浅谈数据中心的环境监控系统

许多工程的实践证明，一个数据中心的环境监控系统要正真起到保障机房良好运行环境的作用，需要监控、监测的环境设备至少要包括如下内容：市电监测子系统、UPS监测子系统、电池组监测子系统、配电开关监测子系统、普通空调监测子系统、精密空调监测子系统、温湿度监测子系统、漏水监测子系统、消防监测子系统、门禁监控子系统、视频监控监测子系统。

在实际工程中，一个数据中心的环境监控系统通常由监控主机、计算机网络、智能模块、协议转换模块、信号处理模块、多设备驱动卡及智能设备等组成。为了增强系统的功能，用户可根据需要选择配置多媒体声卡、智能电话语音卡、超级视频卡等设备。目前较流行的环境监控系统，还进一步增强了系统的报警功能，除现场的多媒体报警外，另设置了电话通知、短信通知、E-MAIL 通知报警等，所以能适应现场无人值守的实时监控模式。

以下为常见的环境监控系统图:                    

1.市电监测

监测对象：对机房内的供配电系统的市电质量进行实时监测。

监测实现：在配电柜中安装一个电量仪，将电量仪的数据线与EMS系列机房环境集中监控主机传感器接口相连。电量仪的接法和安装参见其安装手册。

实时参数：线电压、线电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电度、无功电度等。

2.配电开关监测

监测对象：对机房内的供配电系统的重要配电开关进行实时监测。

监测实现：在配电柜中安装一个配电开关监测模块，将模块的数据线与EMS系列机房环境集中监控主机传感器接口相连。配电开关的接法和安装参见其安装手册。

实时参数：每一个配电开关监测模块可以监测8路配电开关和6路防雷器的状态。

3.UPS监测

监测对象：对机房内的UPS运行状态进行实时监测。

监测实现：需要UPS提供智能通讯口及正确的通讯协议，用数据线将UPS直接连接到SW-500智能监控器上，由智能监控器将数据转发到EMS监控主机上，这样监控主机就可以直接查看UPS的各项运行参数、工作状态、报警信息。如果UPS本身带网络口，将其连接到与EMS系列机房环境集中监控主机所在的同一子网内。即可与其进行实时通讯。

监测内容：

   实时参数：输入电压、输入频率、输入电流、输出电压、输出频率、输出电流、电池温度、电池电压、电池充电程度等。

   工作状态：旁路工作状态、在线状态、电池供电状态、电池充电状态等。

   报警信息：输入越限报警、输出过载报警、电池异常报警、整流器故障报警、逆变器故障报警等。

注意：UPS监测的内容需要根据UPS所提供的协议而略有变化，上面的内容只作参考。UPS一般不进行远程关机控制，以免发生意外。

4.电池组监测

监测对象：UPS后备电池

监测实现：在每节电池上安装霍尔电流传感器和温度传感器、电压传感器，将其接到ADU1000采集单元，ADU1000采集单元通过RS485接口同ADU2000进行通信实现电池基本参数采集功能。ADU2000 下发内阻测试命令到电池采集单元ADU1000，并获取ADU1000 采集的实时数据进行分析处理，实现电池组内阻测量、预测电池组后备时间、预测电池组中的落后电池等功能，并上报到集中监控平台，实现电池状态和电池寿命实时在线管理。

监测内容：在线监测每节电池的电压、电流、温度、内阻，预测电池组中落后的蓄电池和蓄电池组的后备时间。

5.普通空调控制

控制对象：对机房内的普通空调进行控制。

监测实现：用数据线将普通空调直接连接到EMS系列机房环境    监控主机的智能串口上，实现对每台普通空调的控制，达到机    房节能的效果。

监测内容：对普通空调的控制提供三种模式的控制，自动模式、手动模式、锁定模式。自动模式是根据设定机房环境温度的限值自动调整空调的控制指令；手动模式即通过网页上的按钮来控制空调，锁定模式即保持空调始终在一个控制指令上工作。

6.精密空调监测

监测对象：对机房内的精密空调的运行状态进行实时监测。

监测实现：精密空调是智能型的设备，其自带智能通讯口或智能通讯卡。通过设置不同的通讯地址，以满足对精密空调的集中管理、监测。用数据线将精密空调直接连接到智能监控器上，由智能监控器将数据转发到监控主机上，实现对每台精密空调进行参数状态查询。

