物聯網技術在數據中心監控系統中的應用與研究

徐友恒

摘 要：隨著信息化建設的高速發展，數據量不斷增加，數據中心的設施建設規模越來越大，設備密度越來越高，管理者對數據中心的監控系統要求也越來越高。然而，傳統機房管理只停留在對動力、環境、安保等傳統的監控層面，內容單一、頁面簡單、層次復雜，管理人員無法實時的監控到機房環境狀態，也無法及時的發現異常，無法滿足管理者對數據中心“集中監控、統一管理”需求。建設以各類監控系統為數據來源，能夠全面展示機房各方面運行狀態的綜合運維管理平臺變得尤為必要。

關鍵詞：數據中心;物聯網;監控系統

一、概述

物聯網，即萬物相連的網絡，就是指通過射頻技術、傳感設備、紅外感應器等各種設備和技術，把包含各種信息的物體，通過互聯網的接入，實現對物品和過程的識別和管理，其目的就是實現全球物品信息的互聯互通和共享。借助于物聯網，可以很容易地建立起人與物之間的泛在連接，能夠實時的獲取和交換設備信息、人員行為信息和角色信息等。隨著物聯網技術的出現，物聯網的概念被廣泛應用在機房監控中，對機房動力、環境、和設備等運行進行全方位的實時運行監測。使用物聯網技術的數據中心監控系統對不同類型的設備實現集中監控，包括對機房環境系統（溫濕度監測、機房精密空調、非精密空調、漏水檢測、煙霧檢測等）、機房動力系統（包括ATS、配電柜和UPS 等）、安防系統（門禁、紅外、消防等）和視頻系統的監控，具有完善的監測和控制功能。該系統有效提高了維護人員的工作效率，極大減輕了機房維護人員的負擔，實現機房可靠的科學管理。

二、系統設計

數據中心監控系統設計采用三層結構：設備采集層、傳輸層、管理層。采集層包括采集模塊、控制模塊、協議轉換器、傳感器等。采集模塊用于快速采集各傳感器及各設備的輸出信號;控制模塊執行監控中心及現場采集中心發出的控制命令;協議轉換器用于將提供智能接口的設備接口轉換為監控系統所需的RS485/RS232 接口，從而實現對設備的監控;傳感器將現場檢測信號轉換為模擬量采集模塊、數字量采集模塊等設備所需的信號。傳輸層包括網絡設備，負責將采集到的信息傳輸給系統管理主機。管理層包括系統應用服務器和數據庫服務器等，完成監控管理的所有功能，可通過電話、短信貓、音箱等設備實現監控系統的不同報警提示。根據數據中心機房的建筑構造特點，采集層分成三個區域分別是數據中心、UPS 電池室和配電室，每個區域通過交換機連接到監控系統中心服務器。系統功能包括服務端功能和客戶端功能，系統支持WEB 頁面瀏覽。服務端功能包括：服務端配置、添加設備、配置閾值參數、配置報警參數等功能。在服務端通過采集箱及設備通信接口獲取設備的各項運行指標信息，并上傳到中心端服務器，將收集到的信息與設置的正常閾值對比得出設備是否異常，包括溫濕度是否過高、空調是否正常、UPS 是否正常等。如有設備異常，則通過短信、微信、語音等方式向管理人員進行報警?？蛻舳斯δ馨ǎ簷C房環境監測、動力監測、報警管理、數據查詢、報表統計等功能。用戶可以通過客戶端或者WEB 頁面實時查看機房的各項指標運行狀態，包括溫濕度、動力、安防狀況和視頻監控信息等。另外可以根據不同的報警級別設置不同的通知，實現機房監測的管理需求。

三、系統實現

系統前端采集設備通信和用戶訪問均使用HTTP 協議，可以滿足各類型的用戶操作系統。系統構建在J2EE 的中心服務器上，采用SQL Server 2008 R2 Express 數據庫進行存儲，采用B/S 架構處理用戶人機界面請求，采用C/S 架構處理監測數據采集和告警。采用apache-tomcat 提供穩定的客戶端連接和Web 訪問。服務端功能包含服務端配置、添加設備、配置閾值參數、配置報警參數等四大模塊?？蛻舳斯δ馨瑱C房環境監測、動力監測、報警管理、數據查詢、報表統計等五大模塊。

四、關鍵技術與實現

良好的數據庫設計能給系統帶來安全穩定的運行，同時可以面向第三方提供簡單明了的數據接口。系統數據庫表包括設備參數表、事件參數表、設備參數歷史數據表、門禁進出表。設備參數表中每個設備參數都有唯一的參數ID，每個設備都是由一系列參數組成;事件參數表中每個報警事件參數都有唯一的事件ID，每個設備可定義0 個到多個事件ID，通過讀取事件參數表可獲取事件的當前狀態，是正常還是報警;每個設備都有一個表用于存儲該設備的歷史數據，表名由兩部分組成“hisdata”+“設備ID”，假如溫濕度的設備ID 為K2001，則對應的歷史數據庫表名為hisdata_K2001;門禁進出表儲存門禁的各種動作和進出時間。機房內的有些設備，比如UPS 和精密空調可以通過通訊協議與接口來現實設備各個工作參數的實時監控，根據這些設備廠家提供的通訊協議，采用RS485 或RS232 作為物理接口接入系統服務器，并經過服務端的協議解析來實現信息的采集。UPS 型號不同，通訊協議也不同，例如OVERTOP UPS 采用MODBUS 協議，用二進制來表示數據。協議幀分為RTU 傳輸模式和ASCII 傳輸模式，RTU 格式字節包含：1 起始位，8 數據位，無校驗位，2 位停止位，總共 11位。1 起始位，87 數據位，無校驗位，2 位停止位，總共 10 位。

五、結語

數據中心監控系統的建設，實現了機房環境、動力設備、消防系統、視頻監控等設備的統一監控，并能對出現的異常情況進行實時報警。該系統通過傳感器采集數據和智能設備接口協議轉換傳輸數據，實現整個數據中心的全面監控，不但加強機房設備安穩運行，保障機房安全，還減輕機房管理人員負擔，降低維護成本，實現了機房無人值守，極大提高了機房管理效率，推動機房管理的智能化、科學化。

參考文獻：

[1]周教生.基于物聯網的數據中心智能監控系統[J].工業儀表與自動化裝置，2018（2）.