基?于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的機(jī)房環(huán)控系統(tǒng)

陳秀梅

（江蘇南世橋信息技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210000）

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息科技產(chǎn)業(yè)的第三次革命，它起源于傳媒領(lǐng)域，涉及眾多領(lǐng)域[1]。它遵照協(xié)議，借助于前端傳感器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)物與物之間的通信、信息的傳遞和交換，是一種先進(jìn)、復(fù)雜、綜合性強(qiáng)的技術(shù)。簡(jiǎn)單地講，就是“萬(wàn)物相連”。通過(guò)感知的方法獲得物理世界的信息，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的顯著特點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合了感知技術(shù)、傳輸技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)，使人們對(duì)物理世界的感知能力得到了很大的提高，有助于實(shí)現(xiàn)智能化的運(yùn)行、檢測(cè)、控制及維護(hù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具備極強(qiáng)的包容性，可以在各個(gè)領(lǐng)域成為重要發(fā)展動(dòng)力[2]，為人們的生活、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)帶來(lái)很大的便利和價(jià)值。

2 機(jī)房環(huán)控系統(tǒng)概述

機(jī)房是放置機(jī)器設(shè)備的房間，即為各種設(shè)備提供運(yùn)行環(huán)境的場(chǎng)所。在智能化中，機(jī)房通常指計(jì)算機(jī)機(jī)房，主要放置各種服務(wù)器、小型機(jī)及各種保障機(jī)房溫度、濕度及電力的基礎(chǔ)設(shè)施。近年來(lái)，由于科學(xué)技術(shù)的不斷更新和信息化的不斷加強(qiáng)，IT行業(yè)的數(shù)據(jù)量突飛猛進(jìn)，機(jī)房變得越來(lái)越重要。如果沒(méi)有機(jī)房的信息保護(hù)和數(shù)據(jù)處理，人們的工作、生活都會(huì)受到極大影響，企業(yè)的正常運(yùn)行也會(huì)受到嚴(yán)重影響，因此保障設(shè)備正常運(yùn)行的環(huán)境尤為重要。機(jī)房環(huán)控系統(tǒng)主要包括溫濕度檢測(cè)、水浸檢測(cè)、煙感檢測(cè)及非法入侵檢測(cè)系統(tǒng)。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)控系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 方案總述

隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)房信息數(shù)據(jù)量日益增加，網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)管理負(fù)擔(dān)也日趨繁重。如果安排管理人員全天候地在機(jī)房值班，難免由于人的身體疲倦等原因給工作造成不良影響。因此迫切需要一種新的技術(shù)或方法來(lái)改變這種現(xiàn)狀?？梢暬?D物聯(lián)網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。這套系統(tǒng)主要結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，能夠保證機(jī)房運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定性、可靠性及安全性，滿足機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行要求。其中，物聯(lián)網(wǎng)憑借對(duì)多種關(guān)鍵技術(shù)的綜合應(yīng)用，將互聯(lián)網(wǎng)和物品結(jié)合起來(lái)，對(duì)物品進(jìn)行自動(dòng)化的識(shí)別與管理[3]。

3.2 設(shè)計(jì)原則

物聯(lián)網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)遵循以下設(shè)計(jì)原則。

（1）技術(shù)先進(jìn)性。系統(tǒng)采用目前先進(jìn)且成熟的技術(shù)，設(shè)備選型要保證技術(shù)領(lǐng)先，性能可靠。

（2）可靠性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)必須可靠、穩(wěn)定，采用智能化行業(yè)最新技術(shù)和高品質(zhì)設(shè)備；操作簡(jiǎn)單實(shí)用，采用高科技手段，盡量減少系統(tǒng)操作的復(fù)雜性，使系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。

（3）設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化。各類信息端口和系統(tǒng)模塊接口標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，便于擴(kuò)展。

（4）系統(tǒng)擴(kuò)展性能。系統(tǒng)應(yīng)在初步設(shè)計(jì)時(shí)就考慮未來(lái)的發(fā)展，以降低未來(lái)發(fā)展的成本，使系統(tǒng)具有良好的可持續(xù)發(fā)展能力。

（5）經(jīng)濟(jì)性。在滿足機(jī)房要求的前提下，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、性能良好的基礎(chǔ)上，考慮系統(tǒng)先進(jìn)性的同時(shí)，按需選擇系統(tǒng)和設(shè)備，做到合理、實(shí)用，降低成本，從而達(dá)到極高的性能價(jià)格比，降低后期維護(hù)管理成本。

