淺談數據中心機房動力環境監控系統設計與優化

摘要：結合銀行數據中心建設項目，設計銀行數據中心機房動力環境監控系統，分析銀行數據中心機房監控對象、搭建系統監控架構，給出監控實現方法，*后針對運行一段時間出現的問題，提出優化措施和建議，對同類工程建設具有一定借鑒意義。

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。為了及時發現設備故障并進行處理，本文設計了動態環境監控系統，并對運行中的主要問題進行了優化。

1系統監控對象

銀行數據中心機房動力環境監測系統(以下簡稱動態環境監測系統)的監測對象可分為三類:一是監測設備動力系統的實時工作狀態，如供配電系統的開關狀態、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、氫氣濃度和消防；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不包括在內，不在本文討論范圍內。

2系統架構設計

2.1設計原則

銀行機房動態監控系統的設計應遵循“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；安全；開放；可擴展性。

2.2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化管理。硬件采用三層架構:底層為現場設備層，由監控設備、Ｉ／Ｏ采集模塊等組成；中間層為數據采集處理層，由各串口服務器、動環服務器、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。軟件上使用Ｂ／Ｓ結構方面，在機房內安裝各種傳感器和數據采集設備進行底層數據采集，在統一的用戶界面下集成所有子系統，統一監控、控制和協調各子系統，從而形成統一協同工作的整體。系統結構設計如圖1所示。

圖1動環監控系統架構設計

3系統實現

3.1工程概況

數據中心的主機房設置在66Ｆ，根據功能細分為服務器機房一、二、三、網絡機房、配電室。Ａ、Ｂ；重要斷路器或配電間的開關，電量計，ＵＰＳ以及防雷，主機房新風機，精密空調及漏水檢測，機柜ＰＤＵ、溫度、濕度、防入侵(紅外檢測)應納入動環監測系統。ＵＰＳ電池室設置在－２Ｆ，柴油發電機之間的設置－１Ｆ，三個電源切換室設置在1Ｆ，運營室設置為7個Ｆ，安裝在消防氣瓶間Ｆ。動態環境監控系統的監控對象見表1。

3.2硬件構成

2臺服務器(雙機熱備)動環監控系統、２臺客戶端ＰＣ機器，監控大屏幕，核心交換機（Ａ、Ｂ網）、視頻匯集交換機、門禁接入交換機、收集箱和串口服務器等。

3.3軟件平臺

采用動態環境集中監控平臺軟件Ｂ／Ｓ結構，通過在機房內安裝各種傳感器和數據采集設備進行底層數據采集，外部廠商設備需要提供通信接口及其開放通信協議進行數據“翻譯"處理，通過機房監控平臺進行集中監控，全中文、圖形化；界面結構層次清晰，數據狀態實時反映。集中監控平臺可以在中文運行Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系統。采用模塊化設計的動態環境集中監控平臺軟件，可以分為采集層、處理層、管理層和展示層，如圖3所示。其中，個人工作平臺可以提供動環監控主界面、報警事件清單、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、基礎設施分類餅狀圖等。詳細的數據記錄報表和數據分析報表可以根據機房管理的原始報表格式生成，存儲格式為Ｅｘｃｅｌ或ＰＤＦ；數據存儲時間應長于一年，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。機房名稱、設備圖標等超鏈接可以直接到達每個子界面。通過溫度和濕度監控、門禁、視頻監控、溫度場、漏水監控、紅外監控、消防監控等按鈕。，可以直接到達每個子屏幕，并提供基于電子地圖、實時曲線、餅狀圖、折線圖、直方圖等多種形式的數據顯示模式，方便運維人員分析設備的歷史運行趨勢。

圖2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。報警等級分為三個等級:緊急、重要和一般。不同級別的報警通過不同的報警方式發送報警信息。系統可以自動提示報警，顯示報警信息，無論系統在哪個圖片。當報警狀態解除時，系統可以自動發送相應的恢復短信，讓機房管理人員隨時掌握相關動態。

4系統運行中存在的問題及優化措施

4.1常見問題

自動環監控系統運行以來，監控平臺數據沒有刷新，監控平臺電腦“假死"，數據采集不準確，系統報警漏報、誤報、頻繁發生(報警信號抖動)，報警延遲。

不刷新監控平臺數據；數據采集不準確；實時報警問題；

4.2優化措施

（1）監控平臺數據不刷新問題的解決方案。運維人員需要熟悉動態環境監控系統的結構和網絡拓撲，從單點設備故障到網絡故障排除。必要時，他們可以優化系統結構或網絡拓撲，冗余備份采集設備或設備，或通信重要監控對象。Ａ、Ｂ雙網通信。

（2）采集數據的準確性。檢查智能儀表設備或第三方設備的通信協議是否準確，并與原廠商的技術支持核實設備協議文本的正確性。如果更換智能儀表時沒有核對通信協議，數據將不準確或無法收集。檢查通信故障，首先檢查物理連接是否有問題，然后檢查通信配置，檢查波特率、檢查位置、串口設置等是否有問題。檢查采集裝置或采集箱、溫濕度探測器等硬件本身是否有故障，排除設備硬件故障導致數據采集不準確的問題。

（3）優化實時報警問題。第一，嚴格控制智能設備的串聯數量，避免串聯設備數量過多導致數據上傳緩慢，進而導致報警延遲。合理配置ＦＳＵ通過調整動環設備的掃描周期，可以縮短采集裝置對各測點的詢問時間，從而提高采集速度。其次，合理選擇設備測點，合理選擇和優化重要測點，避免過度掃描測點造成收集器負擔過重，進而影響收集效率。此外，運維人員應避免掃描非重要數據占用過多資源，造成收集緩慢。此外，通過軟件控制頻繁報警和非合理數據引起的報警，可以增加報警回差屏蔽功能。如果數據采集值超出合理范圍，可以通過設置有效的閾值上下限來屏蔽這部分數據，消除誤報警。除了在軟件端屏蔽有效門限外，電磁干擾在傳輸過程中產生的誤警也可以在傳輸線路上安裝抗干擾磁環，以減少干擾。*之后，通過人工智能等先進手段，對報警邏輯關系進行分析，對報警信息進行合理分類。如果增加報警溯源功能，劃分主次報警，確定報警設備的主從關系，進而有效優化報警信息，減少報警的“信息轟炸"，同時不遺漏重要的報警信息。

5安科瑞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。

5.1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。

5.2 安科瑞動環監控系統選型方案

6結語

動環監控系統在銀行數據中心基礎設施設備的運行維護中發揮重要作用，在一定程度上扮演了運維人員“眼耳鼻"的角色。動環監控系統的正常運行在于７×２４ｈ不間斷服務和重要告警信息能及時通知相關運維人員。而動環監控系統穩定可靠正確運行的關鍵在于系統架構、供電及組網的設計。在運維過程中，系統難免會出現一些問題，需不斷總結經驗、梳理出問題并進行優化改進。本文基于銀行數據中心動環監控系統建設實際出發，對該系統進行設計并實現，同時對運行出現的問題進行合理優化，結果證明該策略的可行性。

【參考文獻】 

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