淺析雲計算數據中心動力環境監控係統

华体会电竞app苹果版 上海嘉定 201801

摘要 ：通過介紹數據中心不同時期動力環境監控係統的建設和發展，結合數據機房的維護對象、動力環境監 控係統的軟件組成和工作原理，探討雲(yun) 計算數據中心動力環境監控係統的配套需求和“集中管理、集中監控集中維護”運維管理模式的發展趨勢。

關(guan) 鍵詞：動力環境監控係統；雲(yun) 計算；數據中心；運維管理

一、動力環境監控係統概述

數據中心是雲(yun) 計算的主要載體(ti) ，其中動力環境監控係統是數據中心保障通信設備正常、穩定運行的重要基礎設施，動力環境監控係統失效，可能會(hui) 造成數據災難事故。

1.係統概述

機房動力環境監控係統是運用計算機、現代通信、智能測控等技術，利用的通信網絡對 分布於(yu) 本區域或者遠程區域的機房和工作區進行實時監控，通過圖像監控、故障告警、緊急事件處理、記錄並處理相關(guan) 數據等方法，實現對一個(ge) 區域或不同區域裏的各個(ge) 機房及工作區集中監控。隨著網絡維護的不斷發展，“集中維護、集中監控、集中管理”的維護理念越來越明確，而機房動力環境監控係統就是這種理念的體(ti) 現，通過通信電源和環境的集中控製，可實現少人或無人值守，在提高維護質量的同時，有效地降低維護成本，解決(jue) 目前管理部門所麵臨(lin) 的設備運行環境要求高、機房多、人員配備少等問題。

2.發展曆程

早期的動力環境監控係統主要以“集中監控、統一告警"為(wei) 主要工作目的，強調數據釆集的實時 性和傳(chuan) 輸的時效性，要求“能夠發現告警、通知告警”即可，側(ce) 重於(yu) 維護層麵，對於(yu) 數據分析和挖掘要求不高；在係統架構上，表現為(wei) 單服務器和數據庫，未部署其餘(yu) 外部網絡接口及其應用；在數據組織的邏輯層次上，也隻有數據釆集層和數據處理層。經曆了多年發展，動力環境監控係統的 發展曆程大致分為(wei) 三個(ge) 主要階段，如圖1所示。

圖1動力環境監控係統發展曆程

初期主要釆用幹接點方式，即通過通信設備的係統監控數據的處理與(yu) 傳(chuan) 輸。中期為(wei) 滿足對機房整體(ti) 監控的需求，已經可以實現遙感、遙控、遙 測等功能。該階段的監控軟件開發和應用逐漸成熟，能夠通過數據分析掌握監控對象的運行狀態。由於(yu) 網絡技術的快速發展，采用輪詢方式的數據處理技術已不能滿足較大機房和多點機房的集中監控 要求。此時，基於(yu) IP技術的智能化嵌入式監控係統很好地解決(jue) 了這一難題。該技術在係統優(you) 化設計的基礎上，采用告警事件主動上報機製代替被動輪詢機製。

二、動力環境監控係統組成及工作原理

1.維護對象及係統軟件組成

動力環境監控係統的維護工作包括了以下對象：

（1）動力係統（組合電源、ups、電池、開關(guan) 等）；

（2）環境係統（空調、泄漏、溫度、濕度、新風機等）；

（3）消防係統（煙感探測器、溫感 探測器、其他消防設備）；

（4）安防（門禁、閉路監控、其它保安設備）；

（5）網絡設備（路由器、交換機、主機、服務器、 其他通訊設備）。

動力環境監控係統所有硬件設備運行狀況的監控，由動力環境監控係統的各個(ge) 相應子係統完成，如： UPS電源、電量儀(yi) 等設備的監控工作由配電監控子係統實現；機房環境的溫濕度是否符合國家機房標準，由溫濕度監控子係統和漏水監控子係統等完成。 因此，動力環境監控係統從(cong) 軟件方麵可以分為(wei) 圖像監控、配電監控、設備監控、環境監控、消防監控 和入侵監控六個(ge) 組成部分。

（1）圖像監控：通過智能監控屏的音接口采 集音信號，實現對機房的圖像實時監控、硬盤 存儲(chu) 和網絡傳(chuan) 輸。

（2）配電監控：釆用專(zhuan) 用電力監控模塊，實時監控各種配電櫃的運行參數和狀態。

（3）設備監控：釆用嵌入式現場監控主機接入機房的UPS、專(zhuan) 用空調、開關(guan) 電源和後備發電機等智能設備；

（4）環境監控：釆用開關(guan) 量輸入模塊和模擬量輸入模塊，接入紅外、煙霧、水浸、溫濕度變送器等采集的信號，實現對機房的安防、火災、漏水 及溫度、濕度的實時監控。

