机房技术专业委员会                  
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机房项目设计方案/下

       来源:AIX专家俱乐部 

第二节. 机房制冷方式设计

一、 模块化数据中心设计

模块化数据中心具有快速部署、安全可靠、灵活扩展和绿色节能等特点。

◆ 快速部署

(1) 模块化数据中心在规划、 设计时严格遵循国际标准, 采用模块化设计,集成度高,易于安装。

(2)模块化数据中心在出厂前完成机柜的预安装,现场只需接通机柜外部电源,固定机柜等简单操作后即可使用。

◆ 安全可靠

(1)模块化数据中心遵循国内国际高等级建设标准,设备安全可靠。

(2)模块化数据中心在设计时充分考虑抵御自然灾害能力,具有可靠的电力、冷量供应,保证通讯网络的正常运行。

(3)模块化数据中心配置完善的监控系统,可随时了解机房内的情况,提升机房的防盗能力。

◆ 灵活扩展

(1)模块化数据中心采用模块化设计,可灵活配置,满足快速扩容。

(2)模块化数据中心在电力供应、通信端口上预留合理的余量,可实现灵活扩容。

◆ 绿色节能

(1)采用水平送风+密封热通道,优化气流组织,避免冷热气流混合,提高精密空调送风温度,能效比高,与传统数据中心相比,降低能耗 20%以上。

(2) 行级空调部署在负载旁边, 送回风温度较传统机房可以提高 8℃以上,系统显热比高,减少了机房的除湿、加湿需求,空调制冷效率高,损耗低。

(3)近端制冷的行级空调部署在模块内部,能够更快感应到模块内部负荷的变化,从而实现按需制冷,达到空调冷负荷同机柜热负荷变化的最佳匹配,从而实现模块的最佳工作状态,达到整体节能的效果。

二、 制冷方式对比

房间级制冷是实现数据中心冷却的传统方法。在这种方式中,通过一台或多台并行工作的空调系统将冷空气输送到数据中心内, 并吸取机房环境中较热的空气。这种制冷方式受气流回流、地板、空间等限制,只能支撑到 4kW/rack,功率密度再高,房间级制冷架构就难以应对。

行级制冷方式的特点就是将机柜和制冷源放置在一起,减短送风距离,这样可大大提升制冷能力和制冷效率。 后面将对这两种不同的制冷方式进行介绍和对比。结果将显示,这两种方式各有其相应的应用,总体而言,对于更高密度的应用场所,行级制冷的方式更受欢迎。

() 房间级和行级制冷架构

下图中以平面图方式描绘了两种基本制冷架构。在图中,黑色方框表示成排布局的机柜,蓝色箭头表示机房空调机组与 IT 机柜内负载的逻辑关联。机房空调机组的实际物理布局可能有所不同。在房间级制冷架构中,机房空调机组与机房相关联;在行级制冷架构中,空调机组与机柜列相关联

(二) 两种制冷架构的比较

为了正确的新建或升级数据中心的制冷系统, 有必要就两种制冷架构的性能特性及对机房的影响情况进行对比。对比类别如下:

•灵活性

•系统可用性

•生命周期成本(TCO)

•可维护性

•可管理性

在本节中,我们将研究上述每一类别,并重点阐述各制冷架构如何应对其中关键的制冷问题。每一类中优先级最高的问题均列于首位,它们是根据被提及的次数和回答者所表述的优先级综合加以确定。

(三) 灵活性

行级制冷架构比房间级制冷架构更具有灵活性。


(四) 可用性

行级制冷架构比房间级制冷架构可用性更高


(五) 投资及回报

行级制冷架构比房间级制冷架构处投资成本较高,运营成本较低。


(六) 制冷量利用率

多数人会很自然地认为,如果安装了 500 kW 制冷量的空调机组,就可以安装 500 kW 的 IT 负载并可以有效冷却。事实完全不是这样。尽管空调机组有一个总的额定制冷量,但这并不意味着它们提供给负载的制冷量能达到这一数值。

现实中可用于冷却 IT 负载的那一部分实际制冷量称为“可用制冷量” 。可用制冷量在任何时候都小于 100%,因此对机房空调系统必须过度规划,由此也将增加成本、空间和维护要求。两种制冷系统架构在这方面的性能有显著的差异。


图:两种制冷架构中机房空调可用制冷量量与机柜平均功率密度的关系

图中显示出两种不同的制冷架构可用制冷量与机柜功率密度的关系。 这一模型假设机柜功率密度峰值与平均值之比为 1.5:1,制冷冗余要求为 N+1,每排最多 10 台机柜,房间级机房空调额定制冷量为 100 kW/台,行级机房空调额定制冷量为 30 kW/台,通道不密封。

不同的假设将产生不同的结果,但数据的总体模式不受影响。

在本案例中“可用制冷量”仅指机房空调本身直接作用于 IT 的制冷量。两种制冷架构的室外散热系统均可在 100%可用制冷量下运行。因此与制冷量损失相关的数据仅考虑室内机房空调系统。

房间级制冷架构的空调可用制冷量表面上看是 100%,因为它表现为所有制冷量在房间水平上均被集中并共享。事实上,在非常低的功率密度下,如每个机柜功率密度小于 3kW,这是一假设是合理的。然而当机柜功率密度增大时这一假设就明显不成立了。 这种制冷量损失是由于系统不能向负载提供所需冷风所致。

其结果是必须配置制冷量比负载实际发热量大的多机房空调, 导致可用制冷量的比例缩减,一般不超过 7kW。

行级制冷架构可实现最宽功率密度范围内最高的可用制冷量。 由于机房空调与负载的紧靠,全部制冷量可被送至机柜功率密度高达 25 kW 的负载,该值约房间级制冷架构实际制冷量密度的 4 。此外,机房空调机组可以分享冷量给附近机柜。但是,行级制冷架构的可用制冷量在非常低的功率密度下会下降,功率密度低,单台空调支撑的机柜就多,送风距离就远,但是送风距离是有限的,必定需要过度冗余才能保证足够的风量。