（6）外觀效果美觀。前端裝置安裝均考慮安全性、隱蔽性及美觀性，選用外觀工藝和性能穩(wěn)定都較好的產(chǎn)品。

（7）系統(tǒng)運(yùn)行界面應(yīng)操作方便，維護(hù)簡(jiǎn)單。

3.3 主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要參考以下標(biāo)準(zhǔn)：《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50314—2015，《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50174—2017，《安全防范工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50348—2018，《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50311—2016，《入侵報(bào)警系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50394—2007，《安全防范系統(tǒng)通用圖形符號(hào)》（GAT 74—2017），《江蘇省綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DGJ32/J 173—2014。

3.4 設(shè)計(jì)方案

3.4.1 方案介紹

在機(jī)房布置物聯(lián)網(wǎng)傳感器，用于采集溫濕度、水質(zhì)等前端數(shù)據(jù)。嵌入式智能監(jiān)測(cè)控制工作站接收到這些數(shù)據(jù)信號(hào)后上連到網(wǎng)絡(luò)中，主控服務(wù)器通過(guò)每臺(tái)工作站的地址直接進(jìn)行訪問(wèn)、瀏覽。通過(guò)數(shù)字化硬件處理技術(shù)對(duì)前端的環(huán)境參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集和傳輸，這種技術(shù)可以使數(shù)據(jù)在不受電壓波動(dòng)、線阻及電磁干擾的情況下順利傳輸，并且數(shù)據(jù)的精度無(wú)正負(fù)偏移、無(wú)損耗。

采用物聯(lián)網(wǎng)綜合監(jiān)控平臺(tái)后，人們可以在機(jī)房?jī)?nèi)、家里、辦公室或其他任何具有網(wǎng)絡(luò)的地方進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、查看及管理等工作，從而杜絕機(jī)房?jī)?nèi)出現(xiàn)異常情況時(shí)，管理人員不知道的情況發(fā)生。

數(shù)據(jù)中心機(jī)房作為業(yè)務(wù)系統(tǒng)的核心區(qū)域，內(nèi)部設(shè)備眾多[4]，設(shè)備數(shù)量隨著人們的需求增加也將越來(lái)越多，設(shè)備的可靠運(yùn)行、安全存儲(chǔ)等將會(huì)增加對(duì)網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)環(huán)境的要求。考慮到可靠性和穩(wěn)定性，本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式采用擁有高度透明性和內(nèi)聚性的分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)通信鏈路為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，監(jiān)控運(yùn)維的工作核心為主控服務(wù)器。分布式系統(tǒng)的智能監(jiān)測(cè)控制節(jié)點(diǎn)為嵌入式智能監(jiān)測(cè)控制工作站，系統(tǒng)平臺(tái)運(yùn)行后可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和采集、智能化自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制。系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

3.4.2 主要硬件設(shè)備

系統(tǒng)硬件設(shè)備需要具有良好的可靠性、高度的靈敏度、高適應(yīng)性、抗噪聲震動(dòng)性以及抗電磁干擾性。系統(tǒng)對(duì)機(jī)房環(huán)境進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)控，主要包括對(duì)溫濕度、水浸、煙感等的實(shí)時(shí)監(jiān)控，杜絕事故隱患。對(duì)于溫濕度的監(jiān)測(cè)，前端需要布置物聯(lián)網(wǎng)溫濕度傳感器，分別裝在機(jī)房?jī)?nèi)的吊頂或天花板上，用于全天候監(jiān)測(cè)機(jī)房里不同位置的溫濕度狀況；對(duì)于漏水的監(jiān)測(cè)，需要布置物聯(lián)網(wǎng)漏水傳感器，裝在空調(diào)的四周，用于監(jiān)測(cè)空調(diào)有無(wú)加濕水或冷凝水的出現(xiàn)；對(duì)于煙感的監(jiān)控，需要配置物聯(lián)網(wǎng)煙感傳感器，安裝于設(shè)備機(jī)柜區(qū)及配電區(qū)，用于檢測(cè)煙霧。

