机房综合管理系统

第1章机房综合管理系统

1.1 项目概述

机房综合管理系统是一个综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、新型传感技术等构成的计算机网络，提供的一种以计算机技术为基础、基于集中管理监控模式的自动化、智能化和高效率的技术手段，其监控对象是机房内动力设备及机房环境。建设综合管理系统对充分利用人力资源，加强维护支持手段的建设，保障设备稳定运行和机房安全，提高劳动生产率和网络维护水平，实现机房从有人值守到少人或无人值守，促进机房维护现代化具有积极的促进作用。

机房综合管理系统旨在解决机房的“集中监控、集中维护、集中管理”的问题，监控内容包括机房动力、机房环境、安防及IT设备的监控，主要监控对象包括： UPS监测、配电仪表监测、配电开关监测、防雷器监测、蓄电池监测、精密空调监控、新风机监控、温湿度监测、漏水监测、气体监测、门禁系统、视频监控、防盗报警、消防监测、IT设备监测等。

1.2 设计原则

高度自动化：自动采集机房环境参数和运行状况，在统一的平台下进行展现给用户，通过声光结合手机短信、电话语音警等多种手段，实现故障的自动预警、警告和必要的故障处理。对采集到的数据能够进行分析和整理，并以表格图标等多种方式提供给用户，为机房管理决策提供可靠依据。

高可靠性：监控系统设备必须有良好的电磁兼容性和电气隔离性能；能在恶劣的机房环境下（包括机房出现故障的情况下）365天*24小时连续工作，平均无故障时间大于15万小时；必须有足够的灵敏度和抗干扰能力做到不漏报不误报；系统的局部故障不影响整个监控系统的正常工作。

高扩展性和技术先进性：监控系统必须考虑到现有的监控点及今后可能需要不断扩充的需求，单机房动力环境监控系统具有较大的容量、较低的扩展成本且不受监控点的限制。监控系统，除与本厂家的现场监控单元连接外，还应提供开放性接口，供不同厂家设备连接。监控系统应预留多种对外接口，能向上级集中监控平台提供监控软件的所有监控数据及报警信息，其中数据接口包括数据库接口、TCP/IP接口、webservice

接口、SNMP trap接口等。

高兼容性：监控系统必须符合国际工业监控与开放式的设计标准，必须保证能与目前主流的机房环境设备相兼容；软件硬件均应采用模块化结构。

实时性：监控系统所有设备的通讯间隔控制在3秒钟之内，敏感设备数据刷新能力在1秒以内。每个监控单元均可实时处理和存储监控数据。

充分利用现有设备资源：监控系统必须能够充分利用现有机房监控设备的资源，保护现有监控设备的投资。

易维护性和易操作性：监控系统应具有良好的免维护性，系统运行不应需要人工干预，提供给用户的界面要简单友好。

安全性：监控主机选用服务器：支持RAID, 双电源，断电自动重启，双网口；系统整体设计更可靠，行业内唯一支持四重备份：链路备份、监控服务器双机热备份、数据异地中心集中备份、监控总平台双机备份；系统定期自动备份；快速恢复，所有配置、监控定义都保存在配置数据库，系统重置后，可从备份数据库快速恢复过来；多级别、分区域、分监控设备点的权限验证方式；采用了DES方式对账号等敏感信息，防止了帐号密码的盗用；网络数据交换报文进行加密，防止了报文伪造。

1.3 设计目标

构造统一的监控和管理平台，通过数据采集和网络传输的方式，将各自独立的机房动力环境设备的运行指标、参数等数据集中存储、查询和监控，同时对于异常数据进行多种方式报警，从而缩短判断故障的时限，提高解决故障的能力，达到实时记录和监控、有效预警和报警，一定程度上改变目前设备出现故障再进行维修的被动局面，做到预防在先，把隐患和故障消灭在萌芽中，实现对动力环境系统的综合、安全和无人值守的高效能管理的目的。

