中心機房安全自動化監控系統的設計論文

摘 要：隨着信息技術的高速發展和普及，計算機系統及通信設備數量迅猛增加，機房(計算機中心、設備間、配線室、基站等)已經成爲各類企事業單位業務管理的核心平臺；配置了網絡設備、計算機服務器及其它通訊設備的機房成爲數據交換與存儲的重要場所，需要特別的措施加以防護。

關鍵詞：機房；安全自動化；監控系統

根據有關調查，機房溫度過高會造成計算機系統的主要元件及集成電路失靈。統計顯示，溫度每升高10℃計算機的可靠性就下降25%，磁盤磁帶會因爲熱脹效應造成記錄錯誤。計算機的時鐘主頻在溫度過高或過低時都會降低。目前許多機房的管理不得不採用24小時專人值班來定時巡查機房場地設備，這樣不僅加重了管理人員的負擔，而且往往不能及時排除故障。中心機房的安全自動化不僅要進行環境的檢測保護，還要進行整體的設計規劃。

1.機房安全自動化監控的系統功能與要求

機房環境監測系統，主要用於通訊機房的溫度、溼度、煙霧、噪聲、空氣潔淨度及供電電壓電流等各項參數的遠(近)程監測。系統提供對機房溫度的嚴格監測和管理，並將數據傳輸到PC機上進行數據存儲與分析，並輸出打印曲線，在設備異常情況下還以多種形式的報警通知相應人員，使機房監控達到無人或少人值守，爲機房高效的管理和安全運營提供有力的保證。主要應實現：

1.1在線實時24小時連續的採集和記錄

監測點位的溫度、溼度、風速、二氧化碳、光照、空氣潔淨度、供電電壓電流等各項參數情況，以數字、圖形和圖像等多種方式進行實時顯示和記錄存儲監測信息，監測點位可擴充多達上千個點；

1.2設定各監控點位的溫溼度報警限值

當出現被監控點位數據異常時可自動發出報警信號，報警方式包括：現場多媒體聲光報警、網絡客戶端報警、電話語音報警、手機短信息報警等。上傳報警信息並進行本地及遠程監測，系統可在不同的時刻通知不同的值班人員；

1.3數據集中器提供USB接口

在沒有配監控電腦或監控電腦損壞、癱瘓，可隨時用U盤導出將數據轉至其它電腦。

1.4數據無線傳輸

數據集中器端提供具有信號輸出協議的端口，可接通信設備(GPRS DTU等)進行無線傳輸。

1.5溫溼度監控

採用標準windows 98/2000/XP全中文圖形界面軟件，實時顯示、記錄各監測點的溫溼度值和曲線變化，統計溫溼度數據的歷史數據、最大值、最小值及平均值，累積數據，報警畫面。

1.6打印報告

監控主機端利用監控軟件可隨時打印每時刻的溫溼度數據及運行報告。

1.7數據處理與通訊能力

採用計算機網絡通訊技術，局域網內的任何一臺電腦都可以訪問監控電腦，在線查看監控點位的溫溼度變化情況，實現遠程監測。系統不但能夠在值班室監測，領導在自己辦公室可以非常方便地觀看和監控。

