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摘要：介紹了資料中心動環監控系統，并結合原理圖詳細分析。本系統主要對資料中心的電源裝置和環境參數 進行監控，如 UPS、蓄電池、配電櫃、溫濕度、漏水監測等，将實作多機房、微子產品遠端聯網集中監管， 進而為提高資料中心能源效率的名額 PUE 值奠定堅實的基礎。
關鍵詞：資料中心；狀态參數；監控；節能
0引言
資料中心動環監控系統是對資料中心進行遠端監控的系統，是管理運維人員進行遠端集中維護與操作的基本支撐工具，是展示資料中心能效協助節能的有效平台，可實作對資料機房的動力裝置參數、環境狀态、能效計量和機房内各類裝置位置的監控。實作以上監控功能，可通過環境狀态感覺、環境狀态采集、環境狀态異常報警、環境狀态儲存和環境狀态呈現等幾個步驟實作。
（1）機房動力環境監控系統監測對象有：柴油發電機、配電櫃、列頭櫃（或母線槽）、UPS、蓄電池組、溫濕度、水浸漏水、精密空調、氫氣檢測、視訊監控、門禁等，終都內建在動環監控平台中統一管理。在故障報警前可進行預警，故障報警發生時能通過各種方式通知管理人員，管理人員可以友善地設定和調整報警參數和條件。
（2）系統将通過TCP/IP網絡進行資料傳輸，采用B/S的架構,便于遠端通路和集中監控。所監控的裝置或者子系統均通過序列槽/網絡接入到監控伺服器；各智能裝置按照同種裝置一定數量分為不同的組，通過序列槽連接配接的各組裝置以手拉手的方式串接起來，再接入到嵌入式采集器；本工程一般在消防值班室配置監控伺服器,也可為電力室另配置監控伺服器。嵌入式采集器和監控伺服器資料庫資料實時同步，以便監控和報警。嵌入式采集器有本地存儲功能，可存儲3～12個月的資料。
下面對系統監控的裝置及參數做詳細介紹。
1動力監控
1.1柴油發電機監測
通過柴油發電機所帶的智能資料接口，對發電機的三相輸出電壓、三相輸出電流、輸出功率、輸出頻率、啟動電池電壓、液位、工作狀态等進行實時監控和顯示。同時，也可對發電機的工作方式（手自動）、自動轉換開關（ATS）狀态、柴油洩露、啟動失敗、過載、緊急停車等各類故障進行監測和報警。
1.2開關電源監測
通過智能資料接口對開關電源實作三相輸入電壓、三相輸出電流、輸入頻率、輸出母線電壓、整流子產品單體輸出電流、總負載電流、蓄電池充電電流、主要分路電流等參數進行實時監測。通過開關電源的智能接口，采用總線的方式将信号接入資料采集器，由監控平台監測機房内的開關電源運作情況。
1.3配電櫃、列頭櫃及開關監測
監測信号線連至列頭櫃、UPS輸入櫃、UPS輸出櫃、二級空調配電櫃的自帶智能接口電量儀，納入統一監控平台。監測各配電櫃總進線三相電源的相電壓、線電壓、電流、功率因數、有功功率、無功功率、頻率等參數，同時可監測各回路開關和ATS開關狀态。
1.4UPS主機監測
通過UPS裝置提供的智能資料接口，由監控平台軟體進行UPS的實時監測。實時監視UPS的各項參數：輸入輸出及旁路電力參數（電壓、頻率、負載資料等），電池參數（總電壓、總充放電電流、溫度、後備時間等），工作狀态（工作模式），同步狀态，UPS/旁路供電，整流器、逆變器、旁路、電池部件等故障狀态等。
1.5蓄電池監測
