数据中心动力环境监控系统的设计分析

徐转红

摘要：动力环境监控系统的良好性能，可保证数据中心运行的稳定性，该系统由监控设备、通讯设备以及信号处理设备等多个设备模块组成。可为系统的操控者开展系统的规划研究以及做好数据的处理工作，奠定良好基础。本文研究动力环境监控系统的设计方法，分析监控系统的特点和发展状况，最后研究如何实现监控系统。通过研究，帮助技术人员完善对数据中心动环监控系统的设计。

关键词：数据中心;动力环境监控;监控系统;处理

1 数据中心动力和环境监控系统分析

动力及环境监控系统使用三级层叠硬件结构，包括数据管理及展示系统、数据采集和被监控设备层。系统的监控对象包括配电设备、UPS电源、温湿度状况、漏水情况、电子门禁、视频监控、精密空调等设施，能够负责故障预警管理、性能管理、安全管理和視频监控等管理功能[1]。系统利用计算机数据库、网络、传感器等技术收集各个子系统的信息，为系统分析和处理数据结果提供客观依据。监控过程中，会对各种数据和标准数据进行比对，如果一些数据处于非正常状态，就及时通过电话、短信、邮件等方式发出警报。所有监控对象的历史状态数据还能在一定时间内被查询，帮助机房人员对监控对象的长期运行状况展开分析，研究各种设备的潜在风险，及时采取相应措施加强控制。

2 机房动力环境监控系统特点

2.1 完整性

系统平台具有强大的向上、向下接口，所以设计方案重要保证系统的完整性，系统需要支持数据中心的常用基础设施系统监控，能够进行楼宇自动系统、电能系统监控，机柜管理系统、安防和照明系统监控，并满足其他潜在用户对监控的需求。

2.2 稳定性

由于数据中心存储大量的数据，所以机房可用性一般为T3级别，个别甚至达到T4级别，对设施的稳定性要求极高。动力和环境监控系统作为基础设施的控制系统，必须能保持全天候稳定提供服务。

2.3 可靠性

动力环境监控系统的架构设计中，数据采集层使用工业以太网，部分现场设备使用智能数据采集器进行连接，利用工业以太网，完成子系统服务器的建立，然后再借助以太网的高效信息传输功能，将加载好的数据信息，输送到动力和环境监控系统主服务器上，完成设备信息的同步加载。为保证可靠性，可以使用模块化的设计方法，根据需求定制模块，同时也能满足升级和扩容功能，保证平台的可靠性[2]。

2.4安全性

监控系统的监控回路必须具备良好的保护功能，避免因为回路出现故障导致监控系统设备出现电器故障或者损坏。同时系统需要具备自检功能，在发生故障时，在屏幕上显示出存在问题故障的单元信息，展示故障的位置和故障的性质，通知工作人员及时进行更换。

3 系统的发展方向

3.1 监控系统朝着一体化发展

3.1.1 名称统一

监控系统中的各组件采取统一命名的方式，能够解决系统各个设备联接时出现的兼容性问题。监控点位名称和监控系统传输信号使用统一名称，也有利于值班人员发现系统问题后迅速确定故障的位置并展开维修工作。

3.1.2 统一的警告等级

数据中心可以根据后台设备业务范围和重要程度定位整个数据中心的级别，相应的动力环境监控系统可以选择设备的警告方式和匹配等级。各种主流厂商通过定制统一的警告规则，比如将系统分为三级告警，能够让值班人员及时了解系统安全状况，并做出针对性的控制。

3.1.3 软硬件使用统一架构

为保证系统的一体化建设效果，在环境动力监控系统进行顶层设计的工作中，也要是使用一体化的建设思路，确保硬件之间的兼容性，满足多类别系统的监控和管理需求，也方便开展软件开发工作。统一系统架构后，能让系统具有更高的稳定性和拓展能力。

3.2 基层监控智能化

芯片技术的快速发展让位于监控系统底层的监控设备也具备了很强的集成能力，数据具备了更大的采集范围，数据处理能力也明显提升。因此可以在基层监控设备中也引入智能化技术，提升监控效果。

3.2.1 数据筛选

通过在末端数据上安装嵌入式操作系统，可以在数据采集的同时在末端完成对数据的预处理工作，同步智能分析数据可以检测数据所具有的动态变化状况，能够将有意义的数据主动上传[4]。通过该机制，可以降低传输层的网络加载负荷，并延长采集设备的使用寿命，让监控平台具有更强的数据接收和分析能力。

3.2.2 智能报警功能

随着数据中心规模的逐渐增加，安全防范要求也在不断提升，监控对象不再仅限于数据中心的动力和环境设备，也需要在某些场景下通过基层监控数据的分析，实现监控数据和警报之间的联动。比如对于一些特殊场合，应该增加室外设备的监控和防盗告警，必要时，监控系统也需要监控电力电缆的状态。同时，监控终端叶璇哟对警报信息上报公安机关、消防机构，在紧急情况发生的情况下进行智能报警。

