人力资源安之源机房动力环境监控技术方案精编版.docx
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人力资源安之源机房动力环境监控技术方案精编版
机房动力环境监控技术方案
1、用户需求
根据机房的实际情况,需要对机房中配电及动力、环境、安防等进行全面的集中监控。
所监控的智能设备或子系统主要包括:
配电柜供配电参数监测、配电开关状态监测、UPS主机监测、UPS蓄电池监测、精密空调监控、新风机组监控、温湿度监测、漏水监测、视频监控、门禁管制、消防监控等。
具体监测内容:
(需根据实际情况调整)
Ø配电柜配电参数:
监测4路配电
Ø配电开关状态:
监测32路配电开关通断状态
ØUPS主机:
2台UPS
ØUPS蓄电池组:
4组,每组不超过40节,单体DC12V
Ø精密空调:
2台
Ø新风机组:
1台
Ø温湿度:
6个点
Ø漏水:
2套,监测空调下方漏水
Ø门禁:
4道门
Ø视频:
4路
Ø消防:
从消防控制器获取报警信号
2、需求分析
监控主机能够方便、实时查看到各智能设备或子系统的所有运行参数和运行状态。
系统采用现场智能采集设备,采集到的信号和数据,传给集中监控服务器。
具体设计:
v配电参数监测子系统:
通过智能电量仪采集配电情况,并在监控系统以动态方式直观的显示。
v配电开关状态监测子系统:
通过交流开关监测模块,实时监测开关的通断(断电或跳闸)状况,并在监控系统以直观的图形显示。
vUPS主机监控子系统:
通过UPS厂家提供的智能接口及协议获取设备的运行参数,所采集的数据取决于协议所开放的数据采样点。
vUPS蓄电池组监测子系统:
通过蓄电池组监测仪,监控系统实时采集每节电池的电压,蓄电池组组压,充放电电流,并长时间保存数据。
v精密空调监控子系统:
通过精密空调厂家提供的智能接口及协议获取设备的运行参数,所采集的数据取决于协议所开放的数据采样点。
v新风机监控子系统:
通过新风机厂家提供的智能接口及协议获取设备的运行参数,所采集的数据取决于协议所开放的数据采样点。
v温湿度监测子系统:
通过在天花上安装带液晶显示的温湿度传感器监测机房内温湿度的数值,以监测机房的环境安全程度及对空调工作状态的信息反馈。
v漏水监控子系统:
通过绳式漏水监测系统实时监测空调下方的泄露情况,准确定位漏水点位置,并在监控系统有直观的动态显示。
v消防监控子系统:
通过干接点信号采集消防报警主机的报警信号。
?
v门禁监控子系统:
通过门禁控制器实现对主要出入口进出人员的管理。
?
v视频监控子系统:
通过摄像头和监控主机实现对重要区域的视频监控。
v具备的报警方式:
手机短信报警、电话语音报警等。
3、系统结构设计说明
系统结构描述:
1.数据采集层:
针对机房内的各类参数用采集模块进行数据采集并通过多种总线形式传到监控主机。
2.核心处理层:
配备现场管理主机及相应的软件实现对各参数的集中存储与处理。
并提供相应的报警方式:
电话语音报警、手机短信报警。
3.远程监控层:
系统支持远端IE浏览、远程客户端浏览,实现移动办公。
通过授权可以在任何有网络的地方实时的对监控系统进行浏览检索、操作控制等。
4、系统设计依据
✧《计算机站场地技术条件(GB2887-89)》
✧《计算机站场地安全要求(GB9361)》
✧《电子计算机机房设计规范(GB50174-2008)》
✧《低压配电设计规范(GB50054-95)》
✧《建筑安装工程质量检验评定标准(GBJ300-88)》
✧《建筑装饰工程施工及验收规范(JGJ73-91)》
✧《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范(CECS89:
97)》
✧《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》
