摘要：為了維護好數(shù)據(jù)中心機房動力環(huán)境,，及時發(fā)現(xiàn)隱患和排除故障,，降低管理成本控制能耗,，提高運維效率,，保障數(shù)據(jù)中心安全,、高效、環(huán)保、穩(wěn)定的運行,，針對目前機房管理的現(xiàn)狀,，建設一套更加直觀高效可視化的機房自動化監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。文章基于綜合業(yè)務實時監(jiān)控系統(tǒng)技術架構,，設計統(tǒng)一監(jiān)控,、集中管理的監(jiān)控平臺，將整個機房監(jiān)控及管理所需要的重要信息進行綜合處理,，實現(xiàn)高度統(tǒng)一的界面展示,、信息共享、相互協(xié)調和聯(lián)動功能,，減少了管理人員的負擔,，實現(xiàn)一體化“監(jiān)、管,、控",。

關鍵詞： 數(shù)據(jù)中心；機房,；動環(huán),；監(jiān)控；可視化

0引言

隨著信息技術的發(fā)展和普及,，四川省氣象探測數(shù)據(jù)中心機房里運行的天擎,、天鏡、資源池,、核心網(wǎng)絡和安全設備,，集約化精細化程度越來越高，氣象數(shù)據(jù)量飛速增加,，計算機系統(tǒng)及通信設備數(shù)量與日俱增,，規(guī)模越來越大，中心機房,、計算機系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡已成為各大單位業(yè)務管理的核心部分,。為保證其安全正常運行，與之配套的機房動力系統(tǒng),、環(huán)境系統(tǒng),、消防系統(tǒng)、保安系統(tǒng)要時時刻刻穩(wěn)定協(xié)調工作,。傳統(tǒng)的機房管理往往不能及時排除故障,，對事故發(fā)生的時間及責任也無科學的管理；更缺乏對已發(fā)生的故障作全面的分析數(shù)據(jù),，使得問題不能得到完善的解決,。

本文基于省級綜合業(yè)務實時監(jiān)控系統(tǒng)技術架構,，充分研究機房動力環(huán)境所亟需的綜合監(jiān)控需求，設計數(shù)據(jù)中心機房監(jiān)控系統(tǒng),。該系統(tǒng)對機房多種設備實現(xiàn)了集中監(jiān)控,，主要包括機房動力系統(tǒng)監(jiān)控、機房環(huán)境系統(tǒng)監(jiān)控和視頻監(jiān)控,，具有完善的監(jiān)測和控制功能,。通過Web頁面展示，實時記錄各類事件,，對故障事件提供及時的告警,，有效提高了運維人員的管理效率，能夠快速高效的排除故障,，并對已發(fā)生的故障做出全面的數(shù)據(jù)分析,，實現(xiàn)了機房可靠的科學管理。

1功能設計

1.1 物理架構

該系統(tǒng)由通信局（站）,、區(qū)域監(jiān)控中心,、監(jiān)控中心、用戶終端,、上層管理平臺組成,，層次分明、結構簡單,、邏輯清晰,。采用分布式部署，在每一個數(shù)據(jù)中心分別部署一臺監(jiān)控主機,，

作為該數(shù)據(jù)中心的前端數(shù)據(jù)采集器,，記錄本地監(jiān)測數(shù)據(jù)、操作記錄,、告警發(fā)送記錄等,，并支持控制傳感器。該系統(tǒng)的物理 流程圖如圖1所示,。

圖1 機房監(jiān)控物理結構

1.1.1 通信局（站）：由環(huán)境監(jiān)控主機,、傳感器,、監(jiān)控模塊等組成,，實現(xiàn)對現(xiàn)場環(huán)境、動力設備,、消防安防等數(shù)據(jù)采集?，F(xiàn)場傳感器通過雙絞線接入到環(huán)境監(jiān)控主機接口上，各種

智能設備通過智能監(jiān)控模塊將采集到的數(shù)據(jù)直接接入環(huán)境監(jiān)控主機,。

1.1.2 區(qū)域監(jiān)控中心：由區(qū)域監(jiān)控服務器組成（可由監(jiān)控中心服務器集成服務,，分配訪問權限），監(jiān)管及運維區(qū)域內通信局（站），存儲區(qū)域內通信局（站）上傳的數(shù)據(jù),。同時向上級監(jiān)控中心轉發(fā)區(qū)域內各通信局（站）的數(shù)據(jù),。

