安科瑞 陳聰

摘要：介紹了數據中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，并結合原理圖詳細分析。本系統(tǒng)主要對數據中心的電源設備和環(huán)境參數 進行監(jiān)控，如 UPS、蓄電池、配電柜、溫濕度、漏水監(jiān)測等，將實現多機房、微模塊遠程聯網集中監(jiān)管， 從而為提高數據中心能源效率的指標 PUE 值奠定堅實的基礎。

關鍵詞：數據中心；狀態(tài)參數；監(jiān)控；節(jié)能

0引言

數據中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)是對數據中心進行遠程監(jiān)控的系統(tǒng)，是管理運維人員進行遠程集中維護與操作的基本支撐工具，是展示數據中心能效協(xié)助節(jié)能的有效平臺，可實現對數據機房的動力設備參數、環(huán)境狀態(tài)、能效計量和機房內各類設備位置的監(jiān)控。實現以上監(jiān)控功能，可通過環(huán)境狀態(tài)感知、環(huán)境狀態(tài)采集、環(huán)境狀態(tài)異常報警、環(huán)境狀態(tài)保存和環(huán)境狀態(tài)呈現等幾個步驟實現。

（1）機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測對象有：柴油發(fā)電機、配電柜、列頭柜（或母線槽）、UPS、蓄電池組、溫濕度、水浸漏水、精密空調、氫氣檢測、視頻監(jiān)控、門禁等，終都集成在動環(huán)監(jiān)控平臺中統(tǒng)一管理。在故障報警前可進行預警，故障報警發(fā)生時能通過各種方式通知管理人員，管理人員可以方便地設置和調整報警參數和條件。

（2）系統(tǒng)將通過TCP/IP網絡進行數據傳輸，采用B/S的架構,便于遠程訪問和集中監(jiān)控。所監(jiān)控的設備或者子系統(tǒng)均通過串口/網絡接入到監(jiān)控服務器；各智能設備按照同種設備一定數量分為不同的組，通過串口連接的各組設備以手拉手的方式串接起來，再接入到嵌入式采集器；本工程一般在消防值班室配置監(jiān)控服務器,也可為電力室另配置監(jiān)控服務器。嵌入式采集器和監(jiān)控服務器數據庫數據實時同步，以便監(jiān)控和報警。嵌入式采集器有本地存儲功能，可存儲3～12個月的數據。

下面對系統(tǒng)監(jiān)控的設備及參數做詳細介紹。

1動力監(jiān)控

1.1柴油發(fā)電機監(jiān)測

通過柴油發(fā)電機所帶的智能數據接口，對發(fā)電機的三相輸出電壓、三相輸出電流、輸出功率、輸出頻率、啟動電池電壓、液位、工作狀態(tài)等進行實時監(jiān)控和顯示。同時，也可對發(fā)電機的工作方式（手自動）、自動轉換開關（ATS）狀態(tài)、柴油泄露、啟動失敗、過載、緊急停車等各類故障進行監(jiān)測和報警。

1.2開關電源監(jiān)測

通過智能數據接口對開關電源實現三相輸入電壓、三相輸出電流、輸入頻率、輸出母線電壓、整流模塊單體輸出電流、總負載電流、蓄電池充電電流、主要分路電流等參數進行實時監(jiān)測。通過開關電源的智能接口，采用總線的方式將信號接入數據采集器，由監(jiān)控平臺監(jiān)測機房內的開關電源運行情況。

1.3配電柜、列頭柜及開關監(jiān)測

監(jiān)測信號線連至列頭柜、UPS輸入柜、UPS輸出柜、二級空調配電柜的自帶智能接口電量儀，納入統(tǒng)一監(jiān)控平臺。監(jiān)測各配電柜總進線三相電源的相電壓、線電壓、電流、功率因數、有功功率、無功功率、頻率等參數，同時可監(jiān)測各回路開關和ATS開關狀態(tài)。

