数据中心机房动力环境监控系统设计探讨

时间：2023-03-23

摘要：结合银行数据中心建设项目，设计银行数据中心机房动力环境监控系统，分析银行数据中心机房监控对象、搭建系统监控架构，给出监控实现方法，*后针对运行一段时间出现的问题，提出优化措施和建议，对同类工程建设具有一定借鉴意义。

关键词：数据中心；动环监控；系统架构；网络拓扑

0引言

银行数据中心机房的供配电和精密空调等基础设施多，而设备维护人力资源少，因此增加了基础设施运维人员工作强度和难度。为及时发现设备故障并处理，本文设计了动力环境监控系统，并针对运行中出现的主要问题给出优化措施。

1系统

监控对象银行数据中心机房动力环境监控系统（以下简称为动环监控系统）的监控对象可分为三大类：**是对设备动力系统实时工作状态进行监控，如供配电系统开关状态、ＵＰＳ和柴油发电机等设备的运转参数和状态等；*二是对机房内运行环境进行监测与控制，如温度、湿度、漏水、氢气浓度及消防等；*三是对人员设备进出进行监控，如门禁、摄像头、防入侵等安全类设备。而机柜内服务器、交换机、加密机等安全或网络类硬件设备运行状态并未纳入，不在本文探讨范围。

2系统架构

动环监控系统采用计算机网络、现代通信技术和控制技术，对机房动力设备及环境等进行实时监控，实现无人值守机房的现代化管理。对各个子系统进行统一监视、控制和协调，从而构成统一的协同工作的整体。系统架构设计如图１所示。

图1动环监控系统架构设计

3.软件平台

动力环境集中监控平台软件采用Ｂ／Ｓ结构，通过在机房中安装各种传感器设备进行底层数据采集，外厂家设备需提供通信接口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运行于中文Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统。动力环境集中监控平台软件采用模块化设计，可划分为采集层、处理层、管理层及展示层，如图３所示。

图3动力环境集中监控平台软件架构图

系统告警采取短信、电话、现场语音三种报警结合的方式，报警等级分为紧急、重要、一般三个层次，不同级别的报警采用不同报警方式实现报警信息的发送。无论系统处于任何画面，都可自动提示告警，显示告警信息。当一个报警状态解除时，系统可自动发送相应的恢复短信，以便机房管理人员随时掌握相关动态。

4系统运行中的问题及优化措施

4.1常见问题

动环监控系统运行以来，出现过监控平台数据不刷新，采集数据不准确，系统告警漏报、误报、频发（告警信号抖动）及延迟报警问题。

（１）监控平台数据不刷新。

（２）采集数据不准确。

（３）实时告警问题。

①告警漏报：告警漏报主要原因是告警级别设置过低或设备通信中断或设备信息故障等导致重要告警信息缺失，未能及时上报运维人员，从而错失重要告警信息，将导致严重后果。

②告警误报：告警误报是衡量动环监控系统可用性的重要指标，采集装置受到电磁干扰或周围环境改变、协议解析有误、采集装置故障、仪表故障、板卡端口故障等均会引起误报，如精密空调四周部署的漏水绳因灰尘或沙土等导致电阻增大从而引起误报。

③告警延迟：告警信息是否及时上报给运维人员是考验监控系统是否合格的重要指标之一，而上报时间应设置为用户可选项，如电力闪断立即恢复的情形，可设置一定延时；而重要信息应能在１５ｓ内完成上报。

4.2优化措施

（１）监控平台数据不刷新问题的解决。运维人员需熟知动环监控系统架构和网络拓扑，从单点设备故障到网络故障进行排除，对重要设备必要时可优化系统结构或网络拓扑，对采集设备或装置进行冗余备份，或对重要监控对象通信采用Ａ、Ｂ双网通信。

（２）采集数据准确性问题的解决。检查智能仪表装置或第三方设备的通信协议是否准确，与原厂家技术支持核实设备协议文本正确性，如更换智能仪表未核对通信协议，将导致数据不准确或无法采集。检查通信故障，首先检查物理连接是否存在问题，然后对通信配置进行检查，重点检查波特率、校验位、串口的设置等是否存在问题。检查装置或采集箱等设备、温湿度探测器等硬件自身是否存在故障，排除设备硬件故障导致数据采集不准确的问题。

