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弱电方案
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数据机房环境监控系统方案设计初探

数据机房环境的优劣直接影响到数据机房内通信设备的运行状况,同时也与数据机房的整体能耗息息相关。据权威机构Gantner统计分析:30%数据机房运营预算花在维护成本上,20%的数据机房运营预算花在电力成本上。而对于数据机房平均能源成本每年以20%的速度增长。从数据机房用电分配来看,服务器设备占电能总能耗的52%,而制冷系统和电源系统各占38%和9%,照明系统仅占1%。

环境监控系统的构架

  从设备组成来看,机房环境监控系统包含数据中心(包括管理平台、服务器)、环境监测设备、联动控制设备等。

  管理平台:即人机交互界面,通过IE浏览器登录进行配置与管理操作,实现集中管控的平台;

  服务器:包含中心服务器、备份服务器,负责网络监控,访问控制、数据采集与存储等服务性工作;

  环境检测设备:实现机房电流、电量精确计量,温度、湿度等环境监测,设备包括设备诶主机、电流互感器、温度/湿度传感器;

  联动控制设备:与环境监测设备诶联动,根据环境监测数据,自动检测异常设备、自动处理、自动报警。

  按不同类型设备进行监测,实时了解各种设备能耗主体:针对不同的数据服务器设施进行分类监测统计,如服务器设备、电源系统、制冷系统,可直观显示机房主要能耗主体。


数据机房环境监控构架图


  根据数据机房的场地的情况,一旦漏水,可确保系统在第一时间报警,使维护人员能尽快的进行处理。漏水监控系统本身包括漏水控制器、漏水感应线及其它辅助设备,系统可监测感应线上任何点的漏水位置并有报警输出。

数据机房消防和安防监控系统

  消防监测系统:通过数据机房的环境监控系统接受来自消防控制室给出的报警信号,并在第一时间启动相关的视频监控,实时监测数据机房内的火灾情况,即使无人值守,也可以监控消防工作状态。一旦有火灾报警,系统可根据需要联动门禁系统打开相应的门禁,让工作人员能尽快离开现场,同时启动相应的消防灭火措施。

  另外安防监控系统的监测包括机房的门禁系统、视频监控系统及其它防盗系统等,可将这部分数据与数据机房环境监控系统融合在一个操作平台,从而可以随意实现动力环境与图像的联动控制,一旦有异常事件发生,监控系统自动弹出现场图像画面,即时录像并作报警提示和处理。

  数据机房专用空调的监控系统

  从机房用电的数据统计中可以得知,通信设备用电占总用电量的30%左右。空调的耗电量在整个耗电量中的比例高达50%多。通过自动计算机房不同的工况条件、空调冷量分布、风量循环等综合数据,动态跟踪计算空调在外部不同季节环境温度与室内目标温度的关系,精确控制每一台空调的开、关机顺序,使空调组群始终处于最合理的工作状态。提高优化冷量的利用效果,达到空调效率最大化的目的。

  环境监控系统通过数据机房专用空调自带的智能通讯接口,可实时、全面诊断空调状况,监控空调各部件(如压缩机、风机、加热器、加湿器、滤网等)的运行状态与参数,并可远程开机和关机。环境监控系统一旦检测到有报警或参数越线,将自动切换到相关的运行画面,越线参数将变色,并伴随有报警声音,有相应的处理提示。对重要参数,可作曲线记录,用户可通过曲线记录直观地看到空调机组的运行品质。空调机组即使有微小的故障,也可以通过系统检测出来,及时采取步骤防止空调机组进一步损坏。对严重的故障,可按用户要求加设电话语音报警。

数据机房UPS系统的监控

  UPS是数据机房为IT系统提供稳定电源的关键设备,数据机房的许多设备如服务器、小型机、路由器、网络交换机等设备,都需要使用稳定的不间断电源,以防止数据丢失,一次监管好UPS系统非常必要。