1.4UPS主機監(jiān)測

通過UPS設備提供的智能數據接口，由監(jiān)控平臺軟件進行UPS的實時監(jiān)測。實時監(jiān)視UPS的各項參數：輸入輸出及旁路電力參數（電壓、頻率、負載數據等），電池參數（總電壓、總充放電電流、溫度、后備時間等），工作狀態(tài)（工作模式），同步狀態(tài)，UPS/旁路供電，整流器、逆變器、旁路、電池部件等故障狀態(tài)等。

1.5蓄電池監(jiān)測

通過單體蓄電池檢測模塊對每節(jié)蓄電池進行連線檢測，再由蓄電池檢測儀采用總線的方式將信號接入到數據采集器，對蓄電池報警進行實時監(jiān)測。另外，能夠實時監(jiān)測蓄電池組的總電壓、充放電電流、單節(jié)電池電壓、單節(jié)電池內阻(可選)和極柱溫度，具備單體電池模擬量監(jiān)控接入功能。

2環(huán)境監(jiān)控

2.1溫濕度監(jiān)測

在機房的重要區(qū)域（如冷熱通道以及UPS室、電池室等），安裝帶液晶顯示面板的溫濕度傳感器，一旦發(fā)現異常立即啟動報警。溫濕度傳感器不允許安裝在設備熱出風口。溫濕度傳感器對環(huán)境溫濕度進行監(jiān)測，既可在液晶面板上看到當前的溫濕度實時數值，也可采用總線的方式將信號接入數據采集器，遠程實時監(jiān)測，同時可與其它設備或系統(tǒng)進行聯動，如當溫度過高時，可自動啟動空調制冷。

2.2漏水監(jiān)測

在空調主機周邊區(qū)域、空調排水管周邊區(qū)域、機房內含水管道周邊區(qū)域等有水源的地方，安裝定位式水浸傳感器（通常為漏水繩），水浸主機控制器采用總線的方式將漏水報警信號直接接入數據采集器，進行漏水的實時監(jiān)測。

2.3精密空調監(jiān)控

機房溫度出現異常時，將對機房其他設備運行造成嚴重影響，精密空調設備采用總線的方式將監(jiān)控信號直接接入到數據采集器，遠程實時監(jiān)測。通過智能通訊接口，實現以下功能實時監(jiān)測控制：空調狀態(tài)（開機、關機）、當前溫度值、工作模式、空調模式、風速、調溫設置、定時啟動時間段、溫度控制啟動上下限閥值等。

2.4濕膜加濕器監(jiān)控

能通過智能數據接口，對機房、電力室、配套用房的濕膜加濕器的運行參數和故障報警進行監(jiān)控。

3其他監(jiān)控

3.1視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控作為安全管控、遠程監(jiān)視、事故追溯的重要手段，于建設初期應提前按要求部署視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過攝像機等設備對關鍵區(qū)域實施監(jiān)控。

機房內所有分區(qū)有監(jiān)控，重要機房的所有過道、冷熱通道均設置至少2個攝像機形成對射，無盲區(qū)覆蓋，配置7*24小時視頻監(jiān)控條件。通常采用1080P高清攝像機，出入機房樓大廳配置具備人臉識別功能的攝像機和門禁道閘，所有視頻資料保存時間為90天，并具備智能監(jiān)控、離線告警等功能。

3.2門禁管理

門禁管理可進行在線授權、撤銷，配置門禁參數、遠程操作開門、事故斷電常開、布防撤防等。具有持卡人員配置管理功能，能配置管理部門人員信息，能按時段分配持卡人員權限。系統(tǒng)可實時的反映當前門禁狀態(tài)，能夠遠程操作門禁開關，實時監(jiān)控持卡人員的出入情況，對操作的結果和告警信息實時給出提示?？刹樵內藛T出入記錄、操作記錄、告警記錄，管理各項信息，同時能夠輸出各種統(tǒng)計報表。

3.3新風機組監(jiān)控

監(jiān)測新風機組風機的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手自動狀態(tài)、新風閥執(zhí)行器的開關狀態(tài)、過濾網堵塞狀態(tài)（壓差）、送風溫度等，控制電動閥開度、新風機組的開啟和關閉（雙DO）、新風閥執(zhí)行器的開啟和關閉（雙DO）。

