數據中心動(dòng)環(huán)監控系統分析與應用

摘要：介紹了數據中心動(dòng)環(huán)監控系統，并結合原理圖詳細分析。本系統主要對數據中心的電源設備和環(huán)境參數 進(jìn)行監控，如 UPS、蓄電池、配電柜、溫濕度、漏水監測等，將實(shí)現多機房、微模塊遠程聯(lián)網(wǎng)集中監管， 從而為提高數據中心能源效率的指標 PUE 值奠定堅實(shí)的基礎。

關(guān)鍵詞：數據中心；狀態(tài)參數；監控；節能

0引言

數據中心動(dòng)環(huán)監控系統是對數據中心進(jìn)行遠程監控的系統，是管理運維人員進(jìn)行遠程集中維護與操作的基本支撐工具，是展示數據中心能效協(xié)助節能的有效平臺，可實(shí)現對數據機房的動(dòng)力設備參數、環(huán)境狀態(tài)、能效計量和機房?jì)雀黝?lèi)設備位置的監控。實(shí)現以上監控功能，可通過(guò)環(huán)境狀態(tài)感知、環(huán)境狀態(tài)采集、環(huán)境狀態(tài)異常報警、環(huán)境狀態(tài)保存和環(huán)境狀態(tài)呈現等幾個(gè)步驟實(shí)現。

（1）機房動(dòng)力環(huán)境監控系統監測對象有：柴油發(fā)電機、配電柜、列頭柜（或母線(xiàn)槽）、UPS、蓄電池組、溫濕度、水浸漏水、精密空調、氫氣檢測、視頻監控、門(mén)禁等，終都集成在動(dòng)環(huán)監控平臺中統一管理。在故障報警前可進(jìn)行預警，故障報警發(fā)生時(shí)能通過(guò)各種方式通知管理人員，管理人員可以方便地設置和調整報警參數和條件。

（2）系統將通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸，采用B/S的架構,便于遠程訪(fǎng)問(wèn)和集中監控。所監控的設備或者子系統均通過(guò)串口/網(wǎng)絡(luò )接入到監控服務(wù)器；各智能設備按照同種設備一定數量分為不同的組，通過(guò)串口連接的各組設備以手拉手的方式串接起來(lái)，再接入到嵌入式采集器；本工程一般在消防值班室配置監控服務(wù)器,也可為電力室另配置監控服務(wù)器。嵌入式采集器和監控服務(wù)器數據庫數據實(shí)時(shí)同步，以便監控和報警。嵌入式采集器有本地存儲功能，可存儲3～12個(gè)月的數據。

下面對系統監控的設備及參數做詳細介紹。

1動(dòng)力監控

1.1柴油發(fā)電機監測

通過(guò)柴油發(fā)電機所帶的智能數據接口，對發(fā)電機的三相輸出電壓、三相輸出電流、輸出功率、輸出頻率、啟動(dòng)電池電壓、液位、工作狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和顯示。同時(shí)，也可對發(fā)電機的工作方式（手自動(dòng)）、自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)（ATS）狀態(tài)、柴油泄露、啟動(dòng)失敗、過(guò)載、緊急停車(chē)等各類(lèi)故障進(jìn)行監測和報警。

1.2開(kāi)關(guān)電源監測

通過(guò)智能數據接口對開(kāi)關(guān)電源實(shí)現三相輸入電壓、三相輸出電流、輸入頻率、輸出母線(xiàn)電壓、整流模塊單體輸出電流、總負載電流、蓄電池充電電流、主要分路電流等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。通過(guò)開(kāi)關(guān)電源的智能接口，采用總線(xiàn)的方式將信號接入數據采集器，由監控平臺監測機房?jì)鹊拈_(kāi)關(guān)電源運行情況。

1.3配電柜、列頭柜及開(kāi)關(guān)監測

監測信號線(xiàn)連至列頭柜、UPS輸入柜、UPS輸出柜、二級空調配電柜的自帶智能接口電量?jì)x，納入統一監控平臺。監測各配電柜總進(jìn)線(xiàn)三相電源的相電壓、線(xiàn)電壓、電流、功率因數、有功功率、無(wú)功功率、頻率等參數，同時(shí)可監測各回路開(kāi)關(guān)和ATS開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

1.4UPS主機監測

通過(guò)UPS設備提供的智能數據接口，由監控平臺軟件進(jìn)行UPS的實(shí)時(shí)監測。實(shí)時(shí)監視UPS的各項參數：輸入輸出及旁路電力參數（電壓、頻率、負載數據等），電池參數（總電壓、總充放電電流、溫度、后備時(shí)間等），工作狀態(tài)（工作模式），同步狀態(tài)，UPS/旁路供電，整流器、逆變器、旁路、電池部件等故障狀態(tài)等。

1.5蓄電池監測

通過(guò)單體蓄電池檢測模塊對每節蓄電池進(jìn)行連線(xiàn)檢測，再由蓄電池檢測儀采用總線(xiàn)的方式將信號接入到數據采集器，對蓄電池報警進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。另外，能夠實(shí)時(shí)監測蓄電池組的總電壓、充放電電流、單節電池電壓、單節電池內阻(可選)和極柱溫度，具備單體電池模擬量監控接入功能。

