銀行數(shù)據(jù)中心機房的供配電和精密空調(diào)等基礎(chǔ)設(shè)施多，而設(shè)備維護人力資源少，因此增加了基礎(chǔ)設(shè)施運維人員工作強度和難度。為及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并處理，本文設(shè)計了動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，并針對運行中出現(xiàn)的主要問題給出優(yōu)化措施。

1系統(tǒng)

        監(jiān)控對象銀行數(shù)據(jù)中心機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱為動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)）的監(jiān)控對象可分為三大類：第一是對設(shè)備動力系統(tǒng)實時工作狀態(tài)進行監(jiān)控，如供配電系統(tǒng)開關(guān)狀態(tài)、ＵＰＳ和柴油發(fā)電機等設(shè)備的運轉(zhuǎn)參數(shù)和狀態(tài)等；第二是對機房內(nèi)運行環(huán)境進行監(jiān)測與控制，如溫度、濕度、漏水、氫氣濃度及消防等；第三是對人員設(shè)備進出進行監(jiān)控，如門禁、攝像頭、防入侵等安全類設(shè)備。

2系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

2.1設(shè)計原則

          銀行機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計應遵循“集中化、一體化、智能化"的設(shè)計模式，采用高標準的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則，實現(xiàn)主動、高效、流程化的監(jiān)控管理。

（１）穩(wěn)定性。動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)作為機房基礎(chǔ)設(shè)施“管家"，要求24ｈ不間斷提供服務，這不僅依賴動環(huán)監(jiān)控設(shè)備供電的穩(wěn)定性，還依靠網(wǎng)絡通信的可靠性。

（２）安全性。動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)信號采集回路應具備良好的保護機制，不會因采集回路故障而造成被監(jiān)控基礎(chǔ)設(shè)備誤動作或故障，且系統(tǒng)應具備自檢功能，在基礎(chǔ)設(shè)施故障時能及時通過電話或短信等方式告知運維人員設(shè)備故障部位、故障性質(zhì)等。

（３）開放性。動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)應符合開放式設(shè)計標準，預留多種對外接口和兼容ＭＯＤＢＵＳ－ＴＣＰ、ＯＰＣ、ＯＤ－ＢＣ、ＢＡＣＮＥＴ等標準通信協(xié)議，以實現(xiàn)與第三方廠商設(shè)備數(shù)據(jù)的傳輸與交換。

（４）可擴展性。動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)應可擴容及易維護，以適應數(shù)據(jù)中心機房的擴容、監(jiān)控設(shè)備增加等變動情形。

2.2系統(tǒng)架構(gòu)

       動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)采用計算機網(wǎng)絡、現(xiàn)代通信技術(shù)和控制技術(shù)，對機房動力設(shè)備及環(huán)境等進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)無人值守機房的現(xiàn)代化管理。硬件上采用三層架構(gòu)：底層為現(xiàn)場設(shè)備層，由被監(jiān)控設(shè)備、Ｉ／Ｏ采集模塊等構(gòu)成；中間層為數(shù)據(jù)采集處理層，由各串口服務器、動環(huán)服務器、交換機等構(gòu)成；頂層為數(shù)據(jù)應用層，由監(jiān)控平臺或客戶端等終端構(gòu)成。軟件上采用Ｂ／Ｓ結(jié)構(gòu)，在機房中通過安裝各種傳感器及數(shù)據(jù)采集設(shè)備進行底層數(shù)據(jù)采集，將所有子系統(tǒng)集成在統(tǒng)一的用戶界面下，對各個子系統(tǒng)進行統(tǒng)一監(jiān)視、控制和協(xié)調(diào)，從而構(gòu)成統(tǒng)一的協(xié)同工作的整體。系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計如圖１所示。

圖1動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

3系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1工程概況

       數(shù)據(jù)中心主機房設(shè)置在６Ｆ，按功能細分為服務器機房一、二、三，網(wǎng)絡機房，配電間Ａ、Ｂ；配電間重要斷路器或開關(guān)、電量儀、ＵＰＳ及防雷，主機房內(nèi)新風機、精密空調(diào)及漏水檢測、機柜ＰＤＵ、溫濕度、防入侵（紅外線檢測）需納入動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)。ＵＰＳ蓄電池室設(shè)置在－２Ｆ，柴油發(fā)電機間設(shè)置在－１Ｆ，三電源切換室設(shè)置在１Ｆ，運維室設(shè)置在７Ｆ，消防氣瓶間設(shè)置在８Ｆ。動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象見表１。

