淺析動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)在氣象數(shù)據(jù)中心機房的應用

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是以計算機網(wǎng)絡技術為基礎，結(jié)合了通信、自動控制、新型傳感等多項技術的新型監(jiān)控網(wǎng)絡，其作用是為了監(jiān)控機房內(nèi)的環(huán)境和各動力設備。氣象數(shù)據(jù)中心機房的功能不僅是獲取氣象通信數(shù)據(jù)信息，同時也是維持整體通信穩(wěn)定的重要站點，而動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是保證氣象數(shù)據(jù)中心機房動力環(huán)境穩(wěn)定的關鍵。主要闡述了動力環(huán)境監(jiān)控的意義、系統(tǒng)組成部分、具體在中心機房中的應用及測試等方面展開論述，分析氣象數(shù)據(jù)中心機房應用動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的必要性，進一步分析了該系統(tǒng)的實際應用。

關鍵詞：動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)；監(jiān)控網(wǎng)絡；氣象數(shù)據(jù)中心

0引言

隨著信息化﹑數(shù)字化技術的持續(xù)發(fā)展，數(shù)據(jù)中心機房成為維持各單位日常業(yè)務正常運行的一部分。氣象數(shù)據(jù)中心機房的動力環(huán)境直接影響到機房內(nèi)各項工作的開展，因此只有保證氣象數(shù)據(jù)中心機房能為各運行設備提供一個安全、穩(wěn)定的運行環(huán)境，才能確保日常工作有條不紊地進行[1]。動力環(huán)境中存在著各種各樣的安全隱患問題，在一定程度下會干擾到氣象通信數(shù)據(jù)的上傳、處理和存儲，因此需要做好實時監(jiān)控。在傳統(tǒng)的氣象數(shù)據(jù)中心機房監(jiān)控工作中，調(diào)度人員與各機房管理人員主要通過電話方式來溝通，這種溝通方式缺乏靈活性，也無法讓管理人員詳細掌握信息，再加上一些管理人員存在工作態(tài)度懶散、管理意識薄弱的情況，導致氣象數(shù)據(jù)中心機房的動力環(huán)境管理不當，影響到數(shù)據(jù)的通信工作。同時，一些通信機房設置的地區(qū)也比較偏遠，不利于機房管理人員看守并及時排除設備故障。所以，為了解決在以往監(jiān)控工作中出現(xiàn)的問題，讓機房管理人員能夠第一時間獲知機房內(nèi)的動力和環(huán)境設備處于異常的狀況，智能化的動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應運而生[2]。

1動力環(huán)境監(jiān)控的意義

動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是一套能夠集中、高效地管理監(jiān)控機房的技術手段。建設動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，在一方面不僅能夠保證機房管理人員及時獲取到機房狀態(tài)信息，盡快消除其動力環(huán)境中的不利因素，避免了各運行設備出現(xiàn)故障，為機房動力設備運行的穩(wěn)定性及機房環(huán)境的安全性提供有力保障。另一方面動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)具備監(jiān)控靈活、全面的優(yōu)點，能夠遠程監(jiān)控并調(diào)整機房狀態(tài)，充分節(jié)省了人力資源，實現(xiàn)了機房的智能化值守。動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合了多項先進技術，在實時監(jiān)測動力環(huán)境的同時還能收集歷史數(shù)據(jù)和預警數(shù)據(jù)并集中分析，根據(jù)分析結(jié)果來把控環(huán)境的穩(wěn)定性，對整個計算機系統(tǒng)的正常運作起著至關重要的作用[3]。

2動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)組成

動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對機房內(nèi)各種動力和環(huán)境設備進行監(jiān)控、對機房突發(fā)狀況及時告警和對設備數(shù)據(jù)的查詢、生成報表等功能。通過將所有功能集中到一個統(tǒng)一的監(jiān)控管理平臺，使機房相關管理人員能夠更加高效地管理和維護氣象數(shù)據(jù)中心機房，不僅提高了管理人員對系統(tǒng)設備的管理水平以及應對突發(fā)安全事件的快速反應能力，而且也減輕了他們的工作強度，節(jié)省大量的人力成本[4]。如圖1所示，動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要由設備監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、報警管理、統(tǒng)計報表和系統(tǒng)設置等5個模塊組成。