系统实时监控机房各系统的运行状况，显示并保存各监测参数的数值，设定参数的上限值与下限值，当监测的参数超过设定的允许值或有人非法闯入时，系统诊断为有故障（报警）事件发生，监控系统立刻弹出相应的报警页面窗口，支持多媒体声音报警、自动拨打电话报警发短消息报警、发送电子邮件报警等，通知值班人员或相应的主管人员。系统支持可查询任一监测对象的历史记录（列表、曲线）。管理中心对机房设备统一管理、统一监测，统一报警，通过实时数据或视频图像查看各机房设备的运行状态。

为机房建设一套技术先进，运行稳定可靠，具有较高的安全性、扩展性机房环境监控系统，提升整体管理水平，加强内部控制，特此对机房动力环境监控达到如下基本目标：

第三方接口：本监控系统采用SQL网络型数据库并提供了设备实时数据的第三方接口，可以与用户实际管理体制进行配合管理，真正做到无人值守并融入用户的管理方式。

系统健康反馈功能：本监控系统具有定时发送系统信息功能，可及时反映系统自身的健康情况，确保系统正常稳定工作。

报表输出功能：本监控系统以日、周、月为时间单位自动生成系统设备报警统计报表。

报警联动功能：报警激发系统向设备发送不同的控制命令，从而实现各个设备间的报警关系的关联。

时间段联动功能：本系统根据用户定义的时间表触发对设备的操作，从而实现自动控制设备功能(例如：红外布防、撤防，门禁时间管制、夜晚联动灯光等)。

设备实时监控功能：对智能设备进行远程监控，达到实时监测其工作状态。

1.4 总体设计

机房综合管理系统是包括动力监控、环境监控、安防监控、IT监控、报表管理、能耗管理、3D仿真、运维管理、移动终端管理于一体的综合管理平台。解决了目前数据中心普遍存在的机房设备数量多、设备分布散、专业人才不足等问题，大大缩短了故障定位、排障时间，达到了快速定位设备报警位置，第一时间给出报警原因和解决方法，为IT系统稳定运行提供了全面保障，并为用户提供了最专业的设备维护管理功能，帮助用户建立全面的设备维护管理系统，减轻维护人员负担的同时，也实现了集中实时的监控、全面统一的管理，有效保障数据中心高效、节能、安全、可靠的运行。1.4.1 系统特点

➢高可靠性、高稳定性

嵌入式技术：计通前端采集设备使用自主品牌嵌入式服务器，具有本地存储、脱网运行、独立报警、来电自启动、软件看门狗、中断恢复、数据预处理能力，具有高可靠性、高安全性和高稳定性的特点。

容错能力：采集模块具有滤波和数据容错功能，可充分滤除传感器设备出现的数据噪声或波动；各采集模块相互独立；集中监控平台与采集模块之间自动重连，保证网络

拥塞等情况发生时监控数据的完整性；双重报警保障，在分布式架构下，若集中监控平台瘫痪，采集模块亦可实现报警及联动控制功能。

安全机制：前端采集模块使用热插拔模块，可避免升级、扩容设备或增加智能策略时的监控系统中断，实现动态升级；软件平台采用多用户、密码控制，能为不同的用户设置不同的管理和查看权限。

冗余热备：机制监控平台采用双机热备技术，传输链路采用双链路热备技术，为客户提供更为稳定的监控系统。

设备选型：监控系统设备具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能，能在恶劣的机房环境下365天*24小时连续工作，平均无故障时间大于15万小时。

➢高扩展性、技术先进性

监控设备的集成：JITON-AMS监控系统符合国际工业监控与开放式的设计标准，系统提供了丰富的协议支持，支持百种智能协议和协议解析驱动保证能与目前主流的机房环境设备相兼容，软件硬件均采用模块化结构，支持Web Services接口。

开放的软件接口：JITON-AMS监控系统具有较大的容量、较低的扩展成本且不受监控点的限制。除与本厂家的现场监控单元连接外，还提供了开放性接口，如SQL数据库接口、Tcp接口、Webservice接口、Snmp Trap接口供不同厂家设备连接。监控系统预留了多种对外接口，能向上级集中监控平台提供监控软件的所有监控数据及报警信息等。

数据库系统先进性：JITON-AMS监控系统采用SQL server 2008数据库系统，数据存储容量大、安全性高、可靠性高、性能优越。系统支持自动备份、自动清除、自动压缩等。