监测内容：回风温度、回风湿度、回风温湿度限值、温度设定值、湿度设定值、加热器运行状态、制冷器运行状态、除湿器运行状态、压缩机高低压报警、主风扇过载报警、滤网堵塞报警等。

注意:空调的所有监测参数具体情况依据空调厂商提供的通讯协议略有变化。

7.温湿度监测

监测对象：对机房内重要区域的温度、湿度进行实时监测。

监测实现：将温湿度传感器RS485信号，通过网线引出接到EMS系列环境监控主机的智能串口上，设备可以设置地址码，每个传感器上面有液晶屏显示。在多个传感器之间用8芯网线串接，再与EMS系列环境监控主机的智能串口连接，系统通过传感器不同的地址码来区别每个位置的传感器。

  监测内容：实时显示温湿度传感器所在位置的温度、湿度变化情况。

8.区域漏水监测

    监测对象：对机房内的空调的冷凝水、窗户和易漏水等位置进行监测，且实时报警。

    监测实现：在机房易漏水的下方或周围铺设漏水感应线，将感应线接到漏水控制器上，再将控制器的输出信号接到EMS系列环境监控主机。这样当漏水感应线检测到有水时，系统会立即报警并通知机房管理人员。

    监测内容：实时检测并记录漏水报警情况。

9.定位漏水监测

监测对象：对机房内的空调的冷凝水、窗户和易漏水等位置进行定位监测，且实时报警，可具体检测到某一处漏水。

监测实现：在机房易漏水的下方或周围铺设漏水感应线，将感应线接到漏水控制器上，再将控制器的输出信号接到环境监控主机。这样当漏水感应线检测到有水时，系统会立即报警并通知机房管理人员。

监测内容：实时检测记录具体漏水位置并进行报警。

10.消防监测

监测对象：对机房内的烟雾进行监测。

监测实现：在机房的天花板上布置烟雾传感器，通过网线连接到EMS系列环境监控主机，当机房出现火警时，系统会立即报警，通知机房管理人员。

监测内容：监控各区域烟雾报警状态。

11.红外监测

      监测对象：对进出机房人员情况进行监测。

    监测实现：在机房门的斜对面安装红外传感器，再将红外传感器的输出信号接到EMS系列环境监控主机。这样当红外监测到有人移动时，系统会立即报警。通知机房管理人员。

 监测内容：实时监测人员的移动。

12.视频监控

 监控对象：对进出机房人员、机房内环境进行监测。

监测实现：在机房门的斜对面、机房四角安装网络摄像机，进行全天候视频监控；视频信号通过网线、双胶屏蔽线直接传输到机房的监控主机中，监控主机集成视频采集卡，节约现场设备的投资情况下，环境监控主机集成视频监控功能，并在现场进行视频记录存储，保证监控系统在脱离网络的情况下也能稳定、不间断运行。

现场监控主机与中心管理服务器通过TCP/IP方式相连，由中心管理服务器进行统一监控管理和录像。同时系统支持WEB浏览，可在网络连通的其它地点直接通过IE浏览器对现场的视频图像进行监看。

13.门禁系统

监测对像：对机房内的重要门实施门禁进出管理。

监测实现：门禁控制器可选用单门、双门、四门控制器和非接触式读卡器或指纹一体机，EMS系列机房环境监控主机通过网络来读取门禁控制器内的刷卡开门记录。如：时间、刷卡者ID号、门状态。也可以通过加装门磁传感器，将其连接到EMS系列机房环境监控主机的接口上，实现监测当前门的状态。

   监测内容：实时监视各门的开关状态。

（1）用户界面管理

系统支持全中文界面，图形化设计，支持电子地图功能。界面的结构、层次应清晰明了，能够实时直观地显示设备的运行数据和运行状态，场景仿真。

主界面应为包含所有子系统内监控设备的电子地图，在该界面上可直接点击子系统内的任意监控设备进入其运行状态界面。同时，在本子系统的主界面上为各功能模组设置访问按钮，通过点击进入各功能模组界面（电子地图），以便对分组的监控设备进行更清晰、更有针对性的监控。

当操作者点击主界面或功能模组界面上某一监控设备后，画面会自动切换到该设备的运行状态图或者弹出对相关设备的操作界面，以便管理人员查看和控制该设备。在有报警或异常状态的情况下，有问题的监控设备界面可以自动弹出，同时启动帮助系统（调用知识库），利用预存于知识库中的信息给管理人员相应的操作提示。