（5）消防監控：通過釆集信號或煙 感探測器的信號，實時監測機房內(nei) 的火災狀態。 當發生煙霧著火時,係統會(hui) 立即發出通知，並啟動聲光。

（6）入侵監控：釆用雙鑒（紅外+微波）雙重監測人體(ti) 和物體(ti) 的移動，采用門磁監測門和窗戶的狀態，以及其他防盜設備檢測機房安防狀態,發現立即發出通知，並啟動聲光。

2.工作原理

動力環境監控係統通過前端設備，即傳(chuan) 感器釆集現場信息並轉變成信號後，由中部設備數據釆集係統實時采集，送入設備中進行存儲(chu) 、顯示或送入計算機進行處理。執行器則接收數據采集設備輸出的模擬量或開關(guan) 量，執行相應的動作。係統工作原理如圖2所示。

圖2監控係統工作原理

動力環境監控係統可以將各監控點數據通過 LAN/WAN、GPRS等TCP/IP網絡係統傳(chuan) 送，實現集中監控，同時可對設備進行集中管理。當發生告警時，係統會(hui) 立即通過電子郵件、SNMP Trap以及聲光等方式將信息傳(chuan) 達給用戶。同時可根據情況聯動控製，例如：機房門禁的控製，當發生火災時可解除門禁係統的控製；機房溫度過高時，可以自動調節普通空調的溫度，使溫度保持在溫度範圍。

三、雲(yun) 計算數據中心動力環境監控配套需求

隨著新技術新業(ye) 務的不斷發展，現代數據中心發生了巨大變化：資源規模及維護壓力快速增長，客戶需求越來越多樣，數據中心迅速走向集中化、規模化，大型數據中心成為(wei) 主流，雲(yun) 業(ye) 務逐漸代替傳(chuan) 統租賃托管業(ye) 務，在資源管理、配套供給、綠色節能等方麵提出新的挑戰。針對其配套的動力環境監控係統，有以下五點需求：

(1)雲(yun) 計算一般擁有大量的服務器，機房規模大、 數量多、動力環境監控係統應當是一個(ge) 通用 的係統，不同子係統、不同產(chan) 品間接口和協議"標 準化”，使它們(men) 之間具有互聯性和互操作性，通過高集成度的監控係統將原有的分散式的監測管理改為(wei) 控製中心式的集成化管理，以節約有限的資源，提高管理與(yu) 控製的效率。

(2)雲(yun) 計算在有限的空間內(nei) 需要支持高負載，機房部署集中，對機房動力及環境要求高，應提供多種方式構建一個(ge) 高可靠性、穩定性的動力環境監控係統，能及時發現隱患，在長時間飽和運行的實際情況下具有連續運行能力。

(3)為(wei) 滿足應用和用戶規模的增長，節省投資，數據中心具有良好的伸縮性，動力環境監控係統也應建成一個(ge) 可擴展的平台，提高控製係統的兼容性，為(wei) 將來新設備的購入和使用預留接口，保護前期工程和後繼技術的銜接，使係統具有性。

(4)雲(yun) 計算數據機房應是24小時無人值守、可遠程管理，這種管理涉及到整個(ge) 數據中心的自動化運營，動力環境監控係統應嚴(yan) 格按照模塊化 結構方式開發，以滿足通用性和可替換性。

由於(yu) 機房內(nei) 設備的實時參數複雜而且以不同方式顯示，使得管理人員難以在有限的時間內(nei) 進行監測與(yu) 係統運行狀態估計。實現人機友好的操作界麵，將機房的各項參數進行數據化的處理並直觀地顯示在操作係統界麵上，提供直觀、相對簡單的輔助管理，

(5)並且進行智能化預處理，可以有效降低管理人員的工作難度，提高管理人員的工作效率。

四、係統運維管理發展方向

現階段動力環境監控係統主要以供電KPI 為(wei) 網絡運營指標，側(ce) 重"自動化、集中化”而建立起了 “集中監控、集中維護”的模式，針對不同級別的故障發生情況，釆用相應的部門故障上報及處理流程，在資源有限的情況下，有效地利用了設備和人力資源並且提高了故障響應速率。在這個(ge) 期間，係統維護工作主要依靠的是廠商技術支援力量。