2環(huán)境監控

2.1溫濕度監測

在機房的重要區域（如冷熱通道以及UPS室、電池室等），安裝帶液晶顯示面板的溫濕度傳感器，一旦發(fā)現異常立即啟動(dòng)報警。溫濕度傳感器不允許安裝在設備熱出風(fēng)口。溫濕度傳感器對環(huán)境溫濕度進(jìn)行監測，既可在液晶面板上看到當前的溫濕度實(shí)時(shí)數值，也可采用總線(xiàn)的方式將信號接入數據采集器，遠程實(shí)時(shí)監測，同時(shí)可與其它設備或系統進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，如當溫度過(guò)高時(shí)，可自動(dòng)啟動(dòng)空調制冷。

2.2漏水監測

在空調主機周邊區域、空調排水管周邊區域、機房?jì)群艿乐苓厖^域等有水源的地方，安裝定位式水浸傳感器（通常為漏水繩），水浸主機控制器采用總線(xiàn)的方式將漏水報警信號直接接入數據采集器，進(jìn)行漏水的實(shí)時(shí)監測。

2.3精密空調監控

機房溫度出現異常時(shí)，將對機房其他設備運行造成嚴重影響，精密空調設備采用總線(xiàn)的方式將監控信號直接接入到數據采集器，遠程實(shí)時(shí)監測。通過(guò)智能通訊接口，實(shí)現以下功能實(shí)時(shí)監測控制：空調狀態(tài)（開(kāi)機、關(guān)機）、當前溫度值、工作模式、空調模式、風(fēng)速、調溫設置、定時(shí)啟動(dòng)時(shí)間段、溫度控制啟動(dòng)上下限閥值等。

2.4濕膜加濕器監控

能通過(guò)智能數據接口，對機房、電力室、配套用房的濕膜加濕器的運行參數和故障報警進(jìn)行監控。

3其他監控

3.1視頻監控

視頻監控作為安全管控、遠程監視、事故追溯的重要手段，于建設初期應提前按要求部署視頻監控系統，通過(guò)攝像機等設備對關(guān)鍵區域實(shí)施監控。

機房?jì)人蟹謪^有監控，重要機房的所有過(guò)道、冷熱通道均設置至少2個(gè)攝像機形成對射，無(wú)盲區覆蓋，配置7*24小時(shí)視頻監控條件。通常采用1080P高清攝像機，出入機房樓大廳配置具備人臉識別功能的攝像機和門(mén)禁道閘，所有視頻資料保存時(shí)間為90天，并具備智能監控、離線(xiàn)告警等功能。

3.2門(mén)禁管理

門(mén)禁管理可進(jìn)行在線(xiàn)授權、撤銷(xiāo)，配置門(mén)禁參數、遠程操作開(kāi)門(mén)、事故斷電常開(kāi)、布防撤防等。具有持卡人員配置管理功能，能配置管理部門(mén)人員信息，能按時(shí)段分配持卡人員權限。系統可實(shí)時(shí)的反映當前門(mén)禁狀態(tài)，能夠遠程操作門(mén)禁開(kāi)關(guān)，實(shí)時(shí)監控持卡人員的出入情況，對操作的結果和告警信息實(shí)時(shí)給出提示?？刹樵?xún)人員出入記錄、操作記錄、告警記錄，管理各項信息，同時(shí)能夠輸出各種統計報表。

3.3新風(fēng)機組監控

監測新風(fēng)機組風(fēng)機的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手自動(dòng)狀態(tài)、新風(fēng)閥執行器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、過(guò)濾網(wǎng)堵塞狀態(tài)（壓差）、送風(fēng)溫度等，控制電動(dòng)閥開(kāi)度、新風(fēng)機組的開(kāi)啟和關(guān)閉（雙DO）、新風(fēng)閥執行器的開(kāi)啟和關(guān)閉（雙DO）。

3.4氫氣監測

監測蓄電池室內氫氣濃度，通過(guò)采集模塊數據采集氫氣傳感器濃度。

3.5各類(lèi)風(fēng)機監控

監測送風(fēng)機、排風(fēng)機、補風(fēng)機等各類(lèi)風(fēng)機的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手自動(dòng)狀態(tài)等，控制風(fēng)機的開(kāi)啟和關(guān)閉（雙DO）。

注意事項：后三項監控現在通常納入BA系統，根據氫氣監測、冷媒泄露監測等聯(lián)動(dòng)各類(lèi)風(fēng)機的啟停，如果風(fēng)機管理多個(gè)機房，則還要聯(lián)動(dòng)管理風(fēng)閥執行器的啟停。新風(fēng)機組監控通常會(huì )有兩種模式：（1）新風(fēng)機組采用冷凍水作為冷源，則由BA系統監控具體DI、DO、AI、AO信息點(diǎn)；（2）如直彭新風(fēng)機組采用特定介質(zhì)作為冷源，自帶室外機組，則通常由產(chǎn)品自成系統，通過(guò)智能數據接口整體連接至BA。

