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中心機房安全自動(dòng)化監控系統的設計論文
摘 要：隨著(zhù)信息技術(shù)的高速發(fā)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(xiàn)室、基站等)已經(jīng)成為各類(lèi)企事業(yè)單位業(yè)務(wù)管理的核心平臺；配置了網(wǎng)絡(luò )設備、計算機服務(wù)器及其它通訊設備的機房成為數據交換與存儲的重要場(chǎng)所，需要特別的措施加以防護。
關(guān)鍵詞：機房；安全自動(dòng)化；監控系統
根據有關(guān)調查，機房溫度過(guò)高會(huì )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(pán)磁帶會(huì )因為熱脹效應造成記錄錯誤。計算機的時(shí)鐘主頻在溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)都會(huì )降低。目前許多機房的管理不得不采用24小時(shí)專(zhuān)人值班來(lái)定時(shí)巡查機房場(chǎng)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(shí)排除故障。中心機房的安全自動(dòng)化不僅要進(jìn)行環(huán)境的檢測保護，還要進(jìn)行整體的設計規劃。
1.機房安全自動(dòng)化監控的系統功能與要求
機房環(huán)境監測系統，主要用于通訊機房的溫度、濕度、煙霧、噪聲、空氣潔凈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，并將數據傳輸到PC機上進(jìn)行數據存儲與分析，并輸出打印曲線(xiàn)，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(wú)人或少人值守，為機房高效的管理和安全運營(yíng)提供有力的保證。主要應實(shí)現：
1.1在線(xiàn)實(shí)時(shí)24小時(shí)連續的采集和記錄
監測點(diǎn)位的溫度、濕度、風(fēng)速、二氧化碳、光照、空氣潔凈度、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(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和記錄存儲監測信息，監測點(diǎn)位可擴充多達上千個(gè)點(diǎn)；
1.2設定各監控點(diǎn)位的溫濕度報警限值
當出現被監控點(diǎn)位數據異常時(shí)可自動(dòng)發(fā)出報警信號，報警方式包括：現場(chǎng)多媒體聲光報警、網(wǎng)絡(luò )客戶(hù)端報警、電話(huà)語(yǔ)音報警、手機短信息報警等。上傳報警信息并進(jìn)行本地及遠程監測，系統可在不同的時(shí)刻通知不同的值班人員；
1.3數據集中器提供USB接口
在沒(méi)有配監控電腦或監控電腦損壞、癱瘓，可隨時(shí)用U盤(pán)導出將數據轉至其它電腦。
1.4數據無(wú)線(xiàn)傳輸
數據集中器端提供具有信號輸出協(xié)議的端口，可接通信設備(GPRS DTU等)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸。
1.5溫濕度監控
采用標準windows 98/2000/XP全中文圖形界面軟件，實(shí)時(shí)顯示、記錄各監測點(diǎn)的溫濕度值和曲線(xiàn)變化，統計溫濕度數據的歷史數據、最大值、最小值及平均值，累積數據，報警畫(huà)面。
1.6打印報告
監控主機端利用監控軟件可隨時(shí)打印每時(shí)刻的溫濕度數據及運行報告。
1.7數據處理與通訊能力
采用計算機網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)，局域網(wǎng)內的任何一臺電腦都可以訪(fǎng)問(wèn)監控電腦，在線(xiàn)查看監控點(diǎn)位的溫濕度變化情況，實(shí)現遠程監測。系統不但能夠在值班室監測，領(lǐng)導在自己辦公室可以非常方便地觀(guān)看和監控。
1.8可擴充多種記錄數據分析處理軟件
能進(jìn)行繪制棒圖、餅圖，進(jìn)行曲線(xiàn)擬合等處理，可按TEXT格式輸出，也能進(jìn)入EXCEL電子表格等office的軟件進(jìn)行數據處理。
1.9控制軟件的編制采用軟件工程管理
開(kāi)放性與可擴充性極強，由于采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(wǎng)絡(luò )化設計，系統可根據需要升級軟件功能與擴展硬件種類(lèi)。
