數據中心機房動力環境監控系統設計探討

摘要：結合銀行數據中心建設項目，設計銀行數據中心機房電力環境監控系統，分析銀行數據中心機房監控對象，構建系統監控架構，給出監控實現方法，*運行一段時間后，提出優化措施和建議，對類似項目建設具有一定的參考意義。

關鍵詞：數據中心；動環監控；系統架構；網絡拓撲

引言

  銀行數據中心機房供配電、精密空調等基礎設施較多，設備維護人力資源較少，增加了基礎設施運維人員的工作強度和難度。為了及時發現和處理設備故障，設計了電力環境監測系統，并對運行中的主要問題采取了優化措施。

一系統

  監控對象銀行數據中心機房動力環境監控系統（以下簡稱動態環境監控系統）可分為三類：一是監控設備動力系統的實時工作狀態，如供配電系統開關狀態、ＵＰＳ以及柴油發電機等設備的運行參數和狀態；二是監測和控制機房內的運行環境，如溫度、濕度、漏水、氫濃度和消防；三是監控人員設備的進出，如門禁、攝像頭、防入侵等安全設備。但機柜內服務器、交換機、加密機等安全或網絡硬件設備的運行狀態未納入，不在本文討論范圍內。

二系統架構設計

1設計原則

  銀行機房動環監測系統的設計應遵循“集中、集成、智能"的設計模式，采用高標準的監控系統設計原則，實現主動、高效、流程的監控管理。

  穩定性、安全性、開放性、可擴展性、可擴展性、可擴展性

2系統架構

  動態環境監控系統采用計算機網絡、現代通信技術和控制技術，實時監控機房的動力設備和環境，實現無人值守機房的現代管理。硬件采用三層結構：底層為現場設備層，由監控設備、Ｉ／Ｏ采集模塊等。；中間層為數據采集處理層，由串口服務器、動態環服務器、交換機等組成。；頂層為數據應用層，由監控平臺或客戶端等終端組成。該軟件使用Ｂ／Ｓ結構，通過在機房安裝各種傳感器和數據采集設備進行底層數據采集，將所有子系統集成到統一的用戶界面下，對每個子系統進行統一的監控、控制和協調，形成統一的協同工作整體。系統架構設計如圖1所示。

圖1動環監控系統架構設計圖

三系統實現

1工程概況

  數據中心主機房設置在6位Ｆ，按功能細分為服務器機房1、2、3、網絡機房、配電室Ａ、Ｂ；配電室重要斷路器或開關、電量儀、ＵＰＳ防雷、主機房新風機、精密空調及漏水檢測、機柜ＰＤＵ、溫濕度、防入侵(紅外檢測)應納入動環監測系統。ＵＰＳ設置在電池室內－２Ｆ，設置在柴油發電機間－１Ｆ，13電源切換室設置在13電源切換室Ｆ，運維室設置在7Ｆ，消防氣瓶間設置在8Ｆ。

2硬件構成

  動環監控系統由兩臺服務器(雙機熱備)組成、２臺客戶端ＰＣ機器、監控大屏幕、核心交換機（Ａ、Ｂ網）、視頻匯聚交換機、門禁接入交換機、采集箱、串口服務器等組成。

(1)數據采集層核心設備設備

  收集箱負責收集開關量、溫濕度等原始數據，是整個監控系統的核心。采用深圳計算機架式，尺寸2Ｕ，可安裝在機柜內，箱內采集模塊通過端子排與監控設備連接。串口服務器采用計通ＯＡＯ－９０００Ｅ嵌入式智能管理單元集數據采集、分析、存儲和報警于一體，具有正確的故障定位能力，可滿足不同廠家設備數據信號的訪問和“翻譯"。

(2)供電與組網動環監控系統硬件

  設備的供電需要雙路ＵＰＳ電源，保證供電可靠性，滿足24ｈ不間斷提供服務的要求；此外，重要的硬件設備需要配置。例如，動態環服務器具有雙機熱備功能，采用“雙監控系統"＋雙數據庫模式保證了系統的連續運行。

