环境管理机房环境监控系统标准方案.docx
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环境管理机房环境监控系统标准方案
XX
动力环境集中监控系统方案
广东大榕树信息科技有限公司
2011年5月
第一章机房监控系统总体设计
一、概述
一）系统的必要性
随着计算机技术的发展和普及，计算机系统数量与日俱增，其配套的环境设备也日益增多，计算机房已成为各大单位的重要组成部分。
机房设备（供配电、UPS、空调、消防、环境、保安等）必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。
一旦机房环境设备出现故障，就会影响到计算机系统的运行，对数据传输、存储及系统运行的可靠性构成威胁，如事故严重又不能及时处理，就可能损坏硬件设备，造成严重后果。
对于政府、金融、公安、海关、电力、教育、医疗、企业等需要实时交换数据的单位的机房，机房管理更为重要，一旦系统发生故障，造成的经济损失更是不可估量。
目前许多机房的管理人员不得不采用24小时专人值班，定时巡查机房环境设备，这样不仅加重了管理人员的负担，而且更多的时候，不能及时发现和排除故障，对事故发生的时间及责任也无科学的管理,尤其目前国内普遍缺乏机房环境设备的专业管理人员，在许多地方的机房不得不安排软件人员或者不太懂机房设备管理甚至根本不懂机房设备维护的人员值班，这对机房的安全运行无疑又是一个不利因素。
因此对网络机房的电力、环境系统、服务器系统资源、网络资源等进行实时集中的监控极其必要，本公司的“大榕树”机房集中监控系统是专为现代计算机、网络通信机房及无人值守变电站而设计的多功能远程监控报警系统，它可检测多组电压、电流、温度、湿度、漏水、火警、精密空调、UPS、服务器资源、网络资源等详细的参数，和监控现场情况和声音，可通过多种报警方式在第一时间通知相关管理人员，如短信、电话、电子邮件、声光等，确保机房设备能正常的工作状态，管理人员并可通过手机与WEB远程访问相关的数据，并设有相关的安全权限。
“大榕树”机房集中监控系统主要监控对象包括：
供配电、照明、开关、电源防雷器、UPS、发电机、精密空调、新风机、漏水、温度、湿度、有害气体；消防控制器、烟雾探测器、温感探测器、门禁、视频、防盗报警、主机、服务器、路由器、交换机等设备。
二）设计依据
（1）计算机机房集中监控用户要求
（2）《计算机场地安全要求》
（3）《计算机站场地技术条件》GB2887-89
（4）《工业企业通信接地设计规范》GBJ79-85
（5）《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
（6）《智能建筑设计规范》（GB/T50314－2000）
（7）《低压配电设计规范》（GB50054－95）
（8）《中华人民共和国公共安全行业标准》（GA247-2000）
三）设计原则
∙先进性：
整个系统技术保持一定前瞻性，采用的设备和技术能适应将来的科技发展。
∙实用性：
系统性能价格比高，易维护、易使用、运行费用低。
∙扩展性：
系统采用结构化设计，能够适应不断增加的扩展需求，当系统扩容时，只需简单增加相关设备即可。
∙兼容性：
整个系统能监控不同的操作平台和语言环境，并能与不同厂商的产品兼容。
∙灵活性：
系统构成方式简单，功能配置灵活，充分利用现有的计算机资源，能满足不同业务部门的需要。
∙实时性：
系统图像、数据能通过网络实时传输与保存，用于日后的查询与分析。
∙可靠性：
所选设备具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能，系统安全可靠性高，有足够的抗干扰能力，不影响被监控设备正常工作。
∙可维护性：
系统运行可在线运行诊断和检测，能及时发现系统各功能单元故障情况，便于系统故障的维护处理。
