#頭條家時光#
摘要：為了維護好資料中心機房動力環境，及時發現隐患和排除故障，降低管理成本控制能耗，提高運維效率，保障資料中心安全、高效、環保、穩定的運作，針對目前機房管理的現狀，建設一套更加直覺高效可視化的機房自動化監控系統是十分必要的。文章基于綜合業務實時監控系統技術架構，設計統一監控、集中管理的監控平台，将整個機房監控及管理所需要的重要資訊進行綜合處理，實作高度統一的界面展示、資訊共享、互相協調和關聯功能，減少了管理人員的負擔，實作一體化“監、管、控”。
關鍵詞： 資料中心；機房；動環；監控；可視化
0引言
随着資訊技術的發展和普及，四川省氣象探測資料中心機房裡運作的天擎、天鏡、資源池、核心網絡和安全裝置，集約化精細化程度越來越高，氣象資料量飛速增加，計算機系統及通信裝置數量與日俱增，規模越來越大，中心機房、計算機系統和通信網絡已成為各大機關業務管理的核心部分。為保證其安全正常運作，與之配套的機房動力系統、環境系統、消防系統、保安系統要時時刻刻穩定協調工作。傳統的機房管理往往不能及時排除故障，對事故發生的時間及責任也無科學的管理；更缺乏對已發生的故障作全面的分析資料，使得問題不能得到完善的解決。
本文基于省級綜合業務實時監控系統技術架構，充分研究機房動力環境所亟需的綜合監控需求，設計資料中心機房監控系統。該系統對機房多種裝置實作了集中監控，主要包括機房動力系統監控、機房環境系統監控和視訊監控，具有完善的監測和控制功能。通過Web頁面展示，實時記錄各類事件，對故障事件提供及時的告警，有效提高了運維人員的管理效率，能夠快速高效的排除故障，并對已發生的故障做出全面的資料分析，實作了機房可靠的科學管理。
1功能設計
1.1 實體架構
該系統由通信局（站）、區域監控中心、監控中心、使用者終端、上層管理平台組成，層次分明、結構簡單、邏輯清晰。采用分布式部署，在每一個資料中心分别部署一台監控主機，
作為該資料中心的前端資料采集器，記錄本地監測資料、操作記錄、告警發送記錄等，并支援控制傳感器。該系統的實體 流程圖如圖1所示。
圖1 機房監控實體結構
1.1.1 通信局（站）：由環境監控主機、傳感器、監控子產品等組成，實作對現場環境、動力裝置、消防安防等資料采集。現場傳感器通過雙絞線接入到環境監控主機接口上，各種
智能裝置通過智能監控子產品将采集到的資料直接接入環境監控主機。
1.1.2 區域監控中心：由區域監控伺服器組成（可由監控中心伺服器內建服務，配置設定通路權限），監管及運維區域内通信局（站），存儲區域内通信局（站）上傳的資料。同時向上級監控中心轉發區域内各通信局（站）的資料。
1.1.3 監控中心：由主監控伺服器、備監控伺服器、智雲中心組成，存儲通信局（站）上傳的資料，系統采用B/S架構，作為資料背景可支援前端PC裝置、用戶端App等多種方式通路。同時提供接口，可向第三方傳輸資料，便于內建。
1.1.4 使用者終端：用戶端App、PC端浏覽器等多種方式管理、查詢、控制、運維、資訊推送等。可實作各種統計報表、資料分析挖掘、告警管理、運維管理、權限管理和系統配置管理等。
1.1.5 上層管理平台：通過VPN、公網等方式将環境監測的資料傳輸至第三方兼監管平台，集中資料大屏展示。系統具有良好的擴容性，對于監控對象的增減，機房增減，系統隻需在原有設計的基礎之上增加相應的傳感器和監控子產品，而無須更改整個系統的原始設計，即可把新增的監測内容和監測對象整合到原有系統内。
1.2 技術架構
伺服器端拟采用Linux作業系統，用戶端拟采用WindowsXP/Windows7/Windows10等作業系統。
1.2.1 程式設計語言：拟采用Java、Python程式設計語言，前端運維門戶網站及管理界面采用J2EE技術架構和Java程式設計語言進行系統開發，後端的資料采集、資料存儲管理等功能采用探針、Python腳本、爬蟲、Spring JPA等技術進行開發，以滿足系統的資料來源多樣性要求。
1.2.2 資料存儲服務：資料存儲服務程式拟采用Java等程式設計語言進行開發，采集資料主要通過接口進行讀寫，配置資訊拟複用天鏡系統作為資料存儲平台。
1.2.3 資料通信服務：拟采用Java等程式設計語言進行開發，資料通信服務程式提供FTP/HTTP/Socket等多種通信接口，以便和多個資料源進行資料交換。