1.10系統設計時(shí)預留有接口
可隨時(shí)增加減硬軟件設備，系統只要做少量的改動(dòng)即可，可以在很短的時(shí)間內完成�？筛鶕吆头ㄒ幍母淖冸S時(shí)增加新的內容。
此外，設備改進(jìn)、檢修過(guò)程中及檢修完成后，均不需要停止或重新啟動(dòng)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(dòng)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)使用周期和可擴充性。網(wǎng)絡(luò )數據中心設計使用時(shí)間須達到5至10年。一般都不是一步到位，在規劃設計時(shí)，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于改進(jìn)。(2)可用性。系統工程標準化．最大限度減省人為錯誤。并具有全面的說(shuō)明文檔。(3)易管理性。具有相關(guān)的檢測、報警功能，圖形化的管理界面。(4)易于維護和維修。降低系統的復雜性，減少平均故障恢復時(shí)問(wèn)。
2.2建立合理安全的供電系統
一個(gè)設計良好的供電系統能給負載提供優(yōu)質(zhì)電源。然而在實(shí)際應用中，許多問(wèn)題又往往是供電系統本身引起的。因此建立一個(gè)合理的、安全的供電系統成為機房建設中最重要的一個(gè)環(huán)節。
(1)對市電的要求。為保證機房供電，常見(jiàn)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余，或者是配備發(fā)電機組，以解決較長(cháng)時(shí)問(wèn)停電問(wèn)題。在配置發(fā)電機組時(shí)，其容量應考慮不少于UPS電源額定輸出功率的2倍，以保證發(fā)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(gè)過(guò)程首先需要列出所有這峰設備．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。然后必須調整數據以反映預期的真實(shí)負載。
(2)UPS容量的確定。一般來(lái)說(shuō)，UPS容量的確定主要是要滿(mǎn)足當前負載的需要，同時(shí)也要考慮兩個(gè)因素：1)UPS容量較負載不宜過(guò)大或過(guò)小。負載過(guò)小會(huì )在市電停電時(shí)可能造成電池組小電流過(guò)度放電，而影響電池壽命。負載過(guò)大，逆變器處于重載運行，其輸出波形將發(fā)生畸變，輸出電壓幅值抖動(dòng)過(guò)大。一般UPS負載量在300%至80%之間較為理想。2)UPS最好采用柔性規劃。應考慮中長(cháng)期發(fā)展趨勢，并在選型中挑選可并機或多機運行的機型。以使中長(cháng)期負載容量增大時(shí)，通過(guò)UPS并機擴大其輸出容量。相應地，配置UPS輸入輸出配電箱時(shí)，應預留多臺UPS的輸入開(kāi)關(guān)和中遠期的負荷分路開(kāi)關(guān)，以便于今后擴容。
2.3正確配置UPS后備電池
為保證電網(wǎng)停電時(shí)能利用UPS電源繼續向計算機提供高質(zhì)囂供電，后備電池的配置尤為重要。當負載不允許被中斷供電時(shí)。機房?jì)萓PS電池后備時(shí)間應大于從市電中斷到恢復的時(shí)間或到發(fā)電機組正常供電所需時(shí)間。在布置機房設備排列時(shí)，應盡量使電池組靠近UPS主機，縮短兩者連線(xiàn)長(cháng)度。同時(shí)。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(xué)
為了提高UPS供電的可靠性�？刹捎枚喾NUPS冗余連接方式。各種方式都有優(yōu)缺點(diǎn)，考慮方案時(shí)要根據實(shí)際負載情況，選擇合適的模式。冗余連接方式大致三種：1)雙機主從式熱備份。將作為從機的UPS1輸出接到另一臺作為主機的UPS2的旁路輸入，正常運行時(shí)由UPS2供電，UPS1處于備份。2)功率均分并聯(lián)備份。該系統將兩臺或多臺UPS逆變單元并聯(lián)運行，兩臺(或多臺)逆變器同時(shí)向負載均分供電。3)并聯(lián)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并聯(lián)，共擁旁路。正常時(shí)兩臺整流器同時(shí)向兩逆變器供電，并向兩組電池充電，通過(guò)逆變器輸出靜態(tài)開(kāi)關(guān)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為備用。
2.5制冷系統盡量節能
