数据中心机房动环技术方案.docx
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数据中心机房动环技术方案
中心机房动环监控系统
技术方案
润川智能技术有限公司
一、需求分析
本项目设计主要针合肥工业大学弱电机房中的动力及环境监控系统，根据相关招标采购文件，了解到动力及环境监控系统主要监测设备包括：
配电、UPS、精密空调、温湿度、漏水、消防、门禁、视频集成等。
为了满足以上初步设计及相关需求，在机房中安装一套动环监控系统，实时监测到各智能设备或子系统的运行参数和状态。
一旦检测到报警信息，监控系统可及时自动报警，具有短信报警和远程报警功能，报警方式灵活可选。
并要求实现无人值守及符合国家保密部门的安全要求。
1.1、设计依据及规范
本设计满足下列标准及规范（包括并不限于以下标准及规范，如各标准及规范对相同内容有不同规定时，遵循更严格的标准。
如有更新版本，按照新版本执行）。
《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）
《计算机场地安全要求》（GB/T9361-1988）
《计算站场地技术要求》（GB2887-2000）
《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）
《电子信息系统机房施工及验收规范》（GB50462-2008）
《民用建筑电气设计规范》（JGJ16--2008）
《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-2006）
《工业企业通信接地设计规范》（GBJ79-85）
《建筑数据中心工程设计标准》（DB32/181-1998）
《供配电系统设计规范》GB50052-2009
《低压配电设计规范》GB50054-2011
《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB50243-2002）
1.2、设计原则
对本项目的动力及环境监控系统的设计，我们严格按照机房建设有关技术防范的规定建设实施，采用高标准的监控系统设计原则，达到“国内领先、国际先进”的总体建设目标。
符合本项目现场定制需求，系统的前端数据采集服务器都采用嵌入式Linux系统，系统应同时支持IE浏览器及和客户端接入，系统平台提供强大的向上/向下接口，本设计方案自始至终体现了以下的设计思路：
（1））技术先进性：
监控设备均选用国际技术最新的专业厂家产品，软硬件均为模块化结构，电气隔离。
采用RS232/485、SNMP和TCP/IP接口，符合国际最新潮流。
系统软件采用当前最先进的技术，系统配置和画面组态具有方便性，而且系统的体系结构灵活开放。
（2））系统实时性：
系统采用先进的多线程轮询技术，根据所监控设备的多少自动分配线程，实现负载均衡。
机房监控所有设备的通讯间隔控制在1分钟钟之内，每个监控单元均可实时处理和存储监控数据。
（3））系统可靠性：
系统的硬件和软件均采用技术成熟的产品，各模块间互相
独立，互不干扰，并具有热插拔和主设备倒换功能，在设备更换时不影响整个系统的正常工作，保障系统全天候正常运行；系统的局部故障不影响整个监控系统的正常工作。
（4））系统的电磁兼容性：
现场采集器硬件设备具有良好的电磁兼容性，监控设备本身不产生影响被监控设备正常工作的电磁干扰，并具有较强的抗电磁干扰的能力。
（5））系统开放性：
监控系统预留多种对外接口，能向上级集中监控平台提供
监控软件的所有监控数据及报警信息，其中数据接口包括TCP/IP接口、SNMP协议接口、OPC接口以及XML接口等。
（6））系统可扩展性：
系统的建设采用模块化结构，具有灵活的多级组网功能，模块化结构有利于扩容与扩展，扩展成本低廉。