3.4氫氣監(jiān)測

監(jiān)測蓄電池室內氫氣濃度，通過采集模塊數據采集氫氣傳感器濃度。

3.5各類風機監(jiān)控

監(jiān)測送風機、排風機、補風機等各類風機的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手自動狀態(tài)等，控制風機的開啟和關閉（雙DO）。

注意事項：后三項監(jiān)控現在通常納入BA系統(tǒng)，根據氫氣監(jiān)測、冷媒泄露監(jiān)測等聯動各類風機的啟停，如果風機管理多個機房，則還要聯動管理風閥執(zhí)行器的啟停。新風機組監(jiān)控通常會有兩種模式：（1）新風機組采用冷凍水作為冷源，則由BA系統(tǒng)監(jiān)控具體DI、DO、AI、AO信息點；（2）如直彭新風機組采用特定介質作為冷源，自帶室外機組，則通常由產品自成系統(tǒng)，通過智能數據接口整體連接至BA。

4原理圖展示

圖1

圖2

5動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

通過數據中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實現了對數據中心的門禁狀態(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)進行實時監(jiān)測，并進行實時報警，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(huán)監(jiān)控并對各用能耗能進行能效分析，幫助用戶實現用能效率的優(yōu)化。

5.1系統(tǒng)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時PUE值，通過儀表盤形式直觀展示。

（2）選擇查看數據中心的中低壓配電系統(tǒng)主接線圖，并在一次圖顯示配電系統(tǒng)當前遙測、遙信數據和狀態(tài)。實時監(jiān)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、門禁等環(huán)境情況。

（3）電氣接點溫度實時監(jiān)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感器監(jiān)測接點溫度，便于提前發(fā)現溫度異常導致的事故。

（4）監(jiān)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，并且顯示歷時曲線圖，數據實時變化。幫助用戶直

（5）電能質量在線監(jiān)測，可以監(jiān)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容忍曲線等

（6）系統(tǒng)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(jiān)測UPS溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩余時間等數據。

（7）展示單體電池電壓、內阻和溫度，預測電池帶載時剩余時間，每節(jié)電池數據均可以設置異常報警，及時發(fā)現蓄電池異常。

（8）展示精密配電柜內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態(tài)，并可以對數據進行報警設置和分級，數據取自精密配電柜測量模塊。

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

（10）通過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，點擊平面圖上設備可以進入具體設備監(jiān)控界面。

（11）實時顯示當前數據中心PUE值以及歷史PUE曲線。并且顯示各分項用能的用能情況及用能排行。監(jiān)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圖、餅圖進行展示。對數據中心用電數據進行同比、環(huán)比分析比較，查看用電趨勢。

（13）監(jiān)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(jiān)測數據中心溫濕度、開關門、水浸、煙霧、噪聲、氣體濃度狀態(tài)等參數。曲線圖直觀明了，同時支持歷史數據查詢

（15）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。

5.2 動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)選型方案

6結語

數據中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)將實現多機房、微模塊遠程聯網集中監(jiān)管，工作人員在總控中心即可統(tǒng)一對數據中心下屬多個機房和微模塊進行統(tǒng)一管理，實時監(jiān)控動力設備和機房環(huán)境的狀態(tài)，及時檢測各類故障并通知相關人員操作處理，可遠程進行維護、數據備份、升級，提高機房無人值守的安全可靠性。同時，能對數據中心園區(qū)、每棟建筑、每個機房、每個微模塊乃至每個機架機柜的能效進行計量展示，協(xié)助制定合理的節(jié)能方案，從而為提高PUE值、降本增效奠定堅實的基礎。

【參考文獻】 

【1】GB50314-2015.《智能建筑設計標準》. 北京：中國計劃出版社，2015.

【2】常紅波．淺談數據中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)［Ｊ］．信息技術與信息化，2019（12）：13-15.

【3】安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.5版