四）监控项目
∙图像监视：
通过智能监控屏的音视频接口采集音视频信号，实现对机房的图像进行实时监控、硬盘存储和网络传输。
∙环境监控：
采用开关量输入模块和模拟量输入模块，接入红外、烟雾、水浸、温湿度变送器等探头的采集信号，实现机房的安防、火灾、漏水及机房温度、湿度的实时监视。
∙门禁考勤：
通过设置在各机房入口的门禁读卡设备，实现对机房的门禁出入和考勤管理。
∙设备监控:
采用SP2200嵌入式现场监控主机接入机房的UPS、专用空调、开关电源和后备发电机等智能设备，这些设备一般提供通信接口，实现对这些设备实时监控；采用专用电力监控模块，实时监控各种配电柜的运行参数和状态。
∙集中管理：
可以将各监控点数据通过LAN/WAN、GPRS等TCP/IP网络系统传送到监控中心，实现集中监控管理，同时可对设备进行集中管理。
第二章“大榕树”机房集中监控系统介绍
一）概述
由于机房建设的迅猛发展，机房监控有着非常广阔的应用市场。
目前许多公司包括一些国外公司在内，都在开拓机房监控市场，但由于各种原因，却仍然存在许多问题：
∙国外工控软件成本高，而且维护管理麻烦。
∙开发完善的组态监控平台，投资大，周期长，且面临种种技术难题。
∙如不采用组态监控系统，则每个工程都需要重新编程，工程施工周期长，可靠性低，维护麻烦，系统扩展十分困难，用户不可能自行完成。
∙机房的软件管理功能不完善，不能起到机房辅助管理作用。
我公司在吸收国内外先进监控技术的基础上，结合中国机房管理的实际情况，自行开发和研制出了实用性很强的“大榕树”机房集中监控系统，已拥有多项专利。
系统主要采用在工业界应用极为成熟和领先的美国国家仪器公司的LabView高级编程语言，比其他语言开发的系统更具有稳定保障。
系统可对机房设备进行全面集中监控和管理，监视各种设备的状态及参数，并可诊断设备部件情况，更为重要的是融合了机房的管理措施，不仅仅是简单的监视控制。
二）系统特点
品牌特色
∙多源数据综合诊断与预警功能，防范于未然！
①很多火警是因设备短路造成,设备短路时,反应最快的是电流突然变大,快速电流监控，可反映设备存在短路的可能。
快速电流监控可检测到瞬间电流过载，系统即刻发出警报。
由于设备短路时并不会马上起火，一般是先闷热到冒烟，再到起明火，所以普通的烟雾传感器检测时间较滞后。
②可实时监控UPS电池与负载，及时发现潜在的问题并进行处理。
③可实时监控精密空调的压缩机状态和高、低压端情况，可及时发现潜在的问题并进行处理，同时可监控普通空调的雪种不足和室外机组散热不良等情况，有效降低能耗。
④节能环保,当室外温度低于室内温度5度时,可自动控制风机抽取室外空气来降低室内温度,减少空调的耗电量。
∙轻量级数据传输的可扩展的分布式监控架构
整个系统架构采用环境监控中心服务器、SP2200嵌入式现场监控主机、传感器以及智能设备等组成；SP2200嵌入式现场监控主机采集数据通过数据/协议透明转换模块，转化为统一格式协议的网络数据，通过TCP/IP网络传输协议传送到统一监控中心。
随着系统数据采集点部署的增多，为满足系统实时性，要求系统能够高效的获取各设备状态信息，及时将测量数据传送给数据分析与预警子系统。
基于IP网络的轻量级数据采集和传输技术成为系统整合的一个关键技术。
分布式监控架构实现了统一集中监控控制功能，使系统平台具有很强的产品适应性和市场生存能力，整个监控系统扩展到同时监控多达1024个以上监控点，整个监控的响应速度达5秒。
∙空调来电自启技术,如果异常停电造成空调关机，供电恢复后，将延时自动启动空调机。
∙闪停监控功能，即瞬间停电时的电压监控，很多机房都出现过这种情况，市电瞬间停电又来电，或者UPS故障导致闪停,很多电子设备停止工作，严重影响到机房的正常工作。
大榕树的闪停监控功能则能监控到停电10ms以上的闪停情况，当出现闪停时,能第一时间通过短信、电话通知管理员，为管理员争取到时间,并及时处理,排除故障。
