電力信息機房智能化監控系統方案研究與設計

◎王旭 張建業 陳濤

電力信息機房智能化監控系統方案研究與設計

◎王旭 張建業 陳濤

電力信息機房智能化監控系統幫助運維人員實時掌控機房的整體的可視化信息，動態環境信息、動力信息、設備運行參數，能夠提高運維人員工作效率，豐富運維手段，強化機房的信息化管理。通過平臺的應用可以實現機房管理可視化、模塊化、數字化、報表化，能夠幫助企業進一步提高信息化管理水平。

隨著電力公司信息化建設逐步推進，機房規模逐步變大，其重要性也日益重要。機房動力環境設備主要包括供配電﹑UPS﹑空調等,一旦這些機房動力環境和設備出現故障或災害,就會危及機房內主設備的安全正常運行。本文將在機房及動環監控三維可視化管理﹑進入機房人員動態定位跟蹤﹑機房自動巡維﹑設備連線管理等多個方面對機房建設與改造提出新的解決思路。

現狀

信息化機房作為電力公司信息化的樞紐，其安全穩定運行直接關系公司信息化工程的安全，目前機房內建成了側重各專業需要的動力環境監控系統，對機房內電源設備﹑環境狀況進行采集監控以及視頻監控，并設置告警規則，通過語音﹑短信等方式告知監控運維人員，但目前沒有統一的機房動力環境設備﹑視頻設備的監控平臺，需要通過動力環境設備﹑視頻設備自帶的監控系統查看設備的監控狀態，并且這些機房動力環境設備﹑視頻設備的監控數據﹑監控頁面等由于各方面的原因，無法與其他系統共享，因此告警規則等方面也沒有辦法進行統一配置和管理，導致告警不可控或告警的可用性比較低。主要存在以下問題：

現場運維信息化程度低：在現場動力環境維護信息的載體是圖紙﹑表格﹑文本，通過電話與通信調度監控人員進行溝通，協同處理現場問題，致使效率低下﹑準確性不高。

機房監管相關信息查詢﹑展現方式單一：目前對于信息機房動力環境量﹑門禁﹑視頻等相關信息，只能通過電腦登錄各自系統進行查詢，操作繁瑣，且依靠人腦將這些信息關聯起來，缺少將這些數據進行綜合展現的平臺，此外缺少通過移動終端方便地使工作人員在任何時間﹑任何地點查看機房監管相關信息的手段。

現場運維工作難以進行績效考核：由于信息機房物理設備日益增多，同時各種動力環境設備的數量還在不斷增長，維護和優化的工作顯得日趨緊張。但是在現場運維時，維護人員是否按要求保質保量的完成運維工作的要求，目前缺乏有效的監督手段，運維工作質量無法保證。

機房相關監控系統各自為陣，存在信息孤島現象：缺少有效手段將其數據（如動力環境量﹑門禁﹑火災﹑視頻﹑工作票等）進行融合，并在此基礎上進行綜合聯動，綜合展現，從而進一步保障信息機房安全﹑穩定地運行。

解決思路

信息化機房可視化管理及智能運維平臺項目，它的著眼點為“智能化”﹑“自動化”﹑“立體化”﹑“集成化”的進行機房運維，關注細節到設備級﹑接口級的運維管理。平臺融合動力環境采集數據﹑機房資產數據﹑設備連接關系數據﹑日常運維數據等多維數據源，以盡量用工具方式分析判斷機房的運維情況，減少人為干預機房及設備，實現機房進行自動巡維，進入機房人員動態定位跟蹤，機房無死角可視化管理，機房業務分類管理等。

機房及動環監控三維可視化管理

機房是立體的空間概念，包括配電﹑制冷﹑消防﹑通信機柜﹑布線等多種環節，平臺通過3D建模技術實現機房的桌面化3D呈現，可實現樓宇可視﹑機房可視﹑機柜組可視﹑機柜可視﹑設備可視﹑端口可視，實現所見即所得，根據需求在各設備3D模型上分布設備IP﹑溫度﹑濕度﹑告警等靜﹑動態信息。

