淺析動(dòng)環(huán)監控系統在氣象數據中心機房的應用

摘要：動(dòng)力環(huán)境監控系統是以計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為基礎，結合了通信、自動(dòng)控制、新型傳感等多項技術(shù)的新型監控網(wǎng)絡(luò )，其作用是為了監控機房?jì)鹊沫h(huán)境和各動(dòng)力設備。氣象數據中心機房的功能不僅是獲取氣象通信數據信息，同時(shí)也是維持整體通信穩定的重要站點(diǎn)，而動(dòng)力環(huán)境監控系統是保證氣象數據中心機房動(dòng)力環(huán)境穩定的關(guān)鍵。主要闡述了動(dòng)力環(huán)境監控的意義、系統組成部分、具體在中心機房中的應用及測試等方面展開(kāi)論述，分析氣象數據中心機房應用動(dòng)力環(huán)境監控系統的必要性，進(jìn)一步分析了該系統的實(shí)際應用。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力環(huán)境監控系統；監控網(wǎng)絡(luò )；氣象數據中心

0引言

隨著(zhù)信息化﹑數字化技術(shù)的持續發(fā)展，數據中心機房成為維持各單位日常業(yè)務(wù)正常運行的一部分。氣象數據中心機房的動(dòng)力環(huán)境直接影響到機房?jì)雀黜椆ぷ鞯拈_(kāi)展，因此只有保證氣象數據中心機房能為各運行設備提供一個(gè)安全、穩定的運行環(huán)境，才能確保日常工作有條不紊地進(jìn)行[1]。動(dòng)力環(huán)境中存在著(zhù)各種各樣的安全隱患問(wèn)題，在一定程度下會(huì )干擾到氣象通信數據的上傳、處理和存儲，因此需要做好實(shí)時(shí)監控。在傳統的氣象數據中心機房監控工作中，調度人員與各機房管理人員主要通過(guò)電話(huà)方式來(lái)溝通，這種溝通方式缺乏靈活性，也無(wú)法讓管理人員詳細掌握信息，再加上一些管理人員存在工作態(tài)度懶散、管理意識薄弱的情況，導致氣象數據中心機房的動(dòng)力環(huán)境管理不當，影響到數據的通信工作。同時(shí)，一些通信機房設置的地區也比較偏遠，不利于機房管理人員看守并及時(shí)排除設備故障。所以，為了解決在以往監控工作中出現的問(wèn)題，讓機房管理人員能夠及時(shí)獲知機房?jì)鹊膭?dòng)力和環(huán)境設備處于異常的狀況，智能化的動(dòng)力環(huán)境監控系統應運而生[2]。

1、動(dòng)力環(huán)境監控的意義

動(dòng)力環(huán)境監控系統是一套能夠集中、高效地管理監控機房的技術(shù)手段。建設動(dòng)力環(huán)境監控系統，在一方面不僅能夠保證機房管理人員及時(shí)獲取到機房狀態(tài)信息，盡快消除其動(dòng)力環(huán)境中的不利因素，避免了各運行設備出現故障，為機房動(dòng)力設備運行的穩定性及機房環(huán)境的安全性提供有力保障。另一方面動(dòng)力環(huán)境監控系統具備監控靈活的優(yōu)點(diǎn)，能夠遠程監控并調整機房狀態(tài)，充分節省了人力資源，實(shí)現了機房的智能化值守。動(dòng)力環(huán)境監控系統結合了多項先進(jìn)技術(shù)，在實(shí)時(shí)監測動(dòng)力環(huán)境的同時(shí)還能收集歷史數據和預警數據并集中分析，根據分析結果來(lái)把控環(huán)境的穩定性，對整個(gè)計算機系統的正常運作起著(zhù)至關(guān)重要的作用[3]。

2、動(dòng)力環(huán)境監控系統組成

動(dòng)力環(huán)境監控系統主要實(shí)現對機房?jì)雀鞣N動(dòng)力和環(huán)境設備進(jìn)行監控、對機房突發(fā)狀況及時(shí)告警和對設備數據的查詢(xún)、生成報表等功能。通過(guò)將所有功能集中到一個(gè)統一的監控管理平臺，使機房相關(guān)管理人員能夠更加高效地管理和維護氣象數據中心機房，不僅提高了管理人員對系統設備的管理水平以及應對突發(fā)安全事件的快速反應能力，而且也減輕了他們的工作強度，節省大量的人力成本[4]。如圖1所示，動(dòng)力環(huán)境監控系統主要由設備監控、數據處理、報警管理、統計報表和系統設置等5個(gè)模塊組成。

