机房动态环境监测系统

李先洲

（山东高速股份有限公司泰安运管中心泰安信息分中心，山东 泰安 271000）

1 机房动态环境检测系统建设的实际意义

《交通强国建设纲要》要求推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合，推动智慧高速建设。其中，机房是所有信息系统的基础，在信息系统中发挥着至关重要的作用。泰安运管中心隶属山东高速股份有限公司，辖区内共9 处收费站，该单位负责辖区内10 处机房的管理工作。

为了确保机房的稳定运行，集中监管，需对机房进行监测和维护，及时发现问题，及时解决问题，能够有效地避免问题的扩大与升级。其中，机房可分为UPS 室和主机房。而通常机房需要监测的参数主要包括[1]：

1.1 机房温、湿度参数

机房温、湿度是机房环境中的重要评价指标。根据《计算站场地技术条件》（GB 2887—89）要求，机房内的环境温度、湿度最好控制在22±2℃、45%～60%RH。机房温度过高过低都不利于设备的运行。如果机房温度过高，服务器系统将过热，可能出现死机和数据丢失的状况。而湿度对机房设备的影响也很大，机房环境中湿度过大，极易造成设备中的插接件、电路板和线缆的绝缘性降低，严重时还可造成电路短路。

1.2 UPS 运行状态

UPS 电源的工作状态有正常运行状态、电池工作状态、旁路运行状态和旁路维护状态，其具备不停电功能、交流稳压功能、净化功能和管理功能，解决了电网停电问题、电压剧烈波动问题、电网与电源污染问题和交流动力维护问题。因此，对于UPS 运行状态的监测尤为重要。为了更好地监测UPS 运行状态，需要观测其蓄电池状态、输入/输出端的各相电压、线电压、空载损耗、功率因数、效率、输出电压波形失真度及输出电压的频率等。

1.3 空调系统运行状态

空调系统为机房提供合格的温度、湿度和空气洁净度，同时，针对空调系统运行时的能源浪费问题，设计了自动启停系统，使其具备高显热比、高能效比、高可靠性、高精度等特点。

1.4 消防系统运行状态

机房消防系统监测对防火分区内火灾报警信号进行实时检测，并对火警信号设置的消防联动设计运行情况进行监控和记录。针对机房等电子设备集中的设备间多使用七氟丙烷（HFC-227ea、FM-200）作为灭火媒介。

1.5 水浸采集器

众所周知，机房防水是一项极其重要的防范措施。全隔离密封型水浸变送器通常为常开状态，一旦电极触水，它的阻抗就会发生变化，常开开关闭合，同时通过所属的集成芯片将信号进行放大、整形、比较后形成电平高低变化，以指示所处位置有水。其结构采用了一体化全密封包装，可以防止液体渗入，提高了系统的寿命和运行的可靠性。

1.6 视频联动系统

系统中可添加项目现场的摄像头，发生火警后系统可直接弹出该区域摄像头，查看现场视频，快速确认警情地点实时状态，提高事件处理效率，做到让数据“多跑路”、群众少跑腿；后台记录原始数据，可查看历史录像记录，为后期溯源提供依据。

2 机房动态环境监测系统架构设计

机房动态环境监测系统的设计架构采用4 层模式，分别为感知层、传输层、服务层、应用层，其系统架构设计如图1 所示。

图1 机房动态环境监测系统架构设计图

图中4 个层面相互关联，共同完成机房动态环境检测的任务。应用层的数据中心中央平台作为人机交互入口，是用户直接使用的人机交互窗口，主要实现报警故障监控、基础档案维护、地理信息展示、消防设施维保、数据统计分析、值班维保人员管理。服务层由通信服务器、应用服务器、数据库服务器、前端显示终端、相关浏览器等人机交互界面等组成。通信服务器向下与传输层通信，向上与应用服务器通信，是通信的核心，应用服务器与综合管理平台通信，实现信息上传和命令下发。传输层由传输设备组成，完成感知层上传数据收集、存储、处理，由通信服务器实现信息采集信息上传和命令下发。感知层由各类传感器及其系统控制器组成，实现对现场监测设备的实时信息采集，并通过RS232、RS485 或TCP/IP 将数据上传[2]。