  動環監控系統硬件設備的組網要求Ａ、Ｂ雙網運行設備逐級匯接模式，網絡設備由雙網運行設備逐級匯接。ＰＯＥ由交換機、接入交換機、匯聚交換機、核心交換機組成。ＰＯＥ交換機負責視頻攝像機的供電和數據傳輸；接入交換機使用二樓，二樓設有接入交換機。ＶＬＡＮ功能交換機負責采集單元中的數據收斂；采集交換機采用三層交換機采集采集單元中的數據收斂；ＰＯＥ交換機數據，避免了二層網絡過大造成的環路，也減輕了核心交換機的數據負擔。動環監測系統的網絡拓撲結構如圖2所示

圖2網絡拓撲結構圖

3軟件平臺

  動力環境集中監控平臺軟件采用動力環境集中監控平臺軟件Ｂ／Ｓ結構上，通過在機房安裝各種傳感器和數據采集設備進行底層數據采集，外部制造商設備需要提供通信界面及其開放的通信協議，進行數據“翻譯"處理，通過機房監控平臺集中監控，全中文、圖形化；界面結構層次清晰，實時反映數據狀態。集中監控平臺需要能夠在中文運行Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系統。動力環境集中監控平臺軟件采用模塊化設計，可分為采集層、處理層、管理層和顯示層，如圖3所示。其中，個人工作平臺可提供動態環境監控主界面、報警事件列表、待辦事項、報警等級統計、ＰＵＥ可自由選擇的個性化定制界面，如實時曲線、基礎設施分類餅圖等。報表管理可以根據機房管理的原始報表格式生成詳細的數據記錄報表和數據分析報表，存儲格式為Ｅｘｃｅｌ或ＰＤＦ；數據存儲時間應長于1年，并具有防篡改功能。在軟件交互界面中，動態環監控模塊可以直觀地看到每個機房的實時運行狀態，設置機房名稱、設備圖標等超鏈接可以直接到達子界面，通過溫濕度監控、門禁、視頻監控、溫度場、漏水監控、紅外監控、消防監控等按鈕，提供基于電子地圖、實時曲線、餅圖、折線圖、直方圖等形式的數據顯示，方便運維人員分析設備的歷史運行趨勢，判斷設備狀況。

圖3動力環境集中監控平臺軟件架構圖

  系統報警采用短信、電話、現場語音三種報警方式，報警等級分為緊急、重要、一般三個層次，不同層次的報警采用不同的報警方式實現報警信息的發送。無論系統在任何圖片中，都可以自動提示報警并顯示報警信息。當報警狀態解除時，系統可以自動發送相應的恢復信息，以便機房管理人員隨時掌握相關動態。

四系統運行中的問題及優化措施

1常見問題

  自動環監控系統運行以來，監控平臺數據未刷新，監控平臺計算機“假死亡"，數據采集不準確，系統報警泄漏、誤報、頻繁（報警信號抖動）和延遲報警。

  監控平臺數據不刷新；采集數據不準確；實時報警問題；報警漏報；報警誤報；頻繁報警；

2優化措施

  解決監控平臺數據不刷新的問題；解決采集數據的準確性問題；優化實時報警問題，有效優化報警信息，減少報警“信息轟炸"，不泄露重要報警信息。

五動環監控系統解決方案

  通過數據中心動態環監控系統，實現數據中心訪問控制狀態、水浸狀態、煙霧狀態、視頻狀態、環境狀態、高低壓配電狀態、設備運行狀態實時監控，實時報警，確保數據中心正常運行，避免運行環境失控導致配電設備運行故障，確保維護人員安全，延長設備使用壽命，降低配電室廣泛管理導致成本過高。同時，實現動態環監控，分析各能耗能源效率，幫助用戶優化能源效率。

1動環監控系統選型方案

六結語

  動態環監控系統在銀行數據中心基礎設施設備的運行和維護中發揮著重要作用，在一定程度上發揮了運維人員的“眼、耳、鼻"作用。動態環監控系統的正常運行在于7×２４ｈ不間斷的服務和重要的報警信息可以及時通知相關的操作和維護人員。動態環監控系統穩定、可靠、正確運行的關鍵在于系統架構、供電和網絡設計。在運行和維護過程中，系統不可避免地會出現一些問題，需要不斷總結經驗，梳理問題，優化和改進。本文基于銀行數據中心動態環監控系統的實際建設，設計和實現了系統，合理優化了運行中的問題，證明了該策略的可行性。

【參考文獻】 

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【3】安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版