3.3 使用云储存技术

为了保证系统的功能适应当前复杂的需求，提升系统的可靠性和数据处理能力，需要将新技术应用于动力和环境监控系统。云储存技术能够将较大的数据集中储存，方便工作人员进行统一管理，监控终端的组态界面必须具备统计和存储管理功能[5]。由于目前硬件的功能有限，数量较大的数据并不适合在本地储存，不利于对数据的高效利用，也会影像数据的时效性。通过整合云技术，能够提升数据的存储速度，给系统提供快速、可靠的数据管理方式。云计算机的性能更强，而且数据的吞吐量较高，读取速度快，检索十分方便，而且能方便地进行各类业务的整合。

4 动力环境监控系统实现

4.1 BAS系统

BAS系统可以控制服务器通过OPC协议或者BACnet协议将子系统的参数向动力与环境监控系统实时上传。

4.1.1 冷冻水系统

对于冷冻水系统，可以利用到现场的冗余PLC控制器完成对冷却水泵、冷却塔运行状态的监测，也能针对变频水泵的频率做出反馈，确定水泵的故障状态，监测冷冻机冷冻水的出水问题，供回水压差和流量状况。如果冷冻水系统的温度、压力、流量等出现异常报警，动力和环境系统就会介入控制。

4.1.2 燃油系统

利用现场冗余PLC监控燃油泵的运行状态，分析燃油泵是否存在运行故障，可以自动或手动控制系统的启停。燃油探测装置能对过滤器压差进行监测，动力和环境监控系统的人机界面能显示警报信息。

4.2 电能监控系统

电能监控系统可以对数据中心的配电状况进行监控，包括对配电柜、UPS电源等系统的监测，监控数据会通过BACnet和OPC协议数据共享到动力和环境监控系统。监控配电柜通过总线接口接入以太网的网关计入监控系统服务器。服务器通过网关可以进行不间断的信息查询和采集，将信息发送给监控平台，监控平台能分析电压、功率数据，并对异常情况发出报警。

4.3 机柜管理系统

4.3.1 机柜监控

机柜监控系统在机柜的顶部设置交换机，可以利用智能数据采集系统将干球温度传感器、相对湿度传感器、露点温度传感器、异常报警等参数发送到RMS服务器。

4.3.1 精密空调监控

精密空调监控系统，可根据不同机房功能的划分，将同处于一个机房的精密空调接入到同一网关，RMS服务器通过网关完成实时不间断的轮询信息采集，将信息传递给监控平台显示和报警，动力和环境监控系统会通过精密空调运行状况，在界面上显示空调的运行参数，之后在故障的时候报警，在中控室中可以直接精确控制空调的启停，并修改温度和湿度的控制要求[6]。

4.4 其他建筑系统集成

4.4.1 照明系统

该系统的监控对象是机房的照明系统，使用照明控制器对机房内的照明支路进行独立远程开关控制，并利用视频监控系统的移动侦测功能，如果发现机房长时间没有普通照明，就仅保留疏散指示照明，如果发现机房区域有一场警报，可以通过远程监控开启该区域的照明系统。实现对照明系统的全生命周期管理，方便对照明系统的运行状态、故障状态的监控工作。

4.4.2 门禁监控

门禁监控的对象是机房中所有门的开关状态，门禁系统包括门禁控制器、读卡器、磁力锁、用户进出使用的IC卡。监控系统使用IP网络和门禁控制器通信和读取数据，包括门禁授权的信息、刷卡人的ID、时间、编号，可以在必要时控制开关门。数据中心都采取双向刷卡管理，门的状态利用磁输出开关量确定，通过开关量模块采集。在显示上，如果某个位置开门，则对应图标会同时开门，反之亦然。监控通过读卡方式对主要人员进行控制和记录，每人一张卡通过管理系统授权拥有进入不同区域的权限。

4.2.3 视频监控

视频监控系统会监控机房内的状况，利用视频画面和智能技术分析机房内的状况。监控系统使用网络储存单元、TCP/IP等网络技术，保证系统的稳定运行。监控过程中，可以进行定时录像、手动录像，对机房内的移动目标侦测录像，获得录像资料，智能系统会根据视频图像分析机房的状况，出现异常时会与其他安防系统联动。

4.2.4 消防监测

消防監测系统能判断机房内是否出现火灾，通过烟雾探测器、温度感应装置，系统能获得数据中心机房系统的运行状态。监控的实现利用了火灾报警主机提供的接口，使用OPC协议将机房区域内的火灾探测信号向动力和环境监控系统传输，系统通过分析各个部件的运行参数，确定是否存在火灾风险，如果存在问题就发出警报信号。

结束语：数据中心的动力与环境监测对数据中心的稳定性有着决定性的作用，为此必须根据数据中心的运行状况进行系统设计，引入云技术、AI技术等加强系统的控制能力，通过进行统一化设计，保证系统的稳定性。

参考文献

[1]宋阳，徐洋.高职院校中数据中心机房环境监控系统的分析[J].电子技术与软件工程，2021（12）：150-151.

[2]彭亮.数据中心机房环境动力设备的安装与维护[J].集成电路应用，2021，38（06）：28-30.