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淺析環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在數據中心的應用

2012-04-12

隨著社會信息化程度的不斷提高,數據(信息)計算機中心機房的數量與俱增,其環(huán)境、動力設備也日益增多,機房動力環(huán)境設備(如供配電系統(tǒng)、UPS電源、空調、消防系統(tǒng)、保安系統(tǒng)等)必須時時刻刻為計算機系統(tǒng)提供正常的運行環(huán)境。因此,對機房動力設備及環(huán)境實施機房監(jiān)控就顯得尤為重要。而數據中心環(huán)境的優(yōu)劣直接影響到數據中心內通信設備的運行狀況,同時也與數據中心的整體能耗息息相關。據權威機構Gantner統(tǒng)計分析:30%數據中心運營預算花在維護成本上,20%的數據中心運營預算花在電力成本上。而對于數據中心平均能源成本每年以20%的速度增長。從數據中心用電分配來看,服務器設備占電能總能耗的52%,而制冷系統(tǒng)和電源系統(tǒng)各占38%和9%,照明系統(tǒng)僅占1%。

  環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的構架

 

從設備組成來看,機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)包含數據中心(包括管理平臺、服務器)、環(huán)境監(jiān)測設備、聯(lián)動控制設備等。

管理平臺:即人機交互界面,通過IE瀏覽器登錄進行配置與管理操作,實現集中管控的平臺;

服務器:包含中心服務器、備份服務器,負責網絡監(jiān)控,訪問控制、數據采集與存儲等服務性工作;

環(huán)境檢測設備:實現機房電流、電量精確計量,溫度、濕度等環(huán)境監(jiān)測,設備包括設備誒主機、電流互感器、溫度/濕度傳感器;

聯(lián)動控制設備:與環(huán)境監(jiān)測設備誒聯(lián)動,根據環(huán)境監(jiān)測數據,自動檢測異常設備、自動處理、自動報警。

按不同類型設備進行監(jiān)測,實時了解各種設備能耗主體:針對不同的數據服務器設施進行分類監(jiān)測統(tǒng)計,如服務器設備、電源系統(tǒng)、制冷系統(tǒng),可直觀顯示機房主要能耗主體。

數據中心環(huán)境監(jiān)控構架圖

 

根據數據中心的場地的情況,一旦漏水,可確保系統(tǒng)在第一時間報警,使維護人員能盡快的進行處理。漏水監(jiān)控系統(tǒng)本身包括漏水控制器、漏水感應線及其它輔助設備,系統(tǒng)可監(jiān)測感應線上任何點的漏水位置并有報警輸出。

數據中心消防和安防監(jiān)控系統(tǒng)

消防監(jiān)測系統(tǒng):通過數據中心的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)接受來自消防控制室給出的報警信號,并在第一時間啟動相關的視頻監(jiān)控,實時監(jiān)測數據中心內的火災情況,即使無人值守,也可以監(jiān)控消防工作狀態(tài)。一旦有火災報警,系統(tǒng)可根據需要聯(lián)動門禁系統(tǒng)打開相應的門禁,讓工作人員能盡快離開現場,同時啟動相應的消防滅火措施。

另外安防監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測包括機房的門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)及其它防盜系統(tǒng)等,可將這部分數據與數據中心環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)融合在一個操作平臺,從而可以隨意實現動力環(huán)境與圖像的聯(lián)動控制,一旦有異常事件發(fā)生,監(jiān)控系統(tǒng)自動彈出現場圖像畫面,即時錄像并作報警提示和處理。

數據中心專用空調的監(jiān)控系統(tǒng)

從機房用電的數據統(tǒng)計中可以得知,通信設備用電占總用電量的30%左右??照{的耗電量在整個耗電量中的比例高達50%多。通過自動計算機房不同的工況條件、空調冷量分布、風量循環(huán)等綜合數據,動態(tài)跟蹤計算空調在外部不同季節(jié)環(huán)境溫度與室內目標溫度的關系,精確控制每一臺空調的開、關機順序,使空調組群始終處于最合理的工作狀態(tài)。提高優(yōu)化冷量的利用效果,達到空調效率最大化的目的。

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通過數據中心專用空調自帶的智能通訊接口,可實時、全面診斷空調狀況,監(jiān)控空調各部件(如壓縮機、風機、加熱器、加濕器、濾網等)的運行狀態(tài)與參數,并可遠程開機和關機。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)一旦檢測到有報警或參數越線,將自動切換到相關的運行畫面,越線參數將變色,并伴隨有報警聲音,有相應的處理提示。對重要參數,可作曲線記錄,用戶可通過曲線記錄直觀地看到空調機組的運行品質??照{機組即使有微小的故障,也可以通過系統(tǒng)檢測出來,及時采取步驟防止空調機組進一步損壞。對嚴重的故障,可按用戶要求加設電話語音報警。

數據中心UPS系統(tǒng)的監(jiān)控

UPS是數據中心為IT系統(tǒng)提供穩(wěn)定電源的關鍵設備,數據中心的許多設備如服務器、小型機、路由器、網絡交換機等設備,都需要使用穩(wěn)定的不間斷電源,以防止數據丟失,一次監(jiān)管好UPS系統(tǒng)非常必要。

