設計機房環境監控系統

環境監控系統的目的和任務

建設環境監控系統的目的

能夠對機房內的動力設備及環境進行實時監控，記錄和處理相關設備監控數據，及時偵測故障，并通知人員處理。實現機房動力和環境的集中維護管理，實現機房的少人或無人值守，提高系統維護效率，保障通信設備的安全可靠運行。

環境監控系統的主要任務

對8臺列間空調，2臺UPS，4塊電表，60個機柜溫（濕）度數據進行監控并集成第三方視頻NVR和門禁系統。

環境監控系統的技術路線

為實現對該機房進行全面、系統地監控，在項目建設中采用了以下技術路線：

1.在機房溫濕度監測中采用ZigBee協議的無線傳感器，其主要優勢在于只需使用很少的能量，就可以在幾十個小傳感器間以接力的方式讓數據在各傳感器間傳遞。使用ZigBee協議的傳感器所具有的低成本、低能耗、高容錯的特性非常適合對能耗、體積、數據傳輸可靠性、監測面積都有一定要求的機房溫濕度監控中使用。

在本次建設中采用的溫濕度無線傳感器具有5年的電池壽命，采用多跳網絡可自動形成冗余數據傳輸路線,體積小并且采用了加密傳輸網絡和安全穩定的算法，確保無線網絡通信安全。

2.環境監控系統使用TCP/IP網絡對監測數據進行傳輸，對于機房內不支持TCP/IP協議的設備，如精密空調、列間空調、電量儀等設備先利用其485智能網絡通訊接口按照Modbus RTU協議將數據傳輸至協議轉換網關，再由協議轉換網關將Modbus RTU協議轉換為Modbus TCP協議并通過交換機在TCP/IP網絡上傳輸。

3.為增加機房環境監控系統的監控范圍，減少外界對于監測數據傳輸的電磁干擾，在機房的主要區域內各布置一臺環境監測基站對區域內的無線溫濕度傳感器、溫濕度探頭和水浸傳感器等設備的數據進行收集，并將收集到的數據進行傳輸。

以水浸傳感器為例，為監測機房內空調漏水情況，在每臺空調周圍分別布置漏水檢測繩，直接接入各區域的環境監測基站中，并由監測基站為其供電。環境監測基站接收到漏水繩的數據后使用SNMP協議通過雙絞線將數據傳輸至環境監控交換機并送至環境監控服務器。

4.在環境監控系統中使用環境監控平臺對機房所有環控設備進行集中管理和數據采集。對具有SNMP協議接口設備，直接通過局域網進行監測，對僅具備支持Modbus RTU協議接口的設備，由協議網關將協議轉換為Modbus TCP，再通過局域網接入集中環境監控平臺。

環境監控系統結構及功能

系統結構

系統由運行管理系統與動力環境監控系統兩部分組成,見圖1。

運行管理系統為軟件，由不同功能模塊組成。動力環境監控系統主要由以下三個部分組成：

1.設備采集層

環境監控數據通過傳感器進行采集，智能設備運行狀態數據通過其自帶接口進行傳遞。對于支持SNMP協議的設備，可直接通過交換機接入網絡。對于僅提供Modbus等串口協議的設備，需要經過協議網關進行協議轉換。

2.環境監測主機

圖1 系統結構圖

圖2 動力環境系統界面

在機房內各個區域部署環境監測主機，溫濕度傳感器、水侵傳感器、溫濕度探頭等環境量采集終端可通過有線或無線方式，直接接入環境監測主機，環境監測主機通過TCP/IP協議與環控系統平臺通訊。

3.監控服務器

監控服務器可脫網工作并具有獨立數據處理及數據存儲能力，用于將環境監測主機傳輸來的各種信息進行存儲、實時處理、分析和輸出，處理所有的告警信息，記錄告警事件。監控服務器通過對外接口將告警數據和監控數據上傳至運行管理服務器，由運行管理系統實現對外統一告警。

主要功能

1.動力環境監控系統SturxureWare Data center Expert動力環境監控系統能夠實現對分散的機房動力設備及機房環境進行遠程監控的功能，可實時監控機房內設備及機房環境的狀態，記錄和分析相關監控數據，實現對設備及環境安防的實時集中監控。動力環境系統界面圖如圖2。該系統具有以下功能：

（1）實時監測

對 UPS、配電柜、列頭柜、精密空調以及溫濕度傳感器等設備狀態進行實時監測。可允許用戶設定設備監控參數，并可自動搜尋網絡上的Modbus TCP/SNMP設備，方便用戶自行增減設備。