嵌入式智能監(jiān)測(cè)工作站通常只接受來(lái)自主控服務(wù)器的指令約束，擁有很好的策略執(zhí)行能力，能協(xié)同主控服務(wù)器工作，具有很高的可靠性，能大幅度簡(jiǎn)化系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸、采集、處理過(guò)程中的路徑，發(fā)現(xiàn)異常情況會(huì)立即報(bào)警。報(bào)警方式有微信、釘釘、郵件、短信、聲光、語(yǔ)音及電話等多種方式，靈活多變，用戶可根據(jù)自己實(shí)際情況進(jìn)行配置。

在機(jī)房設(shè)置紅外雙簽探測(cè)器，主要布置在機(jī)房出入口和門窗周圍，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被監(jiān)控區(qū)域的人員、動(dòng)物等的移動(dòng)情況，并且可按照用戶預(yù)先設(shè)定的布防/撤防時(shí)段和告警通告策略來(lái)對(duì)相應(yīng)狀況進(jìn)行報(bào)警和通告等。

由于機(jī)房按不同功能分為多個(gè)房間，為保障設(shè)備安全，采用指紋密碼刷卡或人臉識(shí)別授權(quán)方式進(jìn)入，并且由系統(tǒng)記錄進(jìn)出人員的相關(guān)信息。為數(shù)據(jù)中心配置門禁管理聯(lián)動(dòng)模塊組，接入環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)人員出入的授權(quán)出入管理以及對(duì)人員出入的詳細(xì)記錄，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)出入口的安全控制[5]，并實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的整合聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控門的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，對(duì)非法刷卡、門打開(kāi)超過(guò)規(guī)定時(shí)間等狀況，按用戶設(shè)定的策略進(jìn)行系統(tǒng)報(bào)警或啟動(dòng)攝像機(jī)錄像、拍照。監(jiān)控管理系統(tǒng)對(duì)門禁以及攝像頭進(jìn)行相關(guān)的聯(lián)動(dòng)，門禁出現(xiàn)異?；蛴腥怂⒖ㄟM(jìn)入時(shí)，根據(jù)用戶預(yù)設(shè)，聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)進(jìn)行相應(yīng)位置的拍照及錄像。門禁系統(tǒng)采用嚴(yán)格的用戶等級(jí)管理權(quán)限，設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限，通過(guò)一定的策略及過(guò)程，實(shí)現(xiàn)高級(jí)別管理人員對(duì)普通管理人員的授權(quán)進(jìn)入等。

門禁聯(lián)動(dòng)包括與視頻聯(lián)動(dòng)和與消防煙感聯(lián)動(dòng)。與視頻聯(lián)動(dòng)：有人進(jìn)入，即自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)攝像頭進(jìn)行錄像、拍照。與消防煙感聯(lián)動(dòng)：當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到超標(biāo)的煙感時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)防火門供管理人員逃生，以保障管理人員生命安全。

3.4.3 物聯(lián)網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件

軟件界面顯示直觀，以組態(tài)圖的方式顯示參數(shù)的狀態(tài)，操作人員可以方便地進(jìn)行操作控制，遇到情況時(shí)能快速通知值班人員和負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)。數(shù)據(jù)和報(bào)警信息可進(jìn)行存儲(chǔ)，中心系統(tǒng)可進(jìn)行備份，確保系統(tǒng)能不間斷地運(yùn)行。軟件操作界面如圖2所示。

圖2 軟件操作界面圖

運(yùn)行系統(tǒng)采用C/S為主、B/S為輔的運(yùn)行軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)以服務(wù)器為中心，與硬件設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)通信、數(shù)據(jù)解析以及指令交互。遠(yuǎn)端的終端用戶可以通過(guò)B/S瀏覽器進(jìn)行訪問(wèn)，系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的Web服務(wù)支持。網(wǎng)管維護(hù)人員可由客戶端登陸，系統(tǒng)支持按照不同的維護(hù)人員級(jí)別，授權(quán)不同的范圍，提供查看監(jiān)視、控制設(shè)備以及配置系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互界面，提供系統(tǒng)報(bào)警設(shè)置、設(shè)備聯(lián)動(dòng)設(shè)置的全功能應(yīng)用平臺(tái)。系統(tǒng)采用矩陣式用戶權(quán)限管理形式，橫向按機(jī)房管理范圍進(jìn)行授權(quán)，縱向按機(jī)房的控管深度進(jìn)行授權(quán)。授權(quán)深度從低到高分別為瀏覽級(jí)別、控制級(jí)別及配置級(jí)別共3個(gè)級(jí)別。普通的監(jiān)管值班用戶可以采用系統(tǒng)提供的常規(guī)Web控制功能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，系統(tǒng)對(duì)用戶IP身份和來(lái)訪網(wǎng)段進(jìn)行過(guò)濾和認(rèn)證。特殊的監(jiān)管值班用戶可以增加系統(tǒng)安全管理功能。

