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简析数据中心动环监测平台的研究与实现

来源:理士蓄电池 发布时间:2023-06-17 14:44:47 浏览次数:

  1 前言

  随着高校大规模高性能数据中心的兴建,数据中心安全稳定的运行对高校实验室的建设至关重要。对于数据中心每一次的意外事故或者大规模宕机,都可能造成重大的损失,甚至造成不可挽回的灾难。面对可能引起的数据中心安全问题,必须建立一套完整的数据中心机房环境监控系统,保证数据中心机房的正常运行,同时减轻机房维护人员负担,实现机房的科学管理。另一方面,数据中心已经成为能源消耗的大户,如果能对机房环境进行有效地进行实时监测以及智能化的管理,将大大减轻数据中心能耗所带来的成本和环境压力。

  当前,国内外研究学者对动环数据监控系统的建设做了许多研究和改进,吴晓冬等[1]基于嵌入式平台将已有的四层硬件架构升级为市场主流的三层架构,去除了现有的协议转换模块以及配套的电源模块,减少了数据采集过程中RS485至TCP/IP协议转换的环节,提高了动环系统整体性能及运行稳定性。赵东波等[2]基于物联网络,将机房情况通过有线及无线的方式接入,引入故障自动重启程序,并配置微信报警模式进行实时告警,降低了维护工作量。Yan等人[3]创新性地提出了一种基于区块链的环境监测系统,来防止伪造环境数据,确保数据的可靠性。国内学者目前主要在数据分析预测风险以及软件设施部署优化等方面做了一些改进,例如南京邮电大学饶厚和[4]提出,在构建动态环境监测系统时,有必要应用相关分析方法进行风险评估和分析。大连理工大学的李家军[5]环境监测系统;北京交通大学的胡智博针对如何实现小型化、轻量化的动态[6]提出了一种基于浮充电压监测数据的电池状态分类方法。青岛科技大学樊春花[7]从数据中心管理的角度,采用C/S和B/S混合模式实现各软件功能模块。本系统分为四个模块,包括实时环境信息监控、历史环境数据分析、历史告警信息可视化和系统权限控制。

  2系统架构设计

  2.1动环数据监控系统架构设计

  本文设计了基于目前架设的动环数据监控系统,该监控管理平台在内部署了大量的传感器和监控器,可以实时获取机房内的耗电情况、UPS情况、空调的温湿度设定信息、机房的漏水情况、机房温湿度和烟感等信息,并将这些数据周期性存储到Mysql数据库中以便机

  房管理人员对机房环境进行管理。由于数据量巨大且繁杂,机房管理人员很难从这些数据中发现异常情况以对机房环境做出及时的、有益的调整。因此,本文针对监控管理平台获取到的环境数据,设计并实现了一个动态网页,该网页对庞大且杂乱的机房环境数据进行分析,并以图表的形式展现出来,极大的方便的了机房管理人员对机房的管理。监控平台系统结构如图1所示。

  图1监控平台系统结构

  2.2采用MVC设计模式

  本系统采用了MVC的设计模式。模式将设计分为模型、视图和控制器三个层面,每个层面都有各自的作用,有一层的需求发生了改变或者出现了错误,仅需对相应层中的代码做出修改,而对其它两个层的代码毫无影响。模型层面,监控系统周期性的将获取到的数据存储到MySQL数据库后,模型就可以访问这些数据并对其进行分析处理。控制器会接收浏览器请求,根据不同

  的访问路径定位到不同的控制器。控制器针对用户的请求调用相应的模型以获取数据,同时访问模板引擎,结合模板和数据生成视图的HTML代码,最终将代码返回给浏览器,再由浏览器将界面渲染出来。MVC设计模式如图2所示。

  图2采用MVC设计模式

  3后端框架设计

  实时监控管理,必须实时获取三江源数据中心的环境信息。由于监控系统每5s会将从机房内传感器获取得数据放入MySQL数据库中,我们直接从MySQL数据库中获取我们所需要得数据即可。NodeJS提供了mysql模块可以对监控系统所在服务器得MySQL数据库进行操作,但是由于每次执行SQL语句都需要连接数据库连接池,执行完毕后再释放连接,我们可以对连接数据库连接池,执行SQL语句,释放数据库连接池等操作进行封装,封装成仅需要我们输入SQL语句便会返回执行结果的query函数。之后我们通过这个函数来操作MySQL数据库,获取我们所需的数据。数据的获取方式如图3所示。

  图3数据的获取方式

  4安科瑞动环监控系统介绍设备选型

  4.1软件介绍

  通过数据中心动环监控系统,实现了对数据中心的门禁状态、水浸状态,烟雾状态,视频状态,环境状态,高低压配电状态,设备运行状态进行实时监测,并进行实时报警,保障数据中心正常运行,避免运行环境的失控导致配电设备运行故障,保证维护人员安全,延长设备使用寿命,减少配电室粗放式管理导致成本过高。同时实现动环监控并对各用能耗能进行能效分析,帮助用户实现用能效率的优化。

  系统功能

  1)展示当前数据中心总能耗,IT能耗,空调能耗,及其他能耗并且计算出当前数据中心实时PUE值,通过仪表盘形式直观展示。

  2)选择查看数据中心的中低压配电系统主接线图,并在一次图显示配电系统当前遥测、遥信数据和状态。实时监测各配电柜的电压、电流等电力参数,变电站的温湿度、烟感、水浸、门禁等环境情况。