∙分级分时报警模式，监控中心可以提供三级报警，即第一告警联系人、第二告警联系人和第三告警联系人，每一级告警根据客户的需求，可设置1-3个告警人。
第一告警联系人指当机房出现异常时则会第一时间通知到系统预先设置的第一告警人，第二告警联系人则是在系统预定对不同设备预设异常处理时间过去之后，机房的异常情况还没有被排除而被告知的人员，第三告警联系人则是在监控系统通知第二告警联系人后的预定处理时间后机房异常还没有排除而被告知的人员。
∙灵活的告警方式设置，系统管理员可以通过对机房设备监控的重要性来选择多种告警方式，如：
设备A很重要，可选择电话告警；设备B不那么重要，可选择短信告警；设备C不重要，但需要监控时，可选择邮件告警。
当管理员接收到告警，但是认为此设备异常对机房安全运作无影响时，可选择暂时关掉对此设备的告警功能，而不会影响到对其他任一设备的告警功能。
∙设备分管功能，系统可以根据每个管理员具体分管的设备进行告警，当设备出现故障时，系统可以自动识别直接分管人员，而不会影响到其他的管理人员。
∙机房设备信息管理。
机房每个设备都配置相应的管理员管理，通过监控系统，我们还可以查询到设备相关信息：
包括设备购买时间、数量、供应商资料、保修期限、维修记录、报费情况等。
通用性
∙监控系统的设计符合国际工业监控与开放式设计标准
可靠性
∙监控系统具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能，不影响被监控设备正常工作。
∙监控系统具有专家诊断动能，对通信中断、软件故障能够诊出故障并及时告警。
监视各智能设备各部件的运行状态和工作参数。
∙全部硬件设备可靠性极高。
∙监控界面完全汉化，可根据用户要求随意设计界面。
∙操作简单，只用一个鼠标即可完成现场的所有操作。
∙监控系统网络通信协议符合国际网络协议标准，操作系统选用实时多任务管理的WIN2000以上操作系统，标准开放式的数据库借口，可支持各种大型数据库MSSQL等。
兼容性
∙支持世界各著名厂家提供的智能设备，实现完美的监控。
目前系统兼容设备的品牌有：
MGE、STULZ、LIEBTRT、RC、HIROSS等机房精密空调,APC、SENDON、SANTAK、MGE、EXIDE、SICON、LIEBERT、EAST、SIEL等UPS。
安全性
∙系统强大的多媒体技术，对各种设备的报警提供专家处理提示和电话语音系统。
电话语音系统可设六组电话号码，处于无人值守时，一旦有严重事件发生，系统会自动拨打所设置的号码（手机、电话），采用语音通知有关人员，或者发短信、电子邮件等手段第一时间通知管理员。
∙强大的管理功能。
对机房的任一事件具体情况给出相应的处理提示，指导值班人员解决问题。
软件系统的设计对系统管理和维护人员进行多级权限分类以区分限制各级别用户对系统的访问和操作能力。
∙强大的数据管理功能。
可存储海量的数据，并用历史曲线显示任意一天的数据情况，最大值、最小值、平均值等。
∙提供网络版系统，可网络全面监视机房运行情况，或可用短信随时随地快捷查询相关的详细数据。
∙强大的网络管理功能，可全面监控主机、服务器、路由器等工作状态、数据流量、网络负荷。
∙严格的密码管理，确保系统运行安全。
∙系统运行进行在线运行状态诊断和监控，能及时发现系统各功能单元故障情况，便于系统故障的维护处理。
∙软件系统的设计采用模块化结构设计和规范化标识保证软件的可维护性要求。
扩充性
系统软硬件设计采用模块化可扩充结构及标准化模块结构，便于系统适应不同规范和功能要求的监控网络系统。
三）系统组成
系统组成主要由监控中心、远程客户端计算机、计算机传输网络、SP2200嵌入式现场监控主机、传感器及智能设备等组成。
为了增强系统的功能，用户可根据需要选择配置多媒体声卡、电话语音卡、GSMModem、视频卡等设备。