（7））系统易维护性：
软件系统中文化，操作简单方便，日常维护时间少，所
有的监控内容均在一个软件平台中察看，具有统一的监控界面，并能在监控中心实现所有机房的远程集中管理、维护及升级。
（8）系统安全性：
监控系统硬件采集回路具备有良好的保护机制，不会因
采集回路造成被监控设备电路发生断路、过流和短路等故障，不会对被监控设备造成损害。
监控系统硬件设备应具有良好的防护性能，不会对人员的身体造成伤害。
系统硬件可以同时提供交、直流电供电接口，应能在安装现场给出的基础电源条件下不间断地工作。
系统具备自检功能，当发生故障时，能自动在屏幕上显示故障单元、故障部位及故障性质，以便提醒工作人员及时维修、更换。
系统具备判别监控系统及设备自身故障导致的告警，并提示出故障发生的环节，及时、准确地反映出硬件模板和通道故障状态、故障时间、故障地点及相关信息。
（9））系统经济性：
系统配置满足性能价格比在各种同类系统和条件下达到最优，并充分考虑系统的运行成本，并使之达到最小化。
二、系统设计
2.1、体系架构
机房动力环境监控系统体系架构分为：
物理设备层、网络层、系统层、数据层、应用支撑层及应用层等。
系统架构中各层功能说明：
A.物理设备层
物理设备层是本系统的数据采集源，所有的数据都来源于物理设备生成的数据。
本层包含所有被监控的智能设备及各类传感设备，如变配电设备、机房动力设备、楼宇设备、安防和消防设备等；要求采用现场总线，具备可靠性、抗干扰
能力。
要求能够支持常用标准通讯接口，包括BACnet、Lonworks、Modbus、RFID、SNMP等各种协议，以便对第三方设备及系统的集成。
B.网络层
采用Ethernet技术，支持TCP/IP传输协议，网络传输速度不小于10Mbps。
可提供与其他系统进行通讯的标准数据接口，如：
OPC、DDE、SNMP等。
物理设备层的被监控设备从各应用系统提供原始的采集数据，分布式组成现场总线网
络。
C.系统层
系统层包括系统服务和系统基础设施。
系统服务包括系统基础服务及安全管理基础服务，系统基础设施包括承载运行各类服务器以及存储设备。
D.数据层
数据层包括能效数据库、资产数据库、安防数据库、BA数据库、照明数据库、报表和历史数据库、工单数据库以及参数及配置数据库，是数据进行长期存储的场所，所有系统中产生的状态、报警数据及各种日志均存储在此层。
E.应用支撑层
应用支撑层为应用层提供基础支撑，包括登录、授权、参数管理、日志以及Web服务、数据集成服务、门户管理。
它提供通过标准Webservices接口和WCF接口的数据调用。
同时提供OPC、ODBC方式的数据输出。
OPC、ODBC接口标准参照其相应规范执行。
F.应用层
应用层包括集中监控管理，其作为人机交互的主要部分完成所有的数据可视化展示工作，其所有展示结果来源于应用支撑层对数据层数据的调用、分析或再处理。
G.接入层
接入层包括移动设备接入、Client客户端、Intranet/Internet接入、短信、电话语音报警及API等的接入。
2.2、系统部署架构
在机房动力环境监控系统中，机房动环监控子系统的嵌入式主机负责各区域的现场监控，将现场设备的各种信息进行存储、实时处理、分析和输出，或将控制命令发往前端智能模块，同时将信息上传至服务器。
监控系统平台负责各子系统的统一管理，对数据进行分析，完成各种统计报表，并在平台上实现各种高端管理应用，如报表管理功能、告警管理功能、数据管理功能等。
用户可在该平台上通过客户端轻松地了解机房动力和环境的运行状况。
2.3、各子系统的功能特点
本次机房动环监控内容包括以下部分：
配配电监测、配电开关、UPS监测、电池监控、精密空调监测、漏水监测、冷水机监控、机房的温湿度监测等，以及
视频监控集成、门禁系统集成。
2.3.1、配电柜监控
