机房环境监控系统设计方案.docx

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机房环境监控系统设计方案

机房环境监控系统设计方案

第一章方案概述

1.1前言

机房动力环境监控系统是一个综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、新型传感技术等构成的计算机网络，提供的一种以计算机技术为基础、基于集中管理监控模式的自动化、智能化和高效率的技术手段，其监控对象是机房内动力设备及机房环境。

建设监控系统对充分利用人力资源，加强维护支持手段的建设，保障设备稳定运行和机房安全，提高劳动生产率和网络维护水平，实现机房从有人值守到少人或无人值守，促进机房维护现代化具有积极的促进作用。

数据中心综合管理系统，旨在解决机房的“集中监控、集中维护、集中管理”的问题，监控内容包括机房动力、环境及安防的监控系统，主要监控对象包括：

UPS、温湿度监测、漏水检测、门禁、闭路监控、消防监测等。

1.2项目概况

工程要求：

一套动力环境监控系统

本次项目需要实现监控范围包括：

UPS、普通空调、温湿度、漏水（水浸）检测、视频监控、门禁等系统进行集中监控管理。

1.3机房现状及需求

机房的动力和环境设备是确保机房内通信设备、供电设备等通信IT设备能正常、高效运行的基础，为提高机房内动力和环境等辅助设备的日常管理水平，减少管理人员的工作量，提高工作效率，增强各类设备的故障预知、快速定位和报警能力，因此，我们针对机房的情况，建议构建统一的机房动环集中监控管理系统来保障通信机房的正常运行。

通过与管理人员和技术人员的交流和沟通以及到各个机房实地勘察，了解到机房的建设和监控需求情况如下：

机房需求：

●UPS设备组：

UPS主机

●空调设备组：

普通空调

●环境监控设备组：

温湿度、漏水、水浸

●门禁设备组：

门禁控制器、电控锁、读卡器

●视频监控设备组：

视频服务器、红外摄像机

●消防报警设备组：

消防报警主机

系统实时监控机房各系统的运行状况,显示并保存各监测参数的数值，设定参数的上限值与下限值，当监测的参数超过设定的允许值时，系统诊断为有故障（报警）事件发生，监控系统支持多媒体声音报警、自动发短消息等，通知值班人员或相应的主管人员。

系统支持可查询任一监测对象的历史记录。

管理中心对各机房设备统一管理、统一监测，统一报警，各机房也可以查看、管理各自机房设备的运行状态。

1.4需求分析

通过对各机房管理现状的分析，我们认为机房的基础环境如UPS、漏水情况、温湿度值均处于无监控的状态，这对于机房内重要设备以及机房各种重要业务系统的安全稳定运行存在较大的安全隐患。