系统采用开放式结构，支持各种传输网络，包括以态网、帧中继网、FDDI网、ATM网、PPP拨号网、令牌网等，只要网络能支持TCP/IP协议就行。
系统以TCP/IP协议为基础，构成统一和便捷的信息交换平台，各个子系统的实时运行信息可通过网关上传到监控中心的监控管理站。
各监控管理人员均可以在授权下通过监控终端方便地浏览丰富的实时信息，监控和管理各子系统的实时工况,还可以通过开放数据库互联（ODBC）技术将系统集成MSSQL、MySQL等数据库与办公自动化和管理信息数据库互联，提供综合全面的信息与数据。
1、监控中心
监控中心主要由监控主机与管理软件平台以及相关配套多媒体设备等三部分组成。
监控主机是机房监控系统的本地数据信息处理中心，可采用品牌IBM服务器，操作系统为WIN2000/2000SERVER/XP以上并安装海量存储MSSQL等数据库；管理软件平台为我公司提供的软件平台，主要功能是对各网络机房进行集中管理，实时采集网络机房的相关设备的数据，进行多源数据分析诊断与预警，并将相关报警信息发送给相关负责管理员，同时软件平台可以接受管理人员发送设备的控制命令控制相关设备；同时根据客户实际功能需要，相应配置声卡、网卡、电话语音卡、短信GSMModem等。
监控中心针对各网络机房采用完全图形化的用户界面，可以有组织地管理网络机房各种设备。
主要将各网络机房的监控设备的数据信息加以集中管理，通过监控中心可以实时了解各网络机房相关监控设备的实时信息，并实时处理相关信息数据、发送相关报警信息，同时可以完成各种控制任务。
它占用的带宽极小——分层结构以及极小的带宽占用可便于系统将来在各层上的大规模的扩容。
在监控中心可以实时显示网络机房的所有监控信息，完成各种控制任务，特别适合于相隔较远的多个网络机房需要集中监控的场合。
监控中心和网络机房之间通过TCP/IP连接，与具体连接网络的类型无关。
2、传输网络
通过采用TCP/IP网络传输方式，在Internet/Intranet（有线或无线LAN网、VPN虚拟网等）网络中，各网络机房监控点可以很容易地与监控中心及数据库建立起联系，用较低的成本，对广泛分布的基站动力设备、机房环境、安全保卫与消防、视频图像等实现统一监控平台。
而运维网与主运营网必须分开，确保运营网络更稳定更安全。
无论对于监控中心或网络机房，实时数据处理是枢纽，它调度其他过程：
采集、报警、记录、传输等的运行，给用户界面提供实时数据，处理并分发用户的控制命令。
传输网络主要负责各中心监控点与监控中心之间的数据流动。
3、SP2200嵌入式现场监控主机
SP2200嵌入式现场监控主机用于采集前端传感器的数字量、开关量和RS485智能设备等的数据，将数据通过TCP/IP网络传输给监控中心，并接受监控中心的控制信号。
SP2200嵌入式现场监控主机分为智能数字量采集模块，智能开关量采集模块，智能控制开关量输出模块，智能设备测控模块等。
SP2200嵌入式现场监控主机与智能设备（智能电量仪、智能温湿度传感器等）之间通过RS485/232通讯接口联接，采用主从方式通过各自通讯协议相互通讯，取得各设备的实时数据，通过TCP/IP网络与监控中心进行信息传输，为保障系统实时性，系统采用多线程方式，同时与各端口的设备通讯，便于对事件的即时响应。
SP2200嵌入式现场监控主机同时可独立运行，采集控制各种设备，并且由于采用了SP2200嵌入式现场监控主机，确保了系统的扩容性，今后的扩充设备监控，只要增加相应的模块，就可集成监控。
4、传感器
将前端要采集的物理量转换为电信号，以供SP2200嵌入式现场监控主机采集相应数据使用，包括温湿度传感器、电压变送器、电流变送器等。
5、远程客户端
远程客户端通过TCP/IP网络与监控中心相连，客户端通过浏览器，可以实时监控各网络机房情况。
为方便管理，系统同时提供浏览器支持，观看各分控站的所有实时数据和视频信息，可确保其实时性。