通过配电柜串行接口，将每一个串口总线回路的配电柜电量采集设备采用手拉手的接法将监控信号接起来连至区域汇总采集箱，最终接至嵌入式数据采集终端。
嵌入式数据采集终端通过实时不间断的轮询采集将信息传送给监控平台进行显示、报警。
主要实现配电柜的输出相电压、电流、频率、输出功率（有功、无功、视在）、谐波率、功率因素等；监测输出电压、电流、频率超限，过载，负载不平衡，交
流电源失效等告警信息。
监测配电柜各路开关的输出电压、电流、状态。
2.3.2、UPS监测
监控实现：
设备支持RS232/485或SNMP协议通信接口。
将每一个串口总线回路的UPS智能接口汇聚接至嵌入式数据采集终端。
嵌入式数据采集终端通过实时不间断的轮询采集将信息传送给监控平台进行显示、报警。
监控性能：
实时显示并保存各UPS通讯协议所提供的能远程监测的运行参数和各部件状态。
实时判断UPS的部件是否发生报警，当UPS的某部件发生故障或越限时，嵌入式监控服务器系统发出报警。
监控内容：
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、输出功率、机箱温度、电池电压、电池充电程度（后备时间）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。
2.3.3、精密空调监控
监控实现：
设备提供RS232/485通讯接口。
按实际情况划分区域，将一个区域内的精密空调通过智能接口接至嵌入式主机。
嵌入式主机通过实时不间断的轮询采集将信息传送给监控平台进行显示、报警。
监控性能：
监测精密空调运行状态，用图形和颜色变化来显示空调的工作情况，故障时进行报警。
能够实现空调的制冷器运行状态、压缩机高压故障、过滤网阻塞等的监测与报警。
可以通过本监控系统在远端监控室内控制空调机的启、停，及改变温度与湿度的设定值。
此外，能够实时显示并保存各空调通讯协议所提供的能远程监测的运行参数、各部件状态及报警情况。
监控内容：
A、监测量：
回风温度、回风湿度、回风温度上限、回风湿度上限、回风温度下限、回风湿度下限、温度设定值、湿度设定值、空调运行状态、压缩机运行时间、加热百分比、制冷百分比、加热器运行状态、制冷器运行状态、除湿器运行状态、加湿器运行状态、温湿度变化曲线图、压缩机高压报警、压缩机低压报警、空调漏水报警、温湿度过高报警、温湿度过低报警、加湿器故障报警、主风扇过载报警、加湿器缺水报警、滤网堵塞报警等。
B、控制量：
空调的远程开机、关机。
空调的温、湿度的远程设定。
空调的所有监测与控制部份的具体情况可依据空调厂家提供的通讯协议略
有变化。
2.3.4、漏水监控
监控实现：
定位式漏水控制器已经带有RS485接口。
漏水绳敷设在精密空调或易漏水的区域，通过接口连至区域汇总采集箱，最终接至嵌入式主机。
嵌入式主机通过实时不间断的轮询采集将信息传送给监控平台进行显示、报警。
监控性能：
实时显示并记录漏水线缆感应到的漏水状态、位置及控制器的状
态。
当空调或其沿线水管漏水时，监控主系统发出报警，并有相应的图示和文本框显示漏水发生的位置。
监控内容：
实时检测并记录漏水报警变化情况。
在漏水监测系统中所监控漏水感应线的状态以线条和图标的形式显示。
一旦
有漏水发生，所对应位置的线条会立即变成红色，并以文本方式显示相应的漏水地点。
线条正常情况下是绿色的。
2.3.5、温湿度监测
监控实现：
在机房内的重要区域安装温湿度传感器，带有RS485接口。
按实际情况划分区域，将每一个区域内的温湿度传感接至嵌入式主机。
嵌入式主机通过实时不间断的轮询采集将信息传送给监控平台进行显示、报警。
监控性能：
以电子地图方式实时显示并记录每个温湿度传感器所检测到的
室内温度与湿度的数值，显示短时间段内的变化情况曲线图。
并可设定每个温湿
度传感器的温度与湿度的上限与下限值。
