浅谈数据中心机房动环监控系统的设计

摘 要： 机房动力和环境监控系统是对分布的精密机房及通信局（站）内的电源、空调、油机、蓄电池、高低压配电等多种设备和环境的各种参数、图像、声音等进行遥测、并对设备进行集中监控、集中维护和集中管理，是现代化机房管理手段和技术的具体体现。
关键词： 现代化机房管理手段；机房动力监控；机房环境监控
1前言
    由于数据业务的迅猛发展,数据设备及存储设备的不断更新,规模越来越大,需要进一步加强设备的维护和管理,保证数据系统的良好和安全运行,实行集中维护势在必行。
现代化的机房动力环境集中监控管理系统的产生正是这种需求的体现,它具有实时监控运行状态、预期故障发生、在故障出现时对故障迅速进行定位和排除、记录和处理相关数据、进行综合管理、统一调度等多重能力,进而显著提高动力设备运行的可靠性以及保证数据系统的安全畅通,以实现减少人员维护量,提高工作效率和运维水平，实现机房内少人和无人值守。
2 现代化数据中心机房动力及环境监控系统的主要特点
 现代化机房监控系统主要实现的功能具体体现在以下几个方面：
 1） 能够对机房进行全天时视频监控，并对监控图像采用数字录像的形式予以保存已备在以后随时可以调用查阅。
 2） 可以与机房已建成的门禁管理系统进行联动和有机结合，并通过实现和门禁系统无缝集成，从而加强对进出机房人员的身份核实和登记，实现机房人员的有效管理。
 3） 通过音视频监控、能够使机房管理人员随时随地查看机房设备和机房人员的工作情况，并且可以通过监控系统进行视频通话，在加强机房监控的同时还具有较强的互动性。
 4） 系统中的环境监测设备，能够随时对机房内空调系统、防雷监测系统、新风系统、漏水监测以及机房温湿度等机房环境保障设备的工作状态进行监控和数据采集。
 5） 当系统在接受到监控设备发出的告警信号后，能即时产生报警信息，同时在一定范围内具有启动其他预警设备的联动功能，例如监控录像、备用发电机、备用空调、消防设备以及新风机等。
 6） 可以与机房内配电设备相结合，机房值班管理人员可以同时通过环境监控系统随时对机房电力配置和运行情况进行查看和巡视。
 7） 监控系统管理平台具有人性化的操作界面，操作简单快捷，具备人机对话、语音提示以及汉字支持等功能；当出现告警信息时，告警信号应具有声光电的表现效果，将告警信息在一时间以电子邮件、手机短信息、电话、桌面告警的形式告知相关技术人员，并对出现的告警信息进      行故障快速定位和故障点初步判断。
3 监控子系统
由于机房具有很多类型的设备：或有智能型接口或没有，或为自动化或是非自动化,接口多种多样，因此监控系统有可以容纳各种设备 （包括智能和非智能设备） 的能力，尽量利用其已有功能来达到监和控的目的。为此，要求采集单元需标准化、模块化、智能化，用以采集连接各种不同的智能及非智能的电源、空调、UPS设备，和环境保安设施，构成组态式、可拆可扩容的灵活网络。
 系统现场设备采集界面均使用光隔离界面，可避免雷击或监控设备故障造成动力设备故障。系统施工按电力系统施工标准进行，针对AC380V、DC48V等强电信号，系统使用传感器将其转变为4- 20MA（DC1- 5V） 的标准信号，既保证数据传输的精度，又做到监控系统与电力系统的隔离，不会因监控设备的采用影响到电力设备的运行及改变其设备的性能。
监控系统现场采集与控制的硬件部分有良好的电磁兼容性和足够的耐过压、耐过流及抗雷击能力。系统不产生任何电磁波及电磁干扰，被控设备处于任何工作状态下，系统均能正常工作。
3.1 动力监控 （UPS监测）
    通过 UPS设备提供的 RS485 （或RS232） 智能接口及通讯协议，采用总线的方式将UPS的监控信号直接 （或经通讯转换模块将RS232转换成 RS485 信号后） 接入监控服务器的串口，由监控平台软件进行UPS的实时监测。
3.2 机房运行环境监测
    通过系统安装部署在机房各个关键角落的温湿度感应探头及漏水监测器，可对机房内的温度、湿度进行实时监控检测、一旦机房内的温度、湿度达到或超过感应设备预先设定的阀值时，设备就会启动告警流程，并在实时监控平台告警界面上进行显示的登记，并通过与通信预警模块进行联动，在一时间通知机房值班人员对故障点进行及时响应及处理。
3.3 蓄电池监测
    通过加装蓄电池检测仪与每节电池进行连线监测，多台蓄电池检测仪通过 RS485 智能接口及通讯协议采用总线方式将信号接入监控服务器的串口，由监控平台软件进行蓄电池的实时监测。
3.4 市电监测
   通过在配电柜中安装带液晶显示的电量仪对进线实现监测，既可在配电柜表面实时看到电量仪采集到的参数，亦可通过电量仪的RS485 智能接口和通讯协议采用总线的方式将信号接入监控服务器的串口，由监控平台软件进行市电的实时监测。
3.5 配电开关监测
   通过高压交流隔离转换模块将配电开关下出线的强电信号转换成低压直流信号后接入8路隔离数字量输入模块中进行实时状态采集，再通过 8路隔离数字量输入模块的RS485 智能接口及通讯协议采用总线的方式将信号接入监控服务器的串口，由监控平台软件进行开关状态的实时监测。
3.6 漏水监测
    通过在有水泄露地方的四周敷设漏水感应器，当发生漏水时感应器将报警信号传给定位式测漏控制模块，通过定位式测漏控制模块提供的RS485 智能接口及通讯协议，采用总线的方式将漏水报警信号直接接入监控服务器的串口，由监控平台软件进行漏水的实时监测。
3.7 防雷监测
采用 8 路隔离数字量输入模块采集防雷器提供的干接点信号后，再通过 8路隔离数字量输入模块的RS485 智能接口及通讯协议采用总线的方式将信号接入监控服务器的串口，由监控平台软件进行防雷器状态的实时监测。
4安科瑞动环监控系统介绍设备选型
4.1软件介绍
  通过数据中心动环监控系统，实现了对数据中心的门禁状态、水浸状态，烟雾状态，视频状态，环境状态，高低压配电状态，设备运行状态进行实时监测，并进行实时报警，保障数据中心正常运行，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员安全，延长设备使用寿命，减少配电室粗放式管理导致成本过高。同时实现动环监控并对各用能耗能进行能效分析，帮助用户实现用能效率的优化。