所以在机柜功率较低的情况下,房间级制冷架构的空调利用率更高,但是密度上升到超过 5kW/rack,行式空调利用率更高。

(七) 冗余

为实现系统带电维护, 并在部分空调设备故障情况下确保数据中心正常进行,制冷系统的设计内必须有冗余。对于制冷系统,通常采用 N+1 设计,而不是双路方式,这是因为通常气流分配的路径,简单的包围着机柜,其失效可能性非常低。也就是,如果系统需要 4 台机房空调,则只需要再安装第 5 台后就可允许任何一台机组故障而仍满足总制冷负荷的要求。因此得名“N+1”冗余。对于两种制冷架构实现冗余的方式各不相同,下面将进行介绍:

对于房间级制冷架构,任意空调的冷量都会被所有机柜共享。从理论上讲,只需要增加单一空调就可以实现冗余,而这与机房的大小无关。在数据中心负载密度非常低的条件下情况确实如此, 而且采用这种方式在低密度下确实具有成本优势。但是,在较高密度时,特定的机房空调补偿另一机房空调缺失的能力会受到机房几何形状的很大影响。例如,特定空调的气流分配方式并不能由距离该故障机组较远的备用空调机组替代。其结果是,实现冗余所需的增加的空调机组数量在低密度下仅为一台,但在机柜功率密度增加到或超过 6 kW 时则需将空调机组数量加倍才能满足冗余的要求。

(八) 结论

采用传统的房间级制冷方式在新建的数据中心方面存在技术和实践上的局限性。 现在的数据中心需应对不断变化中的需求、需可靠支持高功率密度和不断变化的功率密度,需有效降低能耗节省运行成本,这些需求也直接导致了行级制冷架构的推广。 这种制冷架构在功率密度大于或等于 5kW/机柜的 IT 环境表现更为突出。

行级制冷架构可实现数据中心所要求的灵活性、可预测性、可扩展性、低能耗、低总体拥有成本以及最高的可用性。

第三节. 机房 空调系统设计

一、 精密空调选型分析

随着云数据中心的不断发展和设备的集成度越来越高, 设备在提供更高密度、更高计算能力的同时也带来了更多的功耗。

对于传统机房开孔地板下送风进行制冷的方式, 由于气流难以像电流一样被约束,冷热气流的混合、对流、短路等,且送风距离长、空调和机柜分离,均会造成气流组织偏离设计值, 从而使部分机柜得不到足够的风量或者机柜内的部分服务器得不到足够的冷量,产生局部热区或热点,垂直送风造成了机柜进风的温度梯度不均,导致设备使用寿命大大降低,甚至导致设备过热机故障;而同时又有一部分冷风没有被利用, 这种情况大大降低了系统制冷的工作效率、 浪费电能。

此外,对于大型机房应用分期建设,传统地板下送风制冷方式,在初期设备负荷较低的情况下, 空调仍要承担整个机房的维护结构传热制冷, 气流组织分散,空调系统的冷量利用率低、浪费电能。针对本项目,传统下送风空调方式不是最佳选择。

本方案设计采用行间空调解决方案,以机柜群组为单位分区建设。机柜采用面对面,背对背摆放,机柜排之间做热通道封闭处理,水平送风的行间空调穿插在机柜排中布置,空调水平送风、送风距离短,风机使用效率提高,机柜与空调一体化设计、 安装扩容快捷方便。 同时行级间空调采用EC风机和直流变频技术,实现机房的高效制冷、节能降耗。

机房整体效果图

行间空调室内机穿插在机柜排中布局,且与设备机柜为左右并柜布置,制冷模块前出风、后回风,与机柜设备的气流组织一致,配套网孔门机柜热通道封闭系统,在两排机柜群组内、外形成冷热通道分离,机柜面对面摆放,面对面区域为冷通道, 背面为热通道, 气流组织见下图示意, 这样可以避免冷热风混合现象,实现就近精确送风,提高机组的制冷效率。


机柜热通道密封气流组织

二、 空调设备配置

模块的功耗 W1=(26*5KW)*0.9=117KW, 考虑一定的裕量, 所需空调的制冷量为 Q1=W1=120KW,故选用 4 台制冷量为 40KW 的行级风冷空调,3+1 备份。

模块二的功耗 W2=(13*5kw )*0.9=58.5KW,考虑一定的裕量,所需空调制冷量为 Q1=W2=60KW,故选用 2 台制冷量为 40KW 的行级风冷空调。

综上所诉,主机房整体共部署 6 台制冷量为 40KW 的行级风冷空调。

网络间:

网络接入间的发热量主要为网络交换设备的功率, 按照每台机柜 3KW 计算,同时利用系数 0.9, 故选用 2 台制冷量为 22KW 的列间风冷空调, 1+1 备份使用。空调室外机全部放置在大楼楼顶。

三、 灾后排气的负荷计算表


四、 新风


第四节. 通风系统

一、 新风

本工程共设置 1 套吊卧式新风预处理机组。 新风量按照维持机房与室外的正压不小于 10Pa、与走廊的正压不小于 5Pa 来进行设计。

新风机组对进入房间的新风进行预处理,包括对温度计湿度的处理,设计制冷段、除湿段、过滤段,同时预留了化学过滤器段的安装位置,以便后期对新风机功能拓展使用。同时要求进入房间的新风达到露点温度为 12℃,保证了机房环境的稳定及工作人员的舒适度要求。

新风系统上设置 70℃常开防火阀,与消防联动,一旦发生火灾,消防发出信号关闭防火阀,同时连锁关闭新风机。

二、 排气

考虑到对机房内电子信息设备的保护,机房内采用气体灭火系统,当发生火灾时,灭火气体喷放,灭火后机房内将存在大量废气,为了排除该部分废气,设置了排气系统,排气量根据《气体灭火设计规范》 ,按照不小于 5 次换气次数来计算。

根据灭火气体密度大的特点,该排气系统采用分层排气的方式,即地板上和地板下均设置排气口,上下同时排气,确保以最快的速度将废气排出室外,使工作人员尽快进入机房进行维护。

采用气体灭火的工艺设备用房,设置火灾后排除灭火气体的排风系统。为工艺设备用房使用的新风管道在进入工艺设备用房时设置电动风阀, 待气体灭火完成并降温后,可开启相应房间的排风机及电动风口进行灾后通风。

