摘要：介紹了數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，并結(jié)合原理圖進(jìn)行了詳細(xì)分析。該系統(tǒng)主要監(jiān)控數(shù)據(jù)中心的電源設(shè)備和環(huán)境參數(shù)，如UPS、電池、配電柜、溫濕度、漏水監(jiān)測等。將實現(xiàn)多機(jī)房、微模塊遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)管，從而為提高數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)PUE值奠定堅實基礎(chǔ)。
1.引言
數(shù)據(jù)中心動態(tài)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是遠(yuǎn)程監(jiān)控數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，是管理運維人員遠(yuǎn)程集中維護(hù)和操作的基本支撐工具，是展示數(shù)據(jù)中心能效、協(xié)助節(jié)能的有效平臺，可以監(jiān)控機(jī)房內(nèi)各種設(shè)備的動態(tài)設(shè)備參數(shù)、環(huán)境狀態(tài)、能效測量和位置。通過環(huán)境狀態(tài)感知、環(huán)境狀態(tài)采集、環(huán)境狀態(tài)異常報警、環(huán)境狀態(tài)保存和環(huán)境狀態(tài)呈現(xiàn)等幾個步驟，可以實現(xiàn)上述監(jiān)控功能。
(1)機(jī)房動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測對象包括：柴油發(fā)電機(jī)、配電柜、列頭柜(或母線槽)、UPS、電池組、溫度和濕度、水滲漏、精密空調(diào)、氫氣檢測、視頻監(jiān)控、門禁等。最終集成在動環(huán)監(jiān)控平臺上進(jìn)行統(tǒng)一管理。在故障報警之前，可以進(jìn)行預(yù)警。當(dāng)故障報警發(fā)生時，可以通過各種方式通知管理人員，管理人員可以方便地設(shè)置和調(diào)整報警參數(shù)和條件。
(2)系統(tǒng)將通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，采用B/S結(jié)構(gòu)，便于遠(yuǎn)程訪問和集中監(jiān)控。監(jiān)控設(shè)備或子系統(tǒng)通過串聯(lián)/網(wǎng)絡(luò)連接到監(jiān)控服務(wù)器；每個智能設(shè)備根據(jù)同一設(shè)備的一定數(shù)量分為不同的組，通過串聯(lián)連接的每個組設(shè)備手拉手串聯(lián)，然后連接到嵌入式收集器；該項目通常在消防值班室配備監(jiān)控服務(wù)器，也可以在電力室配備監(jiān)控服務(wù)器。嵌入式收集器和監(jiān)控服務(wù)器數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫實時同步，以便監(jiān)控和報警。嵌入式收集器具有該存儲功能?！珨?shù)據(jù)為12個月。
以下是系統(tǒng)監(jiān)控的設(shè)備和參數(shù)的詳細(xì)介紹。
1.1動力監(jiān)控
1.1.1柴油發(fā)電機(jī)監(jiān)測
通過柴油發(fā)電機(jī)帶來的智能數(shù)據(jù)接口，可以實時監(jiān)控和顯示發(fā)電機(jī)的三相輸出電壓、三相輸出電流、輸出功率、輸出頻率、啟動電池電壓、液位和工作狀態(tài)。同時，發(fā)電機(jī)的工作模式(手動自動)也可以、開關(guān)的自動轉(zhuǎn)換（ATS）監(jiān)測和報警各種故障，如狀態(tài)、柴油泄漏、啟動失敗、過載、緊急停車等。
1.1.2開關(guān)電源監(jiān)控
三相輸入電壓、三相輸出電流、輸入頻率、輸出母線電壓、整流模塊單體輸出電流、總負(fù)載電流、電池充電電流、主要分路電流等參數(shù)通過智能數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)實時監(jiān)控。通過開關(guān)電源的智能接口，信號通過總線連接到數(shù)據(jù)采集器，監(jiān)控平臺監(jiān)控機(jī)房內(nèi)開關(guān)電源的運行情況。
