設(shè)計(jì)機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的目的和任務(wù)

建設(shè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的目的

能夠?qū)C(jī)房內(nèi)的動(dòng)力設(shè)備及環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，記錄和處理相關(guān)設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，及時(shí)偵測故障，并通知人員處理。實(shí)現(xiàn)機(jī)房動(dòng)力和環(huán)境的集中維護(hù)管理，實(shí)現(xiàn)機(jī)房的少人或無人值守，提高系統(tǒng)維護(hù)效率，保障通信設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)

對(duì)8臺(tái)列間空調(diào)，2臺(tái)UPS，4塊電表，60個(gè)機(jī)柜溫（濕）度數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控并集成第三方視頻NVR和門禁系統(tǒng)。

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)路線

為實(shí)現(xiàn)對(duì)該機(jī)房進(jìn)行全面、系統(tǒng)地監(jiān)控，在項(xiàng)目建設(shè)中采用了以下技術(shù)路線：

1.在機(jī)房溫濕度監(jiān)測中采用ZigBee協(xié)議的無線傳感器，其主要優(yōu)勢在于只需使用很少的能量，就可以在幾十個(gè)小傳感器間以接力的方式讓數(shù)據(jù)在各傳感器間傳遞。使用ZigBee協(xié)議的傳感器所具有的低成本、低能耗、高容錯(cuò)的特性非常適合對(duì)能耗、體積、數(shù)據(jù)傳輸可靠性、監(jiān)測面積都有一定要求的機(jī)房溫濕度監(jiān)控中使用。

在本次建設(shè)中采用的溫濕度無線傳感器具有5年的電池壽命，采用多跳網(wǎng)絡(luò)可自動(dòng)形成冗余數(shù)據(jù)傳輸路線,體積小并且采用了加密傳輸網(wǎng)絡(luò)和安全穩(wěn)定的算法，確保無線網(wǎng)絡(luò)通信安全。

2.環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)使用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，對(duì)于機(jī)房內(nèi)不支持TCP/IP協(xié)議的設(shè)備，如精密空調(diào)、列間空調(diào)、電量儀等設(shè)備先利用其485智能網(wǎng)絡(luò)通訊接口按照Modbus RTU協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸至協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，再由協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)將Modbus RTU協(xié)議轉(zhuǎn)換為Modbus TCP協(xié)議并通過交換機(jī)在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸。

3.為增加機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍，減少外界對(duì)于監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾姶鸥蓴_，在機(jī)房的主要區(qū)域內(nèi)各布置一臺(tái)環(huán)境監(jiān)測基站對(duì)區(qū)域內(nèi)的無線溫濕度傳感器、溫濕度探頭和水浸傳感器等設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

以水浸傳感器為例，為監(jiān)測機(jī)房內(nèi)空調(diào)漏水情況，在每臺(tái)空調(diào)周圍分別布置漏水檢測繩，直接接入各區(qū)域的環(huán)境監(jiān)測基站中，并由監(jiān)測基站為其供電。環(huán)境監(jiān)測基站接收到漏水繩的數(shù)據(jù)后使用SNMP協(xié)議通過雙絞線將數(shù)據(jù)傳輸至環(huán)境監(jiān)控交換機(jī)并送至環(huán)境監(jiān)控服務(wù)器。

4.在環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中使用環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)對(duì)機(jī)房所有環(huán)控設(shè)備進(jìn)行集中管理和數(shù)據(jù)采集。對(duì)具有SNMP協(xié)議接口設(shè)備，直接通過局域網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測，對(duì)僅具備支持Modbus RTU協(xié)議接口的設(shè)備，由協(xié)議網(wǎng)關(guān)將協(xié)議轉(zhuǎn)換為Modbus TCP，再通過局域網(wǎng)接入集中環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)。

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由運(yùn)行管理系統(tǒng)與動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)兩部分組成,見圖1。

運(yùn)行管理系統(tǒng)為軟件，由不同功能模塊組成。動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下三個(gè)部分組成：

1.設(shè)備采集層

環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過傳感器進(jìn)行采集，智能設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過其自帶接口進(jìn)行傳遞。對(duì)于支持SNMP協(xié)議的設(shè)備，可直接通過交換機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于僅提供Modbus等串口協(xié)議的設(shè)備，需要經(jīng)過協(xié)議網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。

2.環(huán)境監(jiān)測主機(jī)