1.8可擴充多種記錄數據分析處理軟件

能進行繪製棒圖、餅圖，進行曲線擬合等處理，可按TEXT格式輸出，也能進入EXCEL電子表格等office的軟件進行數據處理。

1.9控制軟件的編制採用軟件工程管理

開放性與可擴充性極強，由於採用硬件功能的軟件化的系統設計思想及系統硬件的模塊化、通訊網絡化設計，系統可根據需要升級軟件功能與擴展硬件種類。

1.10系統設計時預留有接口

可隨時增加減硬軟件設備，系統只要做少量的改動即可，可以在很短的時間內完成。可根據政策和法規的改變隨時增加新的內容。

此外，設備改進、檢修過程中及檢修完成後，均不需要停止或重新啓動機房監控系統。系統都均做可靠行接地，以防靜電。

2.機房安全自動化監控系統的設計

2.1基本要求與原則

在中心機房設計之初首先要考慮：(1)使用週期和可擴充性。網絡數據中心設計使用時間須達到5至10年。一般都不是一步到位，在規劃設計時，必須考慮數據中心設備每2至3年就升級一代的更新速度，系統設計適應能力強且易於改進。(2)可用性。系統工程標準化．最大限度減省人爲錯誤。並具有全面的說明文檔。(3)易管理性。具有相關的檢測、報警功能，圖形化的管理界面。(4)易於維護和維修。降低系統的複雜性，減少平均故障恢復時問。

2.2建立合理安全的供電系統

一個設計良好的供電系統能給負載提供優質電源。然而在實際應用中，許多問題又往往是供電系統本身引起的。因此建立一個合理的、安全的供電系統成爲機房建設中最重要的一個環節。

(1)對市電的要求。爲保證機房供電，常見的做法是根據電力總需求提供兩路交流供電系統設施的冗餘，或者是配備發電機組，以解決較長時問停電問題。在配置發電機組時，其容量應考慮不少於UPS電源額定輸出功率的2倍，以保證發電機輸出電壓、頻率正常。估算機房的電力需求，要了解制冷系統、UPS和IT負載所需電量。這個過程首先需要列出所有這峯設備．包括它們的額定功率、電壓要求以及是單相設備還是i相設備。然後必須調整數據以反映預期的真實負載。

(2)UPS容量的確定。一般來說，UPS容量的確定主要是要滿足當前負載的需要，同時也要考慮兩個因素：1)UPS容量較負載不宜過大或過小。負載過小會在市電停電時可能造成電池組小電流過度放電，而影響電池壽命。負載過大，逆變器處於重載運行，其輸出波形將發生畸變，輸出電壓幅值抖動過大。一般UPS負載量在300%至80%之間較爲理想。2)UPS最好採用柔性規劃。應考慮中長期發展趨勢，並在選型中挑選可並機或多機運行的機型。以使中長期負載容量增大時，通過UPS並機擴大其輸出容量。相應地，配置UPS輸入輸出配電箱時，應預留多臺UPS的輸入開關和中遠期的負荷分路開關，以便於今後擴容。

2.3正確配置UPS後備電池

爲保證電網停電時能利用UPS電源繼續向計算機提供高質囂供電，後備電池的配置尤爲重要。當負載不允許被中斷供電時。機房內UPS電池後備時間應大於從市電中斷到恢復的時間或到發電機組正常供電所需時間。在佈置機房設備排列時，應儘量使電池組靠近UPS主機，縮短兩者連線長度。同時。電池的'安置要充分考慮樓板的承重，做到分散承重。

2.4UPS配置方案要科學

爲了提高UPS供電的可靠性。可採用多種UPS冗餘連接方式。各種方式都有優缺點，考慮方案時要根據實際負載情況，選擇合適的模式。冗餘連接方式大致三種：1)雙機主從式熱備份。將作爲從機的UPS1輸出接到另一臺作爲主機的UPS2的旁路輸入，正常運行時由UPS2供電，UPS1處於備份。2)功率均分並聯備份。該系統將兩臺或多臺UPS逆變單元並聯運行，兩臺(或多臺)逆變器同時向負載均分供電。3)並聯熱備份。該系統將兩臺UPS的電池組輸入、整流器輸出及逆變器輸出並聯，共擁旁路。正常時兩臺整流器同時向兩逆變器供電，並向兩組電池充電，通過逆變器輸出靜態開關選擇其中一臺逆變器向負載供電，兩臺整流器和逆變器分別互爲備用。

