數據中心動環監控系統分析與應用

摘要：介紹了數據中心動環監控系統，并結合原理圖進行了詳細分析。該系統主要監控數據中心的電源設備和環境參數，如UPS、電池、配電柜、溫濕度、漏水監測等。將實現多機房、微模塊遠程網絡集中監管，從而為提高數據中心能源效率的指標PUE值奠定堅實基礎。

1.引言

數據中心動態環境監控系統是遠程監控數據中心的系統，是管理運維人員遠程集中維護和操作的基本支撐工具，是展示數據中心能效、協助節能的有效平臺，可以監控機房內各種設備的動態設備參數、環境狀態、能效測量和位置。通過環境狀態感知、環境狀態采集、環境狀態異常報警、環境狀態保存和環境狀態呈現等幾個步驟，可以實現上述監控功能。

(1)機房動力環境監測系統監測對象包括：柴油發電機、配電柜、列頭柜(或母線槽)、UPS、電池組、溫度和濕度、水滲漏、精密空調、氫氣檢測、視頻監控、門禁等。最終集成在動環監控平臺上進行統一管理。在故障報警之前，可以進行預警。當故障報警發生時，可以通過各種方式通知管理人員，管理人員可以方便地設置和調整報警參數和條件。

(2)系統將通過TCP/IP網絡傳輸數據，采用B/S結構，便于遠程訪問和集中監控。監控設備或子系統通過串聯/網絡連接到監控服務器；每個智能設備根據同一設備的一定數量分為不同的組，通過串聯連接的每個組設備手拉手串聯，然后連接到嵌入式收集器；該項目通常在消防值班室配備監控服務器，也可以在電力室配備監控服務器。嵌入式收集器和監控服務器數據庫數據庫實時同步，以便監控和報警。嵌入式收集器具有該存儲功能?！珨祿?2個月。

以下是系統監控的設備和參數的詳細介紹。

1.1動力監控

1.1.1柴油發電機監測

通過柴油發電機帶來的智能數據接口，可以實時監控和顯示發電機的三相輸出電壓、三相輸出電流、輸出功率、輸出頻率、啟動電池電壓、液位和工作狀態。同時，發電機的工作模式(手動自動)也可以、開關的自動轉換（ATS）監測和報警各種故障，如狀態、柴油泄漏、啟動失敗、過載、緊急停車等。

1.1.2開關電源監控

三相輸入電壓、三相輸出電流、輸入頻率、輸出母線電壓、整流模塊單體輸出電流、總負載電流、電池充電電流、主要分路電流等參數通過智能數據接口實現實時監控。通過開關電源的智能接口，信號通過總線連接到數據采集器，監控平臺監控機房內開關電源的運行情況。

1.1.3配電柜、列頭柜和開關監控

監控信號線連接到列頭柜、UPS輸入柜、UPS輸出柜、二級空調配電柜的智能接口電量計，納入統一監控平臺。監控相電壓、線電壓、電流、功率因數、有功功率、無功功率、頻率等參數。各配電柜總進線的三相電源，同時監控各回路開關和ATS開關的狀態。

1.1.4UPS主機監控

監控平臺軟件通過UPS設備提供的智能數據接口實時監控UPS。對UPS參數進行實時監控:輸入輸出和旁路電力參數(電壓、頻率、負載數據等)。)，電池參數(總電壓、總充放電電流、溫度、備用時間等。)，工作狀態(工作模式)，同步狀態，UPS/旁路電源、整流器、逆變器、旁路、電池部件等故障狀態等。

1.1.5電池監測

通過單個電池檢測模塊連接每個電池，然后電池檢測儀通過總線將信號連接到數據采集器，實時監控電池報警。此外，它還能實時監控電池組的總電壓、充放電電流、單節電池電壓、單節電池內阻(可選)和極柱溫度，并具有單節電池模擬量監控接入功能。

