论中心机房安全自动化监控系统的设计

摘　要：随着信息技术的高速发展和普及，计算机系统及通信设备数量迅猛增加，机房(计算机中心、设备间、配线室、基站等)已经成为各类企事业单位业务管理的核心平台；配置了网络设备、计算机服务器及其它通讯设备的机房成为数据交换与存储的重要场所，需要特别的措施加以防护。

关键词：机房；安全自动化；监控系统
根据有关调查，机房温度过高会造成计算机系统的主要元件及集成电路失灵。统计显示，温度每升高10℃计算机的可靠性就下降25%，磁盘磁带会因为热胀效应造成记录错误。计算机的时钟主频在温度过高或过低时都会降低。目前许多机房的管理不得不采用24小时专人值班来定时巡查机房场地设备，这样不仅加重了管理人员的负担，而且往往不能及时排除故障。中心机房的安全自动化不仅要进行环境的检测保护，还要进行整体的设计规划。
　　1.机房安全自动化监控的系统功能与要求
　　机房环境监测系统，主要用于通讯机房的温度、湿度、烟雾、噪声、空气洁净度及供电电压电流等各项参数的远(近)程监测。系统提供对机房温度的严格监测和管理，并将数据传输到PC机上进行数据存储与分析，并输出打印曲线，在设备异常情况下还以多种形式的报警通知相应人员，使机房监控达到无人或少人值守，为机房高效的管理和安全运营提供有力的保证。主要应实现：
　　1.1在线实时24小时连续的采集和记录
　　监测点位的温度、湿度、风速、二氧化碳、光照、空气洁净度、供电电压电流等各项参数情况，以数字、图形和图像等多种方式进行实时显示和记录存储监测信息，监测点位可扩充多达上千个点；
　　1.2设定各监控点位的温湿度报警限值
　　当出现被监控点位数据异常时可自动发出报警信号，报警方式包括：现场多媒体声光报警、网络客户端报警、电话语音报警、手机短信息报警等。上传报警信息并进行本地及远程监测，系统可在不同的时刻通知不同的值班人员；
　　1.3数据集中器提供USB接口
　　在没有配监控电脑或监控电脑损坏、瘫痪，可随时用U盘导出将数据转至其它电脑。
　　1.4数据无线传输
　　数据集中器端提供具有信号输出协议的端口，可接通信设备(GPRS DTU等)进行无线传输。
　　1.5温湿度监控
　　采用标准windows 98/2000/XP全中文图形界面软件，实时显示、记录各监测点的温湿度值和曲线变化，统计温湿度数据的历史数据、最大值、最小值及平均值，累积数据，报警画面。
　　1.6打印报告
　　监控主机端利用监控软件可随时打印每时刻的温湿度数据及运行报告。
　　1.7数据处理与通讯能力
　　采用计算机网络通讯技术，局域网内的任何一台电脑都可以访问监控电脑，在线查看监控点位的温湿度变化情况，实现远程监测。系统不但能够在值班室监测，领导在自己办公室可以非常方便地观看和监控。
　　1.8可扩充多种记录数据分析处理软件
　　能进行绘制棒图、饼图，进行曲线拟合等处理，可按TEXT格式输出，也能进入EXCEL电子表格等office的软件进行数据处理。
　　1.9控制软件的编制采用软件工程管理
　　开放性与可扩充性极强，由于采用硬件功能的软件化的系统设计思想及系统硬件的模块化、通讯网络化设计，系统可根据需要升级软件功能与扩展硬件种类。
　　1.10系统设计时预留有接口
　　可随时增加减硬软件设备，系统只要做少量的改动即可，可以在很短的时间内完成。可根据政策和法规的改变随时增加新的内容。
　　此外，设备改进、检修过程中及检修完成后，均不需要停止或重新启动机房监控系统。系统都均做可靠行接地，以防静电。
　　2.机房安全自动化监控系统的设计
　　2.1基本要求与原则
　　在中心机房设计之初首先要考虑：(1)使用周期和可扩充性。网络数据中心设计使用时间须达到5至10年。一般都不是一步到位，在规划设计时，必须考虑数据中心设备每2至3年就升级一代的更新速度，系统设计适应能力强且易于改进。(2)可用性。系统工程标准化．最大限度减省人为错误。并具有全面的说明文档。(3)易管理性。具有相关的检测、报警功能，图形化的管理界面。(4)易于维护和维修。降低系统的复杂性，减少平均故障恢复时问。
　　2.2建立合理安全的供电系统
　　一个设计良好的供电系统能给负载提供优质电源。然而在实际应用中，许多问题又往往是供电系统本身引起的。因此建立一个合理的、安全的供电系统成为机房建设中最重要的一个环节。
　　(1)对市电的要求。为保证机房供电，常见的做法是根据电力总需求提供两路交流供电系统设施的冗余，或者是配备发电机组，以解决较长时问停电问题。在配置发电机组时，其容量应考虑不少于UPS电源额定输出功率的2倍，以保证发电机输出电压、频率正常。估算机房的电力需求，要了解制冷系统、UPS和IT负载所需电量。这个过程首先需要列出所有这峰设备．包括它们的额定功率、电压要求以及是单相设备还是i相设备。然后必须调整数据以反映预期的真实负载。
　　(2)UPS容量的确定。一般来说，UPS容量的确定主要是要满足当前负载的需要，同时也要考虑两个因素：1)UPS容量较负载不宜过大或过小。负载过小会在市电停电时可能造成电池组小电流过度放电，而影响电池寿命。负载过大，逆变器处于重载运行，其输出波形将发生畸变，输出电压幅值抖动过大。一般UPS负载量在300%至80%之间较为理想。2)UPS最好采用柔性规划。应考虑中长期发展趋势，并在选型中挑选可并机或多机运行的机型。以使中长期负载容量增大时，通过UPS并机扩大其输出容量。相应地，配置UPS输入输出配电箱时，应预留多台UPS的输入开关和中远期的负荷分路开关，以便于今后扩容。