表１監(jiān)控對象

3.2硬件構(gòu)成

        動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)由２臺服務器（雙機熱備）、２臺客戶端ＰＣ機、監(jiān)控大屏、核心交換機（Ａ、Ｂ網(wǎng)）、視頻匯聚交換機、門禁接入交換機、采集箱及串口服務器等構(gòu)成。

3.2.1數(shù)據(jù)采集層核心設(shè)備

       采集箱負責開關(guān)量、溫濕度等原始數(shù)據(jù)的采集，是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心，采用深圳計通機架式，大小為２Ｕ，可安裝在機柜內(nèi)，箱內(nèi)采集模塊通過端子排與被監(jiān)控設(shè)備相連。串口服務器采用計通ＯＡＯ－９０００Ｅ嵌入式智能管理單元，該設(shè)備集數(shù)據(jù)采集、解析、存儲告警于一體，具備正確故障定位能力，可滿足不同廠家設(shè)備數(shù)據(jù)信號的接入與“翻譯"。

3.2.2現(xiàn)場設(shè)備層

       現(xiàn)場設(shè)備層的設(shè)備分為需接協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)備、需提供通信協(xié)議設(shè)備、模擬量直集模塊和開關(guān)量直集模塊四類。

（１）需接協(xié)議轉(zhuǎn)換器（串口服務器）的設(shè)備包括精密空調(diào)、漏水繩、機柜ＰＤＵ、電量儀、ＵＰＳ電源、蓄電池、柴油發(fā)電機。這些設(shè)備需相應廠家提供通信接口及其開放的通信協(xié)議，以便對各設(shè)備運行參數(shù)或狀態(tài)進行監(jiān)測。

（２）需提供通信協(xié)議的設(shè)備包括視頻監(jiān)控和門禁子系統(tǒng)。這些設(shè)備需相應的廠家提供通信協(xié)議，由動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)進行集成和管理，能實現(xiàn)在動環(huán)監(jiān)控端點擊任意攝像頭調(diào)出相應攝像頭的實時監(jiān)控畫面和實現(xiàn)對任意門的開關(guān)控制。

（３）模擬量直集模塊。

①溫濕度監(jiān)測：通過在機房內(nèi)的重要區(qū)域、冷熱通道和機柜內(nèi)部安裝溫濕度傳感器，實時采集溫濕度的變化情況和熱力分布情況。

②氫氣監(jiān)測：通過在電池間安裝氫氣采集模塊，可實時檢測ＰＰＭ值是否超標，及時發(fā)現(xiàn)氫氣泄漏的電池隱患；當氫氣ＰＰＭ達到設(shè)定的閾值時，系統(tǒng)發(fā)出報警。

（４）開關(guān)量直集模塊。

①重要開關(guān)監(jiān)測：通過監(jiān)測配電柜內(nèi)重要斷路器的輔助觸點狀態(tài)，判斷開關(guān)的通斷狀態(tài)；當監(jiān)測的開關(guān)狀態(tài)與設(shè)定默認狀態(tài)不一致時，監(jiān)控主系統(tǒng)發(fā)出報警。

②防雷監(jiān)測：通過監(jiān)測防雷器的遙信觸點，實時監(jiān)測防雷器狀態(tài)；當監(jiān)測的防雷器狀態(tài)與設(shè)定默認狀態(tài)不一致時，監(jiān)控主系統(tǒng)發(fā)出報警。

③新風排煙監(jiān)控：通過在新風和排煙管道中安裝壓差開關(guān)檢測壓差信號，監(jiān)測機房內(nèi)新風機和排煙機的運行狀態(tài)，可遠程控制新風機的啟停。

④防入侵監(jiān)測：通過在機房內(nèi)安裝紅外探頭以監(jiān)測機房內(nèi)人員移動狀態(tài)；當紅外探測器的狀態(tài)異常時，系統(tǒng)發(fā)出報警。

