广电数据中心监控管理系统架构设计研究

熊健

摘要：随着信息化时代的到来，数据中心在广电发展中的作用将越来越重要。为保证安徽广电数据中心的正常运作，同时降低数据中心的管理难度，需建立一套完善的数据中心监控系统对其进行全面集中监控，以达到“集中监控、精确定位故障、高效管理”的建设目标。基于此，该文以安徽广电数据中心为例具体分析了广电数据中心监控管理系统的设计和架构[1]，以供参考。

关键词：广电数据中心;数据监控;智能监控系统

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）25-0089-04

开放科学（资源服务） 标识码（OSID） ：

1 引言

文章论述的系统采用统一的运行平台和综合监控体制，实现分布式机房数据的统一汇总管理。系统的建设采用模块化设计，有利于扩容与扩展。系统采用先进的多线程轮询技术，当监控数据异常时，由数据中心平台作为报警网关出口进行故障报警，发出声光报警，并以通讯方式轮流呼叫运维人员，报警方式多样、准确、可靠。系统能对监控数据进行趋势分析，生成多种数据报表，为机房运维人员提供决策依据，保证了播控中心、新闻中心、数据中心、广播中心、办公网、非编制作、演播厅等机房的正常运作。

2 智能监控系统框架的总体设计

作为广电业务保障的控制大脑，广电数据中心智能监控管理系统通过通信通道、硬件服务器等设备，把底层关注的各类现场设备信息集中到监控平台上，进而对采集汇总出来的数据进行数据处理、存储、智能分析，将有用的数据进行筛选剥离，作为后续应用的数据支撑。运维工作人员通过本系统可实现对整个广电业务场景和设备设施进行监控[2]。从功能应用层面进行分解，本系统主要包含物理设备层、网络层、系统层、数据层、应用支撑层、应用层、接入层七大层。整体功能框架如图1所示。

2.1 物理设备层

本系统处理各类业务都需要以上传的底层设备信息数据为基础。物理设备层即是为平台提供可靠、及时、准确的源数据，进而支撑系统的所有业务进程。物理设备层包含应用场景下所有被监控的各类设备终端及各种I/O采控模块、传感器，如UPS、温湿度传感器、各类监视与控制设备等;本层采用现场总线方式通信，可靠性强，抗干扰能力强。而且能够支持业内常用的标准通信接口，如：BACnet、Modbus、SPworks、RFID、SNMP等。

物理设备层深度采集各类设备的运行状态，具体监测内容包括：1） 配电侧相关数据：如配电相电压、配电线电压、配电相电流、配电线电流以及有功功率、功率因数、总功率、频率、CT1/CT2等数据;2） UPS设备相关运行参数：如UPS输入线电压、UPS输出线电压、UPS输入相电压、UPS输出相电压、UPS输出电流、电池电压、电池电流、电池剩余时间等数据;3） 各数据机房CCTV设备和环境的温湿度数据;4） 各机房精密空调和民用空调数据。

2.2 网络层

网络层采用Ethernet通信协议技术，采用行之有效的故障隔离和抗干扰措施。支持与其他系统通讯，标准数据接口覆盖主流的工业控制协议如：Modbus/TCP、ECOM、DDE等。各底层设备上传原始的数据信息形成分布式组成的现场总线网络。

网络层位于物理设备层和系统层之间，作为整个系统的通讯传输通道，是实现数据采集、信息互议的基础。通过网络层可将各个监测终端设备的边缘节点自由组网，经过不同的协议转换，最终实现数据采集、存储、智能分析、数据应用等数据使用全生命周期;实现数据统一管理以及数据共享[3]。

2.3 系统层

系统层是存储、计算所有数据信息，运行所有系统应用的结构层。主要包括系统所需的各类基础设施和运行在各设备设施上的系统服务应用。其中，系统基础设施主要包括：应用服务器、数据存储设备、数据库服务器、接口服务器。系统服务主要由系统基础服务和安全管理基础服务构成。

2.4 数据层

数据层主要是将采集到的数据进行筛选、计算、归类，形成各类后期应用所需的数据库，主要包括能效数据库、资产数据库、BA数据库、安防数据库、报表和历史数据库、参数及配置数据库以及工单数据库，各类有效数据在此进行长期存储。此外，在本系统使用中所产生的业务数据、记录、日志等也会在此层存储，数據可供后期查询、使用。

