物联网技术在数据中心监控系统中的应用与研究

徐友恒

摘 要：随着信息化建设的高速发展，数据量不断增加，数据中心的设施建设规模越来越大，设备密度越来越高，管理者对数据中心的监控系统要求也越來越高。然而，传统机房管理只停留在对动力、环境、安保等传统的监控层面，内容单一、页面简单、层次复杂，管理人员无法实时的监控到机房环境状态，也无法及时的发现异常，无法满足管理者对数据中心“集中监控、统一管理”需求。建设以各类监控系统为数据来源，能够全面展示机房各方面运行状态的综合运维管理平台变得尤为必要。

关键词：数据中心;物联网;监控系统

一、概述

物联网，即万物相连的网络，就是指通过射频技术、传感设备、红外感应器等各种设备和技术，把包含各种信息的物体，通过互联网的接入，实现对物品和过程的识别和管理，其目的就是实现全球物品信息的互联互通和共享。借助于物联网，可以很容易地建立起人与物之间的泛在连接，能够实时的获取和交换设备信息、人员行为信息和角色信息等。随着物联网技术的出现，物联网的概念被广泛应用在机房监控中，对机房动力、环境、和设备等运行进行全方位的实时运行监测。使用物联网技术的数据中心监控系统对不同类型的设备实现集中监控，包括对机房环境系统（温湿度监测、机房精密空调、非精密空调、漏水检测、烟雾检测等）、机房动力系统（包括ATS、配电柜和UPS 等）、安防系统（门禁、红外、消防等）和视频系统的监控，具有完善的监测和控制功能。该系统有效提高了维护人员的工作效率，极大减轻了机房维护人员的负担，实现机房可靠的科学管理。

二、系统设计

数据中心监控系统设计采用三层结构：设备采集层、传输层、管理层。采集层包括采集模块、控制模块、协议转换器、传感器等。采集模块用于快速采集各传感器及各设备的输出信号;控制模块执行监控中心及现场采集中心发出的控制命令;协议转换器用于将提供智能接口的设备接口转换为监控系统所需的RS485/RS232 接口，从而实现对设备的监控;传感器将现场检测信号转换为模拟量采集模块、数字量采集模块等设备所需的信号。传输层包括网络设备，负责将采集到的信息传输给系统管理主机。管理层包括系统应用服务器和数据库服务器等，完成监控管理的所有功能，可通过电话、短信猫、音箱等设备实现监控系统的不同报警提示。根据数据中心机房的建筑构造特点，采集层分成三个区域分别是数据中心、UPS 电池室和配电室，每个区域通过交换机连接到监控系统中心服务器。系统功能包括服务端功能和客户端功能，系统支持WEB 页面浏览。服务端功能包括：服务端配置、添加设备、配置阈值参数、配置报警参数等功能。在服务端通过采集箱及设备通信接口获取设备的各项运行指标信息，并上传到中心端服务器，将收集到的信息与设置的正常阈值对比得出设备是否异常，包括温湿度是否过高、空调是否正常、UPS 是否正常等。如有设备异常，则通过短信、微信、语音等方式向管理人员进行报警。客户端功能包括：机房环境监测、动力监测、报警管理、数据查询、报表统计等功能。用户可以通过客户端或者WEB 页面实时查看机房的各项指标运行状态，包括温湿度、动力、安防状况和视频监控信息等。另外可以根据不同的报警级别设置不同的通知，实现机房监测的管理需求。

三、系统实现

系统前端采集设备通信和用户访问均使用HTTP 协议，可以满足各类型的用户操作系统。系统构建在J2EE 的中心服务器上，采用SQL Server 2008 R2 Express 数据库进行存储，采用B/S 架构处理用户人机界面请求，采用C/S 架构处理监测数据采集和告警。采用apache-tomcat 提供稳定的客户端连接和Web 访问。服务端功能包含服务端配置、添加设备、配置阈值参数、配置报警参数等四大模块。客户端功能包含机房环境监测、动力监测、报警管理、数据查询、报表统计等五大模块。

四、关键技术与实现

良好的数据库设计能给系统带来安全稳定的运行，同时可以面向第三方提供简单明了的数据接口。系统数据库表包括设备参数表、事件参数表、设备参数历史数据表、门禁进出表。设备参数表中每个设备参数都有唯一的参数ID，每个设备都是由一系列参数组成;事件参数表中每个报警事件参数都有唯一的事件ID，每个设备可定义0 个到多个事件ID，通过读取事件参数表可获取事件的当前状态，是正常还是报警;每个设备都有一个表用于存储该设备的历史数据，表名由两部分组成“hisdata”+“设备ID”，假如温湿度的设备ID 为K2001，则对应的历史数据库表名为hisdata_K2001;门禁进出表储存门禁的各种动作和进出时间。机房内的有些设备，比如UPS 和精密空调可以通过通讯协议与接口来现实设备各个工作参数的实时监控，根据这些设备厂家提供的通讯协议，采用RS485 或RS232 作为物理接口接入系统服务器，并经过服务端的协议解析来实现信息的采集。UPS 型号不同，通讯协议也不同，例如OVERTOP UPS 采用MODBUS 协议，用二进制来表示数据。协议帧分为RTU 传输模式和ASCII 传输模式，RTU 格式字节包含：1 起始位，8 数据位，无校验位，2 位停止位，总共 11位。1 起始位，87 数据位，无校验位，2 位停止位，总共 10 位。

五、结语

数据中心监控系统的建设，实现了机房环境、动力设备、消防系统、视频监控等设备的统一监控，并能对出现的异常情况进行实时报警。该系统通过传感器采集数据和智能设备接口协议转换传输数据，实现整个数据中心的全面监控，不但加强机房设备安稳运行，保障机房安全，还减轻机房管理人员负担，降低维护成本，实现了机房无人值守，极大提高了机房管理效率，推动机房管理的智能化、科学化。

参考文献：

[1]周教生.基于物联网的数据中心智能监控系统[J].工业仪表与自动化装置，2018（2）.