在浏览器可随时随地了解机房的实际工作状况，便于实现管控一体化，系统提供内嵌于浏览器的远程监控模块。
管理人员将可以在浏览器中，直接观看监控画面，并且该监控画面应与当地监控站一致，可以通过该界面远程控制设备运行。
四）系统软件平台介绍
监控内容
Ø服务器资源：
遥测：
服务器资源CPU、MEM、网络资源、硬盘空间使用率。
遥信：
CPU使用率过高、内存使用率过高、CPU使用率过低、内存使用率过低，网络通与不通，硬盘使用空间大小等。
Ø机房动力：
遥测：
市电交流220/380V电压、直流48V设备用电电压。
遥信：
各种电压的上下限告警。
Ø机房环境：
遥测：
各房间的温、湿度、烟雾、漏水。
遥信：
温度过高、湿度过高、温度过低、湿度过低，地面浸水状态，烟雾的探测、房间的非法闯入等。
Ø精密空调：
遥测：
监控空调各部件（压缩机、风机、加热器、加湿器、除湿器、过滤网等）的运行状态与参数，并可通过软件在系统上或通过网络远程修改空调设置参数（温度、湿度、温度上下限、湿度上下限等）。
遥信：
温度过高、湿度过高、温度过低、湿度过低等。
ØUPS:
遥测：
输入电压、输出电压、输出电流、输出频率、负载、温度、变频器、整流器、蓄电池等。
遥信：
UPS整体状态。
所有网络监控和网络控制器将采集来的数据发送到服务器，通过软件进行多源数据诊断与预警，数据保存，根据诊断与预警结果进行报警、联动、通知相关管理人员。
本系统的操作介面通俗易懂，比较人性化，使管理员能在第一时间内对应急事件采取防护措施。
温湿度监控界面：
“大榕树”机房集中监控系统可以同时监控1000多个点的温湿度，以普通温湿度计的外观直接显示温湿度，直观明了，让人一目了然，下面文本框显示更精确的数字，更显系统的人性化。
温湿度计下面的小圆点代表当时的温湿度是否正常，如正常则显示绿色，如在非正常范围外，则显示红色报警，并以电话、手机短信、邮件形式通知管理员。
电力监控界面：
电力系统是各网络机房核心能量的供给部分，”大榕树”机房集中监控系统系统可以检测各种电力参数，通过普通电压表和电流表的形式来显示各机房的市电信息，并通过指示灯来显示电力是否正常，当电力各参数超过最高的设定值或低于最低的设定值，显示灯则显示红色状态表示电力不正常，当电力各参数在设定的范围内，则指示灯显示为绿色表示正常，这样，显得更加直观和人性化。
精密空调监控界面：
精密空调是给机房提供良好的工作温度，是整个机房设备的保护伞，因此，对精密空调的实时监控十分之重要。
通过该实时监控界面，管理员可形象的看出机房空调的当前工作状态，是在制冷、加热、加湿、还是在除湿；压缩机是空调的心脏，是否工作正常，旁边指示灯一看便知；高低压力表分别显示制冷媒体在高低压端是否正常；另过滤网是容易由于尘灰粘在上面造成制冷不良，并可能造成冷凝器漏水，影响正常工作，而本系统在过滤网脏时会发出报警。
UPS监控界面：
UPS在机房中提供稳定而持续的电力供给重要设备用，因此，能够实时的监控UPS的工作状态显得十分的重要。
“大榕树”机房集中监控系统能实时的把UPS工作状态显示出来，可显示三相输入、输出电压、频率、温度、负载。
电池是停电时UPS的能量供给，如不随时了解电池的容量，一旦容量不足时，停电时UPS供电时间会缩短，严重时会造成很多设备宕机。
负载能看出三相的负载平不平衡，让机房管理人员及时调整，如不平衡容易造成发热量大，UPS容易损坏，带负载能力变差等。
烟雾、漏水、I/O开关控制界面：
“大榕树”机房集中监控系统可以对机房的环境进行实时监控，并把机房环境进行分区报警，能使管理员能够在环境出现异常时，第一时间找出异常点，从而采取相关防护措施，通过远程或自动控制相关的设备，有利于提高机房管理人员的工作效率，高效实用。
报警功能
分级报警模式，监控中心可以提供三级报警，即第一告警联系人、第二告警联系人和第三告警联系人，每一级告警根据客户的需求，都可设置N个人。