（2）報警管理

報警管理模塊具有以下功能：

第一，可以通過監控界面下方的活動報警界面對多個報警信息進行瀏覽，當有報警產生時系統還可通過短信、電子郵件等方式通知相關人員。

第二，通過對采集的數據設置閾值上下限，可對每個設備或傳感器設定多級報警門限，當采集值達到設置的上下限值時，系統自動產生告警。對同一類設備支持報警批量設置。

第三，報警級別設置，可按報警級別重要性設為5個級別，不同級別顯示不同報警圖示。不同級別的報警，可自定義靈活多樣的報警時間和方式等。

圖3 SturxureWare系統結構圖

第四，提供警報詳細信息錄入功能，支持日常運維中由用戶自行錄入經驗、操作和建議等自定義說明，為警報提供處理建議。

第五，可選擇需要被屏蔽警報的設備，如在設備維護期，可選擇屏蔽該設備所有警報。

第六，可為不同的警報自定義設置其報警發送的時間區間。

第七，警報輸出要求支持但不限于以下幾種方式，E-mail、FTP、HTTP、HTTPS、SMTP、SSL、TCP/IP、SNMP TRAP。 其 中 E-mail、FTP、HTTP報警方式可包含圖表。

（3）報表管理

報表管理模塊具有以下功能：

第一，在圖表方面，系統可以通過曲線圖和趨勢圖對傳感器數據進行瀏覽，還可選擇任意組合傳感器生成曲線報表，可保存成報表模板。

第二，可按任意設備或設備組的當前數據和歷史數據的邏輯相關性繪制多個數據點，呈現潛在的危險趨勢。

第三，可設置通過FTP、E-mail、HTTP等方式定期自動發送報表，且可自定義發送時間、發送方式和人員等。

（4）歷史數據管理

系統歷史數據集中存儲 于SturxureWare Data center Expert動力環境監控系統服務器中，可提供完善的系統歷史數據備份功能。

（5）安全性

客戶端和服務器之間使用 128 位的SSL協議進行加密通信，并將用戶 ID 和密碼加密后存儲在服務器上，以幫助保護用戶資源。

2.運行管理平臺

在監控的基礎上，為保證機房內設施的可用性及經濟性和可管理性，需要使用運行管理平臺來進行可視化管理、容量優化管理以及能效管理，從而以系統控制代替手工管理，以集中管理取代分散管理，在保證可用性的前提下，達到節能減排的目標。

SturxureWare運行管理平臺功能如圖3所示。

（1）資產管理

第一，SturxureWare運行管理平臺基于場所的數據逐級下探式導航視圖提供了機房的結構化概覽，可在機房物理布局中實時顯示設備故障信息，并為用戶提供解決問題的建議，為用戶快速定位問題設備，改進修復前平均時間（MTTR）和平均故障間隔時間（MTBF）提供幫助。機房的結構化概覽如圖4所示。

第二，StruxureWare運行管理平臺可以實現追蹤（物理和虛擬）資產、保修、資產定位等功能，可優化資產使用，降低總體擁有成本（TCO）。資產管理模塊界面圖如圖5所示。

（2）容量管理

第一，通過StruxureWar e運行管理平臺內置的機房模型，可以對物理基礎設施實際容量的使用進行規劃，從而高效地配置設備并合理規劃機房。

容量管理模塊還可以預測物理基礎設施和機架式IT設備的最佳安放位置。通過對物理基礎設施的使用進行優化，減少擱淺容量，避免計劃外的宕機事件。

圖4 機房結構化概覽圖

圖5 資產管理模塊界面

圖6 容量管理模塊機房模型圖

圖7 儀表盤模塊界面

借助基于實時數據的精確模擬，容量管理可在變更發生前主動分析其影響，從而幫助用戶做出決策和規劃，確保物理基礎設施滿足當前和未來需求。

容量管理模塊機房模型圖如圖6所示。

第二，氣流分析功能可以根據機房模型和溫濕度傳感器收集到的數據，模擬現有機房內的制冷情況，并通過3D模型進行展示，用戶可以通過機房溫濕度3D模型直觀地看到制冷對基礎設施的影響。

（3）儀表盤

機房運維人員能夠通過儀表盤查看機房環境的關鍵信息，用戶可以根據自己的需要對展示信息進行組合，提高機房環控數據可視化程度。儀表盤模塊界面如圖7所示。

總結

該機房環境監控系統建成后，通過機房設備數據資源搭建起一套可視化的基礎設施管理平臺，使該機房在達到A類數據中心機房標準要求的同時在機房環境監控管理方面相比傳統管理方式有了質的提升，提升了運維人員的工作效率，實現了機房管理的智能化、制度化，為機房內系統的平穩運行提供了有力保障。