1.2.4 使用者界面：拟采用AJAX+HTML+CSS3、React架構技術進行開發，豐富用戶端功能，支援IE9.0以上、Chrome2.x以上或其他主流浏覽器。
選用主流工具和成熟的基礎軟體：開發平台、智能報表工具、線上編輯器、WebGIS、資料庫等主要開發軟體和基礎軟體均選用穩定高效的主流開發工具，如Eclipse 3.3.x、IDEA
2018、Jasper Report、iReport、FCKeditor、HXGIS、Mysql、Restful等。
統計分析程式調用接口采用WebService技術實作，通過應用伺服器的負載均衡政策，實作程式調用的高并發響應。如圖2 所示。
圖2 機房監控技術架構
1.3 平台架構
系統基于全國統一的氣象綜合業務實時監控系統（天鏡）資料庫，對接現有省局機房系統資訊，按照天鏡資料庫入庫接口規範，将機房系統的監控資料資源錄入天鏡資料庫，然後通過資料擷取接口擷取已入庫的資料資源。機房動力環境監控平台架構包括資料支撐層、資料存儲層、技術支撐層、應用層和展示層5個部分，系統組成如圖3所示。
圖3 機房監控平台架構
資料支撐層實作平台所需監控資料的采集和處理，包括伺服器，資料庫、網絡裝置等基礎軟硬體資源，對接核心業務平台如狀态資料對接CTS、省級綜合業務監控系統。監控資料源主要包括機房裝置狀态資料、機房溫濕度資料、UPS監控資料、機房實時視訊監控資料、業務告警資料、火情漏水監控資料等。
資料存儲層通過省級綜合業務監控系統資料接口進行資料讀寫，資料存儲包括狀态資料（如精密空調運作狀态、配電開關運作狀态等）、資料名額資料（如溫濕度實時資料等）、采集任務配資料（如定時任務時間、頻次資料）等。技術支撐層包括資料采集（探針、爬蟲）、對接和web服務（Spring Boot等）、展示（Echarts、D3、React、Nginx、三維可視化元件）等方面所涉及的技術支撐。
應用層包括資料采集分析、機房裝置運作狀态監控、機房溫濕度實時監控、配電開關監控、監控資訊可視化展示、監控告警等，通過API接口與現有省級綜合業務監控系統對接。
展示層主要包括監控資訊的可視化，實作各分系統監控功能展示及可視化視圖展示，告警資訊推送給各級業務保障和管理人員。
2 系統功能
系統功能主要包括動力監測，環境監測，系統日志，告警 管理，資料統計，權限管理等子產品。系統首頁如下圖4所示。
圖4 系統首頁展示
2.1 機房動力監測
包括市電監測、配電開關狀态監測、UPS監測。市電監測實作是通過在配電櫃中安裝一個電量儀，電量儀連接配接市電的進線和電流互感器的連接配接線，然後将電量儀用雙絞線與環境監控主機傳感器接口相連。進而達到監測電壓U、電流I、頻率、功率因素、有功功率、無功功率等參數。配電開關狀态監測實作是通過在配電櫃中安裝一個配電開關子產品，配單開關子產品并接
空氣開關的出線和連接配接電源防雷器輸出的信号，然後将配電開關用雙絞線與環境監控主機傳感器接口相連。進而達到監測市電配電主要空氣開關斷開或閉和狀态，電源防雷器（帶開關量輸出）的狀态。UPS監測實作是通過用資料線或網絡線将UPS直接連接配接到智能監控子產品上，由智能監控子產品将資料轉發到環境監控主機上，這樣監控主機就可以直接擷取到UPS的各項運作參數、工作狀态、報警資訊。進而達到監測UPS整流器、逆變器、電池（電池健康，含電壓電流等數值）、旁路、負載等各部分的運作狀态與參數。
2.2 機房環境監測
包括溫濕度監測、漏水檢測、視訊監測。溫濕度監測實作是通過将溫濕度傳感器布置在需要監測的區域，将采集到的信号傳送到環境監控主機上，在Web頁面上以動态的電子地圖，實時監測處于不同空間位置的溫濕度的真實值。漏水檢測實作是通過在易産生漏水的區域鋪設漏水感應線，将感應線接到漏水控制器上，再将控制器的輸出信号接到環境監控主機。當漏水感應線檢測到有漏水發生時，系統會立即報警。視訊監測能對機房進行實時監視并在Web頁面檢視，系統支援視訊多畫面浏覽、錄像回放、視訊控制管理。
2.3 系統日志
系統日志對自身及主機的操作、運作、通路、告警均有日志記錄以便追溯問題。自身系統日志記錄包含：記錄檔、通路日志、告警發送日志。主機日志記錄包含：通路日志、記錄檔、事件日志。
2.4 告警管理
當監測項超過設定的上下限值，判定為告警事件，為避免環境監測量處在設定的上下限門檻值波動時，系統不斷地重複判斷為報警事件，重複發送報警資訊，增加預警狀态，僅當監測量越過上下限值一定的時間才判斷為報警事件，預警時間可設定。告警展示通知告警資訊及告警回報資訊流水式展示，在告警台首頁面實作對嚴重告警資訊及回報資訊流水式檢視，以時間規律檢視嚴重告警生成情況，并通過檢視某個時間的告警事件，告警資訊能夠自動關聯故障源的配置資訊，掌握故障資源的相關管理資訊，提升故障處理效率。