2.5 应用支撑层

应用支撑层是应用层的可靠支持，包括：登录、系统日志管理、账户权限管理、数据集成管理、系统参数管理、系统相关Web功能等服务。应用支撑层提供数据调用服务，可通过标准的Webservices接口和WCF接口进行。同时提供相应的数据输出服务，具体可以通过规范的OPC、ODBC等协议方式进行。

2.6 应用层

应用层是承载于系统层之上的应用软件平台，主要是集中监控管理系统软件。系统通过工控机运行应用，运维人员通过人机交互，了解所有需要的设备信息，以及所有的报警情况、运维概览、数据报表、图表等可视化展示。从结构上来说，应用层所展现的结果是通过应用支撑层对数据层各类数据库信息的调用和处理，是操作人员接触数据的操作层和展示层。

2.7 接入层

本系统设置接入层，能够从物理设备层之外进行其他信息的接收，其中包括移动端设备的接入、客户端信息上传接入、Intranet/Internet接入、短信讯息、声光报警、API等。为系统信息服务增添更多途径的可能。

3 系统部署架构

数据中心监控管理系统，通过建设数据中心管理系统实现配电系统、列头柜、视频、UPS系统、蓄电池、温湿度、精密空调、民用空调等项目监测和管理[4]。

3.1 配电系统监测

（1） 监视配电系统运行情况。正常情况下，监视三相线电压、三相功率因数、三相有功功率、电度、总功率、三相相电压、电流、频率、CT1/CT2等。异常情况下，系统发出声光报警，同时推画面报警和文字报警显示异常设备位置和故障报警信息。故障报警信息包括：断电报警、缺相报警、电压超限报警、欠电压报警、通讯失联报警、通信中断报警、频率异常报警等。

（2） 为配电系统进行安全分析和事故处理方案。正常情况下，为电网安全分析提供数据，为运维人员提供实时状态分析。事故情况下，综合分析事故产生的原因，提供事故处理的最优方案，从而缩短运维人员处理该事故时间，避免了事故扩大。配电监控结构图如图2所示。

3.2 列头柜监测

列头柜监控系统可以实时监测播控中心、新闻中心導控室、全台网、办公网等机房列头柜的三相线电压、三相功率因数、三相有功功率、电度、总功率、三相电压、电流、频率等监测数据。系统可以对监测数据进行上下限报警设置，当产生报警时，运维人员可以根据报警信息及时处理事故。

3.3 视频监测

（1）监控位置：安徽广播电视台中心各数据新机房、桐城南路电视台灾备老机房、马鞍山路广告中心数据老机房。

（2）监控内容：视频监视数据机房平面布局图、视频记录机房内设备和环境状况。

（3）基于电网安全运维的视频监控系统具体功能主要包括四大方面：

故障定位、机房设备巡检、数据中心安全监督、应急指挥事故现场。

①视频监控系统可用于运维人员处理广电设备故障，精准定位故障点，分析故障原因，方便运维人员及时处理，从而降低故障处理时限。运维人员在排除故障后，通过报警日志上信息，记录到值班日志上，方便下一班次运维人员了解此设备的运行状态，从而重点关注此设备的运行。

②当巡检人员巡视数据机房时，发现数据异常，巡检人员可根据现场设备运行状况，快速做出有效的检修或救援方案。同时巡检人员以通讯方式联系数据中心运维人员，运维人员通过视频监控，快速定位巡检人员位置，并指派其他运维人员进行帮助救援，以便快速解决故障。

③广电设备因为其要求不间断性，对其设备检修和技术改造往往安排在夜间进行。运维人员在数据中心可通过视频监控系统对作业人员实现各类作业的实时监控，如果发现作业人员有违规操作，运维人员可及时纠正作业现场人员的违章行为。

④当事故或灾害发生时，通过事故或灾害现场画面的实时观看和回放，了解事故发生的原因和过程，使数据中心的运维人员更加直观地了解现场的各项情况，分析事故状况和发展趋势，制定合理的事故解决方案，建立起通信的救援指挥系统，及时下达命令，处理事故。

3.4 UPS系统监测

（1） UPS监控范围：播控中心UPS设备、新闻中心UPS设备、全台网UPS设备、260平米演播室群UPS设备、非编机房UPS设备、600平米以上演播室群UPS设备、广播导控室群UPS设备。

