数据中心动力环境监控的实现

吴向阳，赵广超，田 宁，王 琰

（中国人民解放军63887 部队，河南 洛阳 471000）

0 引 言

随着通信技术的不断发展，通信装备性能不断提高，对数据中心环境的要求也越来越高，其中供电系统在整个通信数据中心中处于核心地位。电源设备对数据中心环境要求越来越高，数据中心建设动力环境实时监控系统，对实现数据中心无人值守发挥着重要作用。动力环境监控系统的稳定、高效、便捷在整个公司内部网络维护管理是不可缺少的一环。数据中心动力环境监控系统的正常运行和数据的实时监控，是确保整个公司内部网络中通信设备正常运行的重要保障手段。本文探讨了动力环境监控组网和软件设计。

1 动力环境监控的现状和问题

动力环境监控系统是一个由多个监控级通过自下而上逐级汇接的分布式计算机控制系统网络。动力环境监控系统随着通信机房（站）维护管理向无人值守的方向发展，越来越多的公司开展了对机房动力环境监控系统建设和研究。从最初机房建设到当前的动力环境系统建设，经过多年的发展，通信网络技术日新月异，动力环境建设在无人化机房建设中日趋重要。从最初各个厂家自行建设各自的集中监控系统，初步实现了机房无人值守，主要对机房动力设备和环境的数据进行监测和显示，遵循多监少控的原则。随着动力环境监控系统技术的发展日趋成熟，以及通信机房增多、距离远、分散在多处，各厂运行独立、监控单一的功能己远不能满足动力设备和环境维护的需要。远程集中动力环境监控系统已形成对各厂商增值应用，能够提高机房无人值守管理效益，如对各种动力设备进行监控管理、资源环境监控管理、图像监控、智能门禁、温湿度监控等。当前这种动力环境监控系统功能存在一定的受限性，系统平台对数据的收集分发处理能力不足。数据中心虽然能够对所有机房内的数据进行监测，但是无法实现对实时数据进行远程控制，这是当前动力环境监控系统的主要缺点，运维人员对实时数据的收集和分析处理的要求也在不断提高。基于智能化、信息化建设逐渐成熟，动力环境监控系统也必将迎来新的发展并逐步完善各种不足，从而提高远程运维水平。动力环境集中监控存在的问题如下：目前市场上动环产品类型繁多，各个厂家产品的协议不够统一，对集中监控提出了更高的要求；建设时需要花费过高的人力成本和物力成本，对机房环境监控内容不够全面；网络架构、监控软件在Web 科览器上应用还有待进一步完善，包括自定义报表、故障报告、告警处理、图形显示以及数据分析等方面[1]。

2 动力环境监控的基本结构

根据动力环境监控统一管理的基本要求，动力环境监控系统在结构上为树型多层级的数据、音视频监控系统，主要分为3 个等级，分别为监控中心、监控站、监控单元 。其系统结构如图1 所示。

图1 系统结构

（1）监控单元是整个系统中最小管理子单元，可以根据客户实际需求配置多个监控模块和辅助设备，周期性采集各模块传送来的监控信息并进行处理，并通过网络传送给监控中心。

监控单元主要是连接监控中心和监控模块之间的设备，实时不间断地采集运行中的设备的各项参数和设备实时运行情况，时刻向上一级监控传送实时数据信息，在监控中心实现报表统计、存储、显示等[2]。

（2）监控站是监控系统中信息采集和信息处理的关键设备，向下收集监控单元传送来的实时数据，经过处理后向上传送数据，在系统中起到承上启下的作用，在整个系统中发挥着重要的作用。

（3）监控中心具有监视各监控站及其下级设备的实时工作状态、数据、告警信息等功能，周期性采集设备传送来的各类信息，对整个网络中通信设备运行状态及各项参数进行实时监控，并对各模块发出的告警进行处理和管理，同时下发各类指令，完成对整个系统的监控。

监控模块主要包括以下几部分。一是环境监控模块，包括水浸监控、温湿度监控、空调监控。二是安防监控模块，包括视频监控、门禁监控、水浸监控、声光监控。三是消防监控模块，主要包括烟感监控。四是配电监控模块，主要包括市电监控、蓄电池监控、高开监控、不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）监控、电源分配单元（Power Distribution Unit，PDU）开关监控等。

3 动力环境监控系统组网

动力环境监控系统主要依托单位现有光纤线路及网络结构，采用分布式连接，主要有监控中心、监控站、监控单元3 级网络结构，其中网管设在数据中心机房，具有管理网络职能，监控站设置于各数据中心内。动力环境监控网上所有终端设备具有同等等级，在资源共享中具有同等级别，所有数据在网络中实时透明传输，可实现系统稳定可靠[3]。监控系统的设备连接如图2 所示。