5、系统设计原则
5.1性能(P-Performance)
Ø系统从机房日常运营管理的角度出发,为机房正常运营的连续性提供性能上的保证。
系统软件从功能上充分考虑运营管理者的实际工作需求,并满足“安全第一,稳定至上”的运营宗旨。
Ø实时性:
由于监控对象众多,在数据流量很大的情况下,系统仍能保持极高的实时性。
一个信号周期(完成对管辖范围内所有设备的数据采集)控制在3秒内。
5.2可靠性(R-Reliability)
Ø系统在实现所需功能的基础上,具备极高的可靠性和稳定性,能够7X24X365不间断地连续工作,平均无故障时间(MTBF)大于20万小时,平均修复时间(MTTR)小于2小时。
Ø高安全性:
系统有完善的的安全防范措施,对所有操作人员按其工作性质分配不同的权限,并有完善的密码管理功能,可以有限的保证系统及数据的安全。
Ø误报率:
在排除硬件及监控设备本身的故障时,系统的误报率要求小于0.1%
Ø系统能够自动检测各监控模块故障、传感器(模拟量)故障以及各智能设备与监控系统之间、各监控子系统之间的通讯是否正常,一旦发现通讯故障(包括系统本身的硬件故障),系统能发出报警信息。
Ø抗干扰性:
系统在选用各种采集单元及监控设备时,选用防潮、防雷、防静电、防干扰等性能优良的产品,同时于施工时采取相应的防护措施,确保系统通讯的稳定。
5.3互换操作性(I-Interoperate)
Ø系统符合开放式的设计标准,支持各种数据库类型,并可对外提供各种通讯协议,完全实现与第三方系统的无缝对接,传递各种监控及报警信息。
Ø系统不仅要作为集成监控管理平台,还可以提供简明的集成开发工具。
在使用的过程中,允许用户(维护人员)根据实际使用情况进行系统维护与平台的升级,并不需要专业软件知识就可以自由修改监控系统。
Ø系统提供网络扩展功能,支持各种网络传输方式,在任何有网络连接的地方,通过相应权限验证即可访问系统。
5.4可扩展性(S-Scaleable)
Ø考虑到现有的监控点及今后不断扩充的需要,系统应拥有较大的容量(可扩容至10000监控点)。
Ø系统从软件和硬件两方面采用模块化结构设计,以适应不同区域和不同数量监控对象灵活调整的需要。
对于监控对象的增减,系统只需增减相应的模块,而不影响系统其他部分的正常运作。
Ø系统支持在线扩容和升级,扩容和升级期间应能保证系统的不间断安全运行。
Ø系统软件可考虑用相应的组态工具(如设备组态、页面组态、策略组态)实现系统的组建、维护和扩充,以增强系统的易维护性和人性化特点。
5.5易于维护和管理(M-Manageable)
Ø使用WINDOWS32位平台开发,有着直观、友好的人机界面,动态图形显示,只需要基本的计算机操作知识就可以完成所有操作,所有控件可以自定义。
Ø数据存储超过一年,极大的方便了管理,无须保存过多的纸质数据,查看数据时可以使用历史曲线或实时曲线,方便的分析数据(最大、小,平均值,总值等)。
Ø报警处理机制先进,发生报警时可以按照报警事件等级进行排队报警,可以选择使用电子地图、文字、语音、短消息、电话、声光报警等各种方式进行报警输出。
6、各监控子系统的实现和功能
6.1配电柜供配电参数和配电开关状态监测
通过在配电柜上安装智能电量监测仪PDA380监测机房配电柜供电状况及参数(电流通过电流互感器接入到电量监测仪),然后通过通讯协议将参数传输至监控主机。
一旦供配电系统工作状态不正常,系统会弹出报警画面,通过多媒体语音、电话语音、手机短信等报警方式,告知值班人员。
监视各级的开关状态(进线柜、母联柜、出线柜及其他配电柜的开关状态),对于机房的重要配电开关,监视开关是否跳闸或断电等状态非常必要,一旦开关跳闸断电,计算机系统立即停止工作,将造成整个系统崩溃,如不尽快处理造成的损失将无法估计。
