基于物联网的IDC机房综合监控系统的设计与实现

2018-02-06李冰

智能城市 2018年4期

李冰

中移铁通集团有限公司，北京 100032

互联网产业的发展需要通信行业为其提供基础支撑，由此导致了IDC机房数量大幅度增加。机房管理中各项问题也随之凸显。传统机房管理工作重点在于对机房数据进行很管理，确保各项信息安全，避免网络故障，但是没有考虑到机房环境管理与设备管理工作，从而使整体管理工作水平不佳。各行业都在转变发展方式促进低碳发展，因此机房管理工作也需要考虑到能耗问题。

1 机房监管工作发展

我国机房监管工作开展于20世纪90年代，国家发布关于机房电源系统的相关技术要求，明确机房管系统需要集中控制，并且在管理工作中需要逐渐减少工作人员比例。由此，国内机房管理人员才开始重视机监管工作，在资金与人力资源等方面有了相应的投入。但是随着工作的开展，虽然我国在机房管理工作方面也获得了一定的发展，但是在实际应用的过程中仍然存在较多的问题。

传统机房管理工作在监控方面主要关注的对象是硬件设施，环境监测工作主要利用传感器结合到声光报警方式，需要值班人员在场。从监控的领域来看，没有基于全局来考虑，主要集中于某一对象，比如机房的温度、湿度、电源安全、气体监测等，彼此之间不能有效协调或者是协调难度比较大。但是对于IDC机房监控工作而言，需要一套整体系统，能够实现对整体环境监控，获得机房环境的各指标，从而对机房情况进行评估，基于此而做出决策。机房监控工作的重点在于监测而没有充分利用数据实现控制与管理。机房设备连续运行导致能耗增大，使企业成本相应增加。监控工作没有将设备自身存在的能耗纳入到考虑的范围之中，没有基于整体考虑能耗控制问题。从机房监控方面来看，我国与发达国家还存在一定的差距，但是就网络技术而言，是处于同一起跑线的，在产业技术及应用方面都有较好的基础。

2 基于物联网的IDC机房综合监控系统相关技术

短距离无线通信具有比较广的通信覆盖范围，一般情况下，如果通信双方无线电波传输的距离比较短就可以将其称之为短距离无线通信。短距离无线通信技术的基础特征包括低功耗、低成本、对等通信。其中低功耗主要是相比于其它无线通信技术而言的，主要是由于其通信距离短。短距离并且在传输的过程存在较少的障碍物体，因此较低的发射功率就能够满足工作的需要。对等通信则无线通信技术一个最为重要的特点，与其它的无线通信技术存在明显的特点，通信不需要中转设备，无线资源管理工作主要基于竞争机制。虽然有线技术应用比较成熟，成本较低，但是无线技术在便携性方面表现更佳，能够快捷简单进行组网，能够避免有线技术应用线路老化问题的出现。如果环境比较复杂，有线技术应用布线存在较大的问题，而无线技术应用则能够较好地解决这一问题。集成技术发展与应用能够使通信系统相关功能集中于芯片内，不受外部环境的影响并且性能十分的稳定，在生活多个领域应用。

射频识别无需要通过接触就能够完成工作，通过自动识别信号来获得相关信息，整体过程无需人为干预，并且受到外部环境的影响小，能够同时对多个高速运动的物体进行识别。射频识别可以依据不同的标准分为多个类别，智能传感技术，智能传感器相比于一般性传感器其优势体现在、可靠性提升、精度更高、性价比提升、多功能化。

低能耗设备与技术的应用，低能耗是当前管理工作需要重点考虑的技术之一，实现低能耗目标需要从多个方面不同环节入手，包括内部结构、供电电压、系统时钟、低能耗模式等。实时系统的优点体现在可预测性、时间约束、可靠性、实时响应。而从性能上区分又可以将其分为三个类别，软实时系统，硬实时系统，或者是二者兼具的实时系统。从结构体系方面来划分又可以将其划分为通用操作化拓展与独立体系结构两个类别。此外应用的技术还包括了嵌入式IP/TCP协议栈，GPRS技术等。