在數據中心的電源區(qū),環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通過UPS廠家提供的智能通信接口及通信協(xié)議,實時地監(jiān)控UPS整流器、逆變器、電池、旁路、負載等各部分的運行狀態(tài)與參數。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)可全面診斷UPS狀況,監(jiān)視UPS的各種參數。一旦UPS報警,將自動切換到相應的UPS運行畫面。越線參數將變色,并伴隨有報警聲音,有相應的處理提示。對于重要的參數,可作曲線記錄,可查詢一年內的參數運行曲線,并可現實選定具體時間(以天為單位)該參數的最大值、最小值,方便管理員全面了解UPS的運行狀態(tài),及時地發(fā)現并解決UPS運行中出現的各種問題。

UPS需要監(jiān)控的參數包括輸入輸出電壓、電流、頻率、功率、蓄電池組的電壓、后備時間、溫度等;狀態(tài)包括整流器、逆變器、電池、旁路、負載等部件的狀態(tài);顯示和記錄各種參數的變化曲線,并對各種報警狀態(tài)進行記錄和報警處理。

直流電源系統(tǒng):監(jiān)測輸入市電的狀態(tài),電池電壓及其狀態(tài),顯示和記錄電池電壓、蓄電池溫度的變化曲線,并對各種報警狀態(tài)進行實時的記錄和報警處理。

防雷器:監(jiān)測電源防雷器的工作狀態(tài),對防雷器被雷擊或浪涌破壞進行實時的記錄和報警通知。

數據中心內各類設備的能耗監(jiān)測系統(tǒng)

能耗分析管理系統(tǒng)是以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具,根據現場實際情況采用現場總線(光纖環(huán)網或無線通訊)的組網方式,為實時數據采集及遠程管理與控制提供了基礎平臺,它可以和檢測設備構成任意復雜的監(jiān)控系統(tǒng)。開放性、網絡化、單元化、組態(tài)化的采用面向對象的分層、分級、分布式智能一體化結構:

能源監(jiān)控管理框架圖

 圖一為能源管理系統(tǒng)構架圖。各個末端采集器將從各個電能計量表收集的數據通過數據通信線源源不斷地傳送至系統(tǒng)監(jiān)控主機

整個系統(tǒng)按照分項計量的原則,對各路進線和出線進行分項計量監(jiān)測,其中包含電流、電壓、電能等參數,及一些簡單的開關量的控制。系統(tǒng)還對一些支路進行監(jiān)視,如機房專用空調能耗、數據服務器能耗、照明系統(tǒng)能耗等等進行全方位的監(jiān)視,這樣就可以方便管理平臺了解各項數據。

能耗分析管理系統(tǒng)的能耗數據通過自動采集的方式采集到包括局置分項能耗數據和分類能耗數據,由自動計量裝置實時采集,通過自動傳輸方式實時傳輸至數據中心。同時,還可以通過互聯(lián)網將電能計量數據傳輸系統(tǒng)進行結構性地區(qū)聯(lián)網,便于上級能耗監(jiān)控機關實時掌握各個區(qū)域機房各設備能耗的具體狀況。

能源監(jiān)控系統(tǒng)可對通信數據設備、機房專用空調、通風設備、機房照明等進行實時監(jiān)控。

按不同類型設備進行監(jiān)測,實時了解各種設備能耗主體:針對不同的數據服務器設施進行分類監(jiān)測統(tǒng)計,如服務器設備、電源系統(tǒng)、制冷系統(tǒng),可直觀顯示機房主要能耗主體。

數據中心環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺的基本要求

在實際應用中,數據中心的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的軟件平臺需要具有完備的遠程管理功能,同時應具有開放性。數據中心管理員可以在網絡連接的任何位置,通過瀏覽器瀏覽所有數據中心環(huán)境設備的實時信息:遙測、遙信、曲線等,可查看報警事件,也可進行報警設置、系統(tǒng)配置等工作,遠程站與當地監(jiān)控站應具有完全一致的圖像界面。

系統(tǒng)的軟件平臺要具備強大的數據管理功能,可根據具體情況存儲6個月~一年的歷史數據,在同一個集成環(huán)境下、或在瀏覽器內查閱存儲年限內任意一天的歷史曲線。系統(tǒng)的軟件平臺要具備數據中心環(huán)境設備維護保養(yǎng)功能,系統(tǒng)可以為數據中心的管理人員建立起數據中心環(huán)境設備廠商定期維護保養(yǎng)通知及自動打印保養(yǎng)報表,可以自行定義維護保養(yǎng)內容。

按月監(jiān)測,實時了解能耗情況:按月份統(tǒng)計、量化,全面掌控機房整體能耗情況,為管理者優(yōu)化設備部署、供電平衡等策略措施提供決策依據。

  結束語

上面我們從監(jiān)控對象、系統(tǒng)組成、功能及操作軟件等幾個方面闡述了數據中心的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的概念,實際上要真正為一個數據中心建設一套完善的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),需要根據數據中心特定的業(yè)務需求、管理模式、建筑結構、空間規(guī)模、平面布局、分期規(guī)劃等眾多的相關因素進行量身定做額,實際工程中各個數據中心應該各自配備符合自身特點的個性化的環(huán)境系統(tǒng),對不同環(huán)境的數據中心還應在通用性的基礎上進行不同點的細節(jié)設計。