支持主流操作系统：JITON-AMS监控系统能在Windows XP、Windows 7、Windows 8、Windows server 2008、Windows server 2012等主流操作系统下稳定、安全、高效运行，避免因系统漏洞而产生的风险，大大增强了系统的可靠性和安全性。

➢智能化数据分析

智能报警分析功能：当设备出现故障时，系统能对报警数据进行智能分析，包括报警过滤、事件屏蔽、预警设置、报警升级、专家诊断等，准确定位报警故障根源，为客户提供最有效的解决方案。

数据统计及趋势分析：监控系统能根据用户需求对已有数据进行统计，生成日、周、月、年等统计报表，为用户提供最直观的数据分析功能。同时，系统支持趋势分析功

能，对存在的环境问题及故障隐患进行预测分析，为用户提供具有指导性的处理建议。➢强大的管理功能

设备信息管理：系统提供设备资产信息的录入，方便用户查看设备相关信息，对机房设备进行管理。

运维管理：系统提供设备运维排班时间计划、运维记录查询、运维信息录入等功能，提高机房运维效率。

容量管理：对数据中心容量进行可视化的监测与变更管理，对数据中心机房机柜空间、电力、制冷量等进行统计、利用率分析、低容量报警等，帮助管理人员实时掌控容量使用情况，提供趋势预测及规划仿真，实现快速部署。

能耗管理：实时统计机房能耗情况，后台分析计算得出机房PUE值，帮助管理人员了解机房能耗情况。

迷你客户端管理：以简洁的界面为用户提供自定义的、最关心的监控参数，只需要消耗极少的硬件资源；同时界面上将实时的报警信息以文本滚动的方式展示，用户通过点击迷你客户端链接到客户端的界面查看详细的参数状态信息。

移动客户端管理：监控软件支持最新移动操作系统Android和ios，支持在平板电脑或移动手机设备上查看监控系统，用户无需进入机房监控中心，只需远程通过平板电脑等移动设备登录监控系统即可实时了解和管理机房设备。

3D仿真监控管理：通过对机房3D建模，模拟实际场景，真实直观地展示机房的状态，管理人员可以通过室内漫游、角色、手动/自动巡检等方式实时了解机房设备的参数状态。

1.4.2 机房管理的结构示意图

整个系统由低层到高层分为三层结构：各智能设备层、监控站、通讯部分。各智能设备与监控站之间通过RS485总线方式实现通讯。

1.4.3 系统功能模块

系统根据现场工程项目情况，能通过TCP/IP网络、RS232/RS485总线等媒介实现对中心机房、分散于不同地域的机房等场地内的动力环境设备进行有效的集中监控，监控设备内容包括：机房动力系统(主要包括配电仪表监测、UPS、蓄电池、列头柜等)，机房环境系统(空调、温湿度、漏水、有毒气体等)，安防系统(图像、门禁、防盗报警、消防等)，IT设备（路由器、交换机、防火墙、服务器等）。系统对所监控设备具有完善的检测功能，监测设备的重要运行参数和状态等，对监测数据进行有效分析和存储；检查设备的运行状态，当检测到设备的故障时，对设备故障情况进行记录；结合机房的管理措施，对发生的各种故障情况给出处理信息，报警提示，支持多种快速有效的报警方式：实时用多媒体语音报警、屏幕报警、电话报警、短信报警、邮件报警、声光报警等，帮助机房管理和维护人员及时的了解设备的情况。并提供报警记录存储、查询、打印功能，方便事后进行故障分析和诊断及责任人员分析。多样化的控制功能，提供报警联动控制，可以让发生故障设备自动停止运行；定时控制功能，可以辅助用户根据时间段调整设备的运行状态。

机房监控系统分为以下几大管理模块，分别为通讯管理、设备管理、数据管理、控制管理、安全管理、配置管理、报警管理、报表管理、排班管理、远程管理、运维管理、

设备信息管理、设备报警专家诊断库、双机备份、双链路备份、多屏输出、短信监控、能耗管理、资产管理、WEB功能、巡视功能、迷你客户端、3D监控管理、移动终端管理、容量管理。