  3)电气接点温度实时监测,断路器触头、触臂、母排和线缆连接等位置安装无线测温传感器监测接点温度,便于提前发现温度异常导致的事故。

  4)监测各变压器各项参数,包括负载率、频率、功率因数、三相不平衡度等,并且显示历时曲线图,数据实时变化。

  5)电能质量在线监测,可以监测电流和电压谐波畸变率、电压暂升暂降暂中断等暂态事件记录、ITIC容忍曲线等

  6)系统采集UPS输入、输出端和旁路三相电压、电流、有功功率、功率因数频率,同时监测UPS温度、蓄电池电压、当前负载下的剩余时间等数据。

  7)展示单体电池电压、内阻和温度,预测电池带载时剩余时间,每节电池数据均可以设置异常报警,及时发现蓄电池异常。

  8)展示精密配电柜内进线和馈线回路电气参数,包括电流电压功率电能以及开关状态,并可以对数据进行报警设置和分级,数据取自精密配电柜测量模块。

  9)展示智能小母线的始端箱和插接箱电气参数,包括电流电压、开关状态、插接点温度,并对数据进行报警设置和分级。

  10)通过平面图显示数据中心能源分布,设备分布情况,并显示设备能耗数据,点击平面图上设备可以进入具体设备监控界面。

  11)实时显示当前数据中心PUE值以及历史PUE曲线。并且显示各分项用能的用能情况及用能排行。监测各变压器运行及负载情况,给出本月变压器输出电能排行。

  12)显示电能消耗日/月/年报表,并可对具体回路选择曲线图、饼图进行展示。对数据中心用电数据进行同比、环比分析比较,查看用电趋势。

  13)监测精密空调的回风温湿度,出回水温度,并可以设定精密空调的温湿度,达到更好的控制效果。

  14)监测数据中心温湿度、开关门、水浸、烟雾、噪声、气体浓度状态等参数。曲线图直观明了,同时支持历史数据查询

  15)通过列表显示各类报警事件数量,通过柱状图显示逐日报警数量,提供报警总数以及增长趋势。

  16)维管理功能,可针对数据中心各主要设备进行巡检派工,消缺,抢修等维护工作。

  4.2动环监控系统设备选型

  名称图片型号功能

  微机综合保护装置AM6线路/变压器/母联等回路保护和测控;

  事件记录和故障录波功能。

  智能操控装置ASD500一次回路动态模拟图、弹簧储能指示;

  高压带电显示及自检/闭锁;验电核相;断电告警;柜内照明控制;

  自动温湿度控制/加热回路故障告警;

  远方就地旋钮/分合闸旋钮/储能旋钮;

  人体感应/语音防误提示;

  断路器分合次数统计;

  预分预合闪光指示;

  分合闸回路电压测量和完好指示;

  电气接点温度监测。

  弧光保护ARB510kV、0.4kV母线室弧光监测;

  弧光链路实时监测;

  弧光保护、故障录波、事件记录。

  多功能仪表APM520具有全电量测量、电能统计、电能质量分析及网络通讯等功能,可扩展多种功能模块。通常用于进线回路配电监测。

  多功能仪表APM510具有全电量测量、电能统计、485通讯。通常用于出线回路配电监测。

  中压备自投装置AM6-B实现5个开关的备投控制;

  实现进线自投自投、进线互投、母联自投自复、柴油备投、自适应备投、联切备投等19种切换方式;

  逻辑可编程功能;

  低压备自投装置AM6-DB实现5个开关的备投控制;

  实现进线自投自投、进线互投、母联自投自复、柴油备投、自适应备投、联切备投等19种切换方式;

  逻辑可编程功能;

  开关驱动器ATE无线温度传感器,可以通过螺栓、磁吸和扎带方式固定在探测点。

  调光驱动器ATC600既可以对负载进行开关控制,还可以输出0—10V调光信号对具有相应调光接口的灯具进行亮度调节,此外还可实现预设、场景功能。

  智能面板ARTM-Pn可通过区分按键短按长按并结合不同参数设置实现开关、调光、场景、数值发送等功能。

  触摸面板ATP007可实现开关、调光、场景、数值发送等功能。和我司智能面板功能一致主要用于控制回路较多的区域。

  电能质量在线

  监测装置APView500支持16路电压电流采集;

  2-63次谐波电压/电流监测;

  0.5-63.5次间谐波电压/电流监测;

  电压偏差/频率偏差;

  电压不平衡/电流不平衡监测;

  电压波动与闪变监测;

  电压暂升、电压暂降、短时中断监测;

  最大/最小/平均值/95%概率值统计;

  故障录波与事件记录存储功能。

  多功能仪表APM520具有全电量测量、电能统计、电能质量分析及网络通讯等功能,可扩展多种功能模块。通常用于进线回路配电监测。

  有源电力滤波器AnSin一机多能,既可补谐波,又可兼补无功,可对2~51次谐波进行全补偿或指定特定次谐波进行补偿。

  混合动态滤波补偿装置AnCos线性输出,无功功率全容性—全感性输出的同时,可滤除特定次谐波;

  具备三相不平衡治理及稳压功能。

  5总结

  本系统基于Web平台构建,前端完成界面模块化设计,数据可视化和实现基本的数据交互功能;后端则控制数据的获取,封装和传递,同时提供日志和故障恢复功能以供维护和调试。前后端共同配合实现了动环数据监控系统的实时环境信息监控、历史环境数据分析、历史告警信息可视化,系统权限控制四大功能,为维护科研和教学环境提供了一个方便、美观、实用的平台。