因此建设一套覆盖机房集中监控管理系统已经刻不容缓。

我们将对机房所做的整个监控系统分为动力、环境和安防三个子系统，我们需要监控的内容如下：

机房

Ø动力系统：

UPS（2台UPS）子系统

Ø环境监控系统：

普通空调（4台普通空调）子系统

温湿度（2个温湿度探测器）子系统

漏水（2套漏水）子系统

Ø消防系统：

消防（1台消防主机）

Ø保安系统：

门禁（1套门禁）子系统

门磁（2个门）子系统

图像监控（1套图像）子系统

监控对象点表如下：

区域

监控对象

数量

监控内容

备注

普通空调

2

运行状态、温度、漏水

温湿度

2

温度、湿度

水浸

2

空调四周的水浸情况

UPS

2

运行状态、相关参数

门禁系统

1

通过对人员准入级别的设定和对进出人员相应进出时间等信息的记录、存储和显示，实现对被控区域出入口的控制和管理

视频监控

1

工作时间对进入本区域人员进行录像。

消防主机

1

对消防主机的报警信号进行监控

1.5范围和内容

为机房建立包括机房动力、环境的集中监控系统，主要监控对象包括：

UPS、温湿度监测、漏水检测、门禁、闭路监控、消防监测。

实现24×365的全面集中监控和管理，保障机房环境及设备安全高效运行，以实现最高的机房可用率，并不断提高运营管理水平。

1.6建设目标

机房监控管理平台要能实现五个目标：

●为机房内各系统及设备运行提供高度稳定可靠的监控信息资源；

●节省机房运行管理费用，达到短期投资长期受益的目的；

●确保提高机房管理工作效率并提供安全舒适的工作环境；

●系统软/硬件均采用模块化结构设计，适应发展需要，做到具有可扩展性、可变性，适应环境的变化和工作性质的多样化；

●充分利用原有资源和设备，达到经济高效的效果。

第二章机房设计原则

2.1设计原则

2.1.1先进性原则

●机房动力环境监控管理系统建设推广至今，相关软件、设备应用已经成熟，建设本次机房动力环境监控管理项目时应充份利用现有设备和资源，遵循“建设费用低、运维成本低、使用效能高”的建设原则。

2.1.2实时性原则

●由于监控对象众多，在数据流量很大的情况下，系统须能保持高效的实时性。

要求完成对管辖范围内所有设备的数据采集一个完整信号周期应控制在1秒内。

2.1.3高可靠性原则

●系统具备高可靠性和高稳定性，能够7×24小时全年不间断的连续工作，平均无故障时间（MTBF）应大于20万小时，平均修复时间（MTTR）应小于0.5小时。

2.1.4开放性原则

●系统须符合国际工业监控标准并采用开放式设计，可实现与第三方系统的无缝对接，传递各种监控及报警信息;

●在作为监控管理平台同时提供集成开发工具，可以供用户管理员根据实际使用情况进行系统维护与升级。

2.1.5可扩展性原则

●系统具备独立运维能力的同时，支持多域联网监控，要能够满足集中联网监控的需求；

●系统软硬件采用模块化结构设计,可以随监控区域和监控对象的增减进行在线灵活调整，而不影响系统整体的正常运行；

●系统软件有良好的版本扩展性，支持在系统不间断运行情况下在线升级。

2.1.6高适用性原则

●友好的人机界面，中文图形动态界面便于操作；

●完善的管理功能、完备的维护工具及手册，用户管理人员通过培训能够独立完成对系统维护管理工作；

●系统独立性好，主设备及采集终端应安装方便，无需用改动客户现有系统。

2.2设计依据

根据用户对集中监控项目的要求

《计算机场地安全要求》

《计算机站场地技术条件》GB2887-89

《低压配电设计规范》（GB50054－95）

《中华人民共和国公共安全行业标准》（GA247-2000）

《智能建筑设计标准（DBJ08-47-95）》

《民用建筑电气设备规范（JGJ/T16-92）》

《商用建筑线缆标准（EIA/TIA-569）》

《工业电视系统工程设计规范（GBJ115-87）》

《电气装置安装工程施工及验收规范（GBJ23-90，92）》

《民用闭路监视系统工程技术规范（GB50198-91）》

《安全防范工程程序与要求（GA/T75-94）》

《建筑及建筑群综合布线系统工程设计规（GB/T50311-2000）》

《建筑及建筑群综合布线系统工程设计规（GB/T50312-2000）》

《民用闭路监视系统工程技术规范（GB50198-94）》

《安全防范系统通用图形符号（GA/10408.5-2000）》

《民用建筑电缆电视系统工程技术规范（GBJ-120-78）》

《电气装置安装施工及验收规范（BJ232-90，92）》

《公安部监控设备安装规范》

《建筑防雷设计规范（GBJ57-83）》

第三章技术方案优越性

3.1统一的软件、硬件、配件平台

吉安监控主机系统采用标准的1U机架式设计，节省机柜空间，方便布局；主机集成度高，整个系统架构清晰，实施快捷，维护方便，系统硬件、软件、配件具有自主知识产权，技术成熟，兼容性好。