1.1.3配電柜、列頭柜和開關(guān)監(jiān)控
監(jiān)控信號線連接到列頭柜、UPS輸入柜、UPS輸出柜、二級空調(diào)配電柜的智能接口電量計，納入統(tǒng)一監(jiān)控平臺。監(jiān)控相電壓、線電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、頻率等參數(shù)。各配電柜總進(jìn)線的三相電源，同時監(jiān)控各回路開關(guān)和ATS開關(guān)的狀態(tài)。
1.1.4UPS主機(jī)監(jiān)控
監(jiān)控平臺軟件通過UPS設(shè)備提供的智能數(shù)據(jù)接口實時監(jiān)控UPS。對UPS參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控:輸入輸出和旁路電力參數(shù)(電壓、頻率、負(fù)載數(shù)據(jù)等)。)，電池參數(shù)(總電壓、總充放電電流、溫度、備用時間等。)，工作狀態(tài)(工作模式)，同步狀態(tài)，UPS/旁路電源、整流器、逆變器、旁路、電池部件等故障狀態(tài)等。
1.1.5電池監(jiān)測
通過單個電池檢測模塊連接每個電池，然后電池檢測儀通過總線將信號連接到數(shù)據(jù)采集器，實時監(jiān)控電池報警。此外，它還能實時監(jiān)控電池組的總電壓、充放電電流、單節(jié)電池電壓、單節(jié)電池內(nèi)阻(可選)和極柱溫度，并具有單節(jié)電池模擬量監(jiān)控接入功能。
1.2環(huán)境監(jiān)控
1.2.1溫度和濕度監(jiān)測
帶液晶顯示面板的溫濕度傳感器安裝在機(jī)房重要區(qū)域(如冷熱通道、UPS室、電池室等)。)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即啟動報警。設(shè)備的熱出風(fēng)口不允許安裝溫濕度傳感器。溫濕度傳感器監(jiān)測環(huán)境溫度和濕度，不僅可以在液晶面板上看到當(dāng)前的實時溫度和濕度值，還可以通過總線將信號連接到數(shù)據(jù)采集器中進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控，同時可以與其他設(shè)備或系統(tǒng)聯(lián)動。如果溫度過高，空調(diào)制冷可以自動啟動。
1.2.2漏水監(jiān)測
在有水源的地方，如空調(diào)主機(jī)周邊區(qū)域、空調(diào)排水管周邊區(qū)域、機(jī)房內(nèi)含水管周邊區(qū)域等。，安裝定位水浸傳感器(通常是漏水繩)。水浸主機(jī)控制器直接將漏水報警信號通過總線接入數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行實時監(jiān)控。
1.2.3精密空調(diào)監(jiān)控
當(dāng)機(jī)房溫度異常時，會嚴(yán)重影響機(jī)房其他設(shè)備的運行。精密空調(diào)設(shè)備通過總線直接將監(jiān)控信號接入數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控。通過智能通信接口，實現(xiàn)空調(diào)狀態(tài)(開機(jī)、關(guān)機(jī))實時監(jiān)控以下功能。、當(dāng)前溫度值、工作模式、空調(diào)模式、風(fēng)速、調(diào)溫設(shè)置、定時啟動時間、溫度控制啟動上下限閥值等。
1.2.4濕膜加濕器監(jiān)控
可以通過智能數(shù)據(jù)接口，監(jiān)控機(jī)房、電力室、配套房間濕膜加濕器的運行參數(shù)和故障報警。
1.3其他監(jiān)控
1.3.1視頻監(jiān)控
視頻監(jiān)控作為安全控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控和事故追溯的重要手段，應(yīng)在施工初期提前按要求部署視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并通過攝像頭等設(shè)備對關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。
機(jī)房的所有分區(qū)都有監(jiān)控，重要機(jī)房的所有過道和冷熱通道至少設(shè)置了兩個攝像頭形成對射，沒有盲點覆蓋，配備7*24小時視頻監(jiān)控條件。通常采用1080P高清攝像頭，配備具有人臉識別功能的攝像頭和門禁大門進(jìn)出機(jī)房大廳。所有視頻數(shù)據(jù)保存時間為90天，具有智能監(jiān)控、離線報警等功能。