图2 设备连接

本系统网络设计的基本原则是高效率、低时延、易操作，实时高效，具有高性能、N+1 冗余、环境适用性强、日常维护操作管理便捷等优点。

监控模块和监控单元之间主要采用网络接口（RJ45）来实现数据采集和传送。蓄电池组的数据采集则通过增加数据采集器来完成，同样通过网络接口进行数据采集。监控单元和监控站通常在同一数据中心内，同样需根据监控单元提供的网络接口进行连接。

监控站和监控中心之间，两者距离较远，通常利用公司内部光纤线网络实现通信，各站计算机在整个网络中处于同等地位[4]。

监控中心与网管中心通常在数据中心内，距离较近，可以通过网线或者电缆直接连接。

4 动力环境监控系统软件设计

动力环境监控系统采用模块化、可视化结构设计，结构灵活、可扩展性强，监控系统网络组网灵活并且能够满足客户对各类不同监控对象的需要。监控系统的组成结构如图3 所示。

图3 监控系统的组成结构

（1）设施监控模块。该模块主要用于显示各监控站分布图、图形，监控模块在线状态和实时监控数据。各模块在线实时状态显示，在网络中断时，模块图标状态变化；告警数量的显示；自动记录不同的监控站、监控模块内容、模块操作日志，并对操作记录进行查询、统计。

（2）门禁管理模块。一是实时监控，主要对监控站大门在线状态、进出时间实时记录。二是控制器设备，增减门禁操作设置，增减人员管理，设置门禁密码及IC 卡等。三是门禁设置，主要包括远程开门设置、进出门时间段、门的状态记录、门号编设等。四是人员管理，即增减人员数量，编辑和管理人员信息。五是门禁记录，记录人员进出时间、进出方式等。

（3）系统管理模块。该模块主要对系统页面、视图进行管理，建立新用户、设置用户密码，时间设置，登录超时管理，系统配置及设置默认监控周期，配置导入导出，系统备份以及升级，操作日志等。

（4）工程配置模块。该模块主要由内容展示区和配置菜单构成，主要内容包括告警告知、告警配置、告警屏蔽、北向连接、存储配置、联动策略、复杂事件处理、端口透传、函数管理等。

（5）工程组态模块。该模块主要编辑各监控站结构布局图、模块图形标示、数据管理、设备连接等。它创建站点、增减及编辑模块，可利用组态模块编辑用户所需监控内容。组态模块可实现可视化编辑，用户可根据需要自定义、删除、增加、修改组件结构内容。

（6）告警模块。该模块能够实现告警显示、告警受理、告警定位、告警事件总览页面、告警弹框、告警等级（分为紧急告警、重要告警和次要告警）管理、告警事件确认、告警列表头自定义、更多告警显示等功能。

（7）历史告警模块。该模块用于告警查询、历史告警显示、告警受理、告警确认、表头自定义、历史告警总览页面等功能。

（8）报表报告模块。该模块可用于监控模块参数查询、告警查询、查询结果显示、数据生成报表等功能，同时可以选择报表模板，生成多样式报表格式。

（9）故障管理模块。显示、处理、确认监控对象故障情况，对来自监控模块设备的告警事件进行监控、报告和存储；对故障进行定位和诊断，隔离故障，提出设备异常方案。

（10）帮助模块。该模块可以提供搜索、查找等功能，包括模块手册、事件搜索、工具栏提示、状态栏提示。

5 动力环境监控发展的趋势

随着通信机房的不断发展，智能化无人值守机房已成为众多企业建设的主要方向，无人化管理这些机房已是企业节约成本、提高效益的主要方式，动环监测技术也在不断成熟和发展，远程集中监控动力环境监测是解决当前无人化机房的主要手段。随着通信技术的发展，动力环境监测发展的趋势主要有以下几个方面。第一，智能化。通信机房可以采用智能化技术采集机房和设备的数据和自主控制系统，实时检测、分析和显示系统运行状态，实现对整个机房动力环境的整体把控。第二，高效、节能。通过采用智能化设备，使得整个通信机房耗能更加精细化和智能化，降低运营成本并提高能效。提高系统的可靠性、可持续性和稳定性，减少故障和维护成本，确保所有设备的运行安全。未来，通信机房动力环境监测的发展将更加高效、可靠和可持续[5]。

6 结 论

本文主要分析了动力环境监控系统的结构、组网、软件管理等内容，针对点位多、数据中心分散、远距离等问题进行分析研究，提出了监控系统的组网结构，并重点对整个动力监控系统的软件部分进行可视化、模块化设计，实现了位点分散、无人值守数据中心动力环境集中监控，为公司内部的网络通信稳定运行提供一定的支撑作用。