機房環(huán)境動力監(jiān)控系統(tǒng)功能介紹及設(shè)計
來源：未知 發(fā)布時間：2017-02-09 10:09 點擊：
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一、為什么要用動力環(huán)境監(jiān)控
在信息化建設(shè)中，機房運行處于信息交換管理的核心位置。機房內(nèi)所有設(shè)備必須時時刻刻正常運轉(zhuǎn)，否則一旦某臺設(shè)備出現(xiàn)故障，對數(shù)據(jù)傳輸、存儲及系統(tǒng)運行構(gòu)成威脅，就會影響到全局系統(tǒng)的運行。如果不能及時處理，更有可能損壞硬件設(shè)備，耽誤業(yè)務(wù)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，造成的經(jīng)濟損失是不可估量的。
二、機房環(huán)境動力監(jiān)控介紹
隨著網(wǎng)絡(luò)信息化和機房房建設(shè)發(fā)展迅猛，作為機房正常、穩(wěn)定運行基本保證的空調(diào)、電源等設(shè)備的運行狀況以及機房環(huán)境的安全狀況也日漸凸顯出其重要性。由于許多重要機房是24h不間斷運行，而管理人員很難保證時時刻刻對機房情況進行監(jiān)控，因此通過技術(shù)手段實現(xiàn)24h不間斷監(jiān)控顯得非常必要。機房環(huán)境動力監(jiān)控系統(tǒng)通過通信和軟件的集成，可以實現(xiàn)對機房環(huán)境和UPS、機房空調(diào)、發(fā)電機等設(shè)備的集中監(jiān)視，并實時采集報警信息發(fā)送給相關(guān)的管理人員。
機房環(huán)境動力監(jiān)控的監(jiān)控對象是機房的輔助設(shè)備，目前一般沒有將服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等的運行納入監(jiān)控范圍(有專業(yè)的軟件可以實現(xiàn)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控)。
機房環(huán)境動力監(jiān)控與樓宇自控系統(tǒng)相比較，其特殊性表現(xiàn)在:
(1)機房規(guī)模雖小，但被監(jiān)控設(shè)備類別多、品牌雜、型號多。
(2)被監(jiān)控設(shè)備應(yīng)用面窄，大多僅限于機房使用，與樓宇自控的控制對象往往不同。
(3)機房設(shè)備由于安全性要求很高，因此主要以監(jiān)視為主，控制需求較少，以避免誤操作帶來的風(fēng)險。
三、環(huán)境動力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成
機房環(huán)境動力監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場傳感器和檢測設(shè)備、通信設(shè)備、上位機和軟件組成。其中上位機和軟件處于核心地位。整個系統(tǒng)主體上是基于PC的(PG-Based)控制結(jié)構(gòu)。機房環(huán)境動力監(jiān)控的特點是以監(jiān)視為主，采集的數(shù)據(jù)需要進行處理如報表、各種報警、打印、數(shù)據(jù)記錄等。因此監(jiān)控軟件的核心功能之一就是采集數(shù)據(jù)。它和采集數(shù)據(jù)的硬件設(shè)備的通信方式主要可歸納為三種。
(1)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。常用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議有:ARCNET，CANBus，DevjceNet，LonWorks，Modbus，Profibus。
(2)標(biāo)準(zhǔn)的資料交換接口。常用的有:DDE(dynamicdataexchange)、OPC(OLEforProcesscontrol)。使用標(biāo)準(zhǔn)的資料交換接口。