3 检测功能的实现

3.1 温湿度检测

在需要检测的机房内按照一定范围划为若干测温、测湿工作区，在工作区内安装一定数量的温湿度传感器，实时监测当前工作区的温湿度。温湿度子系统工作前需要预设合理的温湿度范围值，使用者通过应用层的数据管理平台进行温湿度范围的设置，预设数据存储到温湿度子系统控制单元中。控制单元按照固定频率通过IIC 总线读取各个工作区的传感器数据，当某个工作区的温湿度值出现异常时，控制单元接收到巡检信号后，通过RS485 接口和通信协议进行事件上报，应用层可以通过PC 屏幕进行显示，同时按照预先设定好的联动关系进行联动，如温度过低时可以联动空调进行制热动作。

3.2 UPS 检测

UPS 的检测采用智能电力采集模块，无须损坏原有的电源线配接。模块的工作原理：首先通过互感效应获取到电源线上的电能情况，其次高性能的嵌入式控制器通过分压电路进行ADC 采样，然后将ADC 采样值与预设值进行比较，判断当前的电能情况，包括蓄电池状态、输入/输出端的各相电压、线电压、空载损耗、功率因数、效率、输出电压波形失真度及输出电压的频率等。当检测参数与预设参数不一致时，控制单元接收到巡检信号后，通过RS485 接口和通信协议进行事件上报。

3.3 音频子系统

音频子系统的搭建使用统一采购各个不同焦距段的海康威视摄像头+萤石云平台+插件接入的方式进行集中监管。音频摄像头根据用途和安装位置被编入不同分组中，通过TCP/IP 协议上传至服务器，使用液晶屏幕进行统一显示。针对特殊区域采用系统自带的人形检测功能，通过插件可以将萤石云系统推送的信息接入数据管理平台上，使用者可以通过查看提示判断有无人员出没。

3.4 消防子系统检测

目前，对消防系统的检测主要依赖于消防设备厂家提供的消防报警控制器，一般都放置于消防控制室内，有专人进行值班看守。为了整合系统、实现集中管理，将消防报警控制器通过RS485 总线并入系统。机房安装有消防报警系统、气体灭火系统。消防报警系统由消防报警控制器、烟温复合探测器、声光警报器组成。当发生火警时，烟温复合探测器可以感知温度或烟雾的变化，相比于传统的气敏电阻类烟雾报警器，其稳定的工作性能大大地提高了警示信号的可靠性和可信度。

在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室，干扰了带电粒子的正常运动，电流、电压就会有所改变，破坏内外电离室之间的平衡。当达到临界阈值后进行火警事件上报，消防报警控制器接收到报警后启动声光警报器进行报警。气体灭火系统由气体灭火控制器、气体释放警报器、紧急启停按钮和灭火媒介组成，灭火媒介存储在钢瓶中。当火警联动启动气体灭火时，气体灭火控制器控制钢瓶喷洒灭火媒介，通常选用七氟丙烷，同时启动气体释放警报器，工作人员可以手动启动或停止气体灭火系统工作。气体灭火控制器、消防报警控制器通过RS485 接口和通信协议进行事件上报，消息在应用层进行显示。

3.5 水浸检测

由于机房内都是运行中的电子仪器设备，因此要时刻检测机房内有无漏水。将漏水检测设备布置安装在空调管道等其他易发生水浸隐患的区域附近，保证电子仪器设备的稳定运行。当发生漏水时，水浸传感器将水警信号通过IIC 上传给工作区的嵌入式主机，嵌入式主机通过RS485 接口和通信协议进行事件上报，由应用层的软件对漏水进行实时监测，显示发生水浸的位置，同时产生报警事件进行记录存储即有相应的处理提示，第一时间发出报警并接入告警管理，之后启动报警系统，以提醒相关管理人员进行处理，避免造成更大的损失[3]。

4 机房动态检测系统的使用说明

无人机房监测系统由机房温湿度监测系统、UPS运行状态监测系统、空调系统运行状态监测系统、消防系统运行状态监测系统、防浸水系统监测系统、视频联动监测系统和短信报警通信系统多种系统联合组成。其功能全面，通过数据中心中央管理平台简单预设参数和操作界面就可以实现对机房的全方位监测，要求简单，上手难度较小。机房设备示意图如图2所示，UPS 监控界面如图3 所示。

图2 机房设备示意图

图3 UPS 监控界面图

5 结语

本文通过对温湿度检测、UPS 检测、音频子系统、消防子系统检测和水浸检测的设计，建设了机房动态环境监测系统，将机房维护工作由运维人员定期巡逻检查转变为远程查看与自动报警，大大地减少了机房维护工作所需要的人力资源，通过软件定期收集统计报表，精准地统计机房各设备的运行工作状态、故障率，从而减轻机房的维护工作、提高系统设备的使用寿命。同时，在智慧高速建设的关键阶段，该系统的建立将成为智慧高速发展的助推剂。