圖1動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)組成圖

2.1設備監(jiān)控

設備監(jiān)控模塊的主要作用是采集被監(jiān)控設備的運行狀態(tài)與運行參數(shù)信息，并將信息傳輸?shù)綑C房監(jiān)控主機進行數(shù)據(jù)處理，*后經(jīng)由機房監(jiān)控主機將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳送到監(jiān)控管理服務器。監(jiān)控的對象包含了機房的溫濕度、消防狀態(tài)、漏水感應、配電、UPS和空調(diào)[5-6]。

2.1.1溫濕度監(jiān)控

機房的溫濕度監(jiān)控主要通過在機房服務器機柜等位置上安裝溫濕度傳感器，以此來掌握溫濕度的變化情況[7]。監(jiān)控管理服務器接收來自溫濕度傳感器回傳的數(shù)值，并判斷此時機房的溫濕度是否在設定范圍。若溫濕度值超出了設定值，監(jiān)控管理平臺會做出相應的提醒，并遠程自動開啟機房內(nèi)的普通空調(diào)調(diào)整室內(nèi)溫濕度。

2.1.2消防監(jiān)控

機房的消防狀態(tài)采用的是接收煙霧傳感器的輸出信號來實時監(jiān)控。當內(nèi)部煙霧過多時，監(jiān)控管理平臺會自動發(fā)出警報，以防止火災事故的出現(xiàn)。

2.1.3漏水感應

主要針對機房范圍內(nèi)比如窗戶以及空調(diào)附近等容易漏水的位置開展監(jiān)測。若感應到有漏水情況的發(fā)生也會作出實時警報。針對于漏水監(jiān)測功能的動態(tài)系統(tǒng)還分為了定位與不定位兩種類型，定位類型即是指通過監(jiān)測可判斷漏水情況出現(xiàn)的具體位置，不定位類型則是只能提醒機房有出現(xiàn)漏水，無法獲取位置，在該項監(jiān)測中，系統(tǒng)的控制器與傳感端共同作用，一旦發(fā)生漏水就會立即將信號傳輸?shù)奖O(jiān)控管理服務器。

2.1.4配電監(jiān)控

機房的配電監(jiān)控主要包括兩方面：市電監(jiān)測和精密配電監(jiān)測。機房配電柜市電進線總線的供電質(zhì)量直接關系到機房內(nèi)設備的安全，因此市電監(jiān)測不僅實時監(jiān)測供配電系統(tǒng)的供電狀態(tài)是否良好，同時也會監(jiān)測市電質(zhì)量，具體可監(jiān)測到的參數(shù)包括電壓值、電流值、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能以及頻率等，切實保證這些電力參數(shù)處于合理范圍，若參數(shù)異常監(jiān)控管理平臺也會做出相應的告警。

精密配電設施包括智能電表、配電柜、電源分配單元 (PowerDistributionUnit，PDU)以及列頭柜等等，在采用動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測時，可以對這些精密配電設施進行重要數(shù)據(jù)采集，包括其主路的各配電信息以及支路的電流值與電壓值，保證各項電路運行的穩(wěn)定性，若出現(xiàn)異常會發(fā)出告警。

2.1.5 UPS監(jiān)控

不間斷電源(UninterruptiblePowerSystem，UPS)是機房內(nèi)電力設備系統(tǒng)能夠正常工作的根基。對UPS進行實時監(jiān)測，一是對UPS的逆變器、整流器、旁路、電池總電壓以及負載等進行參數(shù)監(jiān)測，從而監(jiān)視其運行情況；二是根據(jù)預先設定的參數(shù)值的范圍來開展檢測工作，若是出現(xiàn)參數(shù)值越限則判斷為UPS發(fā)生故障，監(jiān)控管理平臺會發(fā)出告警，相應的告警情況也會被自動記錄；三是對監(jiān)測情況的記錄會自動生成曲線，可以更加直觀地看出運行各參數(shù)變化情況，通過與歷史曲線進行對比來獲得更多信息，進一步方便管理UPS[8-9]。