当开关跳闸或断电时,系统自动切换到相应的运行画面,同时发出多媒体语音和电话语音或短信报警,通知管理员尽快处理,并事件记录到系统中。
●监视参数包括:
相电压(Va、Vb、Vc);
线电压(Vab、Vbc、Vca);
三相电流(Ia、Ib、Ic);
频率(f);
有功功率(KWa、KWb、KWc、∑KW);
无功功率(KVARa、KVARb、KVARc、∑KVAR);
视在功率(KVAa、KVAb、KVAc、∑KVA);
功率因数(Pfa、PFb、PFc、∑PF);
有功电度(KWH);
无功电度(KVARH)。
●报警包括:
市电停电报警;
电压超高报警;
电压超低报警;
频率超高报警;
频率超低报警;
●监测界面举例:
6.2UPS主机监测
UPS内部部件发生故障或运行状态欠佳的情况随时存在,而这些可能发生的故障凭肉眼是无法监测到的,只有通过UPS本身的内部侦测系统将其运行状态和参数通过协议的方式告诉上位机。
我们通过UPS厂家提供的串口通信协议及通讯接口对UPS进行全面系统的监测与诊断。
一旦有故障发生,自动弹出报警画面,通过多媒体声音、电话语音、手机短信、声光等多种报警方式告之相关人员。
*不同品牌、不同型号UPS监测内容不尽相同,由设备通信协议决定。
●监视参数包括:
电压:
输入电压,旁路电压,输出电压,整流器电压,逆变器电压;
电流:
输入电流,旁路电流,输出电流,逆变器电流;
频率:
输入频率,旁路频率,输出频率,逆变器频率;
功率:
各相有功功率,标称功率,功率因素;
电池:
电池备份时间,负载率,电池温度。
●监视状态包括:
整流器、逆变器、充电器、电池、自动旁路的运行状态。
●报警主要包括:
输入电压、频率越限报警;
输出电压越限报警;
整流器电压越限报警;
过载报警;
电池电压低报警;
电池后备时间超低报警;
电池温度超高报警;
逆变器关闭报警;
自动旁路开报警;
整流器、逆变器、充电器、电池、自动旁路故障报警。
●监测界面举例:
6.3UPS蓄电池组监测
在一个UPS不间断电源系统中,可以说蓄电池是这个系统的支柱,没有电池的UPS只能称作稳压稳频(CVCF)电源。
UPS所以能够实现不间断供电,就是因为有了蓄电池,在市电异常时,逆变器直接将蓄电池的化学能变成交流电能输送出去,使用电设备得以连续运行下去。
目前,中小型UPS电源中广泛使用的免维护密封铅酸蓄电池,占据UPS电源总成本的1/4~1/2之多,不仅如此,实际维修也表明,约有50%以上的UPS电源故障与UPS蓄电池有关。
UPS蓄电池的失效主要表现为端电压不够、容量不足或瞬间放电电流不满足带载启动要求等。
一般正常使用的UPS,其电池寿命在5年左右,但目前国内有相当部分UPS电池在投入使用不到1年就开始出现问题,更有甚者,有些进口品牌的国产电池刚买来就失效的情况也并不罕见,这一方面是由于蓄电池在制造工艺上存在先天的缺陷,另一方面是由于后天缺乏必要维护造成。
值得注意的是许多使用单位由于缺乏必要的测试维护手段,根本不清楚自己系统UPS蓄电池的健康状况,为UPS系统正常工作留下隐患。
UPS蓄电池的维护与一般低压系统蓄电池的维护类似,当引进新电池时,要求工程验收,进行深度放电;当新电池投入使用后,要求保持适宜的电池工作环境温度,要求定期测量各电池端电压,当各电池压差过大时,要进行均充,要求定期对电池进行试探性容量试验或深度放电,以便检查电池组的性能优劣以及保持电池的活性。
在实际运用中,由于各种条件的限制,UPS蓄电池的维护很少有人完全按照上面所述进行,在国内有95%以上的UPS电池缺乏必要的维护,这为UPS供电故障埋下隐患;由于一般UPS电池是装在柜子里,测量、脱离都不方便;现下98%以上的UPS电池没有安装监控设备,广大维护人员所能进行的只有每隔一段时间,关闭市电让UPS电池对实际系统放电一段时间,充其量只是让电池组活化一下,以保持电池的活性,而对于电池的性能优劣及各节电池的剩余容量等重要数据还是无从知晓。
