数据中心机房动力环境监控系统设计探讨

摘要：结合银行数据中心建设项目，设计银行数据中心机房电力环境监控系统，分析银行数据中心机房监控对象，构建系统监控架构，给出监控实现方法，*运行一段时间后，提出优化措施和建议，对类似项目建设具有一定的参考意义。

关键词：数据中心；动环监控；系统架构；网络拓扑

引言

  银行数据中心机房供配电、精密空调等基础设施较多，设备维护人力资源较少，增加了基础设施运维人员的工作强度和难度。为了及时发现和处理设备故障，设计了电力环境监测系统，并对运行中的主要问题采取了优化措施。

一系统

  监控对象银行数据中心机房动力环境监控系统（以下简称动态环境监控系统）可分为三类：一是监控设备动力系统的实时工作状态，如供配电系统开关状态、ＵＰＳ以及柴油发电机等设备的运行参数和状态；二是监测和控制机房内的运行环境，如温度、湿度、漏水、氢浓度和消防；三是监控人员设备的进出，如门禁、摄像头、防入侵等安全设备。但机柜内服务器、交换机、加密机等安全或网络硬件设备的运行状态未纳入，不在本文讨论范围内。

二系统架构设计

1设计原则

  银行机房动环监测系统的设计应遵循“集中、集成、智能"的设计模式，采用高标准的监控系统设计原则，实现主动、高效、流程的监控管理。

  稳定性、安全性、开放性、可扩展性、可扩展性、可扩展性

2系统架构

  动态环境监控系统采用计算机网络、现代通信技术和控制技术，实时监控机房的动力设备和环境，实现无人值守机房的现代管理。硬件采用三层结构：底层为现场设备层，由监控设备、Ｉ／Ｏ采集模块等。；中间层为数据采集处理层，由串口服务器、动态环服务器、交换机等组成。；顶层为数据应用层，由监控平台或客户端等终端组成。该软件使用Ｂ／Ｓ结构，通过在机房安装各种传感器和数据采集设备进行底层数据采集，将所有子系统集成到统一的用户界面下，对每个子系统进行统一的监控、控制和协调，形成统一的协同工作整体。系统架构设计如图1所示。

图1动环监控系统架构设计图

三系统实现

1工程概况

  数据中心主机房设置在6位Ｆ，按功能细分为服务器机房1、2、3、网络机房、配电室Ａ、Ｂ；配电室重要断路器或开关、电量仪、ＵＰＳ防雷、主机房新风机、精密空调及漏水检测、机柜ＰＤＵ、温湿度、防入侵(红外检测)应纳入动环监测系统。ＵＰＳ设置在电池室内－２Ｆ，设置在柴油发电机间－１Ｆ，13电源切换室设置在13电源切换室Ｆ，运维室设置在7Ｆ，消防气瓶间设置在8Ｆ。

2硬件构成

  动环监控系统由两台服务器(双机热备)组成、２台客户端ＰＣ机器、监控大屏幕、核心交换机（Ａ、Ｂ网）、视频汇聚交换机、门禁接入交换机、采集箱、串口服务器等组成。

(1)数据采集层核心设备设备

  收集箱负责收集开关量、温湿度等原始数据，是整个监控系统的核心。采用深圳计算机架式，尺寸2Ｕ，可安装在机柜内，箱内采集模块通过端子排与监控设备连接。串口服务器采用计通ＯＡＯ－９０００Ｅ嵌入式智能管理单元集数据采集、分析、存储和报警于一体，具有正确的故障定位能力，可满足不同厂家设备数据信号的访问和“翻译"。

(2)供电与组网动环监控系统硬件

  设备的供电需要双路ＵＰＳ电源，保证供电可靠性，满足24ｈ不间断提供服务的要求；此外，重要的硬件设备需要配置。例如，动态环服务器具有双机热备功能，采用“双监控系统"＋双数据库模式保证了系统的连续运行。