上述房间的所有电动风阀均由消防控制系统供电。 当气体灭火完成确认火灾被扑灭后, 手动启动灾后清空系统的风机并开启相应房间的电动风口排除灾后气体。 每间配有气体灭火系统的房间内外均应在便于操作的地点设置风机启动开关。

电池室的排风系统应与有害气体(氢气)浓度探测器(另设)相关联。

三、 排风

在电池室设置日常通风系统,本工程共设置 1 套日常通风系统,保证房间的空气新鲜度。

第五节. 加湿系统

机房的加湿采用外置湿膜加湿器方式, 通过设置 2 台湿膜加湿器对主机房及

网络机房进行湿度控制,2 台机组为备机,形成 N+1 模式,本方案采用湿膜加湿器进行环境湿度的控制。在主机房配置 2 台加湿器,形成 1+1 模式。机房精密空调随机自带的加湿器作为后备设置。

湿膜加湿器采用上部送风,下部回风的气流形式。在精密空调间与机房精密空调的回风形成一个完整的风循环系统,借助机房空调大风量,小差的特点,将水分子送风房间内。这样湿膜加湿器的风机功耗就极大降低,同时由于采用的是水分子蒸发形式加湿,蒸发过程吸热,可以帮助机房空调降低制冷负荷,实现节能加湿。

第六节. 给排水系统

一、 给 水

机房精密空调及湿膜加湿器的供水及冷凝器的排水管路使用的分别直径为15mm 和 32mm 的镀锌钢管,采用螺纹连接。充分考虑了机房空调漏水对机房服务器正常运行产生的威胁。管材为钢管,不会存在破裂的风险,采用螺纹连接降低了接口处的渗漏等隐患, 安全可靠性极高。 外部采用 15mm 保温管进行保温,防火等级为 B1。

供水总管路上安装电磁阀,平时常开。当环境监控中的漏水报警系统检测到漏水时,发出漏水报警电压信号给电磁阀,驱动电磁阀关闭,总而切断总管路的供水, 以保障当机房漏水时及早的关闭机房的供水系统,降低对机房正常运行造成的安全危害。漏水电磁阀两端设置球阀,同时在球阀的外侧进行管路跨接,并设置球阀,形成旁路。当排水电磁阀故障时,可开启手动旁路阀门进行供水。同时关闭电磁阀两端的手动阀门进行维修与更换。

二、 排水

机房空调的排水系统与供水系统进行跨接, 实现对排水管路进行反冲水功能,利用供水的压力机流量对排水管路进行冲洗。

排水系统的总管路采用 UPVC 管材,直径为 DN100,干管直径为 DN50,外部采用 15mm 的橡塑保温进行保温,防火等级为 B1,并坡向与大楼的排水系统进行对接。

第六章. 消防工程

第一节. 概述

机房消防的特点:机房服务器需常年不间断运行,易发电气火灾,断电损失大,银行机房更甚。不宜采用自动喷水灭火。根据机房防火灭火的特点,设置一套火灾报警系统和气体灭火系统。

第二节. 火灾报警系统

一、 系统设置

在监控中心设一套壁挂火灾报警控制主机气体灭火控制盘联网;通过联网,监控中心的报警主机可以监视机房内的火灾状况。

每个气体保护区设一个单路气体灭火控制盘,共设 2 气体灭火控制盘。气体保护区内设烟感、温感两种探头,且分工作区、地板下二层布设,保护区内外均设声光报警器,每个出入口设气体释放指示灯,主要出入口外设紧启

停按钮。非气体保护区主要设烟感探头。

二、 环形布线

本案火灾报警设计中,采用环形布线方式,火灾探头采用无极性双总线,用手拉手的方式连接,最终接入报警主机的是两根双绞线。此种方式使每个探头都有两端和主机相连,线缆中任意一点短路,探头都会和主机相连而正常工作,减少了维护风险。

三、 消防联动

(1)火灾报警控制器在确认火灾后,先切断对应保护区的非消防电源,启动对应防火分区声光报警器、应急照明。

(2)气体灭火控制盘对自动气体灭火系统具有控制并显示手动、自动状态的功能。

(3)气体灭火控制盘在自动气体灭火系统启动的延迟阶段,自动关闭防火门、窗,停止通风空调系统,关闭对应保护区的所有防火阀。强切相应的门禁的电源,并打开电动泄压口。

(4)火灾报警控制器显示气体保护区的报警、气体喷放及防火门窗、通风空调设备的状态。

(5)在确认火灾信号后,消防控制设备停止有关部位的空调送风、关闭电动防火阀并接收反馈信号。

(6)在确认火灾信号后,消防控制设备启动有关部位的防烟、排烟风机和防火阀,接收其反馈信号。

(7)气体喷放后,相应气体保护区的气体释放指示灯开启。确认灭火后,过了 10 分钟七氟丙烷浸渍时间,方能开启灾后排气系统和门窗。

四、 设备选型

火灾自动报警为国内消防报警业的名牌---来自北京的“利达”品牌,

火灾报警控制器选用 JB-QB-LD128EN(M),最大容量为 512 报警联动点;

控制室的火灾报警控制器型号选用 JB-QB-LD128EN(Q),最大容量为可达 1024个报警联动点,即满足工程容量要求,又有合理的冗余。

气体灭火控制盘采用壁挂式 LD5501EN 控制盘。

第三节. 气体灭火系统

一、 气体灭火区的划分

本项目较大容积的区域,如主机房、网络机房共 2 区域,选用无管网柜式七氟丙烷灭火系统。

二、 七氟丙烷气体灭火系统特点

保护环境: 七氟丙烷是无色、 无味的气体, 其臭氧耗损潜能值 (ODP) 为零,在 ISO 认可的洁净气体灭火剂中,其洁净性最好,具有清洁、低毒、电绝缘性能好、灭火效率高的特点。

保护生命安全。七氟丙烷的未观察到不良反应浓度 NOAEL 值为 9%,有毒性反应的 LOAEL 值为 10.5%,而一般七氟丙烷的灭火设计浓度为 10%以下,本项目的设计浓度均低于 9%,对人体基本无害。气体喷放时,气体保护区内人员即便万一撤离不及时,也不会发生安全事故。