1.2環境監控

1.2.1溫度和濕度監測

帶液晶顯示面板的溫濕度傳感器安裝在機房重要區域(如冷熱通道、UPS室、電池室等)。)，一旦發現異常，立即啟動報警。設備的熱出風口不允許安裝溫濕度傳感器。溫濕度傳感器監測環境溫度和濕度，不僅可以在液晶面板上看到當前的實時溫度和濕度值，還可以通過總線將信號連接到數據采集器中進行遠程實時監控，同時可以與其他設備或系統聯動。如果溫度過高，空調制冷可以自動啟動。

1.2.2漏水監測

在有水源的地方，如空調主機周邊區域、空調排水管周邊區域、機房內含水管周邊區域等。，安裝定位水浸傳感器(通常是漏水繩)。水浸主機控制器直接將漏水報警信號通過總線接入數據采集器進行實時監控。

1.2.3精密空調監控

當機房溫度異常時，會嚴重影響機房其他設備的運行。精密空調設備通過總線直接將監控信號接入數據采集器進行遠程實時監控。通過智能通信接口，實現空調狀態(開機、關機)實時監控以下功能。、當前溫度值、工作模式、空調模式、風速、調溫設置、定時啟動時間、溫度控制啟動上下限閥值等。

1.2.4濕膜加濕器監控

可以通過智能數據接口，監控機房、電力室、配套房間濕膜加濕器的運行參數和故障報警。

1.3其他監控

1.3.1視頻監控

視頻監控作為安全控制、遠程監控和事故追溯的重要手段，應在施工初期提前按要求部署視頻監控系統，并通過攝像頭等設備對關鍵區域進行監控。

機房的所有分區都有監控，重要機房的所有過道和冷熱通道至少設置了兩個攝像頭形成對射，沒有盲點覆蓋，配備7*24小時視頻監控條件。通常采用1080P高清攝像頭，配備具有人臉識別功能的攝像頭和門禁大門進出機房大廳。所有視頻數據保存時間為90天，具有智能監控、離線報警等功能。

1.3.2門禁管理

門禁管理可以在線授權和撤銷，配置門禁參數，遠程操作開門，事故斷電常開，防止撤銷等。它具有持卡人員配置管理功能，可以配置管理部門人員信息，可以按時分配持卡人員權限。該系統可以實時反映當前的門禁狀態，遠程操作門禁開關，實時監控持卡人員的進出情況，實時提示操作結果和報警信息?？梢圆樵內藛T的進出記錄、操作記錄、報警記錄，管理各種信息，輸出各種統計報表。

1.3.3新風機組監控

監控新風機組風扇的運行狀態、故障狀態、手自動狀態、新風閥執行器的開關狀態、過濾網堵塞狀態(壓差)、送風溫度等，控制電動閥開度，新風機組的開閉(雙DO)、開啟和關閉新風閥執行器(雙DO)。

1.3.4氫氣監測

通過采集模塊數據，監測電池室內氫氣濃度，采集氫傳感器濃度。

1.3.5各類風機監控

對送風機、排風機、補風機等各類風機的運行狀態、故障狀態、手自動狀態等進行監控，控制風機的開啟和關閉(雙DO)。

注:最后三項監控現在通常納入BA系統。根據氫氣監測、制冷劑泄漏監測等。，各種風扇的啟動和停止應聯動管理。如果風扇管理多個機房，風閥執行器的啟動和停止應聯動管理。新風機組監控通常有兩種模式:(1)如果新風機組使用冷凍水作為冷源，則由BA系統監控具體的DI。、DO、AI、AO信息點；(2)如果直彭新風機組使用特定介質作為冷源，自帶室外機組，通常通過智能數據接口將產品自成一體，整體連接到BA。