2.1.6空調(diào)監(jiān)控

數(shù)據(jù)中心機房中部署的空調(diào)有精密空調(diào)和普通空調(diào)兩種。普通空調(diào)主要用于調(diào)節(jié)機房溫濕度。根據(jù)區(qū)域內(nèi)的溫濕度情況對普通空調(diào)開展遠程開關調(diào)控，該項監(jiān)測功能的實現(xiàn)主要基于JZ-IEM系列監(jiān)控主機設施以及相應的空調(diào)控制接口，同時，控制的實現(xiàn)還需使用外接紅外控制器。

精密空調(diào)是有別于普通空調(diào)的精密設備，在監(jiān)控方面主要是實時監(jiān)測回風溫度和回風濕度等空調(diào)參數(shù)，以及壓縮機、制冷器、加熱器和加濕器等的工作狀態(tài)。此外，還會對組件的過熱、風扇過載以及濾網(wǎng)堵塞等情況開展監(jiān)控，保持精密空調(diào)的穩(wěn)定運行。

2.2數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理模塊由監(jiān)控主機完成。監(jiān)控主機作為被監(jiān)控設備和監(jiān)控管理服務器之間的中繼站，承擔著兩項工作任務：一是按照系統(tǒng)的業(yè)務需求將收集到的設備數(shù)據(jù)信息進行匯聚、加工、運算、存儲等處理，比如通過采集某區(qū)域多個溫濕度傳感器的數(shù)值，計算出這個區(qū)域溫濕度的平均值和*大值。根據(jù)數(shù)據(jù)處理需求，制定合理的數(shù)據(jù)計算規(guī)則、復雜事件處理規(guī)則；二是將數(shù)據(jù)信息繼續(xù)傳輸給監(jiān)控管理服務器。

2.3報警管理

監(jiān)控管理服務器在整個動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中有著*高指揮的作用。在監(jiān)控管理服務器上安裝基于集中監(jiān)控管理平臺軟件，并將各種被監(jiān)控設備的IP地址配置到這個集中監(jiān)控管理平臺中，可以用來查詢數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)全部設備的工作狀態(tài)和運行參數(shù)。系統(tǒng)根據(jù)被采集的監(jiān)控設備參數(shù)來判斷設備是否處于故障。若監(jiān)控設備的參數(shù)超出系統(tǒng)設定的閾值，集中監(jiān)控管理平臺會發(fā)出告警，并自動及時提醒機房管理人員存在異常情況。系統(tǒng)設有一般告警、重要告警和緊急告警3個告警級別，當有多件告警時間發(fā)生時，系統(tǒng)會按照告警等級的嚴重程度依次排隊進行處理。此外，當系統(tǒng)有告警發(fā)生時會生成告警記錄，內(nèi)容包括告警出現(xiàn)的時間以及結(jié)束時間、告警內(nèi)容、告警級別等，并能保存*近1年內(nèi)的告警記錄信息用于查詢和數(shù)據(jù)分析。

2.4統(tǒng)計報表

統(tǒng)計報表模塊分為兩部分：統(tǒng)計功能主要用于查詢告警記錄、設備監(jiān)控數(shù)據(jù)等內(nèi)容。報表管理功能是根據(jù)用戶需求將統(tǒng)計功能中查詢到的數(shù)據(jù)進行處理，用表格或者曲線的形式生成如告警統(tǒng)計報表、操作統(tǒng)計報表、歷史統(tǒng)計報表等多種報表用于機房故障信息的分析，加強機房運行可靠性和穩(wěn)定性。

2.5系統(tǒng)設置

系統(tǒng)設置功能模塊由常用設置、個性化配置和更新日志組成。常用設置包括設備的管理、用戶權(quán)限管理和系統(tǒng)的配置。個性化配置包括監(jiān)控管理平臺界面設置、平臺告警提示時間間隔、告警語言提示間隔等。更新日志記錄用戶對監(jiān)控管理系統(tǒng)的所有操作。