通過單體蓄電池檢測子產品對每節蓄電池進行連線檢測，再由蓄電池檢測儀采用總線的方式将信号接入到資料采集器，對蓄電池報警進行實時監測。另外，能夠實時監測蓄電池組的總電壓、充放電電流、單節電池電壓、單節電池内阻(可選)和極柱溫度，具備單體電池模拟量監控接入功能。
2環境監控
2.1溫濕度監測
在機房的重要區域（如冷熱通道以及UPS室、電池室等），安裝帶液晶顯示面闆的溫濕度傳感器，一旦發現異常立即啟動報警。溫濕度傳感器不允許安裝在裝置熱出風口。溫濕度傳感器對環境溫濕度進行監測，既可在液晶面闆上看到目前的溫濕度實時數值，也可采用總線的方式将信号接入資料采集器，遠端實時監測，同時可與其它裝置或系統進行關聯，如當溫度過高時，可自動啟動空調制冷。
2.2漏水監測
在空調主機周邊區域、空調排水管周邊區域、機房内含水管道周邊區域等有水源的地方，安裝定位式水浸傳感器（通常為漏水繩），水浸主機控制器采用總線的方式将漏水報警信号直接接入資料采集器，進行漏水的實時監測。
2.3精密空調監控
機房溫度出現異常時，将對機房其他裝置運作造成嚴重影響，精密空調裝置采用總線的方式将監控信号直接接入到資料采集器，遠端實時監測。通過智能通訊接口，實作以下功能實時監測控制：空調狀态（開機、關機）、目前溫度值、工作模式、空調模式、風速、調溫設定、定時啟動時間段、溫度控制啟動上下限閥值等。
2.4濕膜加濕器監控
能通過智能資料接口，對機房、電力室、配套用房的濕膜加濕器的運作參數和故障報警進行監控。
3其他監控
3.1視訊監控
視訊監控作為安全管控、遠端監視、事故追溯的重要手段，于建設初期應提前按要求部署視訊監控系統，通過錄影機等裝置對關鍵區域實施監控。
機房内所有分區有監控，重要機房的所有過道、冷熱通道均設定至少2個錄影機形成對射，無盲區覆寫，配置7*24小時視訊監控條件。通常采用1080P高清錄影機，出入機房樓大廳配置具備人臉識别功能的錄影機和門禁道閘，所有視訊資料儲存時間為90天，并具備智能監控、離線告警等功能。
3.2門禁管理
門禁管理可進行線上授權、撤銷，配置門禁參數、遠端操作開門、事故斷電常開、布防撤防等。具有持卡人員配置管理功能，能配置管理部門人員資訊，能按時段配置設定持卡人員權限。系統可實時的反映目前門禁狀态，能夠遠端操作門禁開關，實時監控持卡人員的出入情況，對操作的結果和告警資訊實時給出提示。可查詢人員出入記錄、操作記錄、告警記錄，管理各項資訊，同時能夠輸出各種統計報表。
3.3新風機組監控
監測新風機組風機的運作狀态、故障狀态、手自動狀态、新風閥執行器的開關狀态、過濾網堵塞狀态（壓差）、送風溫度等，控制電動閥開度、新風機組的開啟和關閉（雙DO）、新風閥執行器的開啟和關閉（雙DO）。
3.4氫氣監測
監測蓄電池室内氫氣濃度，通過采集子產品資料采集氫氣傳感器濃度。
3.5各類風機監控
監測送風機、排風機、補風機等各類風機的運作狀态、故障狀态、手自動狀态等，控制風機的開啟和關閉（雙DO）。
注意事項：後三項監控現在通常納入BA系統，根據氫氣監測、冷媒洩露監測等關聯各類風機的啟停，如果風機管理多個機房，則還要關聯管理風閥執行器的啟停。新風機組監控通常會有兩種模式：（1）新風機組采用冷凍水作為冷源，則由BA系統監控具體DI、DO、AI、AO資訊點；（2）如直彭新風機組采用特定媒體作為冷源，自帶室外機組，則通常由産品自成系統，通過智能資料接口整體連接配接至BA。
4原理圖展示
圖1
圖2
5動環監控系統解決方案