本项目设计浓度:发电机房和油箱间为 9%;其余区域为 8%

安全保证:

容器阀上装有安全泄压装置,防止容器阀因高温等原因超压发生爆炸;

电磁阀上装有安全泄压装置,防止启动瓶超压发生爆炸;

组合分配系统集流管上装有安全泄压装置和低泄高密阀, 防止集流管超压爆炸;

启动管路上装有低泄高密阀,防止启动瓶慢性泄漏,引起系统误操作;

系统中设置安全隔离装置,防止各种电器误动作,人为误动作等引起系统误动作,提高了系统可靠性。

三、 设备选型

柜式系统选用国内知名的北京xxxx品牌。

柜式七氟丙烷灭火系统中,主机房配置 120L 单瓶组 2 套,网络机房共用主机房区域气体灭火装置。

第七章. 安防监控工程

第一节. 系统概述

进入二十一世纪以来,随着网络技术的成熟和发展,网络化、智能化安全化的楼宇的概念也逐步为成为人们选择办公场所和衡量居住环境的一个重要因素。

现代化、智能化的办公大楼是一项系统工程,而且是一个复杂的大系统。其中,监控系统扮演着极为重要的角色。随着人工成本的持续增长,安防监控系统作为一种低投入, 高效率的手段, 因其能够以更低的财务预算提供更完善的安全保障,已经赢得了其以前从未有过的主导地位。

为了进一步满足社会经济发展与人们文明生活的高标准要求, 创造一个安全、舒适、温馨、高效的办公环境显得极为重要。安全稳定的安防监控系统,不仅能够阻止犯罪分子的非法入侵, 在出现事故之后, 为发现查找事故责任人提供帮助,更能够提前预防防范危险事故的发生,在事情发生时就即使做出反应,阻止危险的进一步扩大。

第二节. 系统架构

由以上系统架构图可知,安防系统主要包括前端视频监控系统、入侵报警系统、门禁控制系统、通信传输系统等,并且通过系统联动,软硬件的交互能够将监控系统、报警系统、门禁系统等安防子系统紧密的整合在一起,化被动监控为主动监控,能够极大的提高视频的利用效率,提升监控系统的整体性能。

第三节. 功能联动

视频监控系统可以接受门禁、入侵报警等系统的发过来的报警信号,并实现有效联动。当视频监控系统的软件接受到报警信号是,就会启动联动录像功能。

视频系统的联动录像具有移动侦测报警联动录像机录像的功能, 报警录像可提供报警前的图像记录,从而方便有关方面查找报警原因以及相关责任人员。

入侵报警系统自带报警输出硬件接口, 并把报警信号通过信号线送给门禁系统和视频监控系统。入侵报警的联动主要是在特殊时段区域进行设防,当有人出入时,会联动监控画面弹出,监测人员的出入情况,明确该出入人员是否为本公司指定授权人员,是否具备出入该区域的权限。以便及时发现问题防止不正常侵入。当探测器发出抱紧信号时,通过提供给视频监控、出入口控制等控制接口信号,通过监控实时显示报警位置图像,并配合相应出入口控制,保证数据中心安全。

第四节. 视频监控系统

随着通信技术、控制技术和计算机网络技术的飞速发展和普及应用,智能化建筑在逐步发展壮大,信息基础设施建设步伐也在加快。

为满足机房的安全和科学系统化管理的需要, 以及为了对随时发生的情况进行全面、及时的了解和掌握,对意外情况能迅速做出正确判断,并给出正确、快速的指挥和处理。结合机房管理的特点,我公司制定了本实施方案以达到降低业主投资成本的目的,在整个系统中采用网络摄像机和硬盘录像机的模式,实现对整个机房各个地方进行视频实时监控,达到维护治安和防止破坏的作用,及时地把一切可能发生的或即将发生的案件和险情的图像资料传送到监控中心, 使监控中心的值班员可以把这些危害和隐患扼制在萌芽状态,杜绝财产损失、确保人员生命安全。这也是为配合安全保卫工作,打击现代犯罪行为提供有效法律证据的重要手段之一,以期能更好地为管理服务。在机房内设置数个监控点,进行视频系统监控,以提高整个机房的安防水平。


系统架构设计

视频监控系统主要包括前端摄像机、电源及信号传输、监控中心设备三部分组成。

前端摄像机根据监控场所的不同,选择红外半球、红外枪机。所以摄像机全部采用网络摄像机,用于主要出入口、公共区域等场所。摄像机的传感器采用CMOS 图像传感器, 以保证图像清晰、 不失真。 摄像机支持前段嵌入式智能分析,可根据需求选择智能分析模块上传至摄像机,利用摄像机进行分析。在机房内共设置 14 路红外半球网络摄像机,遍布机房的每一个角落,以确保机房内监控无死角。

视频监控系统,采用 TCP/IP 通信方式,每个摄像机对应分配一个独立的 IP地址,摄像机采用 POE 供电模式。摄像机传输采用两级架构,首先有摄像头接入到每一区域的接入交换机,通过接入交换机上传到安防系统的核心交换机,经由核心交换机交换后实现视频的存储和解码监控。

视频监控的显示终端位于监控室。 前段图像通过网络传输后传输至监控室内通过视频解码服务器,解码上墙,在大屏幕显示系统中显示监控画面。视频安防监控子系统作为安全防范系统的一个组成部分,可通过报警模块与周界、入侵报警、门禁等第三方报警系统实现报警联动。而且为其他子系统提供功能丰富的API 标准接口,使其他应用系统完全解除对前端视频采集产品 API 的依赖,而只依赖于视频监控系统提供的接口层, 使视频监控系统的图像信息扩展到办公自动化等多媒体应用系统成为可能。

系统支持 C/S 和 B/S 两种应用模式; 单台视频服务器不限制接入摄像机的数量,完全由服务器的硬件能力和网络能力决定,体现良好的可扩展性;

工作站可以管理一个或者多个服务器,一个工作站接入的服务器没有限制,保证最大的可扩展性;