⑤消防監(jiān)測：通過采集消防控制主機報警輸出點的信號，實時監(jiān)測機房內(nèi)各分區(qū)的消防狀態(tài)；一旦發(fā)生報警，系統(tǒng)就自動切換到相應的監(jiān)控界面，火警狀態(tài)圖標變紅且閃爍顯示，同時產(chǎn)生報警事件并記錄存儲。

３.2.3供電與組網(wǎng)動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)硬件

       設(shè)備的供電需雙路ＵＰＳ電源，以確保供電可靠性，滿足24ｈ不間斷提供服務的要求；而且重要的硬件設(shè)備要求主從配置，如動環(huán)服務器具備雙機熱備功能，利用“雙監(jiān)控系統(tǒng)＋雙數(shù)據(jù)庫"模式，保證系統(tǒng)的不間斷運行。

動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備的組網(wǎng)要求Ａ、Ｂ雙網(wǎng)運行設(shè)備逐級匯接模式，網(wǎng)絡設(shè)備由ＰＯＥ交換機、接入交換機、匯聚交換機、核心交換機組成。ＰＯＥ交換機負責視頻攝像機的供電和數(shù)據(jù)傳輸；接入交換機使用二層有ＶＬＡＮ功能的交換機，負責采集單元中數(shù)據(jù)收斂；匯聚交換機使用三層交換機，用于匯聚ＰＯＥ交換機數(shù)據(jù)，避免二層網(wǎng)絡過大導致環(huán)路，也減輕了核心交換機的數(shù)據(jù)負擔。

動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)如圖２所示

圖2網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖

3.3軟件平臺

        動力環(huán)境集中監(jiān)控平臺軟件采用Ｂ／Ｓ結(jié)構(gòu)，通過在機房中安裝各種傳感器及數(shù)據(jù)采集設(shè)備進行底層數(shù)據(jù)采集，外廠家設(shè)備需提供通信接口及其開放的通信協(xié)議，進行數(shù)據(jù)“翻譯"處理，通過機房監(jiān)控平臺集中監(jiān)控，全中文、圖形化；界面結(jié)構(gòu)層次清晰，實時反映數(shù)據(jù)狀態(tài)。集中監(jiān)控平臺需要能運 行于中文Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系統(tǒng)。動力環(huán)境集中監(jiān)控平臺軟件采用模塊化設(shè)計，可劃分為采集層、處理層、管理層及展示層，如圖３所示。其中，個人工作平臺能提供動環(huán)監(jiān)控主界面、告警事件列表、待辦事項、告警等級統(tǒng)計、ＰＵＥ實時曲線、基礎(chǔ)設(shè)施分類餅狀圖等可自由選擇的個性化定制界面。報表管理可根據(jù)機房管理原有報表格式生成詳細的數(shù)據(jù)記錄報表和數(shù)據(jù)分析報表，存儲格式為Ｅｘｃｅｌ或ＰＤＦ；數(shù)據(jù)存儲時間需長于１年，且具有防篡改功能。軟件交互界面中，動環(huán)監(jiān)控模塊可直觀看到各個機房實時運行狀態(tài)，設(shè)置機房名稱、設(shè)備圖標等超鏈接可直達各子界面，通過溫濕度監(jiān)測、門禁、視頻監(jiān)控、溫度場、漏水監(jiān)測、紅外監(jiān)測、消防監(jiān)測等按鈕可直達各分畫面，并提供基于電子地圖、實時曲線、餅狀圖、折線圖、直方圖等多形式數(shù)據(jù)展現(xiàn)方式，便于運維人員分析設(shè)備歷史運行趨勢，以判斷設(shè)備狀況。

圖3動力環(huán)境集中監(jiān)控平臺軟件架構(gòu)圖

       系統(tǒng)告警采取短信、電話、現(xiàn)場語音三種報警結(jié)合的方式，報警等級分為緊急、重要、一般三個層次，不同級別的報警采用不同報警方式實現(xiàn)報警信息的發(fā)送。無論系統(tǒng)處于任何畫面，都可自動提示告警，顯示告警信息。當一個報警狀態(tài)解除時，系統(tǒng)可自動發(fā)送相應的恢復短信，以便機房管理人員隨時掌握相關(guān)動態(tài)。

4系統(tǒng)運行中的問題及優(yōu)化措施

4.1常見問題

       動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)運行以來，出現(xiàn)過監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)不刷新，監(jiān)控平臺電腦“假死"，采集數(shù)據(jù)不準確，系統(tǒng)告警漏報、誤報、頻發(fā)（告警信號抖動）及延遲報警問題。

