集中值維模式下的智慧機房動環系統研究與設計

劉升偉，趙長超，牟振龍

（中國人民解放軍31401部隊，濟南 250001）

1 智慧機房設計目標

智慧機房動環系統，在傳統分布式機房集中動環監控系統基礎上，一是增加機房環境自動調控能力，在動力環境出現問題時，能夠自動快速啟動調整程序，開啟或關閉空調、油機等動環設備，確保機房環境合格、動力穩定可靠；二是增加動力環境設備的預檢維護能力，將發電機啟動維護、蓄電池放電維護和內阻測試等預檢維護作業，交由系統自動執行。三是改變值勤監控內容。在集中監控端，值勤人員的主要職責是制訂動環系統運行策略、查看動環系統實時運行和調控作業報告、查看動環調控設備告警等。

2 實現的主要功能

2.1 溫濕度環境自動調節

系統實時監控機房溫、濕度變化，當達到設置的閾值時，在系統自動控制下，啟動高精密空調等調整設備，對溫、濕度進行調整，當指標合格后，關閉相應設備。當機房內個別設備過熱時，可以根據溫度過高點在機房內的方位，選擇最近的空調，提高調整效能，盡可能避免由于局部過熱給通信設備帶來運行隱患。

2.2 發電機自動應急啟動

當機房出現市電停電等故障時，自動轉入蓄電池組供電，同時系統迅速發出指令，啟動應急柴油發電機，在發電機運行穩定、各指標達到供電要求后，切換至發電機供電。在檢測到市電恢復穩定后（如設定在市電恢復20分鐘后），關閉發電機，轉入正常供電。

2.3 發電機自啟動維護

作為應急供電裝備，柴油發電機的日常維護十分重要。在長期未使用情況下，一般要求每周進行一次啟動維護，并且無負載運行20分鐘以上，以起到疏通油路、潤滑設備、啟動電池充電的作用。和蓄電池組放電維護一樣，系統根據集中值維中心制訂的策略，到達啟動維護時間時，先檢測到發動機本周是否進行了應急啟動，如果已經進行了啟動并持續供電超過20分鐘，就不再進行此次維護，否則，按計劃對發電機進行啟動維護，檢測啟動后頻率、電壓指標，運行20分鐘后自動關閉。

3 系統架構設計

集中值維模式下的智慧機房動環監控系統，主要有感知層、調節維護層、遠程集中控制層、數據中心和決策維護層組成。感知層由無線網關和各種傳感器組成，完成溫度、濕度、空調水壓、水浸、煙感、電壓、電流、電池表面溫度、門禁、發電機油量等信息的實時采集，A/D 變換等，并定時將采集到的信息通過無線網關，發送到遠程控制主機。

調節維護層由高精密空調控制模塊、發電機控制模塊、蓄電池組測試維護模塊等組成。在空調、發電機、蓄電池組等相關設備上安裝智能控制節點。各節點根據設備廠家提供的控制開發接口進行嵌入式開發，由無線收發模塊、處理模塊、繼電器等部件組成，主要任務是接收上級調控指令，進行指令轉換，控制設備進行各種調控操作。

遠程集中控制層包括遠程控制主機及相應的應用軟件，安裝在遠程機房內，負責實時收集感知層數據，上報數據維護中心，并按照集中決策維護層下發的策略，對機房內溫濕度、電源等情況變化作出實時反應，向調節維護設備發出調節命令，確保機房內動力環境合格。同時，依據集中決策層下發的策略，通知調節維護層開展相應的預檢維護作業。

數據中心可以部署在遠程機房，也可以部署在云端，主要負責存儲各遠程機房內傳感器的檢測數據、調節作業情況和預檢維護情況。

集中決策維護層部署在集中值維中心，由集中決策維護服務器和監控終端組成，負責監視各遠程機房動環系統運行情況、制定維護策略、評估運行風險、顯示各機房動環設備告警等。

4 主要技術選型

4.1 傳感器網絡和無線網關

各種傳感器和智能控制節點均選用ZigBee 無線傳感器，ZigBee 建立在IEEE802.15.4標準上，工作在2.4G和868/968MHz，傳輸速率為250kbps，室內復雜條件下傳輸距離為二十米以上，具有近距離、低功耗、低速率、高可靠性、組網能力強的特點。在機房內安裝時，無需布線，每年更換一次5號電池即可保證能量供應。無線網關選用具有接入驗證功能的工業級ZigBee 以太網網關設備，確保在機房內障礙物較多、電磁條件復雜等條件下的通信效果。當油機房距離較遠，或受機房屏蔽影響，不能直接接入ZigBee 無線網絡時，可采用ZigBee 節點接力或現場布設網線等方式解決。

4.2 數據維護中心

數據維護中心采用SQLServer、Oracle 等傳統關系型數據庫，實現各遠程機房和集中決策服務器對數據的快速存取，并為日后對動環系統運行情況進行相關性分析、數據挖掘研究奠定基礎。

4.3 集中決策維護層

集中決策維護層包括集中決策維護服務器和集中值維終端，采用B/S 架構，維護人員通過瀏覽器即可訪問。與傳統分布式機房集中動環監控系統不同的是，經過驗證的值勤人員登錄后，不再集中顯示各機房動環系統溫濕度、蓄電池電壓、電流等具體數據，而是重點顯示各遠程機房動環系統運行情況，完成的調控作業、預檢維護作業情況等，并實時顯示各機房動環系統隱患告警（比如蓄電池內阻變化超出范圍、發電機油量不足等）。

5 結束語

本文從動環系統專業值勤人員的角度出發，采用物聯網技術和市場上廣泛存在的智能控制設備，提出了一種集中值維模式下的智慧機房動環系統設計方案，解決了傳統動環監控只“監”不“控”的問題，使得機房動環系統不僅具有精確的感官，也具有了敏捷的大腦和靈活的四肢，實現了機房動環維護的實時監測、即時調節、科學維護。系統將維護人員從日常繁重的調整維護作業中解放出來，專注于整體運行決策，減少了值勤人員工作量，提高了值勤維護能力。方案簡單可行，適合開發實踐。