在數據中心"以客戶感知為(wei) 導向”的運營指標下，隨著動力環境監控係統的不斷完善，特別是隨著監控係統覆蓋麵逐漸擴大，"集中維護”的管理模式在未來將不能夠滿足維護需求、不能夠在可能發生影響客戶感知故障進行處理。因此，機房運維會(hui) 逐漸轉向"集中管理、集中監控、分散維護”的模式上來。"集中管理”表示規劃、設計、施工以及管理、維護，包括二次應用新增等，均由部門統管；“集中監控”表示各屬地分別監控屬地機房，監控責任人非實時監控和數據分析，設備責任人負責實時監控統一處理，體(ti) 現監控分散化、屬地化；“分散維護” 則表示按維護分散化、維護屬地化分別執行日常維護和響應突發事件。

此外，對於(yu) 維護團隊的建設也會(hui) 隨之發生一些變化，原本大多“依賴監控廠商技術支援”的維護團隊建設體(ti) 製將逐漸轉變為(wei) “依靠廠商，以我為(wei) 主，釆取故障分級管理、分級處理模式，以區級統管廠商技術支援、致力於(yu) 維護團隊建設，建立起完整內(nei) 訓體(ti) 係”，通過設定“故障自處理率指標”，促進自主維護能力和自主維護力量的提升。因此，可以預測，隨著新的網絡運營策略不斷深化，監控係統的維護模式也將不斷趨向於(yu) “集中管理、集中監控、分散維護”，通過集中管理來提高一致性和掌控發展方向、通過分級監控、分散維護來提高對突發 事件的響應速度和不斷貫徹落實監控係統的日常管 理維護工作。

五、华体会棋牌透视AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理係統平台組成

华体会棋牌透视電氣緊跟數據中心發展形式，推出AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理解決(jue) 方案，包含有電力監控、動環監控、消防監控、能耗統計分析、智能照明以及新能源監測幾個(ge) 子係統。集成了變配電監測、電源備自投、電氣接點測溫、智能照明、電能質量監測及治理、蓄電池在線監測、配電監控、智能母線監控以電氣火災、應急照明及疏散指示等多種子功能，能夠幫助用戶實時掌握數據中心的運行情況，保障數據中心可靠、節約、有序、低碳的運行，輔助運維團隊提升數據中心能效、資源利用率和可用性，提高運維效率並降低運維成本。

六、平台拓撲圖

七、平台子係統

1.電力監控解決(jue) 方案

電力監控係統實現對數據中心中低壓配電係統、UPS、蓄電池組、ATS/STS、精密配電櫃、電源支路電流、PDU機櫃電源以及其它重要設備進行監視、測量、記錄、報警等功能，實時掌握供電係統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高數據中心供電可靠性。

2.動環監控係統解決(jue) 方案

通過數據中心動環監控係統，實現了對數據中心的門禁狀態、水浸狀態，煙霧狀態，視頻狀態，環境狀態，高低壓配電狀態，設備運行狀態進行實時監測，並進行實時報警，保障數據中心正常運行，避免運行環境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，減少配電室粗放式管理導致成本過高。同時實現動環監控並對各用能耗能進行能效分析，幫助用戶實現用能效率的優(you) 化。

係統功能

展示當前數據中心總能耗，IT能耗，空調能耗，及其他能耗並且計算出當前數據中心實時PUE值，通過儀(yi) 表盤形式直觀展示。

選擇查看數據中心的中低壓配電係統主接線圖，並在一次圖顯示配電係統當前遙測、遙信數據和狀態。實時監測各配電櫃的電壓、電流等電力參數，變電站的溫濕度、煙感、水浸、門禁等環境情況。

電氣接點溫度實時監測，斷路器觸頭、觸臂、母排和線纜連接等位置安裝無線測溫傳(chuan) 感器監測接點溫度，便於(yu) 提前發現溫度異常導致的事故。

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，並且顯示曆時曲線圖，數據實時變化。幫助用戶直

電能質量在線監測，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事件記錄、ITIC容忍曲線等

係統采集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，同時監測UPS溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩餘(yu) 時間等數據。