能支持 720p 或更高分辨率的高清视频显示,帧速不低于 25fps;多画面显示

支持,同时显示的画面数不小于 16,每个画面的大小和布局可以自定义;支持多屏显示功能 (比如说一个工作站接 4 屏幕) , 即可以将报警图像、 电子地图、警报中心管理平台、虚拟矩阵分别在不同的显示器上显示;

用户可以自定义摄像机组,把系统的摄像机根据区域和功能划分;可以同时观看实时及录像回放画面,更具人性化;

视频工作站可以有两种方式获取实时视频: 视频流服务器流媒体转发或者直接连接到前端网络设备;

客户端数量不受限制,能够满足多个部门或领导坐席的监看要求;录像回放具有正常回放、倒放、快速回放、逐帧逐秒回放,观看更加精确;支持电视墙,电视墙的控制器可以把网络任意一台摄像机的视频调用到任何一个显示屏上;

视频存储;

支持 H.264、MPEG4 和 MJPEG 等编码格式;手动录像、动态侦测录像、定时录像、报警录像等多种录像方式,灵活选择;

每个摄像机可以设置独立的存储路径和存储天数以满足海量存储的需求;

支持多种协议的存储设备,包括不同形态的 DAS、NAS、SAN;支持 UNC路径;存储回滚策略:当存储超过临界点以后系统自动覆盖;

存储数据可以按照用户设置的时间表策略进行自动备份;

能够导出 AVI 格式的录像,支持 H.264、MPEG4 解码方式的播放器都可以播放;

支持多种码流,比如说一个用于实时视频,一个用于存储,两个码流可以设置不同的分辨率,帧率和编码格式,能更合理、有效的节省网络带宽以及存储容量。

第五节. 门禁管理系统

一个现代的企业辅以现代的管理方式, 再以现代的管理设备装备企业的内部环境能为员工创造一个舒适、 人性的工作生活空间。 机房首先应注重出入口管理,因此无论是保安人员还是机房中心的工作人员都应具备一个重要观念: 为组建现代化智能管理场所,保安系统中的出入口通道控制是必不可少的组成部分。它将使复杂的人员流动、不同职能部门出入各区权限的约定、各区域及重要部门人员出入的记录、出入口处门的开闭情况等集中在计算机上进行管理和监控。

1、系统构成

门禁系统由控制器、读卡器、感应卡、电锁、专用供电电源、综合管理系统服务器等部分组成。

系统组成

系统管理的标准门由控制器、读卡器、供电电源、电锁、出门按钮、门磁、就地报警输入输出等部分组成。以下是门禁系统的示意图。

在本方案中, 控制器单元采用了以四门控制器为主并佐以生物特征识别仪的设计方案。在机房内的主要通道入口处采用指纹加密码的方式进行辨别,只有经过授权的人员才能够通过该门禁进入到核心机房内。 其他出入口分别配置不同识别方式,实现在机房区内所有进去人员在进出本区域是都有进出记录。

系统结构

系统基于 RS485 工业组网方式组成专用网络,在专用网络出口端以TCP/IP方式直接接入上位机所在网络,其中每条网路可容纳 32 门禁报警控制器,如此组成的网络,系统可容纳无限多条专用网路,无限多个控制器,可联网的门数无限制。

系统工作于客户端/服务器端方式,DDS 系统服务器及 OPC 服务器,数据库基于 Microsoft SQL Server,提供所有功能设置及事件监控、报警联动。

门禁、报警综合管理系统服务器:提供集中管理及监控,输出,联动功能;

门禁工作站:门禁工作站提供功能设置及事件监控,可以接上发卡设备作为发卡工作站;

报警输入:每个控制箱具有独立的报警输入接口,接报警输入设备,如红外报警器等;

报警输出:每个控制箱具有独立的报警输出接口,接报警输出设备,如声光报警器等;

门禁控制器: 是门禁系统的核心部分, 对系统的卡直接管理及控制相关设备,具有存储功能,可存放持卡人资料及各种事件记录;

读卡器:工作于射频方式,采集感应卡的数据传输到门禁控制器,以便控制器进行各种管理及相应的控制;

电锁:电子方式开关,实现开门及锁门,由门禁控制器直接控制;

开门按钮:提供方便的开门方式;

门磁:检测门的状态信息,然后传输到控制器;

报警输入输出设备:为加强系统的保安,可以将输入输出设备接入门禁控器的输入输出接口,实现系统的报警及联动。

联网方式

安全系统可由一台管理计算机控制或通过以太网由多台经授权的计算机共同管理 。

通常每条 RS485 总线支持 32 控制器地址,既可以连接 32 台门禁控制器,称其为一条控制回路。每条控制回路有以下几种方式与管理计算机连接。

计算机串口——RS232/RS485 通讯转换器——控制回路

计算机串口——调制解调器——电话网——调制解调器——RS232/RS485

通讯转换器——控制回路

计算机以太网接口——以太网—— DDS TCP/TP 转换模块——控制回路

另外,单台门禁控制器可以直接与计算机串口连接。

功能特点

门禁控制系统具备数据库结构,工作于 Microsoft Access 或 Microsoft SQL Server 数据库,并可以提供大量的输入输出接口,控制器的输入接口有 4 态输入供选择。控制器具有脱机功能,当与计算机脱机后,能独立运行,存储资料,系统在线时,会自动将数据收集到管理计算机。

具有批添加和批删除卡,以及卡查询功能。同时对某时间段内人员的出入状况,某人的出入情况,有权人员名单等资料实时统计、查询和打印输出。

对卡片的使用时间段、使用期限及使用次数可进行严格控制。

可以通过系统打开某个门或部分门或所有的门, 主要用于出现火灾等紧急疏散情况或特殊情况;也可以设置成完全锁闭的状态;当然亦可以设置为不同的时间段置于不同的锁状态。

可对所有出入事件、报警事件、故障事件等保存完整的记录。也对操作者的所有操作日志文件保持完整的记录。 所有这些事件记录是否需要显示或保存可以由用户按需要选择。

系统使用开放型数据库,并可以文本方式输出。方便实现对系统所记录的资料进行转存、备份、存盘和读取等处理;可随时根据需要,通过多种检索条件分类查询,做出报表,可提供考勤管理报告。