系统提供集成开发环境，利用各种界面元素（例如按钮、圆、矩形、直线、图片、实时曲线、历史曲线等）及编辑工具，使管理人员可以根据自己的需求设计个性化界面。例如对界面的框架结构进行调整、对监控单元的位置进行调整等。在使用过程中，对界面的修改应能在线进行，修改效果即时生效。

（2）权限管理

通过在系统内核管理设置和数据库管理设置操作管理级别，实现权限管理功能。

本子系统管理员的权限（包括操作权限和管理范围）设置，应与服务管理平台的权限设置完全一致并被后者包容。当服务管理平台不可用，用户需直接登录本子系统进行操作时，则由本子系统的权限设置进行相应的控制。

用户需对本子系统进行操作，需先通过登录，输入用户名、密码，经系统验证后根据用户分配的操作权限和管理范围进行操作。在登录前系统应处于锁定状态，只能显示，不可操作，但报警界面的自动弹出应不受限制。

操作权限：本子系统管理员（用户）的操作权限级别不少于5级：

第一级：登录系统查看管理界面+设备运行状态查询

第二级：第一级+事件管理（事件确认、事件查看等）

第三级：第二级+报表管理（报表设置、报表生成等）+日志管理

第四级：第三级+数据的备份与恢复+设备硬件操作能力（空调启停等）

第五级：第四级+管理员操作权限和管理范围分配+系统参数设置+系统模块的添加与删除

用户管理范围的分配可通过对各功能模组的组合选择来实现和控制。用户只能对自己管理范围内的监控设备进行监控和管理。

（3）查询管理

通过把各监控单元数据存储到数据库，对数据进行分类归组，在查询数据时，过滤不相关数据，以实现查询功能。

系统应对每一个监控单元（设备）的工作状态、工作参量等内容提供简单、直接的的查询方式，查询的结果可以输出及打印。同时系统的查询方式可以根据查询条件过滤不关心的内容，要求直观、简洁，又不失完整性。

快速查询：系统应支持快速查询功能，即在管理界面上设置查询窗口，当管理人员输入设备ID号、设备名称等唯一性信息时，系统可自动进入该设备的工作状态界面，便于管理人员随时查询。

（4）数据分析

实时数据：系统应能够监控到相关设备的实时参量，并能实时进行查询。系统应提供多种形式的实时动态曲线。

历史数据：对预设的监控对象有关参数，系统应自动保存历史数据。任何历史数据不允许任何人进行修改，保证数据的可靠性、安全性。系统应能提供多种形式的历史数据曲线。

数据的本地备份：系统应具备本地备份和恢复功能，系统能自动将历史数据、报警日志、数据库等数据备份到本地硬盘上并于必要时进行恢复。本地硬盘的容量应满足所有监控及门禁数据保存一年的要求。

数据的异地备份：系统数据的异地备份在服务管理平台上完成。系统应提供自动备份和手动备份两种方式，并可灵活选择自动备份的时间、自动备份的范围、手动备份的时间段、手动备份的范围等进行备份和恢复

（5）报表管理

针对数据中心的大量数据可以进行全面的选择性保存和处理，生成固定格式或活动格式的报表，保证数据保存的可输出性。

通过数据库功能，对相关数据进行分类归组，利用系统报表组态功能，按用户定义形成报表模板，从而实现报表管理功能。

系统应允许用户根据需要选择生成单项报表或组合报表：

单项报表指针对系统内某一项参量生成的报表。报表内容由用户根据报表模块提供的组合条件进行定制，包括参量选择、自定义报表时间段等，而报表格式则由系统根据参量特点自动选择。

组合报表指对系统内某些关键参量进行统计分析并组合生成的报表。报表内容由用户根据运营需要进行定制，报表格式可通过Excel导出。组合报表分为内部工作报表和对外发布报表两大类，按时间段又可分为日报表、周报表和月报表等固定报表以及按时间段自定义的报表。