保持中心機房的溫度和濕度對于機器平穩運行至關(guān)重要．設計溫度應在22℃至26℃和相對濕度35%至50%范圍內。對于空調的選擇，一般的普通空調沒(méi)有足夠大的送風(fēng)量以及專(zhuān)用的加濕系統、過(guò)濾系統和控制系統，可能會(huì )出現高溫、高濕而導致環(huán)境溫度大范圍波動(dòng)。精密卒調的制冷系統可以使溫度和濕度的變化維持在一個(gè)設定的范圍內，從而提供敏感電子設備所需要的恒溫恒濕的環(huán)境．避免發(fā)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柜和刀片服務(wù)器的散熱問(wèn)題，合理的機柜布局能使機柜內空氣流通順暢。避免局部溫度異常，提高制冷效率。選擇空調系統的制冷容量要根據機房的發(fā)熱總量確定，這包括機房的IT設備、UPS、配電系統、照明等發(fā)熱都計算在內。
2.6場(chǎng)地裝修與消防應合理
機房場(chǎng)地裝修工程主要包括照明、吊頂、隔斷墻、門(mén)、窗、墻壁裝修、地面等。需要注意：(1)根據機房具體情況合理布局，預留綜合布線(xiàn)的出人口。(2)出于防塵和節能方面的考慮。通常采用了無(wú)窗結構形式。(3)活動(dòng)地板最好采用全鋼地板。機房地板架空高度要在180mm至400mm．目的是為給空氣分配系統、數據線(xiàn)傳輸場(chǎng)所、電源管線(xiàn)鋪設、接地銅網(wǎng)鋪設、鋪設冷凍水其它同類(lèi)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(mén)和在窗外加裝金屬防盜網(wǎng)�；馂氖歉黝�(lèi)機房町能遇到的各種災害中．發(fā)生次數最多、危害最大的災害之一，一旦機房?jì)劝l(fā)生火災，將直接危害人員、設備、網(wǎng)絡(luò )通訊和數據資料的安全，火災會(huì )帶來(lái)巨大損失。傳統的水、泡沫、干粉和煙霧系統都不適用于機房滅火。鹵代烷(1211、1301)滅火劑也因為破壞臭氧層被禁用，二氧化碳是當前性?xún)r(jià)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。具體采用哪一種滅火系統要在具體工程中進(jìn)行投資比較后決定。
2.7安排好防雷接地
根據防雷規范要求．配電系統可采用三級分流，因此在總電源進(jìn)線(xiàn)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(jìn)線(xiàn)處安裝二級電源浪涌保護器，在重點(diǎn)的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò )設備端，設計安裝蘭級精細保護的浪涌保護器。地線(xiàn)是機房建設當中非常霞要的一個(gè)環(huán)節。良好的接地系統．不僅可以有效地抵制外來(lái)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(huán)境施放噪聲污染。地線(xiàn)主要分為工作接地(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。接地電阻應小于4Ω。設置單獨接地體有困難時(shí)，也可以與其它接地系統合用接地體，接地電阻應小于0.5Ω。需要強調的是采用聯(lián)合接地的方式時(shí)，保護地線(xiàn)必須采用三相五線(xiàn)制中的第五線(xiàn),與交流電流的零線(xiàn)必須嚴格分開(kāi)。
2.8加強建設環(huán)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(huán)境監控系統由溫濕度變送器、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(gè)點(diǎn)的溫濕度、煙霧火警、水浸狀況、市電停電告警、UPS的狀態(tài)等環(huán)境信息輸入到監控主機。監控主機對各種告警信息進(jìn)行分級、分類(lèi)處理，通過(guò)現場(chǎng)聲、光告警和遠程無(wú)線(xiàn)(如手機短信、電子郵件)告警，可及時(shí)、有效、準確地通知相關(guān)人員處理，提高運維工作的效率和水平。
總之，利用機房環(huán)境監測系統，能使機房監測的信息通過(guò)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(fā)現故障報警隨時(shí)解決，對安全隱患進(jìn)行記錄和綜合分析，最終尋求解決途徑。進(jìn)行整體的機房安全自動(dòng)化監控的設計規劃，有助于中心機房安全運作、穩定發(fā)揮作用。
參考文獻:
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