（１）監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)不刷新。這種情況在實際運維工作中*常見，整個監(jiān)控平臺軟件數(shù)據(jù)不刷新或系統(tǒng)中某設(shè)備數(shù)據(jù)不刷新，導致運維人員無法收到告警信息。

（２）采集數(shù)據(jù)不準確。這種情況主要體現(xiàn)在監(jiān)控畫面顯示的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場設(shè)備實際運行數(shù)據(jù)不符，若畫面顯示的數(shù)據(jù)超過告警的閾值就有可能造成系統(tǒng)誤告警或不告警，影響設(shè)備的運行安全。如智能儀表部分測點值與系統(tǒng)顯示值不一致或單位不同，將導致該設(shè)備失去監(jiān)控。在冷熱通道溫度檢測過程中，監(jiān)控軟件顯示的數(shù)值超過告警上限閾值引發(fā)告警，而運維人員現(xiàn)場檢查后并未超限，造成人力資源的浪費。

（３）實時告警問題。動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)告警漏報、誤報、頻發(fā)、延遲報警及告警信號抖動等問題是困擾數(shù)據(jù)中心運維工作人員的嚴重問題。數(shù)據(jù)中心運維值班人員７×２４ｈ應急值班，告警信息誤報、頻發(fā)將給人員造成很嚴重的身體傷害；而告警信息的漏報與延遲將導致設(shè)備出現(xiàn)故障時未能及時通知從而導致更嚴重的機房事故。

①告警漏報：告警漏報主要原因是告警級別設(shè)置過低或設(shè)備通信中斷或設(shè)備信息采集故障等導致重要告警信息缺失，未能及時上報運維人員，從而錯失重要告警信息，將導致嚴重后果。

②告警誤報：告警誤報是衡量動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)可用性的重要指標，采集裝置受到電磁干擾或周圍環(huán)境改變、協(xié)議解析有誤、采集裝置故障、儀表故障、板卡端口故障等均會引起誤報，如精密空調(diào)四周部署的漏水繩因灰塵或沙土等導致電阻增大從而引起誤報。

③告警頻發(fā)：告警頻發(fā)類似于“信息轟炸"，可分為兩種情況：一是同一告警信息頻繁多次報送給運維人員，原因是當某一測點觸發(fā)告警時，采集值在告警閾值附近來回波動；二是同一事件觸發(fā)機房多個動力設(shè)備同時告警，如機房停電或閃停后恢復，各相應重要開關(guān)、電量儀、ＵＰＳ、機柜ＰＤＵ等多設(shè)備引起的“電話短信轟炸"。④告警延遲：告警信息是否及時上報給運維人員是考驗監(jiān)控系統(tǒng)是否合格的重要指標之一，而上報時間應設(shè)置為用戶可選項，如電力閃斷立即恢復的情形，可設(shè)置一定延時；而重要信息應能在１５ｓ內(nèi)完成上報。

4.2優(yōu)化措施

（１）監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)不刷新問題的解決。運維人員需熟知動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)和網(wǎng)絡拓撲，從單點設(shè)備故障到網(wǎng)絡故障進行排除，對重要設(shè)備必要時可優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或網(wǎng)絡拓撲，對采集設(shè)備或裝置進行冗余備份，或?qū)χ匾O(jiān)控對象通信采用Ａ、Ｂ雙網(wǎng)通信。

（２）采集數(shù)據(jù)準確性問題的解決。檢查智能儀表裝置或第三方設(shè)備的通信協(xié)議是否準確，與原廠家技術(shù)支持核實設(shè)備協(xié)議文本正確性，如更換智能儀表未核對通信協(xié)議，將導致數(shù)據(jù)不準確或無法采集。檢查通信故障，首先檢查物理連接是否存在問題，然后對通信配置進行檢查，重點檢查波特率、校驗位、串口的設(shè)置等是否存在問題。檢查采集裝置或采集箱等設(shè)備、溫濕度探測器等硬件自身是否存在故障，排除設(shè)備硬件故障導致數(shù)據(jù)采集不準確的問題。