当任意一个温湿度传感器检测到的数据超过设定的上限或下限时，监控主系统发出报警。
监控内容：
由温湿度传感器采集各机房内的信号，实时显示温度信号、湿度信号。
2.3.6、消防监测
监控对象：
机房中的消防/烟雾。
监控实现：
通过消防厂家/烟雾传感器提供的信号，需要通过一个DI扩展单元对接点信号进行采集后才可与监控服务器进行通讯。
同时将消防/输出信号接入门禁系统，实现消防联动。
监控性能：
实时显示并保存消防所提供的能远程监测的运行参数、各部件状态及报警情况。
监控内容：
监控各区消防/新风报警状态、消防主机的状态。
系统检测消防主机的信号，即时显示消防系统状态。
2.3.7、新风机监控
监控实现：
在新风系统中的每台新风机中接入必要开关量转换和控制设备，将新风机运行状态转换为数字量信号接入DI扩展单元，实时监测新风机运行状态。
通过开关量控制单元实现对新风机远程开关机的控制。
监控性能：
以电子地图方式实时显示并记录新风机运行状态。
2.3.8、门禁监控
监控对象：
机房中所有门的开关状态。
监控实现：
门禁采用门禁控制器、读卡器、出门按钮及IC卡等组成。
监控系统用RS-485总线与门禁控制器通讯，读取其资料，包括刷卡者ID、时间、门
编号和方向等。
如有必要，还可以进行开门控制。
各机房可安装双向刷卡管理。
门状态由门磁输出开关量并由开关量模块采集。
当门打开时，门的图标是一个打开的门，反之是一个关闭的门。
监控性能：
采用读卡方式实现对机房主要通道的人员控制并记录。
每人一张卡，通过卡管理系统授权，进入不同区域。
记录并显示从各门禁入口的进出门管理资料及门的开关状态。
当有人员刷卡进门时，系统立刻弹出相应的门禁记录管理窗口，同时可将相应持卡人的照片与管理资料一并弹出（按出门按钮出门时可不显示出门资料）。
在进出门资料中，显示持卡者的进门时间、卡编号、持卡者的姓名、所属部门以及所进、出门的名称。
能实现远程开门，并有门开超时报警等。
监控内容：
实时监视各门的开关状态。
2.3.9、视频监控
监控对象：
机房中的重要区域。
监控实现：
采用嵌入式硬盘录像机，联网的嵌入式硬盘录像机可指定在监控画面的某一通道上显示，可分成多个页面，通过翻屏切换实现监控画面浏览。
监控性能：
本系统结合IT领域各项最新技术，如视音频压缩/解压缩、大容量硬盘记录、
TCP/IP网络等技术，代码固化在FLASH中，使得系统运行更稳定。
监控内容：
实时显示各个重要监控区域的监控图像，以定时录像、手动录像、移动侦测录像等方式保持录像资料；通过开关量报警信号的输入实现和其他安防系统的联动录像。
2.4、平台管理功能
2.4.1、门户管理
首页展示
系统首页可根据用户角色选择不同的展示内容组合，并可直接点击进入管理界面。
即可根据需求自定义管理门户，按照管理角色选择管理的内容，包括：
数据中心能效状况、报表统计与分析等，并直接链接进入详细内容展示，实现高效管理。
以及多机房异地的联网监控管理，以电子地图的方式管理各地区机房。
多屏展示
系统可将对机房设备运行参数的监控和图像监控分屏，同时显示在多个监控显示器上，对具体需求进行几行几列进行展示。
用户可以实时观察到数据和图像。
比如，一个画面显示温湿度，另一个画面显示漏水消防供配电视频监控，用户可以实时观察到数据和图像。
2.4.2、报警管理
监控中心平台应与下属机房监控系统建立统一的报警管理标准，对报警进行统一设定与管理，具有多地点、多事件的并发告警功能，不丢失告警信息，告警准确率100%。
其内容包括：
报警等级分类、报警分组、报警方式设定、报警流程（排班报警）、智能报警、报警信息查询、报警及时及报警日志管理等。
报警设定
机房监控系统中存在设备自身发出的各类预警/报警和监管系统定义的各类预警/报警等多种事件，首先需对报警的范围进行定义。
用户可以为不同报警报警条件设置不同的报警定义，可设置各种报警门