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 動(dòng)力環(huán)境系統(tǒng)界面

在機(jī)房內(nèi)各個(gè)區(qū)域部署環(huán)境監(jiān)測主機(jī)，溫濕度傳感器、水侵傳感器、溫濕度探頭等環(huán)境量采集終端可通過有線或無線方式，直接接入環(huán)境監(jiān)測主機(jī)，環(huán)境監(jiān)測主機(jī)通過TCP/IP協(xié)議與環(huán)控系統(tǒng)平臺(tái)通訊。

3.監(jiān)控服務(wù)器

監(jiān)控服務(wù)器可脫網(wǎng)工作并具有獨(dú)立數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，用于將環(huán)境監(jiān)測主機(jī)傳輸來的各種信息進(jìn)行存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)處理、分析和輸出，處理所有的告警信息，記錄告警事件。監(jiān)控服務(wù)器通過對(duì)外接口將告警數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳至運(yùn)行管理服務(wù)器，由運(yùn)行管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)外統(tǒng)一告警。

主要功能

1.動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)SturxureWare Data center Expert動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)分散的機(jī)房動(dòng)力設(shè)備及機(jī)房環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，可實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)房內(nèi)設(shè)備及機(jī)房環(huán)境的狀態(tài)，記錄和分析相關(guān)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備及環(huán)境安防的實(shí)時(shí)集中監(jiān)控。動(dòng)力環(huán)境系統(tǒng)界面圖如圖2。該系統(tǒng)具有以下功能：

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測

對(duì) UPS、配電柜、列頭柜、精密空調(diào)以及溫濕度傳感器等設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測?？稍试S用戶設(shè)定設(shè)備監(jiān)控參數(shù)，并可自動(dòng)搜尋網(wǎng)絡(luò)上的Modbus TCP/SNMP設(shè)備，方便用戶自行增減設(shè)備。

（2）報(bào)警管理

報(bào)警管理模塊具有以下功能：

第一，可以通過監(jiān)控界面下方的活動(dòng)報(bào)警界面對(duì)多個(gè)報(bào)警信息進(jìn)行瀏覽，當(dāng)有報(bào)警產(chǎn)生時(shí)系統(tǒng)還可通過短信、電子郵件等方式通知相關(guān)人員。

第二，通過對(duì)采集的數(shù)據(jù)設(shè)置閾值上下限，可對(duì)每個(gè)設(shè)備或傳感器設(shè)定多級(jí)報(bào)警門限，當(dāng)采集值達(dá)到設(shè)置的上下限值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生告警。對(duì)同一類設(shè)備支持報(bào)警批量設(shè)置。

第三，報(bào)警級(jí)別設(shè)置，可按報(bào)警級(jí)別重要性設(shè)為5個(gè)級(jí)別，不同級(jí)別顯示不同報(bào)警圖示。不同級(jí)別的報(bào)警，可自定義靈活多樣的報(bào)警時(shí)間和方式等。

圖3 SturxureWare系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

第四，提供警報(bào)詳細(xì)信息錄入功能，支持日常運(yùn)維中由用戶自行錄入經(jīng)驗(yàn)、操作和建議等自定義說明，為警報(bào)提供處理建議。

第五，可選擇需要被屏蔽警報(bào)的設(shè)備，如在設(shè)備維護(hù)期，可選擇屏蔽該設(shè)備所有警報(bào)。

第六，可為不同的警報(bào)自定義設(shè)置其報(bào)警發(fā)送的時(shí)間區(qū)間。

第七，警報(bào)輸出要求支持但不限于以下幾種方式，E-mail、FTP、HTTP、HTTPS、SMTP、SSL、TCP/IP、SNMP TRAP。 其 中 E-mail、FTP、HTTP報(bào)警方式可包含圖表。

（3）報(bào)表管理

報(bào)表管理模塊具有以下功能：

第一，在圖表方面，系統(tǒng)可以通過曲線圖和趨勢圖對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽，還可選擇任意組合傳感器生成曲線報(bào)表，可保存成報(bào)表模板。

第二，可按任意設(shè)備或設(shè)備組的當(dāng)前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的邏輯相關(guān)性繪制多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，呈現(xiàn)潛在的危險(xiǎn)趨勢。

第三，可設(shè)置通過FTP、E-mail、HTTP等方式定期自動(dòng)發(fā)送報(bào)表，且可自定義發(fā)送時(shí)間、發(fā)送方式和人員等。