第一告警联系人指当机房出现异常时则会第一时间通知到系统预先设置的第一告警人，第二告警联系人则是在系统预定对不同设备预设异常处理时间过去后，机房的异常情况还没有被排除而被告知的人员，第三告警联系人则是在监控系统通知第二告警联系人后的预定处理时间后机房异常还没有排除而被告知的人员。
1、当设备参数超出设定的报警范围，”大榕树”机房集中监控系统马上按照已编写的程序向管理员或指定的人员名单轮流发送报警信息，直至信息被确认。
2、报警方式有：
a.电话：
电话报警带有相应的语音提示功能。
b.短信息
短信报警，信息内容写有详细的报警参数值和设备状态。
c.电子邮件
发送详细的报警状态信息到指定的邮箱里。
d．声光警号
查询功能
1、如管理员想了解当时机房的情况，亦可发送指定的短信指令，系统会发回即时的相关的详细信息给你。
2、系统监控的实时情况可以随时通过因特网进行WEB浏览，当然你要通过一定的身份核实登陆，只要一台能够连接因特网的电脑，你就能将你的机房尽收眼底，你可以观察机房的一切环境参数和服务器状态参数，以及整个机房的视频监控，让你有一种身临其境的感觉。
数据管理及报表功能
“大榕树”机房集中监控系统具有数据记录功能，系统会自动储存采集到的各个参数数据、报警信息、报警状况及时间，用户更随时查看数据库中的数据，方便事件分析及制作报表用途。
管理员查询的数据将被显示在查询界面上，数据易于分析，让人一目了然，简化了工作量，显得十分人性化。
数据库查询界面
五）主要硬件构成
1.监控中心服务器
主要收集下面各机房的监控点的数据信息，进行集中管理，并发报警信息给相关管理人员。
监控中心服务器运行于WINXP、WIN2000、WIN2003操作系统环境，并相应配置海量存储数据库MSSQL2000等。
根据用户需要可在监控主机外加配工业电话语音MODEM，工业短信MODEN等报警设备。
低压配电系统、UPS电源系统、空调系统、环境系统等运行状态，以数据的形式接入监控主机。
在内部管理模块的管理下，现场的数据按预先的安排，有条不紊地进入软件系统，由于软件采用多线程分时处理方式，硬件结构采用分布控制管理模式，响应迅速，使监控计算机对现场设备达到实时监控。
一旦现场设备异常报警，系统可自动拨打设定的电话号码，采用语音方式或发送短信、邮件、声光警号等方式通知有关人员。
2.嵌入式现场监控主机
嵌入式现场监控主机SP2200主要功能是采集相关的数据，主要有交流电压、直流电压、2路温湿度、6个开关量、1个漏水检测、1路RS485（RS232），同时可控制4路DO，并通过RJ45网络端口和GPRS/CDMA1X传输数据。
其中交流电压、直流电压、2路温湿度可设定上下限，并联动相关的多个或单个DO，4个DO亦可设为NC或NO来联动多个或单个DO，漏水亦可设为联动多个或单个DO，并且蜂鸣器可发声报警，按MUTE键静音，同时可通过手机模块来发短信和打电话，电话可听到相关的报警内容，亦可通过短信查询设备的数据，当故障恢复正常后，可自动发短信通知用户。
其中RS485可外挂电量变送仪、温湿度变送仪等RS485接口设备通过RJ45转发数据，或可级联上一个SP2200的RS485接口，通过RJ45可同时采集2台SP2200的数据，RS485可选择相关的参数配置。
以上功能的设定可在本机设定、上位机设定、和手机短信（GPRS）设定相关报警号码。
主要参数
功能
接口数
范围
备注
1
交流电压检测
1
0～300VAC
2
直流电压检测
1
0～60VDC
3
温/湿度
2
-20～80℃，
0～100%
4
DI
6
DRYCONNECTOR
5
漏水检测
1
0～300米
6
DO
4
1A/220V
7
RS232
1
8
RS485
1
9
RJ45
1
10/100M
10
直流供电
1
12V/48V
只能选一
11
交流供电
1
220
升级会员 