（2） UPS监控内容：UPS输入三相线电压、UPS输入三相相电压、UPS旁路三相线电压、UPS旁路三相相电压、负载电流、负载率、UPS三相有功功率、总功率、频率、UPS环境温度、传感器温度等。

（3） UPS工作状态：UPS输入状态、UPS输出状态、UPS旁路状态、UPS电池状态、UPS温度等。

（4） UPS维护：蜂鸣器、状态LED、断路器灯、电池、运行时间校准、电池更改、UPS报告。

（5） UPS报警信息：输入电压超限报警、输出电流过载报警、PMC通讯丢失、输入频率超出容许范围、输入相位缺失、静态旁路开关故障、电池异常报警、整流器故障报警、逆变器故障报警等。

3.5 蓄电池监测

监控内容：实时监测单节电池的电压、内阻、电池组总电压、放电电流、电池温度、功率负载因数、电池剩余时间等参数，当UPS铅酸蓄电池的电压异常或蓄电池超过使用年限需要更换时，数据中心蓄电池监测系统能给出相应的报警信息。

3.6 温湿度监测

（1） 监控内容：由温湿度传感器采集各机房内的信号，汇总传输给温湿度监测系统，实时显示温度信号、湿度信号。系统分析和判断这些数据，当温湿度超过设定阈值，系统发出声光报警，并给出报警信息，为运维人员提供帮助。监控界面如图3所示。

3.7 精密空调监测

机房的环境对广电设备的运行非常重要，例如UPS铅酸蓄电池的环境温度直接影响到电池的使用寿命。因此，为保障机房环境的正常运行，加强对精密空调的监测非常重要。

监控内容：全面诊断精密空调运行情况、精密空调回风温度、精密空调回风湿度、压缩机运行状态、加热器运行状态、加湿器运行状态、除湿器运行状态、温湿度变化曲线图。

报警信息：压缩机高压报警、压缩机低压报警、风机故障、空调漏水报警、温湿度过高报警、温湿度过低报警、加湿器故障报警、风扇过载报警、加湿器缺水报警、过滤网堵塞报警等。

3.8 民用空调监测

监控内容：模式设定（制热、制冷、除湿、送风） 、风速设定、水平和垂直摆动设定、远程定时开关机等功能。可测量环境温度和湿度，并可根据环境温度自动控制空调开关，开空调和关空调的门限阈值可分别设置。

3.9 报警智能分析

数据中心监控管理系统主要针对广电数据中心机房内的动力状态[5]、环境参数等进行管理和控制，通过报警信息的归纳总结，分析每个机房的运行情况。根据单个或者多个报警信息给出机房维护建议，并在工单管理问题处理上给出指导意见，让机房运维人员非常明确地处理问题，减少问题研判时间，节省时间，极大地降低了设备的故障率。

例如：通过机房的温湿度报警情况，可以判断出每个机房的温湿度变化情况，是小范围温度问题、还是全部机房问题;是机房短时问题、还是空调制冷设备出现问题。对报警事件需要处理的紧急程度给出研判和设备故障定位给出指导意见。

4 结束语

数据中心监控系统是确保安徽广电节目制作和播出运行的一个重要基础，有了这套系统可以将分散的各个系统进行全面统一集中监控，及时发现问题，处理问题，避免了经济的损失，为安徽广播电视台“不间断、高质量，既经济，又安全”地制作播出提供了强力的保障，为千家万户正常收看安徽广播电视网络节目提供了有力保障。

参考文献：

[1] 高鑫.天津台智能监测系统设计[J].广播电视信息，2022，29（2）：98-100.

[2] 朱辉，张玉朋，崔克刚.基于电力大数据技术的泛在电力物联网应用研究[J].电工技术，2021（8）：55-58.

[3] 唐龙，王毅，张伟.广播电视机房远程监控系统数据通讯方法的分析[J].科技信息，2011（27）：503.

[4] 马文俊.广电机房动力环境监控的尝试与探索[J].中国数字电视，2012（4）：49-56.

[5] 丁昕.广电数据中心机房动力环境监控系统的建设与实践[J].有线电视技术，2017，24（7）：102-104.

【通联编辑：闻翔军】