2.5製冷系統儘量節能

保持中心機房的溫度和溼度對於機器平穩運行至關重要．設計溫度應在22℃至26℃和相對溼度35%至50%範圍內。對於空調的選擇，一般的普通空調沒有足夠大的送風量以及專用的加溼系統、過濾系統和控制系統，可能會出現高溫、高溼而導致環境溫度大範圍波動。精密卒調的製冷系統可以使溫度和溼度的變化維持在一個設定的範圍內，從而提供敏感電子設備所需要的恆溫恆溼的環境．避免發生可能出現的數據運行出錯、宕機。另外需要考慮的是高密度機櫃和刀片服務器的散熱問題，合理的機櫃佈局能使機櫃內空氣流通順暢。避免局部溫度異常，提高製冷效率。選擇空調系統的製冷容量要根據機房的發熱總量確定，這包括機房的IT設備、UPS、配電系統、照明等發熱都計算在內。

2.6場地裝修與消防應合理

機房場地裝修工程主要包括照明、吊頂、隔斷牆、門、窗、牆壁裝修、地面等。需要注意：(1)根據機房具體情況合理佈局，預留綜合佈線的出人口。(2)出於防塵和節能方面的考慮。通常採用了無窗結構形式。(3)活動地板最好採用全鋼地板。機房地板架空高度要在180mm至400mm．目的是爲給空氣分配系統、數據線傳輸場所、電源管線鋪設、接地銅網鋪設、鋪設冷凍水其它同類管道提供足夠的空間。(4)在有安全保密要求的機房加裝防盜門和在窗外加裝金屬防盜網。火災是各類機房町能遇到的各種災害中．發生次數最多、危害最大的災害之一，一旦機房內發生火災，將直接危害人員、設備、網絡通訊和數據資料的安全，火災會帶來巨大損失。傳統的水、泡沫、乾粉和煙霧系統都不適用於機房滅火。滷代烷(1211、1301)滅火劑也因爲破壞臭氧層被禁用，二氧化碳是當前性價比最好的一種滅火劑，其他還有煙烙盡(INERGEN IG-541)、七氟丙烷(FM200)、氣溶膠滅火劑。具體採用哪一種滅火系統要在具體工程中進行投資比較後決定。

2.7安排好防雷接地

根據防雷規範要求．配電系統可採用三級分流，因此在總電源進線口端設計安裝一級電源浪涌保護器，以達到初步瀉流目的．在機房配電進線處安裝二級電源浪涌保護器，在重點的服務器和網絡設備端，設計安裝蘭級精細保護的浪涌保護器。地線是機房建設當中非常霞要的一個環節。良好的接地系統．不僅可以有效地抵制外來電磁干擾對計算機設備的侵襲，保證電子設備安全可靠運行。而且還可以減少系統內部的相互干擾和對外界環境施放噪聲污染。地線主要分爲工作接地(N)、保護接地(PE)、防雷擊接地和防電磁輻射接地等。如果是單獨設備接地體。接地電阻應小於4Ω。設置單獨接地體有困難時，也可以與其它接地系統合用接地體，接地電阻應小於0.5Ω。需要強調的是採用聯合接地的方式時，保護地線必須採用三相五線制中的第五線,與交流電流的零線必須嚴格分開。

2.8加強建設環境監控系統

現代機房監控模式完全改變了傳統機房管理模式，機房環境監控系統由溫溼度變送器、煙霧傳感器、水浸傳感器、紅外探頭以及監控主機組成。傳感器將機房的各個點的溫溼度、煙霧火警、水浸狀況、市電停電告警、UPS的狀態等環境信息輸入到監控主機。監控主機對各種告警信息進行分級、分類處理，通過現場聲、光告警和遠程無線(如手機短信、電子郵件)告警，可及時、有效、準確地通知相關人員處理，提高運維工作的效率和水平。

總之，利用機房環境監測系統，能使機房監測的信息通過更快捷的方式在更大的區域內得到有效的集中搜集和處理，發現故障報警隨時解決，對安全隱患進行記錄和綜合分析，最終尋求解決途徑。進行整體的機房安全自動化監控的設計規劃，有助於中心機房安全運作、穩定發揮作用。

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