圖1動(dòng)力環(huán)境監控系統組成圖

2.1設備監控

設備監控模塊的主要作用是采集被監控設備的運行狀態(tài)與運行參數信息，并將信息傳輸到機房監控主機進(jìn)行數據處理，*后經(jīng)由機房監控主機將數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送到監控管理服務(wù)器。監控的對象包含了機房的溫濕度、消防狀態(tài)、漏水感應、配電、UPS和空調[5-6]。

2.1.1溫濕度監控

機房的溫濕度監控主要通過(guò)在機房服務(wù)器機柜等位置上安裝溫濕度傳感器，以此來(lái)掌握溫濕度的變化情況[7]。監控管理服務(wù)器接收來(lái)自溫濕度傳感器回傳的數值，并判斷此時(shí)機房的溫濕度是否在設定范圍。若溫濕度值超出了設定值，監控管理平臺會(huì )做出相應的提醒，并遠程自動(dòng)開(kāi)啟機房?jì)鹊钠胀照{調整室內溫濕度。

2.1.2消防監控

機房的消防狀態(tài)采用的是接收煙霧傳感器的輸出信號來(lái)實(shí)時(shí)監控。當內部煙霧過(guò)多時(shí)，監控管理平臺會(huì )自動(dòng)發(fā)出警報，以防止火災事故的出現。

2.1.3漏水感應

主要針對機房范圍內比如窗戶(hù)以及空調附近等容易漏水的位置開(kāi)展監測。若感應到有漏水情況的發(fā)生也會(huì )作出實(shí)時(shí)警報。針對于漏水監測功能的動(dòng)態(tài)系統還分為了定位與不定位兩種類(lèi)型，定位類(lèi)型即是指通過(guò)監測可判斷漏水情況出現的具體位置，不定位類(lèi)型則是只能提醒機房有出現漏水，無(wú)法獲取位置，在該項監測中，系統的控制器與傳感端共同作用，一旦發(fā)生漏水就會(huì )立即將信號傳輸到監控管理服務(wù)器。

2.1.4配電監控

機房的配電監控主要包括兩方面：市電監測和精密配電監測。機房配電柜市電進(jìn)線(xiàn)總線(xiàn)的供電質(zhì)量直接關(guān)系到機房?jì)仍O備的安全，因此市電監測不僅實(shí)時(shí)監測供配電系統的供電狀態(tài)是否良好，同時(shí)也會(huì )監測市電質(zhì)量，具體可監測到的參數包括電壓值、電流值、有功功率、無(wú)功功率、有功電能、無(wú)功電能以及頻率等，切實(shí)保證這些電力參數處于合理范圍，若參數異常監控管理平臺也會(huì )做出相應的告警。

精密配電設施包括智能電表、配電柜、電源分配單元 (PowerDistributionUnit，PDU)以及列頭柜等等，在采用動(dòng)力環(huán)境監控系統監測時(shí)，可以對這些精密配電設施進(jìn)行重要數據采集，包括其主路的各配電信息以及支路的電流值與電壓值，保證各項電路運行的穩定性，若出現異常會(huì )發(fā)出告警。

2.1.5 UPS監控

不間斷電源(UninterruptiblePowerSystem，UPS)是機房?jì)入娏υO備系統能夠正常工作的根基。對UPS進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，一是對UPS的逆變器、整流器、旁路、電池總電壓以及負載等進(jìn)行參數監測，從而監視其運行情況；二是根據預先設定的參數值的范圍來(lái)開(kāi)展檢測工作，若是出現參數值越限則判斷為UPS發(fā)生故障，監控管理平臺會(huì )發(fā)出告警，相應的告警情況也會(huì )被自動(dòng)記錄；三是對監測情況的記錄會(huì )自動(dòng)生成曲線(xiàn)，可以更加直觀(guān)地看出運行各參數變化情況，通過(guò)與歷史曲線(xiàn)進(jìn)行對比來(lái)獲得更多信息，進(jìn)一步方便管理UPS[8-9]。

