平安城市机房环境监控系统方案及关键技术研究

【摘要】 本文对合肥平安城市机房建设作了较深入的研究，从机房环境综合监控系统建设出发，提出了机房环境监控系统的方案，分析了系统的关键技术，通过在平安合肥中的应用，对系统的可靠性、有效性进行了验证。

【关键词】 平安城市 机房监控 数据采集

近几年平安城市建设在全国大面积的展开，各城市根据本地区的特点进行平安城市的建设，如北京、西安、深圳、重庆、广州、上海等。内场机房是平安城市建设的重要组成部分，良好的机房环境（动力电源系统、UPS备用电源系统、空调通风系统、消防系统、安全防范系统等）是机房内各种网络设备安全可靠运行的基础条件。一旦机房环境出现异常且得不到及时的处理，轻则会影响到前端点位的图像采集、存储，重则可能会引起火灾，对设备造成不可修复的损伤。

为了能够及时的发现故障并进行相应的应急处置，早期较多的机房都采用7×24×365的值班制度，由值班人员定期进行现场巡检以期能发现故障并及时处理。此种工作方式效率较低，加重了管理人员的负担。随着设备的不断增加和各种系统的不断深入应用，这种人工巡检的方式已不再适用，如何使用新型自动化监控系统代替人工巡检进行机房环境的实时监控成为一个亟待解决的问题。

一、机房环境监控系统的方案

合肥平安城市主网包括42个派出所，7个分局，1个市局共50个机房。机房环境监控方案的设计原则是“绿色经济、实时准确、稳定可靠、信息共享、技术先进”，在整体方案的设计上，实现机房环境监控的自动化、智能化，体现在从水浸、温湿度的自动化监控到消防、安防的联动，从设备级的信息采集到应用系统的智能分析。智能分析是指结合各领域标准的数据、SPC质量控制方法对传感器采集的数据进行比对分析，分析采集到的数据标准值、方差以及趋势预测，根据预先设定的报警阀值判断是否报警。系统使用面向对象的原则采用模块化的开发方法提供C/S、B/S两种架构。在C/S架构下实现设备的组态、配置管理、数据的实时采集，在B/S架构下提供人员权限配置、数据查询、报表打印、信息报警、统计分析等功能。采用C/S与B/S相结合的方法主要是从可靠性、实时性、便捷性考虑的，系统管理人员采用 C/S 客户端进行快捷配置和维护，而一般管理人员采用 B/S 方式访问，不需安装客户端即可实现对机房监控系统的全面管理[1-2]。

机房的环境监控系统主要是对环境保持设备与数据运行设备的监控。数据运行设备主要包括网关、服务器、OLT、交换机、路由器等；环境保持设备包括温湿度、漏水、烟感、门禁、配电柜和精密空调。为了确保系统的稳定可靠运行，系统采用了模块化的结构进行设计，确保任何模块出现故障不会影响同级别的其他模块的正常工作。同时为了满足本项目现在和以后的规模需要，采用分布式系统架构可以确保系统后续的扩容能力和系统反应速度。集中监控平台是一个高可靠性，分布式的环境监控系统。从其功能及信息传输的特点可以将系统分为：现场设备采集层、现场监控层和集中管理层，如图1所示。系统采用分层架构，分布式结构，在同一层级的各个模块之间是互相独立的，互不干扰。

二、机房环境监控系统的关键技术

2.1数据采集技术

机房环境监控系统将各个I/O点使用组态的方式进行配置，利用RS485进行数据的传输。环境监控数据采集涉及到设备主要有：UPS电源监测、精密空调监测、门禁管理、漏水监测、温度、湿度、消防火警监测。

◇ UPS电源监测

通过系统里的UPS电源监测模块进行UPS状态的监测。主要监测的参数包括：UPS输入、输出电流电压、频率、UPS温度、电池电压等参数[3]。数据通过RS485传送到监控主机，由监控主机定时将数据上传至中心服务器。

◇ 精密空调监测

精密空调监控模块通过RS485接口与精密空调进行通讯。系统实时采集空调压缩机启停状态、空调回风温度、湿度、风机启、加湿器等参数，并根据预先设定的参数，在环保节能的原则下对空调进行智能控制，即系统可以根据采集的温湿度控制空调动作，在保证机房恒温恒湿的条件下做到节约用电。

◇ 门禁管理

通过安装门禁控制主机，在门框上面安装电磁锁，同时在出口处安装开门按钮，在进口处安装刷卡器实现对各机房人员出入情况进行实时管理和记录。门禁控制主机的RS485接口进行通讯，系统采用总线的方式将门禁的监控信号接入数据采集终端的串口，同时门禁与消防火警系统进行联动设计，当机房内发生生火灾时，消防火灾系统进行报警且门禁系统自动打开机房的防火门。

◇ 漏水监测

在精密空调四周或者空调水管下方敷设漏水感应绳，漏水感应绳到漏水控制器上面，漏水控制器有自带的干接点接口。系统的漏水监测模块通过Modbus协议将漏水控制器的监测信号传输至监控主机，从而实现对漏水的实时监测，当监测到机房漏水时，系统报警并通过漏水控制器将进水电磁阀关闭，防止机房大面积浸水。

◇ 温湿度监测

在机房内部署温度传感器、湿度传感器，系统通过终端采集模块采集温湿度状态，终端模块通过RS485通讯接口，把采集到的信息实时传送到监控服务器，进行数据的分析与处理。