如果不能妥善地管理使用蓄电池组,例如过充电、过放电及电池老化等现象都会导致电池损坏或电池容量急剧下降(即使只有一节电池性能恶化,也会严重影响整组电池的性能),从而影响设备的正常供电。
因此,及时可靠的对电池组进行巡回检测对于维护通信系统设备的正常运转具有十分重要的意义。
在此我们通过在线式电池监测仪,直流电流传感器等设备对UPS后备电池进行监控,对电池故障进行预警;鉴于温度对电池容量与寿命的影响,我们使用微型温度传感器对蓄电池的工作温度进行监测。
一旦电池异常,将自动切换到电池监测画面。
越限参数将变色,并伴随有报警声音,有相应的处理提示。
可根据用户需要设置电话语音或短信通知。
对于重要的参数,可作曲线记录,可查询一年内的曲线,并可显示选定某天的最大值,最小值,使管理人员对电池的状况有全面的了解。
6.4精密空调监控
采用RS-485总线通讯方式,通过精密空调厂家提供的通讯协议及通讯接口对空调运行状态、运行参数及报警信息进行监控。
一旦有故障发生,自动弹出报警画面,通过多媒体语音和电话语音报警,告之相关人员。
*不同品牌、不同型号空调监测内容不尽相同,由设备通信协议决定。
●监视参数主要包括:
回风温度、回风湿度;
设定温度、设定湿度;
设定温度上限、设定温度下限;
设定湿度上限、设定湿度下线。
●监视状态包括:
压缩机、风机、加湿器、除湿器、加热器等的运行状态。
●控制包括:
远程关空调、远程开空调、联动开空调、联动开空调。
●报警主要包括:
回风温度、湿度越限报警;
压缩机高压报警;
压缩机低压报警;
漏水报警;
压缩机、风机、冷凝器、加湿器、去湿器、加热器、传感器、控制器故障报警。
●监测界面举例:
6.5新风机监控
采用RS-485总线通讯方式,通过新风机厂家提供的通讯协议及通讯接口对新风机运行状态、运行参数及报警信息进行监控。
一旦有故障发生,自动弹出报警画面,通过多媒体语音和电话语音报警,告之相关人员。
新风机运行状态监控,新风机远程控制启停、调速等。
●监测界面举例:
6.6漏水监测
计算机房是大楼的心脏地域,计算机房的设备必须保证大楼正常运营,保证网络和计算机等高级设备能长期而可靠地运行。
同时其配套的环境设备也日益增多,因此计算机房的环境设备或子系统(如供配电、UPS、空调等)必须时时刻刻为大楼系统提供正常的运行环境。
一旦计算机房环境设备出现故障,就会影响到设备系统的运行,对数据传输、存储以及整个系统运行的可靠性构成威胁,若事故严重又没有得到及时的处理,就可能损坏硬件设备,造成严重后果。
随着大楼在对其设备管理上的日趋完善,泄漏检测也逐渐成为设备系统中必不可少的组成部分。
由于地板下强电、弱电、地线、电缆纵横交错,一旦漏水,后果将不堪设想。
设备房漏水危害大,又不容易发现,对设备房内的漏水状态进行实时的检测是十分必要的。
采用耐腐蚀,强度高的感应绳与控制器及其他附件,通过用漏水绳将有水源的地方围起来,一旦有液体泄漏接触到漏绳,控制器就会将信号输到监控站上,及时通知有关人员排除。
6.7温湿度监测
对于机房内娇贵的电子设备,其正常运行对环境温湿度有比较高的要求。
计算机机房环境条件的好坏,对充分发挥计算机系统的性能,延长机器使用寿命、确保数据安全性以及准确性是非常重要的问题。
所以需要在机房的各个重要部位,装设温湿度检测模块,记录温湿度曲线供管理人员查询,一旦发现温湿度越限即刻启动报警;提醒管理人员及时调整空调的工作设置值或调整机房内的设备分布情况,系统也可自动调整空调的工作设置值。
同时系统记录下的曲线可供机房管理人员参考;以方便根据当地的各季节的温湿度状况适时调整,及时防范因温湿度质量造成不必要的设备损坏;在问题发生后可根据历史曲线轻松找到问题所在,方便解决问题。