2.5 資料查詢
資料統計可選擇查詢的起止時間和查詢的傳感器來查詢該監測點在這段時間内的資料。查詢的内容含有資料采集時間、描述、類型和資料。可對曆史資料做趨勢分析、對比分析，告警資料做告警次數統計、離線次數統計，并可檢視更多資料。可選擇起止時間、選擇具體某一個監測對象來進行小時、日、月統計。
3安科瑞動環監控系統介紹裝置選型
3.1軟體介紹
通過資料中心動環監控系統，實作了對資料中心的門禁狀态、水浸狀态，煙霧狀态，視訊狀态，環境狀态，高低壓配電狀态，裝置運作狀态進行實時監測，并進行實時報警，保障資料中心正常運作，避免運作環境的失控導緻配電裝置運作故障，保證維護人員安全，延長裝置使用壽命，減少配電室粗放式管理導緻成本過高。同時實作動環監控并對各用能耗能進行能效分析，幫助使用者實作用能效率的優化。
系統功能
（1）展示目前資料中心總能耗，IT能耗，空調能耗，及其他能耗并且計算出目前資料中心實時PUE值，通過儀表盤形式直覺展示。
（2）選擇檢視資料中心的中低壓配電系統主接線圖，并在一次圖顯示配電系統目前遙測、遙信資料和狀态。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。
（3）電氣接點溫度實時監測，斷路器觸頭、觸臂、母排和線纜連接配接等位置安裝無線測溫傳感器監測接點溫度，便于提前發現溫度異常導緻的事故。
（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，并且顯示曆時曲線圖，資料實時變化。
（5）電能品質線上監測，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态事件記錄、ITIC容忍曲線等。
（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，同時監測UPS溫度、蓄電池電壓、目前負載下的剩餘時間等資料。
（7）展示單體電池電壓、内阻和溫度，預測電池帶載時剩餘時間，每節電池資料均可以設定異常報警，及時發現蓄電池異常。
（8）展示精密配電櫃内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狀态，并可以對資料進行報警設定和分級，資料取自精密配電櫃測量子產品。
（9）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、開關狀态、插接點溫度，并對資料進行報警設定和分級。
（10）通過平面圖顯示資料中心能源分布，裝置分布情況，并顯示裝置能耗資料，點選平面圖上裝置可以進入具體裝置監控界面。
（11）實時顯示目前資料中心PUE值以及曆史PUE曲線。并且顯示各分項用能的用能情況及用能排行。監測各變壓器運作及負載情況，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圖、餅圖進行展示。對資料中心用電資料進行同比、環比分析比較，檢視用電趨勢。
（13）監測精密空調的回風溫濕度，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）監測資料中心溫濕度、開關門、水浸、煙霧、噪聲、氣體濃度狀态等參數。曲線圖直覺明了，同時支援曆史資料查詢
（15）通過清單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。
（16）維管理功能，可針對資料中心各主要裝置進行巡檢派工，消缺，搶修等維護工作。
3.2動環監控系統裝置選型
| 名稱 | 圖檔 | 型号 | 功能 |
| 微機綜合保護裝置 | | AM6 | 線路/變壓器/母聯等回路保護和測控； 事件記錄和故障錄波功能。 |
| 智能操控裝置 | | ASD500 | 一次回路動态模拟圖、彈簧儲能訓示； 高壓帶電顯示及自檢/閉鎖；驗電核相；斷電告警；櫃内照明控制； 自動溫濕度控制/加熱回路故障告警； 遠方就地旋鈕/分合閘旋鈕/儲能旋鈕； 人體感應/語音防誤提示； 斷路器分合次數統計； 預分預合閃光訓示； 分合閘回路電壓測量和完好訓示； 電氣接點溫度監測。 |