3在氣象數(shù)據(jù)中心機房中的應用—以福州市氣象局中心機房為例

福州市氣象局根據(jù)數(shù)據(jù)中心機房的現(xiàn)狀，在機房部署實施了動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。從目前該系統(tǒng)的使用情況來看，達到了能夠?qū)崟r監(jiān)控氣象數(shù)據(jù)中心機房運行狀態(tài)的效果，滿足了業(yè)務需求。

3.1監(jiān)控平臺展示

用戶通過本地瀏覽器訪問，就會進入到登錄界面，這時只要配置下端口就可以正常進入動力環(huán)境監(jiān)控管理平臺的主界面了，設備監(jiān)控界面見圖3。點擊左邊樹狀圖節(jié)點可以進入對應樓層機房的監(jiān)控界面進行查看，右上角的查看列表可以在每個區(qū)域的監(jiān)測點和組態(tài)圖之間切換。當設備處于正常狀態(tài)時，節(jié)點顏色為藍色，當設備處于異常狀態(tài)時，節(jié)點顏色根據(jù)告警的嚴重程度發(fā)生不同變化。監(jiān)控界面的右下角也會彈出告警信息提醒。

圖3設備監(jiān)控界面

點擊告警信息提醒進入“消息中心"界面，該界面會詳細記錄告警設備編號、告警設備名稱、設備所屬類型、告警等級、告警發(fā)生時間和告警次數(shù)等信息，方便機房管理人員及時定位故障位置解決問題，見圖4。

圖4告警信息提醒

3.2測試結(jié)果及分析

福州市氣象局數(shù)據(jù)中心機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，自其運行以來，各項功能均能正常使用。軟件指標可靠，具有直觀形象易用的圖形用戶界面，方便相關人員操作。目前已有的統(tǒng)計記錄表明：該動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)能提供及時、準確的監(jiān)測和告警信息。系統(tǒng)能根據(jù)先前制定的各種規(guī)則，將監(jiān)測到的告警信息及時發(fā)送給相關的業(yè)務值班人員，發(fā)送的告警信息與實際情況相符，尚未出現(xiàn)信息的錯報、漏報。生成的告警記錄詳細具體，涵蓋了告警出現(xiàn)的時間、告警原因及對告警處理過程等內(nèi)容，為后續(xù)分析、處理機房異常狀況的匯總工作提供了可靠的數(shù)據(jù)。該氣象數(shù)據(jù)中心機房的動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)具備準確的告警功能、詳細的分析處理功能，多維的提示功能，使氣象保障業(yè)務值班人員無需通過以往例行的巡查監(jiān)視的方式，就能夠得到準確的機房環(huán)境、動力設備運行狀態(tài)信息，當機房系統(tǒng)設備運行存在異常時，也能及時收到報警信息并盡早處理。氣象數(shù)據(jù)中心機房的運行維護水平更加高效智能，逐步走向真正意義上的“無人值班"[10]。

4安科瑞動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)介紹設備選型

4.1軟件介紹

通過數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)中心的門禁狀態(tài)、水浸狀態(tài)，煙霧狀態(tài)，視頻狀態(tài)，環(huán)境狀態(tài)，高低壓配電狀態(tài)，設備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，并進行實時報警，保障數(shù)據(jù)中心正常運行，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，減少配電室粗放式管理導致成本過高。同時實現(xiàn)動環(huán)監(jiān)控并對各用能耗能進行能效分析，幫助用戶實現(xiàn)用能效率的優(yōu)化。

系統(tǒng)功能

1. 展示當前數(shù)據(jù)中心總能耗，IT能耗，空調(diào)能耗，及其他能耗并且計算出當前數(shù)據(jù)中心實時PUE值，通過儀表盤形式直觀展示。

2. 選擇查看數(shù)據(jù)中心的中低壓配電系統(tǒng)主接線圖，并在一次圖顯示配電系統(tǒng)當前遙測、遙信數(shù)據(jù)和狀態(tài)。實時監(jiān)測各配電柜的電壓、電流等電力參數(shù)，變電站的溫濕度、煙感、水浸、門禁等環(huán)境情況。