根据对于面积较大的机房,由于气流及设备分布的影响,温湿度值会有较大的区别,所以仅仅根据机密空调的回风参数来了解机房温湿度值已是远远不能满足机房安全管理的需要了(特别是有些还没有做到全部使用机房精密空调机房);通过加装温湿度传感器,采集机房内局部比照区域的实时温湿度,提供机房关键位置准确的实际温湿度值,便于管理员了解机房各点的实际温湿度值,以便通过调节送风口的位置、数量,设定空调的运行温湿度值,尽可能让机房各点的温湿度趋向合理,确保机房设备的安全正常运行。
6.8消防监测
由消防控制器给出的报警信号,通过AM9053开关量数据采集模块,将消防控制器上的干接点变化信号送到监控主机,实时监测机房内的火灾情况,即便无人值守,可以确定消防工作状态。
消防一旦报警,系统可根据需要联动门禁系统打开所有的门锁,让工作人员能尽快地脱离现场。
若机房没有安装消防系统,可通过安装开关量光电烟感探测器,经开关量采集模块采集后接入系统。
消防监测可与门禁管制形成联动,消防报警,所有门禁自动开启,方便内部人员顺利外出。
监测界面举例:
6.9门禁管制
在机房的门口安装非接触式ID卡门禁系统,采用进门刷卡出门按钮的方式。
门禁锁采用磁力锁或电插锁,带门磁开关信号,门磁信号接入环境监控系统,一旦门开超时,监控系统自动弹出报警画面,通过多媒体或电话语音报警,告之相关人员。
监控系统监测门的开关状态,记录刷卡进出的时间、门区及卡号,分类查询进出门统计资料和报警资料,为事后分析提供依据。
6.10视频监控
视频监控前端采用日夜彩转黑红外固定摄像机,后端存储设备选用嵌入式网络硬盘录像机,根据用户要求,可做到机房内部无视觉死角,重要设备重点布置。
另视频监控可与门禁、消防甚至灯光联动。
有人刷卡进入机房,照明自动开启,同时开启录像功能;
消防报警,视频监控对应区域摄像机自动录像,监控画面自动弹出放大;
视频监控可集成至动环监控平台,在同一系统中浏览监视(如下图)。
7、设备参数
7.1监控主机
监控主机是AZY2008机房监控系统的数据处理中心,采用工业式特种计算机,简称工控机,基于WinXP/2003等操作系统,运行AZY2008机房动环监控软件。
根据报警系统的需要,相应配置电话语音卡及短信报警装置。
本项目监控主机选用研祥工控IPC-820,基本配置:
CPU:
E5300/2.6G;内存:
2GDDR;硬盘:
500G;
FSC-1816VNA工业主板;
19″4U标准上架机箱,优质钢板成型,喷涂高温烘漆保护;
内置14槽嵌入式工业级标准底板;
标准250W带PFC工业电源;
前置两个USB接口及PS/2键盘接口;
52X光驱;
高强度面板,带状态观察窗门板,有锁保护;
背板支持AT/ATXI/O架互换,方便拆卸;
机箱内置高速进风风扇,在机箱后面有足够的散热通风开孔;
外型尺寸:
19″标准上架型,4U高度;
工作温度:
0℃--50℃;
储存温度:
-40℃--60℃;
相对湿度:
5%--90%,40℃无结露。
7.2TPC-08电话语音卡
电话语音卡是AZY2008机房监控系统用来拨打座机或手机以便报警的语音硬件设备。
电话语音卡提供八路模拟电话接口,可配置内线、外线和高阻录音模块,卡上内置铃流模块,无需外接铃流电源,单块卡即可实现模块类型任意配置的中小型呼叫中心系统。
• PCI接口总线,完全DSP架构,支持即插即用(PnP)
• 模块化设计,内线、外线和高阻录音模块任意配置
• 卡上内置铃流模块,无需外接铃流电源
• 每个通道录音、放音,收码、拨号、信令检测可同时进行
• 独特的DSP算法,DTMF码接收灵敏,任意频率信号音精确识别
• 支持A率PCM、ADPCM等编码格式的录放音
• 可靠的爆发音检测,能准确识别拨号后对方摘机动作
• 支持来电号码显示和固定电话短信息接收、发送功能
• 卡上内置会议功能,实现32方会议和多组会议,均衡录音