1.4原理圖展示

2.動環監控系統解決方案

通過數據中心動態環境監控系統，實現了對數據中心的門禁狀態、水浸狀態、煙霧狀態、視頻狀態、環境狀態、高低壓配電狀態、設備運行狀態的實時監控，并進行了實時報警，確保數據中心的正常運行，避免了配電設備運行故障，保證了維護人員的安全，延長了設備的使用壽命，降低了配電室的粗放式管理，導致成本過高。同時實現動態環境監控，分析各種能耗和能效，幫助用戶優化能效。

2.1系統功能

(1)通過儀表盤直觀展示當前數據中心的總能耗、IT能耗、空調能耗等能耗，并計算出當前數據中心的實時PUE值。

(2)選擇查看數據中心中低壓配電系統的主接線圖，并在一張圖中顯示配電系統目前的遙測、遙信數據和狀態。實時監控各配電柜的電壓、電流等電力參數，變電站的溫度、濕度、煙霧、水浸、門禁等環境條件。

(3)電氣接頭溫度實時監測，無線測溫傳感器監測接頭溫度安裝在斷路器觸頭、觸臂、母排和電纜連接處，便于提前發現溫度異常引起的事故。

(4)監控負載率、頻率、功率因數、三相不平衡等各種變壓器參數。，并顯示歷時曲線圖和實時數據變化。幫助用戶直接

(5)電能質量在線監測，可監測暫態事件記錄、ITIC容忍曲線等。電流和電壓諧波畸變率、電壓暫升暫降暫停等。

(6)系統采集UPS輸入、輸出端和旁路三相電壓、電流、有功功率、功率因數頻率，同時監控UPS溫度、電池電壓、當前負載下的剩余時間等數據。

(7)顯示單個電池的電壓、內阻和溫度，預測電池攜帶時的剩余時間，每個電池數據都可以設置異常報警，及時發現電池異常。

(8)展示精密配電柜內進線和饋線電路的電氣參數，包括電流、電壓、功率、電能和開關狀態，并可設置和分級數據，數據取自精密配電柜的測量模塊。

(9)展示智能小母線的始端箱和插入箱的電氣參數，包括電流電壓、開關狀態和插入點溫度，并設置和分級數據。

(10)通過平面圖顯示數據中心的能源分布、設備分布以及設備的能耗數據。點擊平面圖上的設備進入具體的設備監控界面。

(11)當前數據中心的PUE值和歷史PUE曲線實時顯示。并顯示每個子項目的能耗和能耗排名。監控變壓器的運行和負載，并給出本月變壓器的輸出電能排名。

(12)顯示每月/年的電能消耗報表，可以顯示具體電路的曲線圖和餅圖。對數據中心用電數據進行同比和環比分析比較，查看用電趨勢。

(13)監測精密空調的回風溫度和濕度，并能設定精密空調的溫度和濕度，從而達到更好的控制效果。

(14)監測數據中心的溫度、濕度、開關門、水浸、煙霧、噪音、氣體濃度等參數。曲線圖直觀清晰，支持歷史數據查詢

(15)通過列表顯示各種報警事件的數量，通過柱狀圖顯示每天的報警數量，提供報警總數和增長趨勢。

維護管理功能，可對數據中心各主要設備進行巡檢、消缺、搶修等維護工作。

2..2動環監控系統選型方案

3.結語

數據中心動環監控系統將實現多機房、微模塊遠程聯網集中監管，工作人員在總控中心即可統一對數據中心下屬多個機房和微模塊進行統一管理，實時監控動力設備和機房環境的狀態，及時檢測各類故障并通知相關人員操作處理，可遠程進行維護、數據備份、升級，提高機房無人值守的安全可靠性。同時，能對數據中心園區、每棟建筑、每個機房、每個微模塊乃至每個機架機柜的能效進行計量展示，協助制定合理的節能方案，從而為提高PUE值、降本增效奠定堅實的基礎。

【參考文獻】

【1】GB50314-2015.《智能建筑設計標準》. 北京：中國計劃出版社，2015.

【2】常紅波．淺談數據中心動環監控系統［Ｊ］．信息技術與信息化，2019（12）：13-15.

【3】安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版