1.4.4 资产管理

以资产生命周期为管理基础，以最大化利用资产资源为原则，帮助数据中心提高资产管理质量和效率，构建数据中心资产从形成、使用、到处置全过程的有效监管体系，形成了面向数据中心的资产动态管理信息化解决方案。使IT资产规范管理、充分利用，有效的跟踪整个IT资产生命周期状态，实现在资产采购、资产入库、资产使用、资产变更、资产处置等整个资产生命周期管理过程中做到有效的管理，给管理人员一个清晰的IT资产全局，帮助IT管理人员提高做出IT决策的质量，使IT资产管理更清晰，降低管理成本、提高工作效率，大大减少IT资源采购不必要的浪费。

本系统由条形码标签、条码打印机、手持数据采集器及系统管理软件(硬件管理、软件管理)等组成。

系统功包含但不限于如下功能模块：

➢库存资产管理

主要是建立资产的数据信息，管理资产状态变化，为管理及监控资产信息提供有效的基础数据。

在资产信息管理过程中建立完善的资产分类，因此系统也支持非IT设备的资产管理，用户可自定义每个最小分类资产的特有属性，资产入库时系统会根据分类信息，加载当前资产的属性进行数据新增保存。

在架资产管理

实现待上架、下架及变更资产进行信息采集工作，通过添加、批量导入功能，实现在架资产信息的录入，同时支持对待在架资产进行相关的编辑、删除操作。并且形成相关操作的记录进行跟踪。

➢软件产品管理

对整个应用到的软件产品进行登记记录，并记录其License信息，当此软件License 快到期或已到期，系统会预警提示用户，需要进行软件License续期。

同时系统会对软件产品进行安装进行关联记录，记录关联到安装的设备，使管理人员能够清晰的了解到软件的使用情况及设备上软件的应用情况。

➢资产维保管理

对设备维保合同信息进行登记管理，并且每个合同都关联到资产。

当维保合同即将到期或已到期，系统会有预警提示用户，是否进行续期或重新进行签订新的维保。

➢资产盘点

资产盘点首先在PC端创建盘点计划，然后通过PDA端下载对应的盘点计划进行离线扫描盘点，PDA扫描盘点完成后，把相关的盘点数据上传到PC端，系统根据盘点数据生成对应的盘点分析表。

➢资产业务审核

对资产新增、资产出入库、资产变更、资产报废等业务操作进行审核。

➢数据报表分析

资产报表分析包括资产信息统计（按品牌、操作系统、型号、使用人、应用等多条件分别统计）、资产增（减）情况明细、资产库存结存信息等等。

根据设定条件，生成各种常见的统计表，输出图形的方式（柱图、饼图、走势图等）或表单方式，为资产日常管理或领导决策提供全面、准确的依据，报表结果可以进行导出操作。

1.4.5 能耗管理

通过对能源使用报表的分析，帮助用户梳理能源消耗的时间、地点等信息。通过监控、管理和报表功能，可以很好地帮助管理者们找到能耗的热点，并对热点能耗进行有效的管控，为环保尽一份力。

能耗管理功能主要包括数据采集、数据分析及智能控制三个方面。数据采集主要有两种方式，第一种是从动环监控系统获取，第二种是从计通温度场系统获取；数据分析是将采集到的数据通过各种技术手段分析数据中心的各子系统的供电质量情况、能耗分布情况、PUE值、以及温度场情况；智能控制是通过数据分析以及运算得出的结果对实际设备进行一些智能控制操作，实现节能目的。

➢能耗监测

通过对机房各级配电设备的监测，实时动态了解数据中心各设备的能耗情况，如空调能耗、IT设备能耗、照明能耗等，并可生成单元能耗比例图，可以柱状图、饼图等方式进行展示。通过对单元能耗的监测可以算出机房的PUE值（PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗），获取机房内整体能耗利用率。

➢供电质量监测

通过对数据中心内配电设备的监测，分析单位时间内市电的供电电压、频率、的波动情况，实时分析数据中心供电质量实时动态了解机房供电系统的质量状况，确保机房安全用电，运行无忧。

➢温度场监控

系统根据机房内前端温度探头实时采集到的数据及机柜微环境内的温度数据进行分析，实时处理分析并结合现场位置，温度变化等数据生成分布的机房的温度场仿真图；根据此图可以直观的看出机房的温度分布情况；形象直观的温度高低分布，并可根据实际现场温度的变化而动态变化（3分钟变化一次）。