（３）實時告警問題的優(yōu)化。首先嚴格控制智能設(shè)備串接數(shù)量，避免串接設(shè)備數(shù)量過多引起數(shù)據(jù)上傳緩慢，進而導致告警延遲。合理配置ＦＳＵ掃描時間，通過調(diào)整動環(huán)設(shè)備掃描周期來縮短采集裝置對各個測點的問詢時間，以提高采集速度。其次合理選擇設(shè)備測點，對重要測點進行合理選擇和優(yōu)化，避免掃描過多的測點造成采集器負擔過重，進而影響采集效率。另外，運維人員應避免非重要數(shù)據(jù)的掃描占用過多資源，引起采集過慢。再者通過軟件手段控制告警頻發(fā)和非合理數(shù)據(jù)引發(fā)的告警，可增加告警回差屏蔽功能，數(shù)據(jù)采集值超出合理范圍的，通過設(shè)置有效的閾值上下限，屏蔽此部分數(shù)據(jù)，消除誤告警。電磁干擾在傳輸過程中產(chǎn)生的誤告警，除在軟件端進行有效門限屏蔽外，還可在傳輸線路上套裝抗干擾磁環(huán)以減少干擾。*后采用人工智能等先進手段增加告警邏輯關(guān)系分析和對告警信息進行合理分類。如增加告警溯源功能，劃分主次告警，確定告警產(chǎn)生設(shè)備的主從關(guān)系，進而對告警信息進行有效優(yōu)化，以減少告警“信息轟炸"，同時不漏掉重要告警信息。

5動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

        通過數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)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(shè)備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，并進行實時報警，保障數(shù)據(jù)中心正常運行，避免運行環(huán)境的失控導致配電設(shè)備運行故障，保證維護人員安全，延長設(shè)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(xiàn)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(xiàn)用能效率的優(yōu)化。

5.1系統(tǒng)功能

（1）展示當前數(shù)據(jù)中心總能耗，IT能耗，空調(diào)能耗，及其他能耗并且計算出當前數(shù)據(jù)中心實時PUE值，通過儀表盤形式直觀展示。

（2）選擇查看數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)和狀態(tài)。實時監(jiān)測各配電柜的電壓、電流等電力參數(shù)，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(xiàn)溫度異常導致的事故。

（4）監(jiān)測各變壓器各項參數(shù)，包括負載率、頻率、功率因數(shù)、三相不平衡度等，并且顯示歷時曲線圖，數(shù)據(jù)實時變化。

（5）電能質(zhì)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(shù)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(shù)據(jù)。

（7）展示單體電池電壓、內(nèi)阻和溫度，預測電池帶載時剩余時間，每節(jié)電池數(shù)據(jù)均可以設(shè)置異常報警，及時發(fā)現(xiàn)蓄電池異常。

（8）展示精密配電柜內(nèi)進線和饋線回路電氣參數(shù)，包括電流電壓功率電能以及開關(guān)狀態(tài)，并可以對數(shù)據(jù)進行報警設(shè)置和分級，數(shù)據(jù)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(shù)，包括電流電壓、開關(guān)狀態(tài)、插接點溫度，并對數(shù)據(jù)進行報警設(shè)置和分級。

（10）通過平面圖顯示數(shù)據(jù)中心能源分布，設(shè)備分布情況，并顯示設(shè)備能耗數(shù)據(jù)，點擊平面圖上設(shè)備可以進入具體設(shè)備監(jiān)控界面。

（11）實時顯示當前數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心用電數(shù)據(jù)進行同比、環(huán)比分析比較，查看用電趨勢。

5.2 動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)選型方案

6結(jié)語

       動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)在銀行數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的運行維護中發(fā)揮重要作用，在一定程度上扮演了運維人員“眼耳鼻"的角色。動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行在于７×２４ｈ不間斷服務和重要告警信息能及時通知相關(guān)運維人員。而動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠正確運行的關(guān)鍵在于系統(tǒng)架構(gòu)、供電及組網(wǎng)的設(shè)計。在運維過程中，系統(tǒng)難免會出現(xiàn)一些問題，需不斷總結(jié)經(jīng)驗、梳理出問題并進行優(yōu)化改進。本文基于銀行數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)實際出發(fā)，對該系統(tǒng)進行設(shè)計并實現(xiàn)，同時對運行出現(xiàn)的問題進行合理優(yōu)化，結(jié)果證明該策略的可行性。