(3)綁定驅(qū)動(nativedriver)。綁定驅(qū)動程序是針對特定硬件和目標(biāo)設(shè)計的驅(qū)動。
四、機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)的功能
監(jiān)控系統(tǒng)需要實現(xiàn)的主要功能和樓宇自控項目基本相同，概括起來有以下幾個主要方面。
(一)集中實時監(jiān)視功能
傳統(tǒng)的機房管理采用的是每天定時巡視的制度，比如早晚各一次檢查，并且將設(shè)備的一些核心運行參數(shù)進行人工筆錄后存檔。這樣取得的數(shù)據(jù)只限于特定時段，工作單調(diào)而且耗費人力。而集中實時監(jiān)控功能可解決此問題。
比如對于UPS電源的運行，用戶一般比較關(guān)心負載功率、總體負載率、三相是否平衡等參數(shù)。如果沒有集中監(jiān)控，用戶需要分別到機房內(nèi)的配電室，現(xiàn)場查看UPS的相關(guān)運行參數(shù)。而實時監(jiān)控系統(tǒng)通過通信采集設(shè)備將當(dāng)前被監(jiān)視設(shè)備的運行參數(shù)采集上來，實時顯示在監(jiān)控電腦屏幕上，免去了用戶到不同的設(shè)備跟前查看數(shù)據(jù)的麻煩，如果有必要，隨時都可以在辦公室內(nèi)查看。
(二)報警和事件功能
報警指機房運行中出現(xiàn)異常情況，比如停電事故、漏水事故等。報警的發(fā)生意味著機房的運行受到影響，其嚴(yán)重程度可用"優(yōu)先級"的概念來定義。一般監(jiān)控系統(tǒng)均可設(shè)置幾十到上千個優(yōu)先級以區(qū)別報警的嚴(yán)重程度。機房內(nèi)的報警優(yōu)先級一般劃分為10級即可。
事件指機房運行中發(fā)生的一些正常的狀態(tài)改變或人為操作。事件不是異常情況，因此不需要像報警一樣立即通知用戶進行處理。但是往往需要進行記錄，以便日后檢查。比如修改精密空調(diào)的設(shè)置溫度，這就是一個正常的操作事件，但對修改時間、修改人的這些信息進行記錄是有必要的。
報警功能是機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)最重要的一項功能，原因在于機房內(nèi)設(shè)備和系統(tǒng)運行的安全性要求很高。報警發(fā)生后，系統(tǒng)應(yīng)對報警事件進行記錄，并迅速通知值班人員或管理人員進行處理。報警發(fā)生后，一般按以下步驟來進行處理:
(1)通知。首要的是將報警信息告知給相關(guān)人員。
(2)確認。表明已經(jīng)知道報警的發(fā)生，正在處理。但此時報警仍然存在，沒有消失。
(3)消除。經(jīng)過處理，故障消失，設(shè)備恢復(fù)正常，報警也隨之消失。報警的通知主要采用以下幾種模式來實現(xiàn)。
1.屏幕顯示報警
這是最基本的方法，但也往往是報警信息最詳盡的模式。通過在監(jiān)控電腦屏幕上顯示醒目的圖案和文字來告知用戶。報警文字是關(guān)鍵的信息，一般至少需要明確指出每次報警的幾個關(guān)鍵參數(shù):報警時間、報警設(shè)備、故障內(nèi)容、優(yōu)先級、緊急解決辦法等。其中緊急解決辦法是一個很有必要的功能，因為機房內(nèi)的輔助設(shè)備種類多，最基本的緊急解決辦法就由專業(yè)人員盡速響應(yīng)和處理，因為報警涉及配電、UPS電源、空調(diào)、消防等幾個系統(tǒng)，現(xiàn)場值班人員并不能對每種設(shè)備都精通，因此能在第一時間給出緊急處理辦法是非常必要的，甚至一個故障設(shè)備廠家的維護電話號碼都能解決大問題。
屏幕報警的缺點在于，如果監(jiān)控電腦旁沒有人，或者沒有人注意，則報警可能被延誤。
這種模式的報警通知面比較小，不能及時傳播給專人。這種報警模式如果結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳輸，會提高效率，后面章節(jié)將會予以介紹。
2.本地語音報警
當(dāng)報警發(fā)生時，監(jiān)控系統(tǒng)自動通過揚聲器播放報警語音，將報警消息傳遞給現(xiàn)場人員。其傳遞消息面比屏幕顯示報警要廣，但也限于一個房間內(nèi)。其優(yōu)點是非常人性化，缺點是傳播面仍然不廣，而且不能定人傳播。