限值参数、阈值。
例如：
系统支持操作员从地图上生成一个新报警。
报警等级
系统的报警级别按重要性分为提示、报警、重要、严重、紧急等不同级别，可设高达12级的报警级别。
级别越高的报警，表示重要性和危害性越大。
系统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。
当多个报警同
时产生时，按照报警的优先级从高到低依次处理，首先处理优先级高的报警，再
处理优先级低的报警。
系统支持用户自行设置报警级别，并可以灵活设置不同报警级别向不同人员或组别发送短信报警。
报警响应方式
通过可视化显示和声音提示来显示报警响应状况。
系统支持以下几种报警响应方式：
A.屏幕响应：
当出现任何报警响应时，不论监控主机在进行任何操作或任何工作，系统都会将报警信息画面自动弹出，并显示在最上方，同时伴随着画面闪烁，并具有文字说明，对报警情况做出准确的描述，内容包含报警响应地点、设备、类型、参数、时间，通知在线的操作人员。
B.声音响应：
出现报警响应时，监控主机多媒体音箱会播放报警声音，以通知在现场的值班人员。
C.电话响应：
当报警响应发生时，系统可通过电话拨号方式，自动拨打已设置好的多组值班电话，包括固定电话和移动电话，以便及时地通知值班人员。
D.手机短信响应：
具有不同的分组设置功能，可以按组别配置接收短信报警及配置发送人员名单；并可以灵活设置不同报警级别向不同人员或组别发送短信报警。
当报警事件发生时，系统可以发送短信的方式，自动发送信息到值班人
员手机，以便及时的通知值班人员。
系统可设置报警信息限次播放，并支持TTS
自动语音报读。
E.
邮件响应：
当报警事件发生时，系统可通过预先设定的相应邮箱地址发送报警邮件。
报警流程
A.报警启动：
当报警发生时，系统界面应自动切换到报警设备的运行状态
界面，并具有文字说明，对报警情况作出准确的描述，内容包含报警地点、设备、类型、参数、时间。
当报警级别足够高时，系统应第一时间向短信服务器发出报警信息，并对发送成功与否进行记录；系统具有排班报警管理功能，可根据值
班状况选择报警发送对象，非值班时间将不收到报警。
B.报警确认：
事件报警发生时，每条报警事件都需要经过确认，以确保报警事件的有效处理。
确认时具有确认信息的自由输入能力，具有已确认、已消缺、已通知厂家、已通知应急人员的确认选项。
确认人的相关信息可以在系统日志内自动记录。
事件经确认后，系统自动解除该事件的报警；
C.报警升级：
当一条报警信息在规定时间内没有得到确认，便会以升级
的方式向上一层用户报警。
主要有人员升级与设备升级两种方式。
人员升级是指第一级报警接收人员在规定时间内没有确定报警信息，报警信息便发送给系统中设定好的上一级用户，以使报警信息能够得到及时处理。
设备升级是指当使用第一种报警方式发出的报警信息在规定时间内没有得到确认，系统便自动使用设定好的新一级报警方式发送报警信息，以使报警信息能够得到及时处理；
D.报警清除：
告警发生后，操作人员可在任何画面按下确认键，关闭可闻告警声响，停止灯光闪烁（不关闭），故障排除后，恢复原色；
E.报警屏蔽及邮件提醒解锁功能：
系统提供可对特定设备进行屏蔽报警的功能。
屏蔽报警后，可设置多长时间后通过邮件方式提醒管理人员进行解
锁，且下次任何人员登录时系统自动显示所有已屏蔽的设备列表。
智能报警：
A.定时巡检：
通过系统预设的安全时间组，将预先设定好的监控设备的测点参数或状态通过短信/电话/邮件的方式发送给指定的人员。
B.告警过滤：
系统可对所有报警事件进行判断，分析各报警事件的因果关系，
通过预先设定的逻辑关系，屏蔽部分报警事件，减少突发性事件潮（如停电）带来的误报警和容量冲击，实现准确定位事件根源，从而提高了管理人员的工作效率，设置过滤组可对过滤时间，过滤条件，以及过滤报警的描述进行设置，其中过滤条件可以根据时间、区域、机房、监控对象、监控点、告警数值等由用户进行设置。