（３）实时告警问题的优化。首先严格控制智能设备串接数量，避免串接设备数量过多引起数据上传缓慢，进而导致告警延迟。

5动环监控系统解决方案

通过数据中心动环监控系统，实现了对数据中心的门禁状态、水浸状态，烟雾状态，视频状态，环境状态，高低压配电状态，设备运行状态进行实时监测，并进行实时报警，**数据中心正常运行，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员安全，延长设备使用寿命，减少配电室粗放式管理导致成本过高。同时实现动环监控并对各用能耗能进行能效分析，帮助用户实现用能效率的优化。

5.1系统功能

（1）展示当前数据中心总能耗，IT能耗，空调能耗，及其他能耗并且计算出当前数据中心实时PUE值，通过仪表盘形式直观展示。

（2）选择查看数据中心的中低压配电系统主接线图，并在一次图显示配电系统当前遥测、遥信数据和状态。实时监测各配电柜的电压、电流等电力参数。

（3）电气接点温度实时监测，断路器触头、触臂、母排和线缆连接等位置安装无线测温传感器监测接点温度，便于提前发现温度异常导致的事故。

（4）监测各变压器各项参数，包括负载率、频率、功率因数、三相不平衡度等，并且显示历时曲线图，数据实时变化。帮助用户直

（5）电能质量在线监测，可以监测电流和电压谐波畸变率、电压暂升暂降暂中断等暂态事件记录、ITIC容忍曲线等

（6）系统采集UPS输入、输出端和旁路三相电压、电流、有功功率、功率因数频率，同时监测UPS温度、蓄电池电压、当前负载下的剩余时间等数据。

（7）展示单体电池电压、内阻和温度，预测电池带载时剩余时间，每节电池数据均可以设置异常报警，及时发现蓄电池异常。

（8）展示精密配电柜内进线和馈线回路电气参数，包括电流电压功率电能以及开关状态，并可以对数据进行报警设置和分级，数据取自精密配电柜测量模块。

（9）展示智能小母线的始端箱和插接箱电气参数，包括电流电压、开关状态、插接点温度，并对数据进行报警设置和分级。

（10）通过平面图显示数据中心能源分布，设备分布情况，并显示设备能耗数据，点击平面图上设备可以进入具体设备监控界面。

（11）实时显示当前数据中心PUE值以及历史PUE曲线。并且显示各分项用能的用能情况及用能排行。监测各变压器运行及负载情况，给出本月变压器输出电能排行。

（12）显示电能消耗日/月/年报表，并可对具体回路选择曲线图、饼图进行展示。对数据中心用电数据进行同比、环比分析比较，查看用电趋势。

（13）监测精密空调的回风温湿度，出回水温度，并可以设定精密空调的温湿度，达到更好的控制效果。

（14）监测数据中心温湿度、开关门、水浸、烟雾、噪声、气体浓度状态等参数。曲线图直观明了，同时支持历史数据查询

（15）通过列表显示各类报警事件数量，通过柱状图显示逐日报警数量，提供报警总数以及增长趋势。

维管理功能，可针对数据中心各主要设备进行巡检派工，消缺，抢修等维护工作。

6. 动环监控系统选型方案

7.结语

动环监控系统在银行数据中心基础设施设备的运行维护中发挥重要作用，在一定程度上扮演了运维人员“眼耳鼻”的角色。动环监控系统的正常运行在于７×２４ｈ不间断服务和重要告警信息能及时通知相关运维人员。而动环监控系统稳定可靠正确运行的关键在于系统架构、供电及组网的设计。在运维过程中，系统难免会出现一些问题，需不断总结经验、梳理出问题并进行优化改进。本文基于银行数据中心动环监控系统建设实际出发，对该系统进行设计并实现，同时对运行出现的问题进行合理优化，可行性。

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