3.電話撥號報警
當(dāng)報警發(fā)生時，監(jiān)控系統(tǒng)自動通過電話網(wǎng)，撥通系統(tǒng)預(yù)設(shè)的號碼，對方接聽后，自動播放報警語音，通過電話將報警消息傳遞給相關(guān)人員。
這種模式的優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)定人播報。如果和管理責(zé)任人結(jié)合起來，會有比較好的效果。比如管理UPS和電源系統(tǒng)的人員是A，管理空調(diào)系統(tǒng)的人員是B，還有其他幾個人C、D、E也幫助進行輔助管理。則當(dāng)發(fā)生UPS故障后，系統(tǒng)直接撥打A的電話，減少了中間環(huán)節(jié)。但是實現(xiàn)此項功能，監(jiān)控系統(tǒng)必須具備以下幾個能力，否則效果會大打折扣。
(1)具有線路是否通暢的判斷能力。當(dāng)撥打的電話號碼占線，系統(tǒng)自動停止這個號碼的撥號。
(2)具有接聽者是否接聽的判斷能力。當(dāng)接聽者接聽后，系統(tǒng)開始播報報警語音。
(3)具有確認機制。當(dāng)接聽者接聽后，需要按下某個預(yù)先定義的按鍵進行確認操作，表明他已明確知道這個報警的內(nèi)容。
(4)具有連續(xù)重撥的功能。例如，當(dāng)系統(tǒng)撥打A的手提電話，如果占線或不在服務(wù)區(qū)，則自動按照系統(tǒng)內(nèi)預(yù)設(shè)的順序(假設(shè)是A→B→C→D→E)撥打B的電話。如果B接聽了但沒有確認，再自動撥打C的電話……直到有人確認為止。
從上面的電話報警過程來看，電話撥號通知的報警信息要傳達到預(yù)先指定的人員，并不是一件順利的過程，因此，確認機制是最為重要的。目前市場上銷售的監(jiān)控系統(tǒng)并不都具有完善的電話報警手段。
電話報警可通過兩種設(shè)備實現(xiàn):語音Modem和電話語音卡。
4.手機短消息報警
隨著通信業(yè)和短信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，通過手機短信發(fā)送報警信息成了一個有效的手段。其優(yōu)點在于可以通知很多人，通知面廣。但這種方式仍缺少有效的確認機制，仍然無法判斷是否真正通知到指定的人"不過其發(fā)送面廣的優(yōu)點可以適當(dāng)彌補這一不足。
5.E-mail報警
通過網(wǎng)絡(luò)，將報警信息以電子郵件的形式發(fā)送到個人。但此模式的及時性不好，難以保證讓相關(guān)人員在第一時間得知消息。
(三)運行歷史數(shù)據(jù)記錄和趨勢功能
對機房的管理者來說，除了系統(tǒng)的報警功能以外，系統(tǒng)的另一個重要的功能就是歷史數(shù)據(jù)和趨勢功能。因為機房只是一個存放計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的場所，隨著事件的推移，機房內(nèi)的設(shè)備數(shù)量、型號等都會發(fā)生變化，按照目前的趨勢，一般都是越來越多。因此，從機房管理角度，需要能夠擁有機房設(shè)備運行的歷史資料，這樣可以通過分析，找出發(fā)展趨勢、發(fā)現(xiàn)故障隱患。從而大幅度提高機房的管理水平。
歷史數(shù)據(jù)和趨勢功能主要實現(xiàn)對機房運行的關(guān)鍵參數(shù)進行長期的記錄，通過調(diào)用、查看歷史趨勢圖，進行一些統(tǒng)計分析等。對于數(shù)據(jù)的記錄，一定要選擇"關(guān)鍵參數(shù)"，而不能什么參數(shù)都進行記錄，同時應(yīng)注意參數(shù)記錄的頻率。因此，詳細了解用戶的需求非常重要。因為，如果記錄數(shù)據(jù)量太大，對基于PC架構(gòu)運行的監(jiān)控系統(tǒng)，其存儲能力受到比較大的限制。比如，功率參數(shù)是一個關(guān)鍵參數(shù)，如果每秒記錄一次參數(shù)值，假設(shè)在數(shù)據(jù)庫中占用4個字節(jié)，則一年就需要記錄31536000次，需要的硬盤容量是126M，而100個參數(shù)就需要幾十個G的容量，在調(diào)用數(shù)據(jù)時將會非常緩慢，記錄數(shù)據(jù)時因?qū)ο到y(tǒng)要求很高，也容易造成系統(tǒng)癱瘓。這個問題雖然可以采用實時數(shù)據(jù)庫來解決，但費用昂貴。因此，對于需求的具體分析非常必要。按照機房運行的規(guī)律，建議模擬參數(shù)記錄頻率在lOmin以上一次。報警數(shù)據(jù)則因其量小，發(fā)生頻率低，應(yīng)全部記錄。這樣既可保證資料的相對完善，又極大地減少了數(shù)據(jù)量。