系统有单向门及双向门的选择设置, 在重要通道口设置成出入双向监控管理

(进/出均需刷卡) ,具有“防反潜”功能,强制所有进出必须刷卡。当用非法卡或强行打开门锁,系统会自动报警,确安保全

门禁系统的报警监视窗中,报警信息按照优先级顺序列表,未处理报警与已处理报警分列两个列表,各类不同报警也可分开列表。任何一个报警项目都能显示详细报警类型、地点、时间,添加操作员的处理记录,以及打开关联的电子地图,并对报警执行在线控制和恢复操作。

门禁系统可与监控、报警、楼宇自控、消防等系统实现联动,在软件功能中支持图形接口,具有开放性。如有人员进出时,可在监控电脑看到持卡人的照片及刷卡人的图像,实现在线监控和报警功能。门禁系统与消防报警系统之间不设置硬联动接线,在火警时,由值班人员确认后按下设置在监控中心的按钮打开相应区域的门禁锁以作疏散。

本地联动

设计的门禁控制器除有专用的按钮、门磁输入外,同时亦提供了用于报警的输入及输出接口,可接各种报警输入输出设备。当在同一控制器产生报警时,其输入及输出的动作直接在本控制器实现, 无须经过网络控制器或服务器的控制才能动作。实现报警时,控制器会将报警的事件记录并传到网络控制器后保存到服务器。

全局联动

控制器与控制器之间的联动。

网络控制器与其它系统的联动。

门禁管理软件可根据功能要求进行增加在线巡更、停车场、制卡、CCTV 联动等功能模块。

第八章. 动力与环境监控系统

第一节. 系统概述

由于数据中心的管理人员不断开拓, 业务系统在逐年增长的情况下开始重视对机房的统一有效监控管理,机房运营服务的后台保证。随着科技水平的发展,机房监控管理也向着智能化平民化的方向发展。 因此我们充分认识到对各前端机房进行集中监控系统建设的必要性。

针对本环控项目, 需要建立机房动力、 环境的监控系统, 主要监控对象包括:

电量监测、配电开关监测、UPS 监测、精密配电柜监测、精密空调监控、温湿度监测、漏水监测、消防监测、防雷监测、新风机监测等,实现 24×365 的监控和管理,使远程机房实现少人值守或无人值守。充分利用现有资源,保障机房环境及设备安全运行,以实现最高的机房可用率,不断提高运营管理水平。

第二节. 系统结构

整个系统采用模块化“分布式”结构设计监控系统,满足全天 24 小时不间断运行。实现集中监控、统一数据处理、统一告警及本地化数据存储,实现为集中监控系统,数据中心机房环境监控系统基于 TCP/IP,网络功能强大,完全实现各机房集中或分散监控。可同时支持 B/S、C/S 两种方式访问,管理人员可通过内网、外网进行监控或管理。


系统可分为 4 部分,分别是:

现场采集层: 由各种 I/O 采控模块、 传感器组成, 直接连接各种被监控设备,采集如电量、配电开关、UPS、精密配电柜、发电机、蓄电池、湿膜加湿器、精密空调、温湿度、漏水、氢气、消防、防雷、新风机、ATS 等的现场信号,将采集的现场信号通过 RS485 方式上传到所在区域内的计算机机房内的本地嵌入式服务器中。

现场监控层:由 1 台嵌入式监控服务器组成,分别负责收集与处理由现场设备采集发送上来的数据。嵌入式服务器具有数据采集、独立数据库、数据处理、协议转换、联动控制等功能。嵌入式服务器为系统管理人员提供远程设置、远程监控、 远程维护及远程报警等专业管理功能。嵌入式服务器将采集的数据和处理后的结果、报警信息等上传至统一管理层。嵌入式服务器可脱网运行并保存历史数据一年之久。

统一管理层:由集中监控系统平台和相关硬件服务器及报警系统组成, “集中监控系统平台负责整体系统的集中管理与调度, 收集与处理由现场监控层发送上来的数据和报警。中心管理服务器采用“双机热备”方式设计,确保监控系统的稳定靠运行。同时还采用全数据备份设计,将各机房的数据,报警事件等信息存储在数据库中, 确保监控系统的稳定可靠运行不丢失数据。 集中监控系统服务器支持 PC 客户端和 IE 的远程访问,用户在 WEB 端上实现各种统计报表、数据分析挖掘、告警管理、权限管理和系统配置管理等。

远程管理层: 系统支持 B/S 和 C/S 架构,便于管理人员随时随地了解机房的工作状况,直接观看到与监控服务器一致的监控画面,在具有相应权限下还对设备实现远程控制,如空调的开关机等。

整个体统架构基于模块化的设计,某一子系统出现问题,不会影响其他子系统;某一个站点出现问题,不会影响其他站点;集中管理平台出现问题,不会影响本地监控系统的数据完整性。

整个动力环境监控系统的建设内容主要分为两个方面:

中心监控

集中监控管理平台建设内容包括:机房集中监控管理平台软件、告警事件过滤模块、双机热备功能模块、电话语音告警功能模块、短信告警功能模块、声光告警功能模块、现场语音报警模块、报表模块、权限管理模块、能耗监测模块、运维管理系统等。

本地监控

本地监控平台涵盖各个子机房建设动力、环境、消防监控信息采集系统,其建设内容主要包含:

动力监控部分

电量仪监测: ,监测电量仪的实时供电参数,如三相电压、电流等。

配电开关:配电开关监控模块,监测配电开关的通断电状态。

精密配电柜:监测配电柜内的供电输入参数,各支路配电开关状态及负载电流等。

UPS:监测 UPS 的工作状态和运行参数。

环境监控部分

精密空调:监测精密空调的运行参数及状态,并可实现远程开关机启停控制和参数设置。

湿膜加湿器监测湿膜加湿器的运行参数及状态,并可实现远程参数设置。

温湿度:监测机房内重要区域的温度、湿度数值及变化情况。

漏水:监测机房内空调四周有无漏水发生。

氢气:监测电池间氢气的浓度变化情况。

新风机:实现监控新风机的开关状态(只监控) 。

防雷、消防极早期报警监测:最多监测 32 路的防雷或者消防主机提供的干接点信号,进行防雷或消防报警。

第三节. 集中监控系统功能

界面管理

界面显示为全中文界面,采用图形化设计,支持电子地图功能,支持仿三维形式模拟现场各个设备的实际位置及布局结构, 能够实时查看各种设备或子系统的所有运行参数及运行状态。界面的结构、层次清晰明了,页面风格可以按照青岛农商银行数据中心的需求进行定制, 能够实时直观地显示设备的运行数据和运行状态,场景仿真。