3. 電氣接點溫度實時監(jiān)測，斷路器觸頭、觸臂、母排和線纜連接等位置安裝無線測溫傳感器監(jiān)測接點溫度，便于提前發(fā)現(xiàn)溫度異常導致的事故。

4. 監(jiān)測各變壓器各項參數(shù)，包括負載率、頻率、功率因數(shù)、三相不平衡度等，并且顯示歷時曲線圖，數(shù)據(jù)實時變化。

5. 電能質(zhì)量在線監(jiān)測，可以監(jiān)測電流和電壓諧波畸變率、電壓暫升暫降暫中斷等暫態(tài)事件記錄、ITIC容忍曲線等

6. 系統(tǒng)采集UPS輸入、輸出端和旁路三相電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)頻率，同時監(jiān)測UPS溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩余時間等數(shù)據(jù)。

7. 展示單體電池電壓、內(nèi)阻和溫度，預測電池帶載時剩余時間，每節(jié)電池數(shù)據(jù)均可以設置異常報警，及時發(fā)現(xiàn)蓄電池異常。

8. 展示精密配電柜內(nèi)進線和饋線回路電氣參數(shù)，包括電流電壓功率電能以及開關狀態(tài)，并可以對數(shù)據(jù)進行報警設置和分級，數(shù)據(jù)取自精密配電柜測量模塊。

9. 展示智能小母線的始端箱和插接箱電氣參數(shù)，包括電流電壓、開關狀態(tài)、插接點溫度，并對數(shù)據(jù)進行報警設置和分級。

10. 通過平面圖顯示數(shù)據(jù)中心能源分布，設備分布情況，并顯示設備能耗數(shù)據(jù)，點擊平面圖上設備可以進入具體設備監(jiān)控界面。

11. 實時顯示當前數(shù)據(jù)中心PUE值以及歷史PUE曲線。并且顯示各分項用能的用能情況及用能排行。監(jiān)測各變壓器運行及負載情況，給出本月變壓器輸出電能排行。

12. 顯示電能消耗日/月/年報表，并可對具體回路選擇曲線圖、餅圖進行展示。對數(shù)據(jù)中心用電數(shù)據(jù)進行同比、環(huán)比分析比較，查看用電趨勢。

13. 監(jiān)測精密空調(diào)的回風溫濕度，出回水溫度，并可以設定精密空調(diào)的溫濕度，達到更好的控制效果。

14. 監(jiān)測數(shù)據(jù)中心溫濕度、開關門、水浸、煙霧、噪聲、氣體濃度狀態(tài)等參數(shù)。曲線圖直觀明了，同時支持歷史數(shù)據(jù)查詢

15. 通過列表顯示各類報警事件數(shù)量，通過柱狀圖顯示逐日報警數(shù)量，提供報警總數(shù)以及增長趨勢。

16. 維管理功能，可針對數(shù)據(jù)中心各主要設備進行巡檢派工，消缺，搶修等維護工作。

4.2動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)設備選型

5總結(jié)

綜上所述，動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在氣象數(shù)據(jù)中心機房中的應用功能包括：(1)對機房動力環(huán)境設備的運行狀態(tài)和參數(shù)進行了實時監(jiān)測；(2)具備智能報警功能，可以使得管理人員對于及時獲知機房發(fā)生的異常信息；(3)能夠查詢當前和歷史時間下機房動力環(huán)境設備的參數(shù)數(shù)據(jù)以及告警記錄，通過生成報表來對比不同時間段數(shù)據(jù)發(fā)生的變化，為機房管理人員分析設備故障原因提供了便利，提高了機房運行的穩(wěn)定性?？傊?，動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是一種對動力環(huán)境進行實時監(jiān)測并調(diào)節(jié)控制的機制，在氣象數(shù)據(jù)中心機房中具有較高的應用價值。

【參考文獻】 

【1】黃恒，劉成浩，王彥明，等.通信機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應用探究[J].現(xiàn)代信息科技，2020，4(2)：90-91.

【2】黃恒，劉成浩，王彥明，等.通信機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應用探究[J].現(xiàn)代信息科技，2020，4(2)：90-91

【3】房 明，陳建云，智能化動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在氣象數(shù)據(jù)中心機房的應用

【4】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版