实时温度场绘制：分不同剖面对机房内温度场进行绘制（水平层面上分为机柜上、中、下部，垂直层分为机柜前门和后门）。每3到5分钟（时间可以自定义）重新生成一组温度场平面。

任意点温度查询：系统支持对温度场内的任意一点的温度进行查询。查询到的值为温度场运算出来的参考值。

历史温度场查询：将历史温度场进行保存，做到可以查询历史3个月的温度场，可以查询固定时间，也可以用类似于幻灯片的方式播放出来；同时可以较长时间（如1年或2年）保存每天固定时间的温度场。

实时温度场巡检及告警：以轮询的方式将实时温度场的画面展示出来，如果机房数量较多，可以以一定的巡检策略进行巡检。当巡检到有区域告警时，告警页面持续显示3个或多个页面播放时间后进入后续轮询。

告警阀值设定：可以根据机房进行温度场的告警阀值设定，也可以通过鼠标拖出一定区域进行重要区域告警阀值设定。

与3维监控系统对接：能够将温度场系统运算出来的数据发送到3D监控系统，通过3维监控的温度场子系统展示出来。

与空调联动：把机房分成数个区域，然后将机房按对应区域进行分组，当检测到区域性的高温时，联动对应区域的空调进行相应动作。同时在同一个机房的空调可以跨区域合作，当一个区域的空调无法满足对应区域的降温要求时，可以周边区域的空调可以进行联动补充。

与新风机联动：当室外空气温度低于机房内温度到一定值时，系统开始联动新风机对机房内供风。

与变风量地板联动：当机房内单个机柜温度过高时，联动该机柜对应的变风量地板进行调整。

其它参数设置。

➢空调智能控制

区域性空调参数控制：通过将精密空调以及机柜按区域编组后按对应关系建模，当其中一个区域的整体温度或者湿度异常时，系统自动调整对应的空调进行输出参数修正，实现解决区域性高温的问题。

备用空调工作时间均衡控制：当同一个机房内的空调数量较多，且有备用空调的情况下，智能控制机房内主用空调及备用空调的启停，让各空调的工作时间均衡，防止备用空调长时间不开启导致的设备故障；

湿度精细化控制：由于机房内的回风湿度仅代表小范围的湿度参数，精密空调自动控制的加湿或抽湿的操作无法满足机房内正常的湿度范围。系统能够将精密空调的加湿以及抽湿装置进行独立控制，根据机房内大量温湿度探头的获取到的参数，灵活控制精密空调的加湿器以及抽湿器的启停。

精密空调全局监控：同一个机房内的精密空调往往相互独立，相互之间没有信息交互，可能会导致一部分空调在进行抽湿而另一部分空调在进行加温的状态，或者在冬天的时候，一部分空调在进行降温，而另一部分空调在进行加温的状态。为了避免这种情况的发生，本系统可以通过对精密空调参数的全面监控，实时对比，有效防止该类事件的发生。

➢新风机、精密空调联合控制

制冷系统所消耗的电能在数据中心的整体能耗所占比例非常大，我们在提供数据中心空调的智能控制的同时还充分的将机房室外的冷空气利用起来。当数据中心外温度低于一定值时，系统会自动启用新风机，将室外的冷空气经过新风机过滤后用于机房内制冷，如果新风机的数量足够，系统甚至可以关闭空调，从而达到降低70%的制冷费用的目的。

➢智能照明

目前，大多数的数据中心，在无人进入的时候照明系统同样开启，相对于数据中心其它子系统而言，照明子系统所消耗有电能虽然不算多，但只要处理得好，同要可以节省不少电能。

系统设计在机房出入口增加与门禁和红外系统联动的临时照明系统，当机房门禁被打开或者红外被触发时，临时照明系统被打开，利用临时照明系统提供的灯光，维护人员将所要去到的区域灯光打开，而临时照明系统将在一定时间内自动熄灭。维护人员离开机房时，只需要走到对应门禁的红外探头下方，临时照明系统自动打开灯光，值班人员关闭对应区域的灯光后可直接离开，临时照明系统会在一定时间后自动关闭灯光。