1.1.3 監(jiān)控中心：由主監(jiān)控服務器、備監(jiān)控服務器,、智云中心組成,，存儲通信局（站）上傳的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用B/S架構,，作為數(shù)據(jù)后臺可支持前端PC設備,、客戶端App等多種方式訪問。同時提供接口,，可向第三方傳輸數(shù)據(jù),，便于集成。

1.1.4 用戶終端：客戶端App,、PC端瀏覽器等多種方式管理,、查詢、控制,、運維,、信息推送等?？蓪崿F(xiàn)各種統(tǒng)計報表,、數(shù)據(jù)分析挖掘、告警管理,、運維管理,、權限管理和系統(tǒng)配置管理等。

1.1.5 上層管理平臺：通過VPN,、公網(wǎng)等方式將環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳輸至第三方兼監(jiān)管平臺,，集中數(shù)據(jù)大屏展示。系統(tǒng)具有良好的擴容性,，對于監(jiān)控對象的增減,，機房增減，系統(tǒng)只需在原有設計的基礎之上增加相應的傳感器和監(jiān)控模塊,，而無須更改整個系統(tǒng)的原始設計,，即可把新增的監(jiān)測內容和監(jiān)測對象整合到原有系統(tǒng)內。

1.2 技術架構

服務器端擬采用Linux操作系統(tǒng),，客戶端擬采用WindowsXP/Windows7/Windows10等操作系統(tǒng),。

1.2.1 編程語言：擬采用Java、Python編程語言,，前端運維門戶網(wǎng)站及管理界面采用J2EE技術架構和Java編程語言進行系統(tǒng)開發(fā),，后端的數(shù)據(jù)采集,、數(shù)據(jù)存儲管理等功能采用探針、Python腳本,、爬蟲,、Spring JPA等技術進行開發(fā)，以滿足系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源多樣性要求,。

1.2.2 數(shù)據(jù)存儲服務：數(shù)據(jù)存儲服務程序擬采用Java等編程語言進行開發(fā),，采集數(shù)據(jù)主要通過接口進行讀寫，配置信息擬復用天鏡系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)存儲平臺,。

1.2.3 數(shù)據(jù)通信服務：擬采用Java等編程語言進行開發(fā),，數(shù)據(jù)通信服務程序提供FTP/HTTP/Socket等多種通信接口，以便和多個數(shù)據(jù)源進行數(shù)據(jù)交換,。

1.2.4 用戶界面：擬采用AJAX+HTML+CSS3,、React框架技術進行開發(fā)，豐富客戶端功能,，支持IE9.0以上,、Chrome2.x以上或其他主流瀏覽器。

選用主流工具和成熟的基礎軟件：開發(fā)平臺,、智能報表工具,、在線編輯器、WebGIS,、數(shù)據(jù)庫等主要開發(fā)軟件和基礎軟件均選用穩(wěn)定高效的主流開發(fā)工具,，如Eclipse 3.3.x、IDEA

2018,、Jasper Report,、iReport、FCKeditor,、HXGIS,、Mysql、Restful等,。

統(tǒng)計分析程序調用接口采用WebService技術實現(xiàn),，通過應用服務器的負載均衡策略，實現(xiàn)程序調用的高并發(fā)響應,。如圖2 所示,。

圖2 機房監(jiān)控技術架構

1.3 平臺架構

系統(tǒng)基于全國統(tǒng)一的氣象綜合業(yè)務實時監(jiān)控系統(tǒng)（天鏡）數(shù)據(jù)庫,，對接現(xiàn)有省局機房系統(tǒng)信息,，按照天鏡數(shù)據(jù)庫入庫接口規(guī)范，將機房系統(tǒng)的監(jiān)控數(shù)據(jù)資源錄入天鏡數(shù)據(jù)庫,，然后通過數(shù)據(jù)獲取接口獲取已入庫的數(shù)據(jù)資源,。機房動力環(huán)境監(jiān)控平臺架構包括數(shù)據(jù)支撐層、數(shù)據(jù)存儲層、技術支撐層,、應用層和展示層5個部分,，系統(tǒng)組成如圖3所示,。