(四)用戶管理功能
用戶管理主要是對監(jiān)控系統(tǒng)的使用者進行權(quán)限管理，避免末授權(quán)的人員隨意修改參數(shù)設(shè)置或者查看。而授權(quán)需要進行分級控制，不同級別的用戶只能進行自己這個級別內(nèi)所允許的操作。
(五)計劃安排功能
通過事件計劃表，定時執(zhí)行一些操作，比如系統(tǒng)資料的備份、下班定時關(guān)燈等。該功能在機房內(nèi)使用不多，但隨著機房監(jiān)控系統(tǒng)的不斷完善，可以滿足更多的用戶需求。
(六)報表功能
數(shù)據(jù)報表在工控系統(tǒng)中是必不可少的一部分，是數(shù)據(jù)顯示、查詢、分析、統(tǒng)計、打印的最終體現(xiàn)，是整個控制系統(tǒng)最終結(jié)果輸出的重要組成部分，是對機房監(jiān)控過程中系統(tǒng)監(jiān)控對象的狀態(tài)的綜合記錄和規(guī)律總結(jié)。一般有實時數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)報表(班報表、日報表、月報表等)。用戶通過報表的過濾器選項，將自己感興趣的內(nèi)容打印出來，便于分析存檔。
(七)遠程管理功能
遠程管理主要是指利用目前日益完善的網(wǎng)絡(luò)資源，使操作人員不再局限在監(jiān)控主機旁操作，而能夠在其他地點對系統(tǒng)進行控制。一般監(jiān)控主機安裝在機房的監(jiān)控室內(nèi)，但并不是所有的機房都是24h有人職守。通過遠程管理，操作員可以在辦公室、外地等地進行管理，消除了地域限制。比如省級機房和地市級機房，如果都設(shè)置全職管理員的話，人力資源上浪費較大。而通過網(wǎng)絡(luò)，可以將監(jiān)控系統(tǒng)在省里集中監(jiān)控，地市上不再需要設(shè)置專人。當(dāng)運行有問題時，通過前面的多種報警通知模式，省上和地市均可得到消息，從而可以快速解決問題。
(八)運行設(shè)置和控制功能
除了主要的監(jiān)視功能，系統(tǒng)還應(yīng)具備控制能力。在大多數(shù)機房中，控制對象主要是非電源類設(shè)備，比如空調(diào)、通風(fēng)、照明等系統(tǒng)。由于電源設(shè)備的可靠性要求極高，進行控制操作時(比如開/關(guān)機等)很可能因為誤操作造成機房癱瘓，因此不進行控制，只進行監(jiān)視。
(九)安全冗余功能
由于機房環(huán)境動力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視著機房的運行，如果自身出現(xiàn)故障，將無法進行監(jiān)視，降低了管理的安全性。因此，在要求機房有很高的安全管理水平時，往往采取冗余的辦法解決自身的可靠性。一般通過以下兩種方式實現(xiàn)。根據(jù)對可靠性要求的高低和實際故障隱患的大小，兩種方式既可同時使用，也可單獨采用。
采控設(shè)備的冗余:負責(zé)監(jiān)控計算機與現(xiàn)場被監(jiān)控設(shè)備通信的采控設(shè)備承擔(dān)著雙向的數(shù)據(jù)傳輸工作，對其備份可以提高傳輸?shù)目煽啃浴?/span>
監(jiān)控計算機的冗余，由于監(jiān)控系統(tǒng)一般均運行于PC平臺的硬件上，而且操作系統(tǒng)以Windows200O和XP為主，因此，計算機硬件、操作系統(tǒng)和監(jiān)控軟件自身的故障都會造成系統(tǒng)停止工作�？梢酝ㄟ^局域網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議將兩臺裝有同樣軟件的計算機配置成熱備份冗余運行，一臺為主機，一臺為從機。