3.2先进的软件技术

系统跨平台设计，可运行Windows（包括Win32&Win64），Unix-like系统（例如各种Linux，IBMAIX,HP-UX等）。

系统支持，Oracle，MySQL等常规数据库。

系统采用实时数据库技术，支持云部署，单节点容量大于100,000测点

3.3全开放模式

系统软件具备开放的数据接口，可兼容其它同类子系统（OPC、DDE、ODBC、API、RS232/485、TCP/IP、BACnet等），亦可对外提供数据接口，系统配置的传感设备均设计为业界通用的Modbus、SNMP等协议，具备良好的兼容性、互通性、互换性。

3.4优异的“防误报警”智能逻辑技术

嵌入式主机采用集成一体化设计，现场采集周期可小于1S，系统通过多次采集并根据不同数据类型，智能逻辑分析之后，才作为可靠数据处理，最大程度减少误报、临界值漂移等问题，报警准确可靠。

3.5优异的网络性能，带宽要求低

系统通过TCP/IP组网，100M自适应网络连接，数据采集采用推送模式，常规数据量，满载带宽低于30Kb（不包括视频），对客户现有资源占用少，降低用户使用成本。

3.6特有的系统快速恢复设计

吉安系统软件配置、系统硬件配置分别具有全备份功能，在工程实施完成情况下，可以做原始配置的全备份，备份文件可导出，如果极端情况需要快速恢复系统，在现场有同型号主机情况下，通过导入备份文件，系统可以在5-30秒内完成全系统恢复。

满足高可靠系统快速恢复的需要。

3.7优异的扩容能力

配备的嵌入式主机，采用多端口设计，预留常规设备采集接口，可随时增加部分监控内容，无需停机，只需要简单部署传感设备，简单方便，扩容成本低。

3.8优异的分布式部署能力

嵌入式主机可以单独部署于节点机房，系统简洁可靠，具备完整的数据采集，监控，报警，维护功能，中心管理端只需通过网络即可同步获取现场实时数据，并可通过权限管理，实现区域级、设备级的灵活分配管理。

3.9高可靠嵌入式设备

3.9.1工业级嵌入式监控主机

●内嵌Linux操作系统，内置catchdog电路，稳定可靠。

系统可脱离网络、脱离上位机软件、软件独立监控报警，并存储数据，具备“黑匣子”功能。

3.9.2双网卡

●系统提供2路以太网接入，满足数据机房网路互备保障要求，最大程度保证监控系统的持续运行。

3.9.2高集成

●嵌入式监控主机，集成常规通讯、转换模块，POE远程供电，减少中间环节，使得实施和维护更简单，减少了因中间连接件而诱发故障的可能。

3.9.3无风扇，无硬盘、低功耗

●无风扇、无硬盘、低功耗设计，平均无故障时间（MTBF）大于20万小时。

3.9.4系统独立性好，实施风险低

●几乎不用改动客户现有系统，用户只需要提供：

1、220V电源、2、IP地址、3、手机卡或电话线。

嵌入式主机可远程在线配置管理，远程升级，方便快捷，无需搬迁设备及断电完成

第四章系统设计方案

4.1系统拓扑图

机房放置一台具有高稳定性的嵌入式监控主机对现场输入输出设备及通讯接口设备实现集中管理，本地监控管理中心电脑终端采用B/S模式通过监控主机嵌入式管理系统对机房内的动力和场地环境进行集中管理监控。

4.2系统结构说明

整个系统采用三层计算体系结构，对业务处理的应用逻辑进行集中控制和管理，大大减少了对系统的日常维护和调整的工作量，也实现了C/S与B/S的应用处理模式，该体系结构带来的不仅仅是维护工作的减少，而且在一定程度上提高了系统应用处理能和系统数据的安全性访问，先进平台和技术使用，是机房动力环境监控系统真正做好维护工作的有效保证。

本方案将机房区域内监控的设备和采集终端按所采用的传输方式（如：

RS-232、RS485、开关量）各自汇总后接入本地监控主设备。

这样使总线拓扑结构清晰简洁，便于管理。

同时，最大程度提高采集端数据传输的可靠性，从而提高整个监控系统的实时性、稳定性。

4.3ConfigProject功能模块介绍：

监控主机里面的画面及设备配置都是由ConfigProject配置软件在电脑上进行配置，同时配置软件中拥有功能丰富的组态软件可以根据客户需求组态不同的风格的界面。

并且在配置软件中可同步到监控主机，实时显示监控的内容。

配置模块功能介绍

配置程序可以脱机对整个监控项目进行配置，包括设备配置、监测点配置、驱动和规约配置、通信端口配置、报警配置、采集方式配置等，其配置完成后，可以将整个工程自动打包形成一个文件，远程可上传到监控主机之中。