通過資料中心動環監控系統，實作了對資料中心的門禁狀态、水浸狀态，煙霧狀态，視訊狀态，環境狀态，高低壓配電狀态，裝置運作狀态進行實時監測，并進行實時報警，保障資料中心正常運作，避免運作環境的失控導緻配電裝置運作故障，保證維護人員安全，延長裝置使用壽命，減少配電室粗放式管理導緻成本過高。同時實作動環監控并對各用能耗能進行能效分析，幫助使用者實作用能效率的優化。
5.1系統功能
（1）展示目前資料中心總能耗，IT能耗，空調能耗，及其他能耗并且計算出目前資料中心實時PUE值，通過儀表盤形式直覺展示。
（2）選擇檢視資料中心的中低壓配電系統主接線圖，并在一次圖顯示配電系統目前遙測、遙信資料和狀态。實時監測各配電櫃的電壓、電流等電力參數，變電站的溫濕度、煙感、水浸、門禁等環境情況。
（3）電氣接點溫度實時監測，斷路器觸頭、觸臂、母排和線纜連接配接等位置安裝無線測溫傳感器監測接點溫度，便于提前發現溫度異常導緻的事故。
（4）監測各變壓器各項參數，包括負載率、頻率、功率因數、三相不平衡度等，并且顯示曆時曲線圖，資料實時變化。幫助使用者直
（5）電能品質線上監測，可以監測電流和電壓諧波畸變率、電壓暫升暫降暫中斷等暫态事件記錄、ITIC容忍曲線等
（6）系統采集UPS輸入、輸出端和旁路三相電壓、電流、有功功率、功率因數頻率，同時監測UPS溫度、蓄電池電壓、目前負載下的剩餘時間等資料。
（7）展示單體電池電壓、内阻和溫度，預測電池帶載時剩餘時間，每節電池資料均可以設定異常報警，及時發現蓄電池異常。
（8）展示精密配電櫃内進線和饋線回路電氣參數，包括電流電壓功率電能以及開關狀态，并可以對資料進行報警設定和分級，資料取自精密配電櫃測量子產品。
（9）展示智能小母線的始端箱和插接箱電氣參數，包括電流電壓、開關狀态、插接點溫度，并對資料進行報警設定和分級。
（10）通過平面圖顯示資料中心能源分布，裝置分布情況，并顯示裝置能耗資料，點選平面圖上裝置可以進入具體裝置監控界面。
（11）實時顯示目前資料中心PUE值以及曆史PUE曲線。并且顯示各分項用能的用能情況及用能排行。監測各變壓器運作及負載情況，給出本月變壓器輸出電能排行。
（12）顯示電能消耗日/月/年報表，并可對具體回路選擇曲線圖、餅圖進行展示。對資料中心用電資料進行同比、環比分析比較，檢視用電趨勢。
（13）監測精密空調的回風溫濕度，出回水溫度，并可以設定精密空調的溫濕度，達到更好的控制效果。
（14）監測資料中心溫濕度、開關門、水浸、煙霧、噪聲、氣體濃度狀态等參數。曲線圖直覺明了，同時支援曆史資料查詢
（15）通過清單顯示各類報警事件數量，通過柱狀圖顯示逐日報警數量，提供報警總數以及增長趨勢。
維管理功能，可針對資料中心各主要裝置進行巡檢派工，消缺，搶修等維護工作。
5.2 動環監控系統選型方案
| 名稱 | 圖檔 | 型号 | 功能 |
| 微機綜合保護裝置 | | AM6 | 線路/變壓器/母聯等回路保護和測控； 事件記錄和故障錄波功能。 |
| 智能操控裝置 | | ASD500 | 一次回路動态模拟圖、彈簧儲能訓示； 高壓帶電顯示及自檢/閉鎖；驗電核相；斷電告警；櫃内照明控制； 自動溫濕度控制/加熱回路故障告警； 遠方就地旋鈕/分合閘旋鈕/儲能旋鈕； 人體感應/語音防誤提示； 斷路器分合次數統計； 預分預合閃光訓示； 分合閘回路電壓測量和完好訓示； 電氣接點溫度監測。 |