| 弧光保護 | | ARB5 | 10kV、0.4kV母線室弧光監測； 弧光鍊路實時監測； 弧光保護、故障錄波、事件記錄。 |
| 多功能儀表 | | APM520 | 具有全電量測量、電能統計、電能品質分析及網絡通訊等功能，可擴充多種功能子產品。通常用于進線回路配電監測。 |
| 多功能儀表 | | APM510 | 具有全電量測量、電能統計、485通訊。通常用于出線回路配電監測。 |
| 中壓備自投裝置 | | AM6-B | 實作5個開關的備投控制； 實作進線自投自投、進線互投、母聯自投自複、柴油備投、自适應備投、聯切備投等19種切換方式； 邏輯可程式設計功能； |
| 低壓備自投裝置 | | AM6-DB | 實作5個開關的備投控制； 實作進線自投自投、進線互投、母聯自投自複、柴油備投、自适應備投、聯切備投等19種切換方式； 邏輯可程式設計功能； |
| 開關驅動器 | | ATE | 無線溫度傳感器，可以通過螺栓、磁吸和紮帶方式固定在探測點。 |
| 調光驅動器 | | ATC600 | 既可以對負載進行開關控制，還可以輸出0—10V調光信号對具有相應調光接口的燈具進行亮度調節，此外還可實作預設、場景功能。 |
| 智能面闆 | | ARTM-Pn | 可通過區分按鍵短按長按并結合不同參數設定實作開關、調光、場景、數值發送等功能。 |
| 觸摸面闆 | | ATP007 | 可實作開關、調光、場景、數值發送等功能。和我司智能面闆功能一緻主要用于控制回路較多的區域。 |
| 電能品質線上 監測裝置 | | APView500 | 支援16路電壓電流采集； 2-63次諧波電壓/電流監測； 0.5-63.5次間諧波電壓/電流監測； 電壓偏差/頻率偏差； 電壓不平衡/電流不平衡監測； 電壓波動與閃變監測； 電壓暫升、電壓暫降、短時中斷監測； *大/*小/平均值/95%機率值統計； 故障錄波與事件記錄存儲功能。 |
| 多功能儀表 | | APM520 | 具有全電量測量、電能統計、電能品質分析及網絡通訊等功能，可擴充多種功能子產品。通常用于進線回路配電監測。 |
| 有源電力濾波器 | | AnSin | 一機多能，既可補諧波，又可兼補無功，可對2～51次諧波進行全補償或指定特定次諧波進行補償。 |
| 混合動态濾波補償裝置 | | AnCos | 線性輸出，無功功率全容性—全感性輸出的同時，可濾除特定次諧波； 具備三相不平衡治理及穩壓功能。 |
4結束語
該研究從頂層設計出發，建立資料中心綜合監控管理平台，實作機房基礎設施的一體化監控、管理。該系統具備全面的監控管理功能、系統相容能力、系統擴充能力。設計建設流程化、資訊化、自動化、智能化、可視化的資料中心基礎設施監控管理系統。
可以實作機房基礎設施精細化管理，保障機房可用性；實作高度統一的資訊共享、互相協調和關聯功能，機房整體監控及管理所需要的重要資訊進行綜合處理、集中管理；實作各子系統之間的資訊共享和集中的裝置監控、報警管理等功能，并通過資訊釋出系統實作關鍵資訊的展示與互動操作。
為機房内各系統及裝置運作提供高度穩定可靠的監控資訊資源，減少了管理人員的負擔，能夠快速高效的排除故障，并對已發生的故障做出全面的資料分析。
【參考文獻】
【1】楊維發,蔡明,程昌玉.省級地面氣象觀測自動化運作監控平台設
計與應用[J].資訊通信,2020(2):153-155.
【2】周立鶴,陳武.智能控制系統在資料機房中的應用[J].雲南電力技
術,2016(12):141.
【3】許柳竣熙,丁洪偉,施偉凡.廣播電視台總控系統傳輸環網故障監
測研究[J].數字通信世界,2018(10):20-21.
【4】熊安元,趙芳,王穎,等.全國綜合氣象資訊共享系統的設計與實作
[J].應用氣象學報,2015,26(4):500-512.
【5】胡文翔,蔡政,郭偉玮,等.面向RS-485控制網絡的Modbus協定擴
展及應用[J].自動化儀表,2013,34(4):59-61,65.
【6】肖奇良.動力環境監控系統的發展及前景分析[J].計算機CD光牒軟
件與應用,2012(14):95-96
【7】謝銀海，張常亮，何星庭，田娟.資料中心機房動環監控系統可視化研究[J].
【8】安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版.