4.3.1监测点配置

见上图，可随意命名监测点的名称，以及采集频率和存储方式、数据修正、报警级别和方式、报警语音库、事件产生等内容。

4.3.2设备配置

可从规约库中直接向端口拖放设置，也可以手动建立设备，配置其端口、通信参数、规约等信息；

4.3.3报警配置

可对所有报警条件、报警限值、报警等级进行配置和修改。

当出现系统运行故障或通信故障时，系统会以不同的报警方式通知系统管理员、值班人员，以便及时对故障进行排除，确保系统稳定性。

报警原因及分析处理办法：

在此输入引发报警的可能原因及报警触发后如何处理。

可以随意设定当事件触发拨打的电话组别及播放的语音文件。

组态模块功能介绍

4.3.4图形化显示

在图形化的人机界面中，可以实时的显示各个设备的运行状态和数据，比如用图形仪表显示电流，其指针是实时变化的。

由于采用了AJAX技术，所以不需要手动刷新页面就可以更新数据，跟现场情况一致；

4.3.5操作功能

4.4内置WEB服务器功能介绍：

监控主机的B/S部分使得机房的管理人员可以通过WEB方式访问集中管监控主机，以便实现功能共享。

4.4.1电子地图显示

电子地图模式为机房运维管理人员提供一个直观形象高适用的监控界面，通过全局地图界面了解联网监控的所有机房是否有报警信息，在全局地图或区域地图中点击地图中任一机房图标直接进入某个机房进行整体巡查或查看具体某一个监控对像如UPS的运行状态，并可以通过界面上方的“实时告警信息”栏对所有报警消息统一浏览和进行确认动作。

4.4.2实时数据显示

实时数据显示：

嵌入式一体机可通过TCP/IP、snmp、RS232/RS485总线等媒介实时向中心机房或各远程监控站中的从机和各个监控设备发送采集各种数据的指令，同时自动实时监测所有来自不同设备的数据，对所采取数据进行分析和计算，从而获取各个设备的运行状态、运行参数及各种故障参数等，并对各种运行数据有效存储。

系统采用多线程并发计算技术可同时处理来自不同网络单元和不同设备的数据，进行并行分析和并行计算。

亦可实时的查询各个设备的所有数据，用户可以根据需要自由选定设备、选定设备参数、选定时间段来查询数据。

各从机自动把所有实时数据通过TCP/IP网络传送给主机。

主机自动接收和处理来自服务端的数据，通过友好的人机界面通过文字、图形、表格、动画等多样的形式实时显示各个设备的运行参数、运行状态和报警参数。

4.4.3事件及告警显示

xCenterⅡ主机和集控平台均有完善的事件及告警机制，在设备运行状态、或者数值变化、通信发生异常或状态改变后，都可以按设定发出多种报警方式的告警，并且产生事件变化通知，这些通知即时显示在人机界面之中，也可以按时间段进行查询，这在实际的机房管理工作中相当重要，系统发生问题，可以及时得到某个位置某个点出现何种问题，对及时排除问题、消除隐患将起到很大的作用。

4.4.4历史数据管理

监控主机自动将所有有效的监控数据存储在SD卡中，操作人员可以随时在网页中查询检测的所有设备的任意参数的历史数据，可查询任一天、任一时间段的历史数据，并且自动生成历史曲线图，将查询结果以列表方式显示或打印，以供分析之用。

系统保存历史数据不受时间限制。

4.4.5报表管理

数据库对实时数据、历史数据、告警数据等数据分类归组，报表管理模块支持对单一事件（对象）、单一区域（节点机房）或多事件、多区域进行数据分类、汇总、统计，并具对报表模版进行新增、删除、启用、停用的管理功能。