相對而言，計算機和軟件系統(tǒng)出問題的概率高，對機房內(nèi)的監(jiān)控做冗余，建議做計算機的冗余，即采用雙機熱備份方式。
雙機熱備主要是實時數(shù)據(jù)、報警信息和變量歷史記錄的熱備。主/從機都正常工作時，主機從設(shè)備采集數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生報警和事件信息。從機通過網(wǎng)絡(luò)從主機獲取實時數(shù)據(jù)和報警信息，而不會從設(shè)備讀取或自己產(chǎn)生報警信息。主/從機都各自記錄變量歷史數(shù)據(jù)。同時，從機通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽主機，從機與主機之間的監(jiān)聽采取請求與應(yīng)答的方式，從機以一定的時間間隔(查詢間隔)向主機發(fā)出請求，主機應(yīng)答表示工作正常，主機如果沒有作出應(yīng)答，從機將切斷與主機的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，轉(zhuǎn)入活動狀態(tài)，改由下位設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生報警和事件信息。此后，從機還會定時監(jiān)聽主機狀態(tài)，一旦主機恢復(fù)，就切換到熱備狀態(tài)。通過這種方式實現(xiàn)了熱備。當(dāng)主機正常運行，從機后啟動時，主機先將實時數(shù)據(jù)和當(dāng)前報警緩沖區(qū)中的報警和事件信息發(fā)送到從機上，完成實時數(shù)據(jù)的熱備份。然后主/從機同步，暫停變量歷史數(shù)據(jù)記錄，從機從主機上將所缺的歷史記錄文件通過網(wǎng)絡(luò)拷貝到本地，完成歷史數(shù)據(jù)的熱備份。這時可以在主/從機組態(tài)王信息窗中看到提示信息"開始備份歷史數(shù)據(jù)"和"停止備份歷史數(shù)據(jù)"。歷史數(shù)據(jù)文件備份完成后，主/從機轉(zhuǎn)人正常工作狀態(tài)。當(dāng)從機正常運行，主機后啟動時，從機先將實時數(shù)據(jù)和當(dāng)前報警緩沖區(qū)中的報警和事件信息發(fā)送到主機上，完成實時數(shù)據(jù)的熱備份。然后主/從機同步，暫停變量歷史數(shù)據(jù)記錄，主機從從機上將所缺的歷史記錄文件通過網(wǎng)絡(luò)拷貝到木地，完成歷史數(shù)據(jù)的熱備份。這時也可以在主/從機的組態(tài)主信息窗中看到提示信息"開始備份歷史數(shù)據(jù)"和"停止備份歷史數(shù)據(jù)"。歷史數(shù)據(jù)文件備份完成后，主/從機轉(zhuǎn)人正常工作狀態(tài)。
雙機熱備的構(gòu)造思想是主機和從機通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接，正常情況下主機處于工作狀態(tài)，從機處于監(jiān)視狀態(tài)，一旦從機發(fā)現(xiàn)主機異常，從機將會在很短的時間之內(nèi)代替主機，完全實現(xiàn)主機的功能。例如，1/0服務(wù)器的熱備機將進行數(shù)據(jù)采集，報警服務(wù)器的冗余機將產(chǎn)生報警信息并負責(zé)將報警信息傳送給客戶端，歷史記錄服務(wù)器的冗余機將存儲歷史數(shù)據(jù)并負責(zé)將歷史數(shù)據(jù)傳送給客戶端。當(dāng)主機修復(fù)重新啟動后，從機檢測到了主機的恢復(fù)，會自動將主機丟失的歷史數(shù)據(jù)拷貝給主機，同時，將實時數(shù)據(jù)和報警緩沖區(qū)中的報警信息傳遞給主機，然后從機將重新處于監(jiān)視狀態(tài)。這樣即使發(fā)生了事故，系統(tǒng)也能保存一個相對完整的數(shù)據(jù)庫以及報警信息和歷史數(shù)據(jù)等。
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