展示單體(ti) 電池電壓、內(nei) 阻和溫度，預測電池帶載時剩餘(yu) 時間，每節電池數據均可以設置異常報警，及時發現蓄電池異常。

展示精密配電櫃內(nei) 進線和饋線回路電氣參數，包括電流電壓功率電能以及開關(guan) 狀態，並可以對數據進行報警設置和分級，數據取自精密配電櫃測量模塊。

展示智能小母線的始端箱和插接箱電氣參數，包括電流電壓、開關(guan) 狀態、插接點溫度，並對數據進行報警設置和分級。

通過平麵圖顯示數據中心能源分布，設備分布情況，並顯示設備能耗數據，點擊平麵圖上設備可以進入具體(ti) 設備監控界麵。

實時顯示當前數據中心PUE值以及曆史PUE曲線。並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。

顯示電能消耗日/月/年報表，並可對具體(ti) 回路選擇曲線圖、餅圖進行展示。對數據中心用電數據進行同比、環比分析比較，查看用電趨勢。

監測精密空調的回風溫濕度，出回水溫度，並可以設定精密空調的溫濕度，達到更好的控製效果。

監測數據中心溫濕度、開關(guan) 門、水浸、煙霧、噪聲、氣體(ti) 濃度狀態等參數。曲線圖直觀明了，同時支持曆史數據查詢

通過列表顯示各類報警事件數量，通過柱狀圖顯示逐日報警數量，提供報警總數以及增長趨勢。

維管理功能，可針對數據中心各主要設備進行巡檢派工，消缺，搶修等維護工作。

3.能耗統計分析（能源管理）解決(jue) 方案

   建立高效的能耗監測管理係統，對建築各類耗能設備能耗數據進行實時測量，對采集數據進行統計和分析。能夠合理的確定各區域建築能耗經濟指標及績效考核指標，發現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動節能的意識。

①　搭建數據中心智慧能源管理係統的基本框架，對各個(ge) 用能環節進行實時監測；

②　排碳數據化：通過係統可實現建築單位內(nei) 人均能耗分析（包括水、電、能量），實現低碳辦公數據化；

③　區域能效比：實現建築單位內(nei) 區域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

⑤　能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進行分析單位麵積能耗和人均能耗指標；

⑥　能耗競爭(zheng) 排名：各個(ge) 功能區能耗對比，實現能耗排名，增強工作人員的節能意識；

⑦　對能耗的使用數據進行綜合的分析、統計、打印和查詢等功能，並根據能耗監測管理係統的需要可選擇不同樣式報表的打印。為(wei) 能耗運營管理部門提供可靠的依據；

⑧　能耗數據采集，隨時查詢，並根據采集數據進行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀(yi) 表故障進行報警，提高係統信息化、自動化水平。

4.蓄電池監測係統

华体会棋牌透视公司ABAT係列鉛酸蓄電池在線監測係統是在線電池監測產(chan) 品，可以提前對失效的鉛酸蓄電池進行預警及電池均衡，符合ANSI/TIA-942標準要求。

  該係統具有監測電池的電壓、內(nei) 阻與(yu) 內(nei) 部溫度功能，安裝、維護與(yu) 接入非常方便。係統主要由ABAT-S模塊、ABAT-C模塊及ABAT-M采集器組成，可通過采集器查詢告警與(yu) 實時數據、設置參數等，可選配監測平台實現網絡化集中管理。

5.精密配電管理係統解決(jue) 方案

係統可以展示精密配電櫃內(nei) 進線和饋線回路電氣參數，包括電流電壓功率電能以及開關(guan) 狀態，並可以對數據進行報警設置和分級，數據取自精密配電櫃測量模塊。

6.智能小母線監控解決(jue) 方案

數據中心IT服務器配電傳(chuan) 統采用精密配電櫃，占用空間較大，配電線纜多，新增設備不便，為(wei) 了節省麵積，智能小母線方案由於(yu) 不占用機房麵積、可按需靈活插拔，受到很多數據中心的青睞，被越來越多的應用。 

华体会棋牌透视智能母線監控產(chan) 品分為(wei) 交流和直流母線監控兩(liang) 類，包括始端箱監測模塊、插接箱監測模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用於(yu) 監測母線槽的運行溫度，確保母線槽配電安全。通過標準網線手拉手簡單組網，可以實現任意插接箱檢修或更換時不影響其他在線運行的插接箱的數據上傳(chuan) 通訊。

7.智能照明控製係統解決(jue) 方案

數據中心人流較少，麵積大，機房多，合理使用照明控製係統，通過感應控製做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決(jue) 照明用電。

 係統在配電箱內(nei) 的模塊主要有總線電源、開關(guan) 驅動器、IP網關(guan) 、耦合器、幹接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