動環監控系統分布于各機房內部，是通過對機房動力設備和環境等信息量的采集實施監控，傳統的動環監控是抽象化的監控方式，即通過設備分類與列表陳列方式提供動環系統的數據與分析內容。隨著現有傳輸網絡的改善，僅有的數據監控已經不能完全滿足信息化發展的需求，本項目結合機房可視化技術，實現了動力機房﹑信息機房的可視化展示﹑數據分析﹑業務聯動等內容，可視化效果見圖1。

圖1 動力機房與信息機房3D可視化管理

可視化管理能夠提高運維人員對機房細節的了解程度，提高運維能力，增加運維手段；操作方便，形象，模型成像角度多維；信息展示及存儲靜態與動態結合，實時與歷史共用，統計與分析并重。圖2所示為信息機房IT設備可視化管理的部分內容，可細致到接口與絲印級別：

圖2 IT設備接口級可視化管理

進入機房人員動態定位跟蹤

機房是安全保密性要求非常高的場所，人員出入都有嚴格的管理，但人員進入機房后的行為管理是更重要的及追求細節的管理需求。機房IT設備往往分割成以服務器，網絡設備，制冷設備，配線單元等不同區域，進入機房的運維人員尤其是定點廠家的運維人員需要進入的是指定的區域空間﹑指定的機柜甚至是指定的設備進行運維操作，平臺提供人員機房內動態定位跟蹤功能，根據人員佩帶的電子標簽識別裝置，安裝于機房側面及角落內的無線定位設備通過實時計算獲得人員的定位信息并自動顯示在機房3D模型中，可對人員限定行走區域，超過區域則平臺會顯示告警信息提供給運維監管人員。

配合機柜門禁管理及機柜室內定位技術則可進一步監管到人員動態操作行為，如駐留時間﹑開門動作﹑移動IT設備動作，并形成記錄及報表。如圖3所示。

機房自動巡維

圖3 利用機房空間定位實現人員動態定位跟蹤

機房定期巡維是運維人員日常管理的日常重要職責，平臺提供自動巡維功能，結合機柜微環境管理，IT設備動態運行信息提取功能及機房3D可視化呈現手段幫助運維人員獲得量化的巡維數據，提高機房運維效果及運維效率，減少甚至擺脫靠運維人員目測方式進行巡查，提供數字化運維數據及報表。巡維策略可根據實際需要選擇巡維路線設定﹑告警優先巡維﹑巡維周期配置等多種組合方式。

設備連線管理

平臺提供端口級別的設備連線管理功能，機房規模越大設備連線關系就越復雜，通常情況下運維人員會用標簽形式將機房布局布線進行歸類，形成EXCEL表格等形式的統計信息，表格的維護﹑查找往往比較費時費力，尤其在工作交接過程中容易形成紕漏。平臺的設備連線管理功能有效地解決了上述問題，對連線關系形成可視化展示及后臺記錄，讓運維人員一目了然的看到設備間的連線方式，連線種類，設備的連線布局，并可根據策略輸出連線關系報表，讓運維人員對連線的管理從臺賬式管理進入到桌面化管理階段。

圖4 網絡拓撲及連線可視化管理

機房IT設備資產管理

平臺提供智能化﹑報表化的機房IT設備資產管理，依托機柜室內定位技術可實現IT設備資產精確定位﹑IT設備資產自動盤查﹑IT設備資產自動追蹤﹑IT設備資產快速查找﹑IT設備資產信息動態錄入等多種功能，為運維人員提供可量化﹑可備份﹑可溯源的IT設備資產管理手段，提高運維人員工作效率，減少人力工作并提高IT設備資產管理的準確性及實時性。如圖4所示。

核心設備狀態管理

機房的服務器﹑交換機﹑路由器等設備是運維人員最為關心的核心設備，需要高的關注度，其動態的運行狀態的提取﹑分析﹑預警是幫助運維人員管理核心設備的重要輔助手段，平臺提供核心設備狀態管理功能，通過核心設備的SNMP管理協議提取核心設備的運行信息并根據參數閥值的設定形成預警及告警信息。也可通過帶外console口管理器的形式通過核心設備的console口提取參數信息。參數信息可選擇性的布置在機房3D模型空間內，可模板式的配置在自動巡維功能中進行巡維關注并產生告警及預警內容。