3 系统总体设计

3.1 系统设计需要实现的目标

系统设计需要实现的目标主要从以下几个方面来考虑，能够对机房内部的各项设备进行智能化监控，能够记录设备实时信息。通过采集机房内部实时信息对其进行处理从而采取相关决策开展工作。对机房内部重点区域或者容易出现问题的区域进行重点监控，能够提前对危险进行预警。对机房出入人员进行记录，从而避免机房故障或者是设备丢失问题。基于对机房环境，电源等各项数据进行分析，通过调节使机房环境更加符合工作的需要。系统需要考虑自身能耗与部署的方便性，便于后期维护工作开展，扩大系统应用的范围，而在另一方面又需要对成本进行严格的控制。

3.2 系统功能需求与非功能需求分析

系统不同层级的功能需求是不同的，因此，功能分析需要结合到系统需求实现的不同的目标，结合到应用的实际环境来分析。比如对于感知层而言，需要考虑到支撑第三方设备接入以及扩展，能够远程对相关参数进行配置。对于传输层而言，要考虑到数据汇聚节点问题，层间管理主机问题，应用层相关问题，服务层相关问题。

非功能性系统需求分析主要基于性能成本能耗等方面，硬件选择需要在确保功能实现的前提下最大程度对成本进行控制。传输层实现需要实现低功耗目标，包括硬、软件两方面。

3.3 系统功能设计与依据

系统功能实现需要不同的子系统，包括了全寿命管理、环境监测、电源监测、数据汇聚、安防预警、综合数据分析平台、层间主机管理、反馈控制等系统。全寿命周期管理是基于产品整体寿命周期进行动态的管理，使企业资产管理工作能够得到持续优化，降低资产维护工作的成本。机房设备正常工作对于机房的环境有严格的要求，只有环境标准达到才能使设备正常工作发挥其应有的作用。服务器在向着密集化与小型化方向发展的同时，需要重点考虑到其内部的散热问题，对环境温度与湿度，灰尘等进行控制，通过分析实时数据对环境状况进行动态的调整，从而满足机房设备工作的需要。电源是各项设备工作的基础，机房需要确保电源稳定，避免电压波动或者是电源供应问题对设备造成的损坏。机房设备存储重要数据，同时设备自身价值较高，因此，需要做好安防工作，避免与工作无关人员进入机房。数据汇聚系统主要的功能在于确保通信效率与性能，系统设计主要应用了感知层与无线通信进行交互，数据节点需要覆盖一定范围内的感知层节点。层间管理主机主要作用是将汇总的数据进行封装，并通过特定的方式将其发送到应用层，是中间层与传输层相互对接的部分。考虑到需要在不同的机房里部署，层间管理主机可以实现多种接入方式。数据综合管理与分析平台，主要的作用是分析采集的各项信息，对环境情况进行分析与判定，结合判定的结果对环境进行调控。系统需要完成以下工作内容，机房内部状态需要动态展示，包括了机房内部的设备信息、安防状况、机房的环境等。

结合环境参数电源参数对机房环境与能耗进行分析，通过控制改变机房环境对耗能进行控制，通过可视化方式提供机房各项配置参数，依据机房实时状况对各系统进行调节与控制。

反馈系统主要是反映系统功能结果，平台下发命令后需要相关系统实施与执行，而执行的结果需要反馈系统提供，便于平台分析执行结果从而开展下一步工作，为管理人员工作开展提供决策支撑。

4 硬件结构分析

不同子系统需要的硬件设施是不同的，比如物管标签管理硬件组成包括了电源模块、射频模块、状态指示与电压检测模块等。环境监测系统主要硬件是温度与湿度信息采集一类，硬件在结构方面存在较多的相似性。具体如传感器、微控制器、电源模块、无线射频、电压监测模块等。电源监测系统硬件组成主要有智能电表、微控制器、电源模块、数据转接、无线射频等。安防预警系统模块主要包括了微控制器、图像采集、红外触发、数据传输与电源管理等。数据汇集系统硬件组成包括微控制器、无线射频、数据传输、电源模块、状态指示等。层管理器硬件组成包括了串口模块、状态指标模块、以太网模块、数据传输模块等。反馈系统硬件组成主要有微控制器、无线射频、电源模块、数据转换模块等。

5 通信协议设计

通信协议是系统正常运行的核心，协议设计是否合理关系到各项功能是否能够正常实现，通信协议设计工作需要考虑的内容包括了稳定性、实用性、高效率，扩展性。基于上述内容可以考虑以下方面协议，感知层上传数据到传输层的无线通信协议，传输系统内部的通信协议，传输层发送数据到应用层的通信协议，应用层发送指令到传输层，服务层，感知层的通信协议等。