 安裝在控製現場的模塊主要有光照度傳(chuan) 感器、紅外傳(chuan) 感器和智能麵板。有人經過可以設定紅外感應控製亮燈，人離開後在設定的時間內(nei) 熄燈，智能麵板等手動控製設備，可實現自動控製、現場控製和值班室遠程控製相結合。

8.電氣安全

電氣接點溫度實時監測，斷路器觸頭、觸臂、母排和線纜連接等位置安裝無線測溫傳(chuan) 感器監測接點溫度，便於(yu) 提前發現溫度異常導致的事故。

8.1電氣火災監控係統解決(jue) 方案

電氣火災監控係統是用於(yu) 接收剩餘(yu) 電流式電氣火災監控探測器等現場設備信號，以實現對被保護電氣線路的報警、監視、控製、管理的運行於(yu) 計算機的工業(ye) 級硬件/軟件係統。對分散在建築內(nei) 的探測器進行遙測、遙調、遙控、遙信，方便實現監控與(yu) 管理。

8.2消防設備電源監控係統解決(jue) 方案

消防設備電源監控係統能夠對消防設備的電源進行實時監控，通過檢測消防設備電源的電壓、電流、開關(guan) 狀態等有關(guan) 設備電源信息，從(cong) 而判斷電源設備是否有斷路、短路、過壓、欠壓、錯相以及過流（過載）等故障信息並實時報警、記錄的監控係統。此係統具有可靠性、實時性並具有數字化、智能化、網絡化、自動化和連續監控的特性。實時反映出被監控設備電源的狀況，並集中顯示，從(cong) 而可以有效避免在火災發生時，消防設備由於(yu) 電源故障而無法正常工作的危急情況，保障消防聯動係統的可靠性。

8.3防火門監控係統解決(jue) 方案

數據中心防火門數量比較多，由於(yu) 部分區域經常有人走動，常開常閉防火門數量都不少，防火門監控係統的作用就是監測防火門開閉狀態，在發生火災後自動關(guan) 閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監控係統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，用於(yu) 監測和控製防火門狀態，當防火門發生異常位置信號時，防火門監控器能發出故障報警信號，指示故障報警部位並保存故障報警信息。發生火災時，關(guan) 閉事故區域所有常開防火門，防止煙霧向安全區域擴散。

8.4消防應急照明和疏散指示係統解決(jue) 方案

數據中心消防比較複雜，一旦發生火災，疏散指示係統非常重要。消防應急照明和指示係統可以和火災報警係統聯動，提供應急照明和疏散路徑指示，指引人群快速找到疏散出口，並可以一鍵選擇疏散應急預案，提升人員逃生概率。

9.充電樁係統解決(jue) 方案

數據中心停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理係統通過物聯網技術對接入係統的充電樁站點和各個(ge) 充電樁進行不間斷地數據采集和監控，解決(jue) 物業(ye) 、用電管理部門的充電樁使用、監控問題。電動自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動汽車支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁係統可實時遠程完成啟動充電、強製停止、單價(jia) 設置等控製指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付後，係統發起充電請求，控製二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一係列故障進行預警；能夠遠程控製，提供財務報表和數據分析等功能。

10.電能質量治理解決(jue) 方案

數據中心常用設備為(wei) 不間斷電源係統UPS、LED照明、IT服務器等，易產(chan) 生諧波電流和三相負載不平衡問題，電能質量監測和治理裝置可根據負載運行情況進行實時的檢測、分析並跟蹤治理，為(wei) 不同負載類型的電能質量問題提供合適的設計解決(jue) 方案，以達到改善供電質量和確保電力係統安全經濟運行的目的。

八、平台部署硬件選型

1.電力監控、電能質量、配電室環境監控係統

九、結語

雲(yun) 計算的飛速發展形成大量數據傳(chuan) 輸，大規模 的數據中心機房逐漸取代傳(chuan) 統數據機房，對數據的處理和存儲(chu) 進行集中管理，以提高穩定性並有效降 低運行及維護成本。而數據中心的動力及環境設備無間斷正常運行才能保證網絡環境中用戶的正常工作，現代數據中心動力環境監控係統的出現有效改進了傳(chuan) 統的人工被動監控和排除故障的方式，為(wei) 實現數據中心環境設備的正常運行提供了有力保障。隨著數據挖掘、物聯網概念的普及，以及外部傳(chuan) 輸網絡、數據網絡技術的不斷更新和成熟，動力環境監控係統必有較好的發展前景。

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