主界面为包含所有子系统内监控设备的电子地图, 在该界面上可直接点击子

系统内的任意监控设备进入其运行状态界面。 有报警状态的区域及设备在界面上以色变或闪烁的形式显示。同时,在本子系统的主界面上为各功能模组设置访问按钮,通过点击进入各功能模组界面(电子地图) ,以便对分组的监控设备进行更清晰、更有针对性的监控。

界面轮询:系统允许管理人员针对系统中不同设备、环境的重要程度,自行定义监控画面按照预先设计好的顺序、时间间隔,在各功能模组之间进行轮询。

当无人操作时,系统显示界面可按照设定的顺序(可随意更改编辑)自动显示。当进行手动操作或发生报警时, 界面轮询功能应自动停止, 直到手工再次启动轮询。

通过软件界面应可直观的展示出机房内的情况,包括整体结构、空调、服务器机柜的摆放位置都要在图中体现出来。

集中监控系统平台提供告警专用页面, 对监控范围内发生的告警事件进行集中页面监控,告警展示可根据物理位置、任意设备或任意设备测点自定义。

本地监控系统平台支持多种页面风格的自由切换, 管理员或领导可根据自身喜好或心情自由切换页面风格,使系统管理更具人性化。

报表管理

针对于本项目具有大量数据的特殊性, 我们为本系统设计并提供强大的报表功能。系统具备统一的报表管理平台对平台数据进行有效统计、分析和展示,能够基于配置、性能、可用性、性能、报警事件等数据,自动创建专项指标和综合分析报表。

报表系统支持 B/S,C/S 两种访问方式,其实现功能和展现内容一致。支持

Excel、PDF、网页等方式导出。报表支持手动生成报表也可以自动生成报表。

人员机制管理

用户权限可按照区域、部门、职能、时间等模式进行任意组合,首先可以设定不少于 10 级的不同的权限组, 然后在不同的权限组内可设定不同的权限用户。

系统操作记录:系统对所有操作者所进行的系统操作均作详细的操作记录,包括操作人、所操作的对象、操作内容、操作时间及权限用户登录、退出的系统的时间等,操作记录可以以列表的形式进行打印,以供查询之用。

数据管理

系统能自动保存历史数据,默认保存在 MY SQL 数据库中,保存时间不少于 1 年,可支持历史数据的定期清理,支持历史数据的导出备份,历史数据不可修改,保证数据的可靠性、安全性。支持多种形式的历史数据曲线查询,支持自定义时段。

数据备份

是指定期将数据库中的数据进行备份,用户可根据自己的权限,自定义备份相应数据,可进行本地备份,也可做异地备份。

数据恢复

是指当数据库出现问题时,系统提供快速恢复备份数据的功能。

监控分析功能

系统通过事件日志管理、设备汇总表、历史曲线、通讯状态查询等功能提供对用户所关心的监控数据进行综合的管理和分析功能,综合各项监控分析信息,对系统的安全稳定运行提供强大的数据支持。 当监控软件平台有相应管理人员进行操作或配置时,系统会有权限验证,通过验证后,会将操作人员、操作内容、时间、类型、操作对象等信息进行记录。

事件日志管理功能:当管理员需要查询最近对系统的操作,可通过查询操作日志来实现。通过历史事件和日志查询程序,选择条件(设备范围、时间范围、类型范围和操作人员)组合查询,获取需要的操作日志,并可导出为报表。

监控分析预测:系统提供预警功能,通过关注一段时间内的设备状态信息值的变化,对设备可能出现的问题做出预警,当达到预警值是发出提示信息,以便管理员及时处理,以避免出现报警情况。

系统设置

系统支持授权用户对部分系统参数进行设置。 在系统设置中可对系统的部分时间参数、编辑特性值、报警语音、报警图标等方面进行设置。

系统还支持设备信息的导入导出功能, 可对系统设备的测点信息进行统一的

设置,如设备名称、测点名称、上下报警级别、报警参数设置(包含预警阈值设置、报警阈值设置等) 、处理意见等信息可以导出到 EXCEL 表中。

参数审核:可供用户整理成醒目的标准文档,让用户审核其所有设备的告警参数配置;

参数设置:可对报警级别重新定义、对报警参数重新修改、对处理意见添加处理人处理方式等信息后,可以用 EXCEL 表直接导入到系统中,系统中采用导入的配置值生效成当前配置模式, 方便用户对所有的设备参数和报警配置了如指掌。

配置恢复:支持对整个系统设备的设备信息、运行参数、数据管理参数、报警参数等导出后进行备份,配置、修改、导入后直接可直接生效,如配置或修改不当,运行出现故障时,可直接将备份的数据重新导入,系统会自动将数据恢复到上一次正常状态。

告警管理

中心管理员可根据国家标准和现场实际环境情况对各站点机房内的各类被监控设备设置其预警和报警阀值,所设定的值将保存在系统数据库内。监控管理系统将前端被监控设备的数据采集后将与数据库内所设定的数据值进行比对,当数据有出入时且超过设定范围时,系统将产生报警事件。同时用户也可根据管理需要, 将产生报警事件的设备安装重要性和危害性进行报警分级或做进一步处理。

集中监控系统提供灵活多变的告警管理功能:

统一告警 :集中管理平台可以对各站点的报警事件进行统一管理。可以实现界面、短信、电话、声光、现场语音等报警方式。

告警级别:告警级别不少于十级分级管理,具备多地点、多事件的并发告警功能,不丢失告警信息,告警准确率 100%,对不同的告警级别,系统可以设置用不同的告警方式对外告警。 用户可以根据实际发生的告警情况的紧急程度,选择不同的告警级别,对不同的告警级别,系统会以不同的告警方式对外告警。

