集中值维模式下的智慧机房动环系统研究与设计

刘升伟，赵长超，牟振龙

（中国人民解放军31401部队，济南 250001）

1 智慧机房设计目标

智慧机房动环系统，在传统分布式机房集中动环监控系统基础上，一是增加机房环境自动调控能力，在动力环境出现问题时，能够自动快速启动调整程序，开启或关闭空调、油机等动环设备，确保机房环境合格、动力稳定可靠；二是增加动力环境设备的预检维护能力，将发电机启动维护、蓄电池放电维护和内阻测试等预检维护作业，交由系统自动执行。三是改变值勤监控内容。在集中监控端，值勤人员的主要职责是制订动环系统运行策略、查看动环系统实时运行和调控作业报告、查看动环调控设备告警等。

2 实现的主要功能

2.1 温湿度环境自动调节

系统实时监控机房温、湿度变化，当达到设置的阈值时，在系统自动控制下，启动高精密空调等调整设备，对温、湿度进行调整，当指标合格后，关闭相应设备。当机房内个别设备过热时，可以根据温度过高点在机房内的方位，选择最近的空调，提高调整效能，尽可能避免由于局部过热给通信设备带来运行隐患。

2.2 发电机自动应急启动

当机房出现市电停电等故障时，自动转入蓄电池组供电，同时系统迅速发出指令，启动应急柴油发电机，在发电机运行稳定、各指标达到供电要求后，切换至发电机供电。在检测到市电恢复稳定后（如设定在市电恢复20分钟后），关闭发电机，转入正常供电。

2.3 发电机自启动维护

作为应急供电装备，柴油发电机的日常维护十分重要。在长期未使用情况下，一般要求每周进行一次启动维护，并且无负载运行20分钟以上，以起到疏通油路、润滑设备、启动电池充电的作用。和蓄电池组放电维护一样，系统根据集中值维中心制订的策略，到达启动维护时间时，先检测到发动机本周是否进行了应急启动，如果已经进行了启动并持续供电超过20分钟，就不再进行此次维护，否则，按计划对发电机进行启动维护，检测启动后频率、电压指标，运行20分钟后自动关闭。

3 系统架构设计

集中值维模式下的智慧机房动环监控系统，主要有感知层、调节维护层、远程集中控制层、数据中心和决策维护层组成。感知层由无线网关和各种传感器组成，完成温度、湿度、空调水压、水浸、烟感、电压、电流、电池表面温度、门禁、发电机油量等信息的实时采集，A/D 变换等，并定时将采集到的信息通过无线网关，发送到远程控制主机。

调节维护层由高精密空调控制模块、发电机控制模块、蓄电池组测试维护模块等组成。在空调、发电机、蓄电池组等相关设备上安装智能控制节点。各节点根据设备厂家提供的控制开发接口进行嵌入式开发，由无线收发模块、处理模块、继电器等部件组成，主要任务是接收上级调控指令，进行指令转换，控制设备进行各种调控操作。

远程集中控制层包括远程控制主机及相应的应用软件，安装在远程机房内，负责实时收集感知层数据，上报数据维护中心，并按照集中决策维护层下发的策略，对机房内温湿度、电源等情况变化作出实时反应，向调节维护设备发出调节命令，确保机房内动力环境合格。同时，依据集中决策层下发的策略，通知调节维护层开展相应的预检维护作业。

数据中心可以部署在远程机房，也可以部署在云端，主要负责存储各远程机房内传感器的检测数据、调节作业情况和预检维护情况。

集中决策维护层部署在集中值维中心，由集中决策维护服务器和监控终端组成，负责监视各远程机房动环系统运行情况、制定维护策略、评估运行风险、显示各机房动环设备告警等。

4 主要技术选型

4.1 传感器网络和无线网关

各种传感器和智能控制节点均选用ZigBee 无线传感器，ZigBee 建立在IEEE802.15.4标准上，工作在2.4G和868/968MHz，传输速率为250kbps，室内复杂条件下传输距离为二十米以上，具有近距离、低功耗、低速率、高可靠性、组网能力强的特点。在机房内安装时，无需布线，每年更换一次5号电池即可保证能量供应。无线网关选用具有接入验证功能的工业级ZigBee 以太网网关设备，确保在机房内障碍物较多、电磁条件复杂等条件下的通信效果。当油机房距离较远，或受机房屏蔽影响，不能直接接入ZigBee 无线网络时，可采用ZigBee 节点接力或现场布设网线等方式解决。

4.2 数据维护中心

数据维护中心采用SQLServer、Oracle 等传统关系型数据库，实现各远程机房和集中决策服务器对数据的快速存取，并为日后对动环系统运行情况进行相关性分析、数据挖掘研究奠定基础。

4.3 集中决策维护层

集中决策维护层包括集中决策维护服务器和集中值维终端，采用B/S 架构，维护人员通过浏览器即可访问。与传统分布式机房集中动环监控系统不同的是，经过验证的值勤人员登录后，不再集中显示各机房动环系统温湿度、蓄电池电压、电流等具体数据，而是重点显示各远程机房动环系统运行情况，完成的调控作业、预检维护作业情况等，并实时显示各机房动环系统隐患告警（比如蓄电池内阻变化超出范围、发电机油量不足等）。

5 结束语

本文从动环系统专业值勤人员的角度出发，采用物联网技术和市场上广泛存在的智能控制设备，提出了一种集中值维模式下的智慧机房动环系统设计方案，解决了传统动环监控只“监”不“控”的问题，使得机房动环系统不仅具有精确的感官，也具有了敏捷的大脑和灵活的四肢，实现了机房动环维护的实时监测、即时调节、科学维护。系统将维护人员从日常繁重的调整维护作业中解放出来，专注于整体运行决策，减少了值勤人员工作量，提高了值勤维护能力。方案简单可行，适合开发实践。