| 弧光保護 | | ARB5 | 10kV、0.4kV母線室弧光監測； 弧光鍊路實時監測； 弧光保護、故障錄波、事件記錄。 |
| 多功能儀表 | | APM520 | 具有全電量測量、電能統計、電能品質分析及網絡通訊等功能，可擴充多種功能子產品。通常用于進線回路配電監測。 |
| 多功能儀表 | | APM510 | 具有全電量測量、電能統計、485通訊。通常用于出線回路配電監測。 |
| 中壓備自投裝置 | | AM6-B | 實作5個開關的備投控制； 實作進線自投自投、進線互投、母聯自投自複、柴油備投、自适應備投、聯切備投等19種切換方式； 邏輯可程式設計功能； |
| 低壓備自投裝置 | | AM6-DB | 實作5個開關的備投控制； 實作進線自投自投、進線互投、母聯自投自複、柴油備投、自适應備投、聯切備投等19種切換方式； 邏輯可程式設計功能； |
| 開關驅動器 | | ATE | 無線溫度傳感器，可以通過螺栓、磁吸和紮帶方式固定在探測點。 |
| 調光驅動器 | | ATC600 | 既可以對負載進行開關控制，還可以輸出0—10V調光信号對具有相應調光接口的燈具進行亮度調節，此外還可實作預設、場景功能。 |
| 智能面闆 | | ARTM-Pn | 可通過區分按鍵短按長按并結合不同參數設定實作開關、調光、場景、數值發送等功能。 |
| 觸摸面闆 | | ATP007 | 可實作開關、調光、場景、數值發送等功能。和我司智能面闆功能一緻主要用于控制回路較多的區域。 |
| 電能品質線上 監測裝置 | | APView500 | 支援16路電壓電流采集； 2-63次諧波電壓/電流監測； 0.5-63.5次間諧波電壓/電流監測； 電壓偏差/頻率偏差； 電壓不平衡/電流不平衡監測； 電壓波動與閃變監測； 電壓暫升、電壓暫降、短時中斷監測； 大/小/平均值/95%機率值統計； 故障錄波與事件記錄存儲功能。 |
| 多功能儀表 | | APM520 | 具有全電量測量、電能統計、電能品質分析及網絡通訊等功能，可擴充多種功能子產品。通常用于進線回路配電監測。 |
| 有源電力濾波器 | | AnSin | 一機多能，既可補諧波，又可兼補無功，可對2～51次諧波進行全補償或指定特定次諧波進行補償。 |
| 混合動态濾波補償裝置 | | AnCos | 線性輸出，無功功率全容性—全感性輸出的同時，可濾除特定次諧波； 具備三相不平衡治理及穩壓功能。 |
6結語
資料中心動環監控系統将實作多機房、微子產品遠端聯網集中監管，從業人員在總控中心即可統一對資料中心下屬多個機房和微子產品進行統一管理，實時監控動力裝置和機房環境的狀态，及時檢測各類故障并通知相關人員操作處理，可遠端進行維護、資料備份、更新，提高機房無人值守的安全可靠性。同時，能對資料中心園區、每棟建築、每個機房、每個微子產品乃至每個機架機櫃的能效進行計量展示，協助制定合理的節能方案，進而為提高PUE值、降本增效奠定堅實的基礎。
【參考文獻】
【1】GB50314-2015.《智能建築設計标準》. 北京：中國計劃出版社，2015.
【2】常紅波．淺談資料中心動環監控系統［Ｊ］．資訊技術與資訊化，2019（12）：13-15.
【3】安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版