圖3 機房監(jiān)控平臺架構

數(shù)據(jù)支撐層實現(xiàn)平臺所需監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集和處理,，包括服務器，數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡設備等基礎軟硬件資源,，對接核心業(yè)務平臺如狀態(tài)數(shù)據(jù)對接CTS,、省級綜合業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng),。監(jiān)控數(shù)據(jù)源主要包括機房設備狀態(tài)數(shù)據(jù)、機房溫濕度數(shù)據(jù)、UPS監(jiān)控數(shù)據(jù)、機房實時視頻監(jiān)控數(shù)據(jù),、業(yè)務告警數(shù)據(jù)、火情漏水監(jiān)控數(shù)據(jù)等。

數(shù)據(jù)存儲層通過省級綜合業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口進行數(shù)據(jù)讀寫,，數(shù)據(jù)存儲包括狀態(tài)數(shù)據(jù)（如精密空調運行狀態(tài),、配電開關運行狀態(tài)等）、數(shù)據(jù)指標數(shù)據(jù)（如溫濕度實時數(shù)據(jù)等）,、采集任務配數(shù)據(jù)（如定時任務時間,、頻次數(shù)據(jù)）等。技術支撐層包括數(shù)據(jù)采集（探針,、爬蟲）,、對接和web服務（Spring Boot等）、展示（Echarts,、D3,、React、Nginx,、三維可視化組件）等方面所涉及的技術支撐,。

應用層包括數(shù)據(jù)采集分析、機房設備運行狀態(tài)監(jiān)控,、機房溫濕度實時監(jiān)控,、配電開關監(jiān)控、監(jiān)控信息可視化展示,、監(jiān)控告警等,，通過API接口與現(xiàn)有省級綜合業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)對接。

展示層主要包括監(jiān)控信息的可視化,，實現(xiàn)各分系統(tǒng)監(jiān)控功能展示及可視化視圖展示,，告警信息推送給各級業(yè)務保障和管理人員。

2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能主要包括動力監(jiān)測,，環(huán)境監(jiān)測,，系統(tǒng)日志，告警 管理,，數(shù)據(jù)統(tǒng)計,，權限管理等模塊。系統(tǒng)首頁如下圖4所示,。

圖4 系統(tǒng)首頁展示

2.1 機房動力監(jiān)測

包括市電監(jiān)測,、配電開關狀態(tài)監(jiān)測、UPS監(jiān)測,。市電監(jiān)測實現(xiàn)是通過在配電柜中安裝一個電量儀,，電量儀連接市電的進線和電流互感器的連接線，然后將電量儀用雙絞線與環(huán)境監(jiān)控主機傳感器接口相連,。從而達到監(jiān)測電壓U,、電流I、頻率、功率因素,、有功功率,、無功功率等參數(shù)。配電開關狀態(tài)監(jiān)測實現(xiàn)是通過在配電柜中安裝一個配電開關模塊,，配單開關模塊并接

空氣開關的出線和連接電源防雷器輸出的信號,，然后將配電開關用雙絞線與環(huán)境監(jiān)控主機傳感器接口相連。從而達到監(jiān)測市電配電主要空氣開關斷開或閉和狀態(tài),，電源防雷器（帶開關量輸出）的狀態(tài),。UPS監(jiān)測實現(xiàn)是通過用數(shù)據(jù)線或網(wǎng)絡線將UPS直接連接到智能監(jiān)控模塊上，由智能監(jiān)控模塊將數(shù)據(jù)轉發(fā)到環(huán)境監(jiān)控主機上,，這樣監(jiān)控主機就可以直接獲取到UPS的各項運行參數(shù),、工作狀態(tài),、報警信息,。從而達到監(jiān)測UPS整流器、逆變器,、電池（電池健康,，含電壓電流等數(shù)值）、旁路,、負載等各部分的運行狀態(tài)與參數(shù),。

2.2 機房環(huán)境監(jiān)測

包括溫濕度監(jiān)測、漏水檢測,、視頻監(jiān)測,。溫濕度監(jiān)測實現(xiàn)是通過將溫濕度傳感器布置在需要監(jiān)測的區(qū)域，將采集到的信號傳送到環(huán)境監(jiān)控主機上,，在Web頁面上以動態(tài)的電子地圖,，實時監(jiān)測處于不同空間位置的溫濕度的真實值。漏水檢測實現(xiàn)是通過在易產(chǎn)生漏水的區(qū)域鋪設漏水感應線,，將感應線接到漏水控制器上,，再將控制器的輸出信號接到環(huán)境監(jiān)控主機。當漏水感應線檢測到有漏水發(fā)生時,，系統(tǒng)會立即報警,。視頻監(jiān)測能對機房進行實時監(jiān)視并在Web頁面查看，系統(tǒng)支持視頻多畫面瀏覽,、錄像回放,、視頻控制管理。