  在数据机房的电源区,环境监控系统通过UPS厂家提供的智能通信接口及通信协议,实时地监控UPS整流器、逆变器、电池、旁路、负载等各部分的运行状态与参数。环境监控系统可全面诊断UPS状况,监视UPS的各种参数。一旦UPS报警,将自动切换到相应的UPS运行画面。越线参数将变色,并伴随有报警声音,有相应的处理提示。对于重要的参数,可作曲线记录,可查询一年内的参数运行曲线,并可现实选定具体时间(以天为单位)该参数的最大值、最小值,方便管理员全面了解UPS的运行状态,及时地发现并解决UPS运行中出现的各种问题。

  UPS需要监控的参数包括输入输出电压、电流、频率、功率、蓄电池组的电压、后备时间、温度等;状态包括整流器、逆变器、电池、旁路、负载等部件的状态;显示和记录各种参数的变化曲线,并对各种报警状态进行记录和报警处理。

  直流电源系统:监测输入市电的状态,电池电压及其状态,显示和记录电池电压、蓄电池温度的变化曲线,并对各种报警状态进行实时的记录和报警处理。

  防雷器:监测电源防雷器的工作状态,对防雷器被雷击或浪涌破坏进行实时的记录和报警通知。

 数据机房内各类设备的能耗监测系统

  能耗分析管理系统是以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具,根据现场实际情况采用现场总线(光纤环网或无线通讯)的组网方式,为实时数据采集及远程管理与控制提供了基础平台,它可以和检测设备构成任意复杂的监控系统。开放性、网络化、单元化、组态化的采用面向对象的分层、分级、分布式智能一体化结构:


能源监控管理框架图


  图一为能源管理系统构架图。各个末端采集器将从各个电能计量表收集的数据通过数据通信线源源不断地传送至系统监控主机

  整个系统按照分项计量的原则,对各路进线和出线进行分项计量监测,其中包含电流、电压、电能等参数,及一些简单的开关量的控制。系统还对一些支路进行监视,如机房专用空调能耗、数据服务器能耗、照明系统能耗等等进行全方位的监视,这样就可以方便管理平台了解各项数据。

  能耗分析管理系统的能耗数据通过自动采集的方式采集到包括局置分项能耗数据和分类能耗数据,由自动计量装置实时采集,通过自动传输方式实时传输至数据中心。同时,还可以通过互联网将电能计量数据传输系统进行结构性地区联网,便于上级能耗监控机关实时掌握各个区域机房各设备能耗的具体状况。

  能源监控系统可对通信数据设备、机房专用空调、通风设备、机房照明等进行实时监控。

  按不同类型设备进行监测,实时了解各种设备能耗主体:针对不同的数据服务器设施进行分类监测统计,如服务器设备、电源系统、制冷系统,可直观显示机房主要能耗主体。

数据机房环境监控系统软件平台的基本要求

  在实际应用中,数据机房的环境监控系统的软件平台需要具有完备的远程管理功能,同时应具有开放性。数据机房管理员可以在网络连接的任何位置,通过浏览器浏览所有数据机房环境设备的实时信息:遥测、遥信、曲线等,可查看报警事件,也可进行报警设置、系统配置等工作,远程站与当地监控站应具有完全一致的 图像界面。

  系统的软件平台要具备强大的数据管理功能,可根据具体情况存储6个月~一年的历史数据,在同一个集成环境下、或在浏览器内查阅存储年限内任意一天的历史曲线。系统的软件平台要具备数据机房环境设备维护保养功能,系统可以为数据机房的管理人员建立起数据机房环境设备厂商定期维护保养通知及自动打印保养报表,可以自行定义维护保养内容。

  按月监测,实时了解能耗情况:按月份统计、量化,全面掌控机房整体能耗情况,为管理者优化设备部署、供电平衡等策略措施提供决策依据。

结束语

  上面我们从监控对象、系统组成、功能及操作软件等几个方面阐述了数据机房的环境监控系统的概念,实际上要真正为一个数据机房建设一套完善的环境监控系统,需要根据数据机房特定的业务需求、管理模式、建筑结构、空间规模、平面布局、分期规划等众多的相关因素进行量身定做额,实际工程中各个数据机房应该各自配备符合自身特点的个性化的环境系统,对不同环境的数据机房还应在通用性的基础上进行不同点的细节设计。


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