系统功能
 1）展示当前数据中心总能耗，IT能耗，空调能耗，及其他能耗并且计算出当前数据中心实时PUE值，通过仪表盘形式直观展示。
 2）选择查看数据中心的中低压配电系统主接线图，并在一次图显示配电系统当前遥测、遥信数据和状态。实时监测各配电柜的电压、电流等电力参数，变电站的温湿度、烟感、水浸、门禁等环境情况。
 3）电气接点温度实时监测，断路器触头、触臂、母排和线缆连接等位置安装无线测温传感器监测接点温度，便于提前发现温度异常导致的事故。
4）监测各变压器各项参数，包括负载率、频率、功率因数、三相不平衡度等，并且显示历时曲线图，数据实时变化。帮助用户直
5）电能质量在线监测，可以监测电流和电压谐波畸变率、电压暂升暂降暂中断等暂态事件记录、ITIC容忍曲线等
 6）系统采集UPS输入、输出端和旁路三相电压、电流、有功功率、功率因数频率，同时监测UPS温度、蓄电池电压、当前负载下的剩余时间等数据。
7）展示单体电池电压、内阻和温度，预测电池带载时剩余时间，每节电池数据均可以设置异常报警，及时发现蓄电池异常。
8）展示精密配电柜内进线和馈线回路电气参数，包括电流电压功率电能以及开关状态，并可以对数据进行报警设置和分级，数据取自精密配电柜测量模块。
9）展示智能小母线的始端箱和插接箱电气参数，包括电流电压、开关状态、插接点温度，并对数据进行报警设置和分级。
10）通过平面图显示数据中心能源分布，设备分布情况，并显示设备能耗数据，点击平面图上设备可以进入具体设备监控界面。
11）实时显示当前数据中心PUE值以及历史PUE曲线。并且显示各分项用能的用能情况及用能。监测各变压器运行及负载情况，给出本月变压器输出电能。
12）显示电能消耗日/月/年报表，并可对具体回路选择曲线图、饼图进行展示。对数据中心用电数据进行同比、环比分析比较，查看用电趋势。
13）监测精密空调的回风温湿度，出回水温度，并可以设定精密空调的温湿度，达到更好的控制效果。
14）监测数据中心温湿度、开关门、水浸、烟雾、噪声、气体浓度状态等参数。曲线图直观明了，同时支持历史数据查询
15）通过列表显示各类报警事件数量，通过柱状图显示逐日报警数量，提供报警总数以及增长趋势。
16）维管理功能，可针对数据中心各主要设备进行巡检派工，消缺，抢修等维护工作。
4.2 动环监控系统设备选型




5 总结
随着企业信息化建设的快速发展，信息设备的大量投入，很多企业在机房监控管理方面，仍然保留传统的运作方式，传统的机房管理仍然采用值班制度，每天要不时对机房、UPS电源等重要环境进行巡视，不仅加重了管理的负担，而且对夜间及突发事故往往无法进行监控；对事故发生时间及责任也没有科学的管理；更缺乏对已发生的故障作全面的分析和统计。这种旧式的监控管理方法已经不能适应信息安全管理的需要。尤其是对于金融、电信、政府、制造、通信等应用领域来说，机房的智能化监控与管理可以保证系统的可靠性与可用性，便于设备的集中控制，降低管理成本，提高效率。
【参考文献】
【1】数据中心动力和环境监控系统,黄河水利委员会信息中心.赵凯.景云.贾楠
【2】安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5版
作者简介：王蒙蒙，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司