本軟件支持溫度云圖監(jiān)控，將溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理后，根據(jù)溫度高低形成不同顏色的云圖，并對(duì)異常情況予以報(bào)警。

3.4.4 系統(tǒng)組網(wǎng)方案

本方案采用TCP/IP協(xié)議，傳輸通道采用以太網(wǎng)/ 企業(yè)局域網(wǎng)，構(gòu)建可靠安全、性能高的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3.4.5 主要設(shè)備

系統(tǒng)的主要設(shè)備有嵌入式智能監(jiān)測(cè)控制工作站、物聯(lián)網(wǎng)溫濕度傳感器、物聯(lián)網(wǎng)水浸傳感器以及物聯(lián)網(wǎng)煙霧傳感器。

（1）嵌入式智能監(jiān)測(cè)控制工作站。由于機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備種類多、線路過(guò)長(zhǎng)，信號(hào)容易衰減，且會(huì)有電磁波干擾等因素出現(xiàn)，故在機(jī)房設(shè)置嵌入式智能監(jiān)測(cè)控制工作站，主要負(fù)責(zé)機(jī)房?jī)?nèi)相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集（需安裝配套軟件），匯總集中監(jiān)控，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)量大從而影響系統(tǒng)讀取速度慢、造成系統(tǒng)崩潰等現(xiàn)象。此設(shè)備為19英寸1 U機(jī)架式設(shè)備，可直接安裝在機(jī)柜中。前端所有傳感器連接到監(jiān)測(cè)控制工作站上，工作站再通過(guò)交換機(jī)，利用IP地址進(jìn)行通信。

（2）物聯(lián)網(wǎng)溫濕度傳感器。溫濕度是機(jī)房?jī)?nèi)很重要的環(huán)境因素，為此可以在機(jī)房重要的位置布置溫濕度傳感器用于檢測(cè)實(shí)時(shí)的溫濕度狀態(tài)。傳感器布置要合理，配置過(guò)少容易造成檢測(cè)不均勻、監(jiān)控遺漏，配置過(guò)多又容易造成資金的浪費(fèi)。通常，平均面積20 m2左右安裝1臺(tái)傳感器，特殊情況做特殊處理。當(dāng)機(jī)房?jī)?nèi)溫濕度超過(guò)提前設(shè)定的參數(shù)數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)行報(bào)警，避免溫度或濕度過(guò)高危害到設(shè)備的安全運(yùn)行或造成火災(zāi)。

（3）物聯(lián)網(wǎng)水浸傳感器。在空調(diào)四周敷設(shè)漏水感應(yīng)繩，當(dāng)發(fā)生漏水時(shí)，感應(yīng)繩將報(bào)警信號(hào)傳給物聯(lián)網(wǎng)水浸傳感器，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)水浸傳感器提供的接口及通信協(xié)議，將漏水報(bào)警信號(hào)直接接入嵌入式工作站，由物聯(lián)網(wǎng)綜合監(jiān)控軟件進(jìn)行漏水的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。發(fā)生漏水時(shí)，漏水的具體位置會(huì)在系統(tǒng)界面上顯示出來(lái)，系統(tǒng)會(huì)迅速發(fā)出報(bào)警，如聲光報(bào)警、手機(jī)或短信報(bào)警，還會(huì)將報(bào)警事件記錄、存儲(chǔ)起來(lái)，方便日后查閱。一般每個(gè)空調(diào)配置1套漏水檢測(cè)傳感器，監(jiān)控機(jī)房的水管附近單獨(dú)配置1套。

（4）物聯(lián)網(wǎng)煙霧傳感器。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)煙霧傳感器感應(yīng)到機(jī)房煙霧達(dá)到預(yù)先設(shè)定的濃度時(shí)，可通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)自動(dòng)發(fā)布報(bào)警通知，如本地報(bào)警或手機(jī)短信報(bào)警，通知相關(guān)管理人員進(jìn)行處理，保證設(shè)備能安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

機(jī)房環(huán)境控制系統(tǒng)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)服務(wù)器等設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境情況，對(duì)于機(jī)房運(yùn)行的安全、穩(wěn)定、可靠起到了重要的作用，有利于相關(guān)人員的管理工作。