告警分组:可根据多个维度进行划分告警组别。

智能告警发送:系统支持用户针对值班人员的上班安排,设定排班计划。

告警过滤: 智能告警过滤功能, 可以屏蔽非关键事件, 减少突发性事件潮 (如停电)带来的误报警和容量冲击。

报警对象的准确定位:监控平台上能够显示告警设备的具体位置、告警阀值和设备当前状态,同时可对报警的设备、事件、内容等进行准确定位。

告警跟踪:系统提供对于任意一条报警信息的状态进行跟踪统计,包括报警时间,报警内容,确认时间,处理时间,处理日志以及处理人等情况的统计。并可对各项报警信息进行及时度统计。

告警升级:当一条报警信息在规定时间内没有得到确认,便会以升级的方式向上一层用户报警。

实时发送: 根据需要系统可将预先设定好的各个设备组的实时报警事件通过短信平台、邮件等方式发送给指定的人员,这样可以很灵活的将不同设备的报警事件发送给不同的人员。同时系统支持选择性发送,即当报警事件以其中的一种方式成功发送后,另一种发送方式就不再发送。

告警恢复信息发送:每次告警均对应着一对告警短信(告警和恢复) ,当一个告警状态解除时(解除条件可以自定义) ,系统可自动发送相应的恢复短信,以便机房管理人员随时掌握相关动态。

预警管理:设备告警支持预警功能。用户可为关键的数据点设定预警阀值,系统通过趋势判断, 在设备产生真正的告警之前先产生预警, 提醒用户及时处理,避免真正告警的产生。针对同一个测点,可设置两个不同的阀值,对这两个阀值可设置不同级别的报警,采用不同的报警方式。

能耗管理功能

监控平台的实时 PUE 值分析模块和分类能耗统计分析模块通过将 IT 设备、制冷、 供电功耗和其它设备的能耗进行综合测算和分析,计算出数据中心大楼和单个机房的 PUE,管理员可查看实时 PUE 数据,可查看对机房内外的各耗电设备的实时耗电情况。 一方面对于日常维护过程中对能耗的分布情况 “一目了然” ,另一方面对制冷和 IT 设备的走势分析,为数据中心优化提供相关支撑数据,打造绿色节能的数据中心。

PUE: PUE 是目前最流行的衡量机房电源能效比的指标, 也是衡量一个机房是否节能的关键指标之一, (条件是在机房设计时要把 IT 设备用电与机房空调、照明等其它用电区分开) 。 通过对供配电系统的监控, 可以计算出当前机房的 PUE。

系统定期进行各种 PUE 数据的记录和统计,以用于数据的备份和查看。


分类能效统计

能效管理系统数据来自于电力系统的 UPS 数据、精密配电柜数据、UPS 配电柜、市电输入柜、发电机等配电设备的数据,通过能耗管理模块就可以实时显示每个耗电系统(精密空调、冷水机组、照明、IT 系统等)当前的耗电情况,实时监测数据中心总能耗、IT 设备能耗、空调设备能耗等,数据显示支持数据列表、折线图、柱状图和饼状图等,用户可以根据需要自行定义。系统提供 24小时能耗曲线,也可以查询这些设备的历史功率。

联动管理

系统通过对采集到的设备或环境数据与数据库内相关设定数值进行对比, 当采集数据与设定值不符时,便可触发相关系统动作,从而实现联动功能。另外,系统提供图形化动态逻辑组态功能,以图形化界面方式实现逻辑定义,从而更方便的实现联动功能。

通过设定联动逻辑,可以方便的将不同监控设备或不同子系统进行联动,即可以设定一些事件触发条件,当满足这些条件的时候,系统会自动执行某个功能或者启动另外一个设备工作等。

系统的联动功能具有足够的灵活性,当联动逻辑需要改变时,系统提供方便的组态工具,快速修改联动逻辑,实现对系统或设备的灵活、有效的控制。联动逻辑的修改不需重新编程,系统的高级管理人员均可通过基础培训,掌握自行修改联动逻辑的方法。

监控方式

系统支持 B/S 和 C/S 两种架构,使用者可根据管理需要采用客户端和 IE 浏览器两种监控管理方式。其中客户端又包括有监控客户端、管理客户端。

监控客户端: : 提供日常监控浏览所需功能, 监控客户端以图形化的方式实现对设备实时数据和状态的监控,并可以对设备参数进行远程设置,并对图形化的页面、测点、事件提供基于权限的分级管理和个性化设置。

支持关键设备集中展示功能,可以在一个页面上组合若干重要设备的参数,如在同一界面上展示所有楼层的空调参数;

系统界面与用户权限绑定,不同权限的用户,其所看到的界面不同。

管理客户端 :管理工具主要用来进行工程管理,完成页面组态、策略组态。

同时,可以进行权限配置管理、远程设备设置。该工具主要给管理员进行系统初始化,或其它系统级的操作。

维管理功能

系统支持以下功能:

建立故障维修、定期维修、预防维修、状态维修相结合的综合维修体系,所有维修和维护工作计划,都可分项处理,并且所需要的备件材料计划、工种工时计划、费用计划、工具计划等都一并清晰列出,保障计划的准确与合理,控制维护工作的直接费用。建立保养、维修的技术规程库,根据技术规程的作业时间标准, 自动生成工作计划,保证这些方面的工作计划和工作任务得到严格的管理和执行。

双机冗余热备功能

鉴于数据中心机房的重要性, 本次设计采用中心管理服务器的双机备份功能。

为机房监控系统在高端应用中提供高稳定性的冗余数据采集和监控系统。 正常情况下管理服务器采用服务器主机。

正常状况下双机职责及工作机制

可让指定的主机或热备机同时地自嵌入式服务器接收资料。 主机与其相连的嵌入式服务器用 TCP/IP Socket 软件读写资料。热备机在主机正常工作时,不对嵌入式服务器进行数据读取,只对主机进行心跳监测、健康分析和数据同步。

主机故障时双机职责及工作机制

当热备机发现主机出现故障无法为管理员提供服务时, 热备机会发出告警通知管理员,同时发出命令自动停止主机系统的运行使主机进行维护状态,并接替主机的功能服务,继续提供监控系统各种功能。

第四节. 系统功能

一、 动力监控功能列表


二、 环境监控功能列表