1.3.2門禁管理
門禁管理可以在線授權(quán)和撤銷，配置門禁參數(shù)，遠(yuǎn)程操作開門，事故斷電常開，防止撤銷等。它具有持卡人員配置管理功能，可以配置管理部門人員信息，可以按時分配持卡人員權(quán)限。該系統(tǒng)可以實時反映當(dāng)前的門禁狀態(tài)，遠(yuǎn)程操作門禁開關(guān)，實時監(jiān)控持卡人員的進(jìn)出情況，實時提示操作結(jié)果和報警信息?？梢圆樵?nèi)藛T的進(jìn)出記錄、操作記錄、報警記錄，管理各種信息，輸出各種統(tǒng)計報表。
1.3.3新風(fēng)機(jī)組監(jiān)控
監(jiān)控新風(fēng)機(jī)組風(fēng)扇的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手自動狀態(tài)、新風(fēng)閥執(zhí)行器的開關(guān)狀態(tài)、過濾網(wǎng)堵塞狀態(tài)(壓差)、送風(fēng)溫度等，控制電動閥開度，新風(fēng)機(jī)組的開閉(雙DO)、開啟和關(guān)閉新風(fēng)閥執(zhí)行器(雙DO)。
1.3.4氫氣監(jiān)測
通過采集模塊數(shù)據(jù)，監(jiān)測電池室內(nèi)氫氣濃度，采集氫傳感器濃度。
1.3.5各類風(fēng)機(jī)監(jiān)控
對送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、補風(fēng)機(jī)等各類風(fēng)機(jī)的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手自動狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控，控制風(fēng)機(jī)的開啟和關(guān)閉(雙DO)。
注:最后三項監(jiān)控現(xiàn)在通常納入BA系統(tǒng)。根據(jù)氫氣監(jiān)測、制冷劑泄漏監(jiān)測等。，各種風(fēng)扇的啟動和停止應(yīng)聯(lián)動管理。如果風(fēng)扇管理多個機(jī)房，風(fēng)閥執(zhí)行器的啟動和停止應(yīng)聯(lián)動管理。新風(fēng)機(jī)組監(jiān)控通常有兩種模式:(1)如果新風(fēng)機(jī)組使用冷凍水作為冷源，則由BA系統(tǒng)監(jiān)控具體的DI。、DO、AI、AO信息點；(2)如果直彭新風(fēng)機(jī)組使用特定介質(zhì)作為冷源，自帶室外機(jī)組，通常通過智能數(shù)據(jù)接口將產(chǎn)品自成一體，整體連接到BA。
1.4原理圖展示
2.動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
通過數(shù)據(jù)中心動態(tài)環(huán)境監(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(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，并進(jìn)行了實時報警，確保數(shù)據(jù)中心的正常運行，避免了配電設(shè)備運行故障，保證了維護(hù)人員的安全，延長了設(shè)備的使用壽命，降低了配電室的粗放式管理，導(dǎo)致成本過高。同時實現(xiàn)動態(tài)環(huán)境監(jiān)控，分析各種能耗和能效，幫助用戶優(yōu)化能效。
2.1系統(tǒng)功能
(1)通過儀表盤直觀展示當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的總能耗、IT能耗、空調(diào)能耗等能耗，并計算出當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的實時PUE值。
(2)選擇查看數(shù)據(jù)中心中低壓配電系統(tǒng)的主接線圖，并在一張圖中顯示配電系統(tǒng)目前的遙測、遙信數(shù)據(jù)和狀態(tài)。實時監(jiān)控各配電柜的電壓、電流等電力參數(shù)，變電站的溫度、濕度、煙霧、水浸、門禁等環(huán)境條件。
(3)電氣接頭溫度實時監(jiān)測，無線測溫傳感器監(jiān)測接頭溫度安裝在斷路器觸頭、觸臂、母排和電纜連接處，便于提前發(fā)現(xiàn)溫度異常引起的事故。