其主要分为历史报表、日报、周报、月报、年报、自定义报表。

●查询方案维护：

用户可根据查询习惯，自定义查询方案，方案主要包括方案名称和查询对象的范围，查询方案可以包括多个，定义方案后，每次查询时只需选择相关方案即可查询到关心的数据；

●历史数据查询：

用户选择起止时间及查询内容就可以查询到相关报表；

●日报、周报等：

可查询一段时间内各设备和监测点的综合分析报告；

●自定义报表：

用户可进行报表组态，按自己需要的格式来组织查询数据；

●报表导出：

支持远程EXCEL报表文件导出；

●历史曲线查询：

以曲线方式显示一段时间内的数值变化情况。

●报表订阅：

用户可订阅相关报表，订阅后，每到一定时间，系统会自动向其信箱或个人常用报表一栏发送每期相关报表内容。

4.4.6备份机制

系统拥有完善的备份机制，其支持多种备份方式，比如自动备份、计划备份、远程备份、数据同步等等，确保数据安全。

另外，无论是备份，还是恢复，都可以通过浏览器进行，非常便于管理和使用。

●实时数据：

系统能够监控到相关设备的实时参量，并能实时进行查询。

●历史数据：

对预设的监控对象有关参数，系统自动保存历史数据。

任何历史数据不允许任何人进行修改，保证数据的可靠性、安全性。

●报警数据：

可随时查询、导出、打印历史报警数据。

●数据备份：

系统支持自动备份、手动备份数据。

4.4.7控制管理

1）系统提供了非常灵活的控制方式，可以帮助用户非常及时的实现对设备的保护，以及帮助用户进行节能和延长设备寿命。

2）手动控制：

用户可以通过客户端实现控制设备的启动和停止，调整备参数

3）报警联动控制：

系统提供了有效的联动控制功能，可以设定故障时自动停止产生故障设备的运行，从而实现对设备的有效保护

4.4.8报警管理

一体机提供了非常优秀的报警处理机制和多种有效的报警方式，灵活的报警参数设置及完善的报警记录，帮助用户对各种设备报警进行管理，设置报警参数，及时了解到设备运行情况。

报警记录内容有：

报警设备，报警参数、报警内容、报警时间及报警信息是否成功发送，如短信报警是否成功发送出去、电话拨号报警时是否接通了用户电话等。

报警方式

Ø屏幕报警，当出现任何报警事件时，将所报警的画面自动弹出，并显示在最下方，还伴随着画面闪烁、文字提示，通知在线的操作人员。

Ø声光报警，可以外接声光报警器，当系统产生报警时联动控制声光报警器进行报警提示。

Ø电话报警，系统将通过电话拨号方式，当报警事件发生时，系统会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，以便及时的通知值班人员。

Ø短信报警，短信报警是现在比较方便和实惠的方式之一，当出现报警事件时，监控主机将通过GPRS短信模块，对已经设置好的手机号码发送报警信息，管理人员看到的报警信息将是具体的报警事件的中文提示。

4.4.9权限管理

系统采用多级、多角色、多岗位权限管理，可对岗位授权，也可对角色授权，每个用户可拥有多个角色或多个岗位，权限主要分为查询、修改配置、控制等，最低级操作权限只能查看监控数据、无法对系统进行调整、无法对设备进行控制操作，无法退出系统。

具有控制权限的操作者可以进行对监控对象发送控制指令，例如：

开、关各种设备等。

系统中的每个业务都可以单独授权，轻松实现不同监测区域的权限分配，同时亦可根据用户实际需求，可对操作者划分不同的操作权限等级划分操作权限，不同的用户只能在自己的操作权限内进行系统的操作。