报表的生成分为自动和手动两种方式。通常日报表和周报表可设为自动生成，其他报表通过手工方式进行定制。

保存数据和生成报表的方式可以选择定时保存和数据变化间隔量变化保存，有效的降低系统负担，增加系统的可利用性和全面管理性能。

（6）报警管理

通过对相关采集数据与数据库内设定数值进行对比，当实时采集数据超过设定数值时，系统产生报警，并对报警数据进行归类分组，从而实现报警管理功能。

系统的报警级别按重要性设为1-10级，级别越高的报警，表示重要性和危害性越大。系统应具有并行处理报警的能力，对报警事件按优先级的高低进行处理。

报警方式：可以根据报警事件的报警级别提供不同的报警方式：窗口报警、声光报警、短信报警、拨号报警、邮件报警、打印报警等，同时告警信息可以限次播放，而且在两次告警间的停顿时间可以灵活设置。系统应支持语音报读。

当报警发生，系统界面应自动切换到报警设备的运行状态界面，并对报警情况作出直观、形象的说明。当报警级别足够高时，系统应第一时间（从报警触发到发送报警信息的时间间隔不超过30秒）向短信服务器发出报警信息或进行语音拨号，并对发送成功与否进行记录。

报警恢复信息发送：当一个报警状态解除时（解除条件可以自定义），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。通常情况下，每次报警均对应着一对报警短信（报警和恢复）。

报警信息的查询：系统应提供完整的报警事件查询功能，报警日志应包含每一报警事件的报警时间、地点、报警设备、报警内容、确认人等信息。查询方式应该灵活多样，允许用户根据不同的组合条件对报警事件进行查询。

报警信息的确认：系统默认对每一个报警事件均需进行确认，但同时允许对多个报警事件集中一次性确认。确认人的相关信息可以在系统日志内自动记录。

（7）报警管理

系统通过对历史运行数据按时间进行分类，从而实现日志管理功能。

系统须提供基于数据库的日志功能。

系统日志应至少包括用户操作日志、系统运行状态日志、报警日志等。所有日志可以根据查询条件即时生成报表，并可打印输出。

系统日志原则上不可被任何人修改；除最高级用户外，系统日志也不能被删除。

系统日志的默认保存时间为三年。超过保存时间需要删除时，由最高级用户根据时间段进行删除。

（8）安防管理

机房环境监控系统，在全面监控机房的动力、环境情况下，同时对安防系统进行无缝集成，对机房内的门禁、视频、防盗进行综合监控，在统一的系统平台上进行管理，并与机房内的其他子系统进行有机的联动，方便机房管理人员实时了解机房的情况，更全面的管理机房。

（9）WEB浏览

机房环境监控系统支持B/S结构，管理人员可以通IE浏览器随时随地了解机房的实际工作状况，实现管控一体化，在远程的管理人员可以通过浏览器，经过监控系统的权限认证通过后，可直接观看监控画面，并且该监控画面与监控中心管理服务器和各现场监控主机保持一致，通过该界面远程监控设备的运行状况，远程浏览站还可浏览各机房的视频图像。

（10）联动功能

通过对采集数据与数据库内相关设定数值进行对比，当采集数据与设定值不符时，触发相关系统动作，从而实现联动功能。另外，系统提供图形化动态逻辑组态功能，以图形化界面方式实现逻辑定义，从而更方便的实现联动功能。

通过设定联动逻辑，可以方便的将不同监控设备或不同子系统进行联动，即可以设定一些事件触发条件，当满足这些条件的时候，系统会自动执行某个功能或者启动另外一个设备工作等。例如：当火警发生时，监控系统自动对空调进行远程停机处理，同时联动门禁系统，开启所有通道及门禁。

要求系统的联动功能具有足够的灵活性，当联动逻辑需要改变时，系统应提供方便的组态工具，快速修改联动逻辑，实现对系统或设备的灵活、有效的控制。联动逻辑的修改应不需重新编程，系统的高级管理人员均可通过基础培训，掌握自行修改联动逻辑的方法。

各子系统本身是独立工作的系统，通过机房环境监控服务管理系统将它们集成起来，可让它们协同工作，一个子系统的动作可触发另一个子系统的动作，这就是联动。

●消防系统联动控制

火灾发生时控制新风机系统停止、空调系统停止。

●安防系统联动控制

当门禁系统刷卡时把视频切换到相应位置。

当门禁系统故障时控制相应的门锁。

当有人破坏门禁时把镜头切换到相应位置。

当机房门长时间不关时防盗报警系统产生报警。

●消防系统与安防系统的联动

火灾发生时把镜头切换到相应位置并录像以便分析火情。

火灾险情确认后打开通道门。