（4）歷史數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ) 于SturxureWare Data center Expert動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器中，可提供完善的系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)備份功能。

（5）安全性

客戶端和服務(wù)器之間使用 128 位的SSL協(xié)議進(jìn)行加密通信，并將用戶 ID 和密碼加密后存儲(chǔ)在服務(wù)器上，以幫助保護(hù)用戶資源。

2.運(yùn)行管理平臺(tái)

在監(jiān)控的基礎(chǔ)上，為保證機(jī)房內(nèi)設(shè)施的可用性及經(jīng)濟(jì)性和可管理性，需要使用運(yùn)行管理平臺(tái)來進(jìn)行可視化管理、容量優(yōu)化管理以及能效管理，從而以系統(tǒng)控制代替手工管理，以集中管理取代分散管理，在保證可用性的前提下，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

SturxureWare運(yùn)行管理平臺(tái)功能如圖3所示。

（1）資產(chǎn)管理

第一，SturxureWare運(yùn)行管理平臺(tái)基于場所的數(shù)據(jù)逐級(jí)下探式導(dǎo)航視圖提供了機(jī)房的結(jié)構(gòu)化概覽，可在機(jī)房物理布局中實(shí)時(shí)顯示設(shè)備故障信息，并為用戶提供解決問題的建議，為用戶快速定位問題設(shè)備，改進(jìn)修復(fù)前平均時(shí)間（MTTR）和平均故障間隔時(shí)間（MTBF）提供幫助。機(jī)房的結(jié)構(gòu)化概覽如圖4所示。

第二，StruxureWare運(yùn)行管理平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)追蹤（物理和虛擬）資產(chǎn)、保修、資產(chǎn)定位等功能，可優(yōu)化資產(chǎn)使用，降低總體擁有成本（TCO）。資產(chǎn)管理模塊界面圖如圖5所示。

（2）容量管理

第一，通過StruxureWar e運(yùn)行管理平臺(tái)內(nèi)置的機(jī)房模型，可以對(duì)物理基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)際容量的使用進(jìn)行規(guī)劃，從而高效地配置設(shè)備并合理規(guī)劃機(jī)房。

容量管理模塊還可以預(yù)測物理基礎(chǔ)設(shè)施和機(jī)架式IT設(shè)備的最佳安放位置。通過對(duì)物理基礎(chǔ)設(shè)施的使用進(jìn)行優(yōu)化，減少擱淺容量，避免計(jì)劃外的宕機(jī)事件。

圖4 機(jī)房結(jié)構(gòu)化概覽圖

圖5 資產(chǎn)管理模塊界面

圖6 容量管理模塊機(jī)房模型圖

圖7 儀表盤模塊界面

借助基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的精確模擬，容量管理可在變更發(fā)生前主動(dòng)分析其影響，從而幫助用戶做出決策和規(guī)劃，確保物理基礎(chǔ)設(shè)施滿足當(dāng)前和未來需求。

容量管理模塊機(jī)房模型圖如圖6所示。

第二，氣流分析功能可以根據(jù)機(jī)房模型和溫濕度傳感器收集到的數(shù)據(jù)，模擬現(xiàn)有機(jī)房內(nèi)的制冷情況，并通過3D模型進(jìn)行展示，用戶可以通過機(jī)房溫濕度3D模型直觀地看到制冷對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的影響。

（3）儀表盤

機(jī)房運(yùn)維人員能夠通過儀表盤查看機(jī)房環(huán)境的關(guān)鍵信息，用戶可以根據(jù)自己的需要對(duì)展示信息進(jìn)行組合，提高機(jī)房環(huán)控?cái)?shù)據(jù)可視化程度。儀表盤模塊界面如圖7所示。

總結(jié)

該機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)建成后，通過機(jī)房設(shè)備數(shù)據(jù)資源搭建起一套可視化的基礎(chǔ)設(shè)施管理平臺(tái)，使該機(jī)房在達(dá)到A類數(shù)據(jù)中心機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)在機(jī)房環(huán)境監(jiān)控管理方面相比傳統(tǒng)管理方式有了質(zhì)的提升，提升了運(yùn)維人員的工作效率，實(shí)現(xiàn)了機(jī)房管理的智能化、制度化，為機(jī)房內(nèi)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行提供了有力保障。