2.3 系統(tǒng)日志

系統(tǒng)日志對自身及主機的操作,、運行,、訪問、告警均有日志記錄以便追溯問題。自身系統(tǒng)日志記錄包含：操作日志,、訪問日志,、告警發(fā)送日志。主機日志記錄包含：訪問日志,、操作日志,、事件日志。

2.4 告警管理

當監(jiān)測項超過設定的上下限值,，判定為告警事件,，為避免環(huán)境監(jiān)測量處在設定的上下限閾值波動時，系統(tǒng)不斷地重復判斷為報警事件,，重復發(fā)送報警信息,，增加預警狀態(tài)，僅當監(jiān)測量越過上下限值一定的時間才判斷為報警事件,，預警時間可設置,。告警展示通知告警信息及告警反饋信息流水式展示，在告警臺主頁面實現(xiàn)對嚴重告警信息及反饋信息流水式查看,，以時間規(guī)律查看嚴重告警生成情況,，并通過查看某個時間的告警事件，告警信息能夠自動關聯(lián)故障源的配置信息,，掌握故障資源的相關管理信息,，提升故障處理效率。

2.5 數(shù)據(jù)查詢

數(shù)據(jù)統(tǒng)計可選擇查詢的起止時間和查詢的傳感器來查詢該監(jiān)測點在這段時間內的數(shù)據(jù),。查詢的內容含有數(shù)據(jù)采集時間,、描述、類型和數(shù)據(jù),?？蓪v史數(shù)據(jù)做趨勢分析、對比分析,，告警數(shù)據(jù)做告警次數(shù)統(tǒng)計,、離線次數(shù)統(tǒng)計，并可查看更多數(shù)據(jù),?？蛇x擇起止時間、選擇具體某一個監(jiān)測對象來進行小時,、日,、月統(tǒng)計。

3安科瑞動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)介紹設備選型

3.1軟件介紹

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備運行故障,，保證維護人員安全,，延長設備使用壽命，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。

系統(tǒng)功能

（1）展示當前數(shù)據(jù)中心總能耗,，IT能耗,，空調能耗，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狀態(tài)，并可以對數(shù)據(jù)進行報警設置和分級,，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,、開關狀態(tài),、插接點溫度，并對數(shù)據(jù)進行報警設置和分級,。

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

（13）監(jiān)測精密空調的回風溫濕度，出回水溫度,，并可以設定精密空調的溫濕度,，達到更好的控制效果。

（14）監(jiān)測數(shù)據(jù)中心溫濕度,、開關門,、水浸、煙霧,、噪聲,、氣體濃度狀態(tài)等參數(shù)。曲線圖直觀明了,，同時支持歷史數(shù)據(jù)查詢

（15）通過列表顯示各類報警事件數(shù)量,，通過柱狀圖顯示逐日報警數(shù)量，提供報警總數(shù)以及增長趨勢,。

（16）維管理功能,，可針對數(shù)據(jù)中心各主要設備進行巡檢派工，消缺,，搶修等維護工作,。

3.2動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)設備選型

4結束語

該研究從頂層設計出發(fā),，建立數(shù)據(jù)中心綜合監(jiān)控管理平臺,，實現(xiàn)機房基礎設施的一體化監(jiān)控、管理,。該系統(tǒng)具備全面的監(jiān)控管理功能,、系統(tǒng)兼容能力、系統(tǒng)擴展能力,。設計建設流程化、信息化,、自動化,、智能化、可視化的數(shù)據(jù)中心基礎設施監(jiān)控管理系統(tǒng),。

可以實現(xiàn)機房基礎設施精細化管理,，保障機房可用性,；實現(xiàn)高度統(tǒng)一的信息共享、相互協(xié)調和聯(lián)動功能,，機房整體監(jiān)控及管理所需要的重要信息進行綜合處理,、集中管理；實現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的信息共享和集中的設備監(jiān)控,、報警管理等功能,，并通過信息發(fā)布系統(tǒng)實現(xiàn)關鍵信息的展示與交互操作。

為機房內各系統(tǒng)及設備運行提供高度穩(wěn)定可靠的監(jiān)控信息資源,，減少了管理人員的負擔,，能夠快速高效的排除故障，并對已發(fā)生的故障做出全面的數(shù)據(jù)分析,。