  动环监控系统硬件设备的组网要求Ａ、Ｂ双网运行设备逐级汇接模式，网络设备由双网运行设备逐级汇接。ＰＯＥ由交换机、接入交换机、汇聚交换机、核心交换机组成。ＰＯＥ交换机负责视频摄像机的供电和数据传输；接入交换机使用二楼，二楼设有接入交换机。ＶＬＡＮ功能交换机负责采集单元中的数据收敛；采集交换机采用三层交换机采集采集单元中的数据收敛；ＰＯＥ交换机数据，避免了二层网络过大造成的环路，也减轻了核心交换机的数据负担。动环监测系统的网络拓扑结构如图2所示

图2网络拓扑结构图

3软件平台

  动力环境集中监控平台软件采用动力环境集中监控平台软件Ｂ／Ｓ结构上，通过在机房安装各种传感器和数据采集设备进行底层数据采集，外部制造商设备需要提供通信界面及其开放的通信协议，进行数据“翻译"处理，通过机房监控平台集中监控，全中文、图形化；界面结构层次清晰，实时反映数据状态。集中监控平台需要能够在中文运行Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统。动力环境集中监控平台软件采用模块化设计，可分为采集层、处理层、管理层和显示层，如图3所示。其中，个人工作平台可提供动态环境监控主界面、报警事件列表、待办事项、报警等级统计、ＰＵＥ可自由选择的个性化定制界面，如实时曲线、基础设施分类饼图等。报表管理可以根据机房管理的原始报表格式生成详细的数据记录报表和数据分析报表，存储格式为Ｅｘｃｅｌ或ＰＤＦ；数据存储时间应长于1年，并具有防篡改功能。在软件交互界面中，动态环监控模块可以直观地看到每个机房的实时运行状态，设置机房名称、设备图标等超链接可以直接到达子界面，通过温湿度监控、门禁、视频监控、温度场、漏水监控、红外监控、消防监控等按钮，提供基于电子地图、实时曲线、饼图、折线图、直方图等形式的数据显示，方便运维人员分析设备的历史运行趋势，判断设备状况。

图3动力环境集中监控平台软件架构图

  系统报警采用短信、电话、现场语音三种报警方式，报警等级分为紧急、重要、一般三个层次，不同层次的报警采用不同的报警方式实现报警信息的发送。无论系统在任何图片中，都可以自动提示报警并显示报警信息。当报警状态解除时，系统可以自动发送相应的恢复信息，以便机房管理人员随时掌握相关动态。

四系统运行中的问题及优化措施

1常见问题

  自动环监控系统运行以来，监控平台数据未刷新，监控平台计算机“假死亡"，数据采集不准确，系统报警泄漏、误报、频繁（报警信号抖动）和延迟报警。

  监控平台数据不刷新；采集数据不准确；实时报警问题；报警漏报；报警误报；频繁报警；

2优化措施

  解决监控平台数据不刷新的问题；解决采集数据的准确性问题；优化实时报警问题，有效优化报警信息，减少报警“信息轰炸"，不泄露重要报警信息。

五动环监控系统解决方案

  通过数据中心动态环监控系统，实现数据中心访问控制状态、水浸状态、烟雾状态、视频状态、环境状态、高低压配电状态、设备运行状态实时监控，实时报警，确保数据中心正常运行，避免运行环境失控导致配电设备运行故障，确保维护人员安全，延长设备使用寿命，降低配电室广泛管理导致成本过高。同时，实现动态环监控，分析各能耗能源效率，帮助用户优化能源效率。

1动环监控系统选型方案

六结语

  动态环监控系统在银行数据中心基础设施设备的运行和维护中发挥着重要作用，在一定程度上发挥了运维人员的“眼、耳、鼻"作用。动态环监控系统的正常运行在于7×２４ｈ不间断的服务和重要的报警信息可以及时通知相关的操作和维护人员。动态环监控系统稳定、可靠、正确运行的关键在于系统架构、供电和网络设计。在运行和维护过程中，系统不可避免地会出现一些问题，需要不断总结经验，梳理问题，优化和改进。本文基于银行数据中心动态环监控系统的实际建设，设计和实现了系统，合理优化了运行中的问题，证明了该策略的可行性。

【参考文献】 

【1】万立勇. 数据中心机房动力环境监控系统设计及优化探究[J]. 电工技术,2022(15):165-167.

【2】李可，王甲甲．电力企业数据中心基础设施运行管理平台设计［Ｊ］．数字技术与应用，2021（39）：196-197

【3】安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5版