2.1.6空調監控

數據中心機房中部署的空調有精密空調和普通空調兩種。普通空調主要用于調節機房溫濕度。根據區域內的溫濕度情況對普通空調開(kāi)展遠程開(kāi)關(guān)調控，該項監測功能的實(shí)現主要基于JZ-IEM系列監控主機設施以及相應的空調控制接口，同時(shí)，控制的實(shí)現還需使用外接紅外控制器。

精密空調是有別于普通空調的精密設備，在監控方面主要是實(shí)時(shí)監測回風(fēng)溫度和回風(fēng)濕度等空調參數，以及壓縮機、制冷器、加熱器和加濕器等的工作狀態(tài)。此外，還會(huì )對組件的過(guò)熱、風(fēng)扇過(guò)載以及濾網(wǎng)堵塞等情況開(kāi)展監控，保持精密空調的穩定運行。

2.2數據處理

數據處理模塊由監控主機完成。監控主機作為被監控設備和監控管理服務(wù)器之間的中繼站，承擔著(zhù)兩項工作任務(wù)：一是按照系統的業(yè)務(wù)需求將收集到的設備數據信息進(jìn)行匯聚、加工、運算、存儲等處理，比如通過(guò)采集某區域多個(gè)溫濕度傳感器的數值，計算出這個(gè)區域溫濕度的平均值和*大值。根據數據處理需求，制定合理的數據計算規則、復雜事件處理規則；二是將數據信息繼續傳輸給監控管理服務(wù)器。

2.3報警管理

監控管理服務(wù)器在整個(gè)動(dòng)力環(huán)境監控系統中有著(zhù)*高指揮的作用。在監控管理服務(wù)器上安裝基于集中監控管理平臺軟件，并將各種被監控設備的IP地址配置到這個(gè)集中監控管理平臺中，可以用來(lái)查詢(xún)數據中心機房?jì)热吭O備的工作狀態(tài)和運行參數。系統根據被采集的監控設備參數來(lái)判斷設備是否處于故障。若監控設備的參數超出系統設定的閾值，集中監控管理平臺會(huì )發(fā)出告警，并自動(dòng)打事先在系統設置的號碼及時(shí)提醒機房管理人員存在異常情況。系統設有一般告警、重要告警和緊急告警3個(gè)告警級別，當有多件告警時(shí)間發(fā)生時(shí)，系統會(huì )按照告警等級的嚴重程度依次排隊進(jìn)行處理。此外，當系統有告警發(fā)生時(shí)會(huì )生成告警記錄，內容包括告警出現的時(shí)間以及結束時(shí)間、告警內容、告警級別等，并能保存*近1年內的告警記錄信息用于查詢(xún)和數據分析。

2.4統計報表

統計報表模塊分為兩部分：統計功能主要用于查詢(xún)告警記錄、設備監控數據等內容。報表管理功能是根據用戶(hù)需求將統計功能中查詢(xún)到的數據進(jìn)行處理，用表格或者曲線(xiàn)的形式生成如告警統計報表、操作統計報表、歷史統計報表等多種報表用于機房故障信息的分析，加強機房運行可靠性和穩定性。

2.5系統設置

系統設置功能模塊由常用設置、個(gè)性化配置和更新日志組成。常用設置包括設備的管理、用戶(hù)權限管理和系統的配置。個(gè)性化配置包括監控管理平臺界面設置、平臺告警提示時(shí)間間隔、告警語(yǔ)言提示間隔等。更新日志記錄用戶(hù)對監控管理系統的所有操作。

3、在氣象數據中心機房中的應用—以福州市氣象局中心機房為例

福州市氣象局根據數據中心機房的現狀，在機房部署實(shí)施了動(dòng)力環(huán)境監控系統。從目前該系統的使用情況來(lái)看，達到了能夠實(shí)時(shí)監控氣象數據中心機房運行狀態(tài)的效果，滿(mǎn)足了業(yè)務(wù)需求。