(4)監(jiān)控負(fù)載率、頻率、功率因數(shù)、三相不平衡等各種變壓器參數(shù)。，并顯示歷時曲線圖和實時數(shù)據(jù)變化。幫助用戶直接
(5)電能質(zhì)量在線監(jiān)測，可監(jiān)測暫態(tài)事件記錄、ITIC容忍曲線等。電流和電壓諧波畸變率、電壓暫升暫降暫停等。
(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)控UPS溫度、電池電壓、當(dāng)前負(fù)載下的剩余時間等數(shù)據(jù)。
(7)顯示單個電池的電壓、內(nèi)阻和溫度，預(yù)測電池攜帶時的剩余時間，每個電池數(shù)據(jù)都可以設(shè)置異常報警，及時發(fā)現(xiàn)電池異常。
(8)展示精密配電柜內(nèi)進(jìn)線和饋線電路的電氣參數(shù)，包括電流、電壓、功率、電能和開關(guān)狀態(tài)，并可設(shè)置和分級數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)取自精密配電柜的測量模塊。
(9)展示智能小母線的始端箱和插入箱的電氣參數(shù)，包括電流電壓、開關(guān)狀態(tài)和插入點溫度，并設(shè)置和分級數(shù)據(jù)。
(10)通過平面圖顯示數(shù)據(jù)中心的能源分布、設(shè)備分布以及設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)。點擊平面圖上的設(shè)備進(jìn)入具體的設(shè)備監(jiān)控界面。
(11)當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的PUE值和歷史PUE曲線實時顯示。并顯示每個子項目的能耗和能耗排名。監(jiān)控變壓器的運行和負(fù)載，并給出本月變壓器的輸出電能排名。
(12)顯示每月/年的電能消耗報表，可以顯示具體電路的曲線圖和餅圖。對數(shù)據(jù)中心用電數(shù)據(jù)進(jìn)行同比和環(huán)比分析比較，查看用電趨勢。
(13)監(jiān)測精密空調(diào)的回風(fēng)溫度和濕度，并能設(shè)定精密空調(diào)的溫度和濕度，從而達(dá)到更好的控制效果。
(14)監(jiān)測數(shù)據(jù)中心的溫度、濕度、開關(guān)門、水浸、煙霧、噪音、氣體濃度等參數(shù)。曲線圖直觀清晰，支持歷史數(shù)據(jù)查詢
(15)通過列表顯示各種報警事件的數(shù)量，通過柱狀圖顯示每天的報警數(shù)量，提供報警總數(shù)和增長趨勢。
維護(hù)管理功能，可對數(shù)據(jù)中心各主要設(shè)備進(jìn)行巡檢、消缺、搶修等維護(hù)工作。
2..2動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)選型方案
3.結(jié)語
數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)將實現(xiàn)多機(jī)房、微模塊遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)集中監(jiān)管，工作人員在總控中心即可統(tǒng)一對數(shù)據(jù)中心下屬多個機(jī)房和微模塊進(jìn)行統(tǒng)一管理，實時監(jiān)控動力設(shè)備和機(jī)房環(huán)境的狀態(tài)，及時檢測各類故障并通知相關(guān)人員操作處理，可遠(yuǎn)程進(jìn)行維護(hù)、數(shù)據(jù)備份、升級，提高機(jī)房無人值守的安全可靠性。同時，能對數(shù)據(jù)中心園區(qū)、每棟建筑、每個機(jī)房、每個微模塊乃至每個機(jī)架機(jī)柜的能效進(jìn)行計量展示，協(xié)助制定合理的節(jié)能方案，從而為提高PUE值、降本增效奠定堅實的基礎(chǔ)。
【參考文獻(xiàn)】
【1】GB50314-2015.《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》. 北京：中國計劃出版社，2015.
【2】常紅波．淺談數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)［Ｊ］．信息技術(shù)與信息化，2019（12）：13-15.
【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.5版