◇ 消防火警监测

在机房的关键区域安装烟雾传感器，实时监控机房的烟雾状态。系统提供图形化的界面供管理人员实时监控机房的烟雾情况，当机房的烟雾值达到报警条件时，系统报警，管理人员在确认报警信息后，远程控制消防设施进行动作。

2.2实时数据库技术

系统24小时不间断的对机房的环境状态数据进行自动采集、存储、监控，庞大的记录数据要求系统使用高性能的商业数据库。针对环境监控领域对信息的实时性、可靠性、准确性的需求，且为了降低数据库对系统实时监控的响应时间，将系统数据库分为2层，即过程数据库与档案数据库。过程数据库存储的是实时的监测数据，供软件实时的显示，档案数据库存储的是历史数据，供管理人员查询历史记录以及报表打印。

系统在设定的周期定时将校验后的实时数据库数据导入档案数据库，并将实时数据库相对应的数据删除，这样一方面可以保证档案数据库数据的完整性，另一方面还可以使得过程数据库不至于太臃肿，保证数据及时的显示，不会因为过程数据库太臃肿而影响数据的处理速度。

2.3远程监控技术

本次平安合肥的网络链路由前端点位汇聚到派出所机房，再由派出所机房汇聚到分局机房，最后由分局机房汇聚到市局机房，其中分局到市局是双环路结构，这样任何一个分局都有2条路由可以到市局，保证了网络的可靠性。机房的环境监控是在市局机房内放置中心服务器，中心服务器内安装机房动力环境监控系统，对下设所有机房嵌入式监控采集主机进行统一集中监控管理。每一个分局和派出所的机房机柜内安装一台嵌入式监控采集主机，采集机房内的前端设备数据。温度、配电、烟雾、UPS统一接入嵌入式监控采集主机。嵌入式采集主机将采集的数据打包通过TCP/IP定时发送给中心服务器。

2.4多种告警输出

当系统监测到环境数据超出预定义的阀值时，系统可通过多种形式进行报警。本系统的报警形式主要有：声光报警、短信报警、电话报警。电话报警模块使用电话报警主机，预定义报警号码，当系统报警时，报警主机自动拨打预定义的号码。短信报警模块是预先将报警提示信息录入系统，并与警情状态进行关联，当机房发生特定的警情时，短信模块通过短信猫将特定报警提示信息发给系统里的号码[4-5]。声光输出是在机房的门头处安装声光报警器，当有消防或漏水报警的时候会启动声光报警，考虑到有些派出所是在居民小区里，故声光报警器应选择音量可调节的型号。

三、机房环境监控系统的应用

平安合肥视频图像采用分散存储，集中调用，即将存储服务器在各个派出所，二级案例库、流媒体服务器等放置在市局机房。机房之间距离跨度大，故在市局机房放置一台中心服务器，在其它派出所放置监控主机。市局中心服务器用于对市局机房环境进行监控，并对其它派出所监控主机上传的数据进行存储、分析，监控主机接收中心服务器发送的控制指令对机房的设备进行监控。

3.1感知设备的接入

本次机房环境监控系统使用组态的方式配置需监控设备，接入监控平台的设备有：门禁、浸水、烟感、温湿度、空调、UPS、配电柜等。根据各感知设备采集的变量类型可以分为：模拟量与开关量；根据通讯方式的不同又可以分为：串口通讯与网络通讯。系统使用不同的图元表示不同的监控器，不同的图元信息及其坐标位置存储在数据库中，在系统启动的时候从数据库读取其相应的信息并加载在系统界面上。图元的颜色表示设备的状态，绿色表示正常，橙色表示故障，红色表示严重故障，灰色表示离线或停机，如图2所示。

3.2数据查询及报表

组态平台提供了丰富的报表控件，工程人员可以根据需要设计不同的报表格式，并对数据进行各种分析。系统的数据查询主要有历时环境监控数据的查询和系统操作日志的查看，操作人员根据自己账号的权限可以查询到相应级别的数据，如图3所示。

3.3报警信息

先在系统里定义报警事件的级别，当发生报警信息的时候，根据预先定义的级别系统自动选择不同的报警方式：声光报警、短信报警、电话报警。报警判读的条件是根据在系统里预设置的各种参数的阀值，当监测到的数据越界的时候系统可以正确的、及时的报警，并向相应的设备发送控制指令。系统报警信息状态如图4所示。

四、结束语

本文从平安城市机房建设的特点出发，通过对机房环境监控系统方案、关键技术及应用的分析，实现了对机房的环境状态的实时监控。本环境监控系统在平安合肥机房经过一年多的运行，在无人值守的条件下，安全可靠的对机房的环境进行了实时监控，对机房出现的异常情况进行了及时的报警与处理，极大的提高了机房的维护效率，减少了机房的运维费用。

作者：王琳

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参 考 文 献

[1] 张宏杰.机房监控系统方案及关键技术[J].宁夏电力，2010年第5期：33-36

[2] 练方兴.基于ZigBee机房环境监控系统的研究与实现[D].广东：广东工业大学，2012年

[3] 杨雅颂.高校机房智能监控系统规划与设计[J].新课程（教师），2009年第12期：62-63

[4] 姜云安.大中型机房环境监控系统浅谈[J].智能建筑与城市信息，2010年第8期：12-15

[5] 崔力民.新疆电力智能电网通信资源管理系统建设[J].中国新通信，2012年第22期：91-92