C.防误报警：
系统具有盲时和区间跳跃判断防误报警功能，可对报警值
设定连续报警时间和恢复稳定时间，避免空调冷凝水、温度临界浮动等特殊情况出现时频繁、大量的出现告警，盲时值和区间跳跃判断范围可由管理员自行设定，如：
当出现冷凝水时，系统应利用设定盲时做连续判断，监测水是否有蔓延，如消失无蔓延，则认为是无危害的冷凝水，只记录事件，不发出报警。
在某个参数
报警后，恢复时使用恢复盲时功能连续判断恢复后参数是否稳定，如稳定才发出恢复信息给管理员，避免数据跳变时不断发出恢复与报警信息造成骚扰。
如有无用告警时间发生，管理员也可实行手动强制结束掉。
报警信息的查询
系统会自动记录每一条报警的详细信息。
信息的具体内容包括：
事件的报警时间、解除时间、机房名称、设备名称及位置、事件内容及报警发生时设备运行的数值等。
事件日志具有查询功能，可按照日志的每个字段进行精确或模糊查询，具有导出excel电子表格后保存及打印的功能，任何操作权限的人不能对其进行任何修改。
报警及时
一般告警情况下，系统自动判别告警等级，即时完成相应处理。
当出现比较严重的告警事件，系统可锁定当前事件页面，这时新增的事件将不再显示，重点关注和解决严重告警事件，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，并对发送成功
与否进行记录。
2.4.3、权限管理功能
该系统具有权限管理功能，可设置多个用户按照指定的角色使用本系统，并进行自己权限范围内的操作，譬如：
删除用户、给用户分配权限等。
系统权限管
理的搭建基于：
一个用户担当一个或多个角色，一个角色拥有一种或多种权限，从而使得系统的角色权限管理非常灵活、通用、易于扩展。
譬如：
系统新增加一个模块，要把这个模块的一些权限分给担当某种角色的用户，此时，只要把这些
权限与该种角色相关联就可以实现，不用给此种角色的每个用户都分配一次，提
高效率。
权限管理的主要功能包括：
角色类型定义、权限组定义、分配权限组给角色、指定角色给用户。
2.4.5、报表管理功能
系统提供丰富的管理报表，包括日报表、月报表、年报报表等，所有报表都
可以由用户自定义，满足不同监控要求，例如报表的内容、格式、记录间隔等都可以设定，报表内容有两种显示形式：
电子表格和曲线变化的图形显示。
所有报表均可导出excel、后保存及打印。
系统允许用户根据需要选择生成单项报表，组合报表或日志报表。
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。
生成的单项报表内容。
组合报表指对系统内在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要求进行定制，报表格式可通过EXECL
导出。
组合报表按时间又中分为日报表，周报表和月报表等固定报表以及按时间段自定义生成报表。
在集成管理平台上通过查询各子系统的日志记录可生成各类日志报表，日志报表以日志清单的格式输出。
自定义报表：
根据可根据业务需求自定义报表模板，也可对模板进行编辑修改。
可以手动方式和自动方式生成。
报表支持多样化展示模式，包括饼状图、柱状图、折线图等。
报表可由手动和自动两种方式生成。
报表可由模板生成，报表模板可根据业务需求进行编辑修改。
系统的报表管理还具有以下功能：
历史数据的统计功能：
系统能够根据设备类型、告警等级、时间段
（月、年、任意时间段）等条件生成的告警统计报表、遥测量统计表。
电源系统负荷统计功能：
系统能够提供电源系统负荷的历史报表功能，记录每天电源系统的实测值、平均值，最大值和最小值。
实时动态
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