檢測(cè)機(jī)房潔凈度，當(dāng)感應(yīng)上的塵埃集結(jié)到一定厚度，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警提示管理人員派人清洗感應(yīng)線。

圖5 漏水檢測(cè)監(jiān)控

3.6 消防監(jiān)測(cè)

在機(jī)房?jī)?nèi)加裝煙感探頭，直接接入機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房煙霧火災(zāi)的早期預(yù)防，及時(shí)處理。同時(shí)系統(tǒng)支持與CCTV、門禁系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)在消防報(bào)警時(shí)相關(guān)位置的門自動(dòng)開(kāi)啟、自動(dòng)彈出實(shí)時(shí)視頻畫(huà)面等。

圖6 消防監(jiān)測(cè)

3.7 新排風(fēng)機(jī)監(jiān)控

由于新排風(fēng)機(jī)屬于非智能設(shè)備，一般都是通過(guò)開(kāi)關(guān)電源來(lái)進(jìn)行開(kāi)關(guān)機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能時(shí)必須通過(guò)一些報(bào)警采集模塊和開(kāi)關(guān)控制模塊。在本系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)使用開(kāi)關(guān)量采集和開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)換模塊對(duì)新風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；使用開(kāi)關(guān)量控制模塊和開(kāi)關(guān)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)新風(fēng)機(jī)電源的開(kāi)路與閉路操作，達(dá)到控制新風(fēng)機(jī)啟停的效果。

3.8 閉路電視監(jiān)控管理

圖7 閉路電視監(jiān)控管理

本系統(tǒng)采用的硬盤(pán)錄像機(jī)支持MPEG-4或H.264壓縮格式。所有視頻文件采用MPEG-4或H.264格式壓縮后通過(guò)流媒體格式進(jìn)行傳輸，保證監(jiān)控、錄像、回放、傳輸能同步進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，單路視頻傳輸在25幀/s時(shí)，其占用帶寬應(yīng)小于300K。系統(tǒng)允許用戶根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況隨時(shí)更改視頻數(shù)據(jù)的傳輸參數(shù)，如幀數(shù)、分辨率等。

2) 視頻存儲(chǔ)

錄像方式：每臺(tái)攝像機(jī)的硬盤(pán)錄像方式可靈活設(shè)置，包括無(wú)間斷實(shí)時(shí)錄像、預(yù)設(shè)時(shí)間段錄像、報(bào)警預(yù)錄像、移動(dòng)偵測(cè)錄像以及聯(lián)動(dòng)觸發(fā)等多種方式。每路25幀/s，分辨率為352×288，連續(xù)錄像24h占用存儲(chǔ)空間為2G。錄像方式可以根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整，例如白天實(shí)時(shí)錄像，晚上動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)或報(bào)警聯(lián)動(dòng)錄像。另外，當(dāng)硬盤(pán)存滿時(shí)系統(tǒng)可自動(dòng)從頭覆蓋，循環(huán)錄像。

3) 圖像控制

可靈活調(diào)節(jié)視頻圖像的亮度、對(duì)比度、飽和度、色調(diào)等，設(shè)置畫(huà)面質(zhì)量和壓縮比；支持任意時(shí)刻圖像的抓拍和存儲(chǔ)。

4) 視頻查詢

（1） 錄像資料的檢索：系統(tǒng)提供錄像資料檢索通道，在監(jiān)控管理平臺(tái)上可進(jìn)行錄像資料的檢索回放，且可根據(jù)錄像的類型（定時(shí)錄像、觸發(fā)錄像、抓拍等）、通道和錄像時(shí)間等多種條件進(jìn)行組合檢索。

（2） 錄像資料的回放控制：可利用拖拽功能選擇任意時(shí)間點(diǎn)的回放，同時(shí)回放速度可調(diào)（至少具備四種速度 ：-2、2、4、8 速），回放時(shí)不影響系統(tǒng)正常錄像。

（3） 快速查詢：系統(tǒng)應(yīng)支持快速查詢功能，管理界面上設(shè)置快速查詢通道，當(dāng)管理人員輸入攝像機(jī)名稱等唯一性信息時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)切換到該攝像機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面，并提供該攝像機(jī)錄像資料查詢功能。

5) 斷電保護(hù)

系統(tǒng)具有斷電保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)生意外斷電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)保存斷電時(shí)刻以前的錄像數(shù)據(jù)。

3.9 門禁綜合管理

圖8 門禁綜合管理

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的門禁系統(tǒng)是一個(gè)可以脫機(jī)獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，機(jī)房監(jiān)控管理平臺(tái)出現(xiàn)任何問(wèn)題都不會(huì)影響門禁系統(tǒng)的使用。門禁控制器自身還帶有后備電池，可以確保在停電后不會(huì)丟失任何刷卡信息和權(quán)限管理信息。在系統(tǒng)管理界面上可遙控所有門禁電鎖的開(kāi)關(guān)，當(dāng)非法進(jìn)入發(fā)生時(shí)，可通過(guò)授權(quán)（4級(jí)以上用戶）對(duì)部分門禁進(jìn)行封鎖；另外，系統(tǒng)提供圖形化動(dòng)態(tài)邏輯組態(tài)功能，以圖形化界面方式實(shí)現(xiàn)邏輯定義，從而更方便的實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)據(jù)中心機(jī)房環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)，軟/硬件均采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，適應(yīng)發(fā)展需要，充分保證了系統(tǒng)在擴(kuò)容、升級(jí)時(shí)系統(tǒng)可無(wú)間斷安全運(yùn)行；提供了安全舒適的工作環(huán)境同時(shí)提高了機(jī)房管理工作的效率；節(jié)省了機(jī)房運(yùn)行管理費(fèi)用，達(dá)到了短期投資長(zhǎng)期受益的目的，在很大程度上起到了節(jié)能降耗的作用，推動(dòng)了“綠色”、“節(jié)能”數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。

[1] 路宗雷，李 濤. 數(shù)據(jù)中心機(jī)房綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案［J］.智能建筑與城市信息，2010（8）：8-11.