3.1監控平臺展示

用戶(hù)通過(guò)本地瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)，就會(huì )進(jìn)入到登錄界面，這時(shí)只要配置下端口就可以正常進(jìn)入動(dòng)力環(huán)境監控管理平臺的主界面了，設備監控界面見(jiàn)圖3。點(diǎn)擊左邊樹(shù)狀圖節點(diǎn)可以進(jìn)入對應樓層機房的監控界面進(jìn)行查看，右上角的查看列表可以在每個(gè)區域的監測點(diǎn)和組態(tài)圖之間切換。當設備處于正常狀態(tài)時(shí)，節點(diǎn)顏色為藍色，當設備處于異常狀態(tài)時(shí)，節點(diǎn)顏色根據告警的嚴重程度發(fā)生不同變化。監控界面的右下角也會(huì )彈出告警信息提醒。

圖3設備監控界面

點(diǎn)擊告警信息提醒進(jìn)入“消息中心"界面，該界面會(huì )詳細記錄告警設備編號、告警設備名稱(chēng)、設備所屬類(lèi)型、告警等級、告警發(fā)生時(shí)間和告警次數等信息，方便機房管理人員及時(shí)定位故障位置解決問(wèn)題，見(jiàn)圖4。

圖4告警信息提醒

3.2測試結果及分析

福州市氣象局數據中心機房動(dòng)力環(huán)境監控系統，自其運行以來(lái)，各項功能均能正常使用。軟件指標可靠，具有直觀(guān)形象易用的圖形用戶(hù)界面，方便相關(guān)人員操作。目前已有的統計記錄表明：該動(dòng)力環(huán)境監控系統系統能提供及時(shí)、準確的監測和告警信息。系統能根據先前制定的各種規則，將監測到的告警信息及時(shí)發(fā)送給相關(guān)的業(yè)務(wù)值班人員，發(fā)送的告警信息與實(shí)際情況相符，尚未出現信息的錯報、漏報。生成的告警記錄詳細具體，涵蓋了告警出現的時(shí)間、告警原因及對告警處理過(guò)程等內容，為后續分析、處理機房異常狀況的匯總工作提供了可靠的數據。該氣象數據中心機房的動(dòng)力環(huán)境監控系統具備準確的告警功能、詳細的分析處理功能，多維的提示功能，使氣象保障業(yè)務(wù)值班人員無(wú)需通過(guò)以往例行的巡查監視的方式，就能夠得到準確的機房環(huán)境、動(dòng)力設備運行狀態(tài)信息，當機房系統設備運行存在異常時(shí)，也能及時(shí)收到報警信息并盡早處理。氣象數據中心機房的運行維護水平更加高效智能，逐步走向“無(wú)人值班"[10]。

4、安科瑞動(dòng)環(huán)監控系統介紹設備選型

4.1軟件介紹

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。

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。

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。

16. 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。

4.2動(dòng)環(huán)監控系統設備選型

5、總結

綜上所述，動(dòng)力環(huán)境監控系統在氣象數據中心機房中的應用功能包括：(1)對機房動(dòng)力環(huán)境設備的運行狀態(tài)和參數進(jìn)行了實(shí)時(shí)監測；(2)具備智能報警功能，可以使得管理人員對于及時(shí)獲知機房發(fā)生的異常信息；(3)能夠查詢(xún)當前和歷史時(shí)間下機房動(dòng)力環(huán)境設備的參數數據以及告警記錄，通過(guò)生成報表來(lái)對比不同時(shí)間段數據發(fā)生的變化，為機房管理人員分析設備故障原因提供了便利，提高了機房運行的穩定性?？傊?，動(dòng)力環(huán)境監控系統是一種對動(dòng)力環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監測并調節控制的機制，在氣象數據中心機房中具有較高的應用價(jià)值。

【參考文獻】 

【1】黃恒，劉成浩，王彥明，等.通信機房動(dòng)力環(huán)境監控系統應用探究[J].現代信息科技，2020，4(2)：90-91.

【2】黃恒，劉成浩，王彥明，等.通信機房動(dòng)力環(huán)境監控系統應用探究[J].現代信息科技，2020，4(2)：90-91

【3】房 明，陳建云，智能化動(dòng)力環(huán)境監控系統在氣象數據中心機房的應用

【4】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版

作者簡(jiǎn)介：魏健輝，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數據中心的設計與應用。