　　2.3正确配置UPS后备电池
　　为保证电网停电时能利用UPS电源继续向计算机提供高质嚣供电，后备电池的配置尤为重要。当负载不允许被中断供电时。机房内UPS电池后备时间应大于从市电中断到恢复的时间或到发电机组正常供电所需时间。在布置机房设备排列时，应尽量使电池组靠近UPS主机，缩短两者连线长度。同时。电池的安置要充分考虑楼板的承重，做到分散承重。
　　2.4UPS配置方案要科学
　　为了提高UPS供电的可靠性。可采用多种UPS冗余连接方式。各种方式都有优缺点，考虑方案时要根据实际负载情况，选择合适的模式。冗余连接方式大致三种：1)双机主从式热备份。将作为从机的UPS1输出接到另一台作为主机的UPS2的旁路输入， 正常运行时由UPS2供电，UPS1处于备份。2)功率均分并联备份。该系统将两台或多台UPS逆变单元并联运行，两台(或多台)逆变器同时向负载均分供电。3)并联热备份。该系统将两台UPS的电池组输入、整流器输出及逆变器输出并联，共拥旁路。正常时两台整流器同时向两逆变器供电，并向两组电池充电，通过逆变器输出静态开关选择其中一台逆变器向负载供电，两台整流器和逆变器分别互为备用。
　　2.5制冷系统尽量节能
　　保持中心机房的温度和湿度对于机器平稳运行至关重要．设计温度应在22℃至26℃和相对湿度35%至50%范围内。对于空调的选择，一般的普通空调没有足够大的送风量以及专用的加湿系统、过滤系统和控制系统，可能会出现高温、高湿而导致环境温度大范围波动。精密卒调的制冷系统可以使温度和湿度的变化维持在一个设定的范围内，从而提供敏感电子设备所需要的恒温恒湿的环境．避免发生可能出现的数据运行出错、宕机。另外需要考虑的是高密度机柜和刀片服务器的散热问题，合理的机柜布局能使机柜内空气流通顺畅。避免局部温度异常，提高制冷效率。选择空调系统的制冷容量要根据机房的发热总量确定，这包括机房的IT设备、UPS、配电系统、照明等发热都计算在内。
　　2.6场地装修与消防应合理
　　机房场地装修工程主要包括照明、吊顶、隔断墙、门、窗、墙壁装修、地面等。需要注意：(1)根据机房具体情况合理布局，预留综合布线的出人口。(2)出于防尘和节能方面的考虑。通常采用了无窗结构形式。(3)活动地板最好采用全钢地板。机房地板架空高度要在180mm至400mm．目的是为给空气分配系统、数据线传输场所、电源管线铺设、接地铜网铺设、铺设冷冻水其它同类管道提供足够的空间。(4)在有安全保密要求的机房加装防盗门和在窗外加装金属防盗网。火灾是各类机房町能遇到的各种灾害中．发生次数最多、危害最大的灾害之一，一旦机房内发生火灾，将直接危害人员、设备、网络通讯和数据资料的安全，火灾会带来巨大损失。传统的水、泡沫、干粉和烟雾系统都不适用于机房灭火。卤代烷(1211、1301)灭火剂也因为破坏臭氧层被禁用，二氧化碳是当前性价比最好的一种灭火剂，其他还有烟烙尽(INERGEN IG-541)、七氟丙烷(FM200)、气溶胶灭火剂。具体采用哪一种灭火系统要在具体工程中进行投资比较后决定。
　　2.7安排好防雷接地
　　根据防雷规范要求．配电系统可采用三级分流，因此在总电源进线口端设计安装一级电源浪涌保护器，以达到初步泻流目的．在机房配电进线处安装二级电源浪涌保护器，在重点的服务器和网络设备端，设计安装兰级精细保护的浪涌保护器。地线是机房建设当中非常霞要的一个环节。良好的接地系统．不仅可以有效地抵制外来电磁干扰对计算机设备的侵袭，保证电子设备安全可靠运行。而且还可以减少系统内部的相互干扰和对外界环境施放噪声污染。地线主要分为工作接地(N)、保护接地(PE)、防雷击接地和防电磁辐射接地等。如果是单独设备接地体。接地电阻应小于4Ω。设置单独接地体有困难时，也可以与其它接地系统合用接地体，接地电阻应小于0.5Ω。需要强调的是采用联合接地的方式时，保护地线必须采用三相五线制中的第五线,与交流电流的零线必须严格分开。
　　2.8加强建设环境监控系统
　　现代机房监控模式完全改变了传统机房管理模式，机房环境监控系统由温湿度变送器、烟雾传感器、水浸传感器、红外探头以及监控主机组成。传感器将机房的各个点的温湿度、烟雾火警、水浸状况、市电停电告警、UPS的状态等环境信息输入到监控主机。监控主机对各种告警信息进行分级、分类处理，通过现场声、光告警和远程无线(如手机短信、电子邮件)告警，可及时、有效、准确地通知相关人员处理，提高运维工作的效率和水平。
　　总之，利用机房环境监测系统，能使机房监测的信息通过更快捷的方式在更大的区域内得到有效的集中搜集和处理，发现故障报警随时解决，对安全隐患进行记录和综合分析，最终寻求解决途径。进行整体的机房安全自动化监控的设计规划，有助于中心机房安全运作、稳定发挥作用。
参考文献:
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[4]朱明.浅谈数据中心机房安全监控[J]，科技风，2009年第19期. 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jsjlw/xinxiguanli/258796.html