4.4.10运行日志

系统提供基于数据库的日志功能。

日志可以根据时间范围、操作类型并通过关键字指定设备、指定事件、指定操作员进行组合查询，即时生成报表，并支持Excel表格输出和打印输出。

系统的日志分为三类：

系统运行日志、管理人员操作日志和事件日志，如下：

●运行日志包括：

系统启动、系统退出、用户登录、用户管理、密码修改、系统参数修改、数据存储情况等内容；

●操作日志包括用户的登录、注销、对系统配置的修改、控制、查看历史数据、查看报警数据、查看短信记录、查看电话报警记录、设置服务端参数、等；

●事件日志包括：

设备及采集点状态变化等；

●系统日志可远程直接查看，通过日志可以分析平台自身和监控对象存在的问题；

4.5系统设计说明功能介绍

根据客户对集中监控系统的要求，机房集中监控系统包括如下多个子系统：

UPS、温湿度监测、漏水检测、门禁、闭路监控、消防监测等。

通过RS485总线及各个采集模块将各个子系统连接起来，形成一个网络智能型机房动力与环境集中监控系统。

机房中的所有设备可通过多种通讯媒介（RS485、RS232、SNMP、LANWORKS等方式）直接连接到嵌入式一体机主机；嵌入式一体机主机进行数据采集、计算分析、数据存储、报警触发、报警处理、逻辑控制功能，并向主机提供实时监控数据服务；可通过WEB浏览方式进行远程监控、数据查询、数据打印、维护管理。

4.5.1UPS监控子系统

●监测对像：

UPS

●监控内容：

对机房内UPS的工作状态、运行参数进行实时监测、记录，一旦发生故障及报警通过监控主机发出对外报警，并对事件进行记录。

主要内容如下：

1.实时监视UPS整流器、逆变器、电池（电压电流等数值）、旁路、负载等各部分的运行状态与参数（具体内容由UPS厂家提供的通信协议决定）。

2.系统可对监测到的各项参数设定预警、报警阀值（包括上下限、恢复上下限），一旦UPS发生越限报警或故障，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的该项状态或参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示，并第一时间发出电话语音拨号、手机短信、声光等对外报警。

3.提供曲线记录，直观显示实时及历史曲线，可查询一年内相应参数的历史曲线及具体时间的参数值（包括最大值、最小值），并可将历史曲线导出为EXCEL格式，方便管理员全面了解UPS的运行状况。

●实现方式:

：

通过UPS设备提供的RS232或网络接口及通讯协议，直接与xCenterⅡ主机相连，完成对UPS的实时监测。

4.5.2普通空调监控子系统

●监控对像：

普通空调

●监控内容：

模式设定（制冷、制热）、工作状态、开关机、温度监测、温度设定、温度控制（上限、下限）、定时控制、设备轮巡（定时切换机组）、周期控制、来电自启动。

●实现方式:

将从空调控制器红外控制输出接口引出红外发射线至空调对空调进行控制；从检测端口引出的霍尔传感器对这空调工作状态进行监测。

空调控制器通过本身的RS485接口与现场监控主设备建立总线式现场传输通讯链路，通过集中监控管理平台软件对普通民用空调实施即时监测与控制。

4.5.3温湿度监测子系统

●监控对象：

温湿度传感器

●监控内容：

通过采集温湿度传感器的实时数据来监测机房环境的温度和湿度，机房监控系统以直观的实时记录，通过图形化界面，形象的显示各个区域的温度和湿度值及变化曲线，温度、湿度值达到设定的阀值时，系统自动进行报警并可实现对空调和风机的联动，报警信息自动记录，可查询、检索、统计、输出、打印，可对温度、湿度参数生成实时曲线记录和历史曲线记录，并可查询、导出；并可生成巡检报表和数据分析报表。

●实现方式：

OC-TH01温湿度传感器的485通信方式，可直接与主机的xPort相连接，并在配置软件中进行相关设置即可。

4.5.4区域漏水监测子系统

●监控对像：

空调出水管及出水管通过区域

●监控内容：

液体泄漏。

●实现方式：

通过在空调出水管及出水管通过区域敷设区域式泄漏检测感应绳对液体泄漏情况进行检测。

泄漏检测控制器将泄漏检测感应绳检测到的体泄漏情况信号直接发送至现场监控主设备通过WEB服务器实施即时监测。

4.5.5消防/主机监测子系统

●监控对象：

消防控制主机。

●监控内容：

该集中监控中的消防系统模