出于安防考虑，当红外探头在布防状态下被触发时，系统会开启对应机房的所有照明系统，以辅助视频监控系统查看现场情况。

➢节能建议

能耗管理系统的大部分节能操作虽然都可能自动完成，但是对于有些无法通过智能控制实现的有效节能手段，系统同样可以给出建议。比如，当系统发现机房内局部热点，机房内又没有安装变风量地板的时候，系统会提醒管理员将对应热点的区域的送风地板的出风口大小进行手动调整。或者当机房内所有空调都全负荷运行却无法满足当前降温需要的情况下，系统会自动提示管理员进行冷通道封闭、关闭不必要的服务器或者增加空调等操作。

1.4.6 3D监控管理

➢3D监控管理硬件架构

数据采集层：主要由各监控系统组成，包括动环监控系统、IT监控系统、资产管理系统、安防监控系统和其它第三方系统，各系统的数据通过外联接口将数据发布到3D服务层。

3D服务层：由3D服务器构成，3D服务器可以采用双机热备的方式保证其正常运行，从数据采集层发布过来的数据经过3D服务器处理后，在3D监控的场景里面展现出来。

监控展示层：由3D客户端组成，3D客户端可以是图形工作站，也可以是监控大屏。

用户通过3D客户端与3维监控平台互动，同时，3D客户端也可以完成一些基本的数据配置和建模工作。

➢3D监控管理软件架构

➢3D监控管理特点

实景仿真

3D实景仿真以数据中心实际场景为原型，通过3维建模的方式将数据中心的园区、数据楼、机房等建筑及设备按实际情况仿真而成，场景真实、直观，不仅是数据中心综合信息监控管理平台，也是数据中心信息化建设成果的展示窗口。

统一监控

3D系统不仅可以将传统的动力、环境监控数据进行集中展示，而且还是其它如IT监控系统、楼控系统以及资产管理系统等系统的展示平台。系统将不同设备各种监控数据集中发布，集海量信息于同一个平台，一改传统的监控系统中运维人员要面对多套系统，每套都要熟悉的头疼局面。

自动/手动巡检

3D系统可以将按照规定线路对整个数据中心的各设备的运行状态进行依次巡检，循环执行，摆脱了传统的人工依次点击查看的尴尬状况。也可切换手动进行巡检模式，根据管理人员的需要对各个机房进行手动巡检。

告警快速定位

当3D系统检测到有设备发生告警时，会自动切换到报警设备的最佳查看视角，然后打开告警设备的参数窗口，在最短的时间通知运维人员故障设备、位置以及故障信息。专业子系统展示

3D系统可以将不同的子系统分别展示，淡化其它建筑及设备，突显该子系统的结构状态等，例如，我们选择制冷子系统时，大楼的墙体及其它与制冷子系统无关的物品会

变成半透明状态，突出显示出制冷系统中空调、给水管、回水管、风管、水阀等设备

的工作状态。

1.4.7 容量管理

容量管理实现精确到机柜级别的容量统计，提高数据中心利用率。直观的容量管理可以及时发现资源配置瓶颈，有效提供数据中心资源的利用率。容量管理为数据中心规划、机房搬迁提供基础数据支持，指导设备上下架等日常工作，使设备分布更加合理。

对数据中心容量进行可视化的监测与变更管理，对数据中心机房机柜空间、电力、制冷量等进行统计、利用率分析、低容量报警等，帮助管理人员实时掌控容量使用情况，提供趋势预测及规划仿真，实现快速部署。

➢容量概览界面

提供数据中心机房的容量概览界面，根据机房实际的布局运用不同的颜色显示出机柜当前的容量情况，帮助用户实时了解机柜和机房空间的容量使用率及详细使用情况。

➢曲线报表分析

用户可通过系统生成机房容量使用率曲线图，清晰地把握机房的容量变化情况，为后期机房扩容提供决策依据。

➢容量预测分析

当用户增加某设备资产时，系统可通过对比机房内机柜的剩余容量与新增设备资产所需容量进行数据对比分析，预测出将该资产放入机柜后，机柜的各项容量是否会超过限定值，同时将给出机房内其他可容纳该设备的机柜信息。