圖5 信息化機房業務域劃分規則圖

結合動力關系的業務分類管理

動力系統支撐機房的各類業務，而機房的業務又是由各設備支撐的，各設備間的端到端的連接關系構成了業務拓撲，業務服務于具體的機房運維系統，如安防系統﹑政務系統等。信息化機房可視化管理及智能運維平臺通過設備﹑端口﹑場景三大要素并結合其供電關系構建機房業務域，依托設備間端到端的連接關系串聯起支撐業務的設備（邏輯域），關聯動力數據﹑業務數據，并根據具體業務特性設計可視化場景予以管理與呈現，從而形成關聯動力信息的可視化業務管理。圖5為信息化機房業務域劃分的物理支撐規則圖。

機房運維經驗庫管理

機房的運維是長期的不間斷的過程，問題總有發生，解決，再發生，再解決的過程，運維人員總有調崗變動的時候，運維經驗的規范化積累及傳承就是提高運維人員水平從而保障機房運維管理水平的重要因素。平臺提供機房運維經驗庫管理功能，對各種IT設備建立了依據設備種類及廠家索引的設備圖形庫，提供高清的前面板﹑后面板圖形展示；根據IT設備庫的索引一一對應建立IT設備電子文檔庫，用于運維人員放置對應設備的說明書，操作指南等文檔；根據IT設備庫的索引一一對應建立IT設備運維經驗文檔庫，對任何IT設備曾發生的運維事件根據標準化表格進行記錄，形成可傳承的信息載體。

總體設計

系統包括：系統采集層，包括對動力設備﹑環境設備的遙測﹑遙信等量的采集，并可輔助實現遙調以及遙控。如圖6所示。

數據存儲層：數據存儲層主要從數據量以及系統響應速度方面考慮，資源（設備）類數據﹑用戶數據﹑配置數據等涉及到頻繁聯合查詢的放在功能強大的關系型數據庫（比如oracle﹑sqlserver），而數據實時性高，數據量大的性能數據存采用分區表的形式存儲。

數據訪問層：數據訪問層一方面是連接展現層和數據存儲層，以及數據采集層和數據存儲層的橋梁。另一方面把展現層和數據存儲層分開，可以方便的接入第三方采集系統的數據。

數據展現層：數據展現層是對監控數據的多形式展示，方便用戶從不同的維度了解系統的運行狀態。主要包括監控中心﹑告警中心﹑三維機房﹑安全管理﹑視頻監管和設備管理等重要模塊。

圖6 總體架構圖

業務架構。平臺業務架構依據業務范圍與開發范圍確定，完成動環監控平臺（包括監控中心﹑告警中心﹑設備管理﹑視頻監控﹑門禁監控﹑安全管理），動環數據采集系統以及智能視頻監控系統（包括機房視頻實時監控模塊﹑智能分析模塊﹑預置位管理模塊等）。

動環監控平臺采用B/S結構，動環數據采集系統采用C/S架構，和動環監控平臺以數據方式集成；智能視頻監控系統采用B/S架構，通過頁面的方式和動環監控平臺集成。

應用架構。機房綜合監管平臺應用架構依據業務范圍與開發范圍確定，完成動環監控平臺（包括監控中心﹑告警中心﹑設備管理﹑視頻監控﹑門禁監控﹑安全管理），動環數據采集系統等。

部署方案。平臺部署包括動環監控子系統（包括動環監控﹑視頻智能分析）的部署，以及視頻數據采集服務﹑視頻智能分析服務﹑動環數據轉換服務﹑數據庫訪問服務等的部署，至少需要兩臺應用服務器。未實現動環設備監控的機房，需要根據監控設備的多少判斷是否需要多串口服務器。整體部署架構如圖7。

圖 7 部署架構圖

本方案的設計與實現可以解決信息機房動環量﹑共作票﹑視頻等信息的匯集與綜合展示，在此基礎上進行聯動和對工作人員在機房異常行為的分析，通過移動監管子系統可實現工作人員在任何時間任何地點掌握信息機房的全面信息，確保信息機房安全穩定地運行，具有較高的推廣價值，為公司信息化建設提供更高的安全保障。

新疆電力科學研究院)