4原理圖展示

5動(dòng)環(huán)監控系統解決方案

通過(guò)數據中心動(dòng)環(huán)監控系統，實(shí)現了對數據中心的門(mén)禁狀態(tài)、水浸狀態(tài)，煙霧狀態(tài)，視頻狀態(tài)，環(huán)境狀態(tài)，高低壓配電狀態(tài)，設備運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并進(jìn)行實(shí)時(shí)報警，保障數據中心正常運行，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長(cháng)設備使用壽命，減少配電室粗放式管理導致成本過(guò)高。同時(shí)實(shí)現動(dòng)環(huán)監控并對各用能耗能進(jìn)行能效分析，幫助用戶(hù)實(shí)現用能效率的優(yōu)化。

5.1系統功能

（1）展示當前數據中心總能耗，IT能耗，空調能耗，及其他能耗并且計算出當前數據中心實(shí)時(shí)PUE值，通過(guò)儀表盤(pán)形式直觀(guān)展示。

（2）選擇查看數據中心的中低壓配電系統主接線(xiàn)圖，并在一次圖顯示配電系統當前遙測、遙信數據和狀態(tài)。實(shí)時(shí)監測各配電柜的電壓、電流等電力參數，變電站的溫濕度、煙感、水浸、門(mén)禁等環(huán)境情況。

（3）電氣接點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)監測，斷路器觸頭、觸臂、母排和線(xiàn)纜連接等位置安裝無(wú)線(xiàn)測溫傳感器監測接點(diǎn)溫度，便于提前發(fā)現溫度異常導致的事故。

（4）監測各變壓器各項參數，包括負載率、頻率、功率因數、三相不平衡度等，并且顯示歷時(shí)曲線(xiàn)圖，數據實(shí)時(shí)變化。幫助用戶(hù)直

（5）電能質(zhì)量在線(xiàn)監測，可以監測電流和電壓諧波畸變率、電壓暫升暫降暫中斷等暫態(tài)事件記錄、ITIC容忍曲線(xiàn)等

（6）系統采集UPS輸入、輸出端和旁路三相電壓、電流、有功功率、功率因數頻率，同時(shí)監測UPS溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩余時(shí)間等數據。

（7）展示單體電池電壓、內阻和溫度，預測電池帶載時(shí)剩余時(shí)間，每節電池數據均可以設置異常報警，及時(shí)發(fā)現蓄電池異常。

（8）展示精密配電柜內進(jìn)線(xiàn)和饋線(xiàn)回路電氣參數，包括電流電壓功率電能以及開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并可以對數據進(jìn)行報警設置和分級，數據取自精密配電柜測量模塊。

（9）展示智能小母線(xiàn)的始端箱和插接箱電氣參數，包括電流電壓、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、插接點(diǎn)溫度，并對數據進(jìn)行報警設置和分級。

（10）通過(guò)平面圖顯示數據中心能源分布，設備分布情況，并顯示設備能耗數據，點(diǎn)擊平面圖上設備可以進(jìn)入具體設備監控界面。

（11）實(shí)時(shí)顯示當前數據中心PUE值以及歷史PUE曲線(xiàn)。并且顯示各分項用能的用能情況及用能排行。監測各變壓器運行及負載情況，給出本月變壓器輸出電能排行。

（12）顯示電能消耗日/月/年報表，并可對具體回路選擇曲線(xiàn)圖、餅圖進(jìn)行展示。對數據中心用電數據進(jìn)行同比、環(huán)比分析比較，查看用電趨勢。

（13）監測精密空調的回風(fēng)溫濕度，出回水溫度，并可以設定精密空調的溫濕度，達到更好的控制效果。

（14）監測數據中心溫濕度、開(kāi)關(guān)門(mén)、水浸、煙霧、噪聲、氣體濃度狀態(tài)等參數。曲線(xiàn)圖直觀(guān)明了，同時(shí)支持歷史數據查詢(xún)

（15）通過(guò)列表顯示各類(lèi)報警事件數量，通過(guò)柱狀圖顯示逐日報警數量，提供報警總數以及增長(cháng)趨勢。

維管理功能，可針對數據中心各主要設備進(jìn)行巡檢派工，消缺，搶修等維護工作。

5.2 動(dòng)環(huán)監控系統選型方案

6結語(yǔ)

數據中心動(dòng)環(huán)監控系統將實(shí)現多機房、微模塊遠程聯(lián)網(wǎng)集中監管，工作人員在總控中心即可統一對數據中心下屬多個(gè)機房和微模塊進(jìn)行統一管理，實(shí)時(shí)監控動(dòng)力設備和機房環(huán)境的狀態(tài)，及時(shí)檢測各類(lèi)故障并通知相關(guān)人員操作處理，可遠程進(jìn)行維護、數據備份、升級，提高機房無(wú)人值守的安全可靠性。同時(shí)，能對數據中心園區、每棟建筑、每個(gè)機房、每個(gè)微模塊乃至每個(gè)機架機柜的能效進(jìn)行計量展示，協(xié)助制定合理的節能方案，從而為提高PUE值、降本增效奠定堅實(shí)的基礎。

【參考文獻】

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