• 单卡8通道单机64通道处理能力,支持卡间互联,无阻塞交换
• 驱动程序采用事件驱动方式,提供DLL动态连接库和ActiveX控件
• 可兼容其它厂家语音平台,方便用户移植。
7.3SMS-09手机短信服务器
是AZY2008机房监控系统用来给手机发短消息报警的通讯设备。
双频GSMMODEM设计及开发符合ETSIGSMPhase2+标准。
●输出功率:
Class4(2W@900MHz)
Class1(1W@1800MHz)
●输入电压:
5V-36VDC;输入电流:
1A-2A。
●温度范围:
-20℃-+55℃工作状态
-25℃-+70℃保存状态
产品大小:
85*54*25mm
●对SIM卡的支持:
可以同时支持3V/5V的SIM卡
●接收频率范围:
(EGSM900):
925to960MHz(GSM1800):
1805to1880MHz
●发送频率范围:
(EGSM900):
880to915MHz(GSM1800):
1710to1785MHz
载波频率间隔为200kHz。
●发射机频率误差:
+/-l×10—7max
●发射机最大输出功率:
等级4(2W@900MHz):
33dBm+/-2dB
等级1(1W@1800/1900MHz):
30dBm+/-2dB
●发射机最小受控功率:
(EGSM):
5dBm+/-5dB
(GSM1800):
0dBm+/-5dB
●1800MHz移动台传导杂散发射值:
710~1.755GHz≤-36dBm
1.755~12.75GHz≤-30dBm
●接收灵敏度:
<-106dBm
7.4多串口通讯板
是AZY2008机房监控系统的信息传递核心部件。
采控模块采集到的设备环境参数以协议数据通过多路总线(RS-232/422/485、Lonworks等)汇接至多串口通讯卡,多串口通讯卡再将数据传给监控主机。
同时监控主机对设备的控制命令通过多串口通讯卡以总线协议数据传递给采控模块以驱动执行控制。
本系统多串口通讯选用台湾著名的MOXA卡。
1、特点:
超过700Kbps数据吞吐量,效能全球第一
串口通讯速率最高可达921.6Kbps
支持128byteFIFO驱动程序和内建软硬件流量控制
通用的PCI兼容3.3/5V的PCI和PCI-X
具备多种适合RS-232/422/485接口的连接线/盒
支持Windows2003/XP/2000/98/ME、Linux、UNIX驱动
内建的LED显示灯让维修及软件管理变得容易
单一5VDC电源需求
內建15KVESD突波保护
2、规格:
硬件
连接头型式:
DB62孔式
控制器:
MOXAUART(兼容16C550C)
介面
总线接口:
32-bit,通用PCI
端口數:
4或8
性能
速率:
50bps至921.6Kbps
电源需求与环境
电源要求:
240mA(+5V,RS-232),300mA(+5V,RS-422)
工作温度:
0至55°C
工作湿度:
5至95%RH
储存温度:
-20至85°C
尺寸(WxD):
135x82mm(5.31x3.23in)
突波保护:
内嵌15KVESD
7.5智能电量监测仪PDA380
测量功能:
相电压、线电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、双向有功电度、双向无功电度等;
RS485通信接口,Modbus-RTU协议,VFD或LCD显示,精度0.5%
特点:
可选配高亮度VFD显示,金属外壳,强抗干扰设计。
PDA380综合电力监控仪是一款应用广泛的电力监控仪表,除可测量50多个电力参数外,还具有4路状态量输入和2/3/4路继电器输出,并可编程完成过压
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