物联网背景下的智能机房设计与建设探究

童旭亮 张云岑

1.上海互联网应急中心 上海 201315；

2.上海国际旅行卫生保健中心 上海 200002

引言

随着互联网技术的持续变革以及发展，人们对于互联网技术的应用范围和深度也在逐渐拓展。物联网便是现代互联网技术发展过程中所形成的一种技术代表，能够在有效连接互联网、实物以及自然人的情况下，组建一种更为广泛的互联网络形式。数据机房作为各个组织内部现代化数据处理、收集以及分析的重要场所，在物联网系统深度广泛应用的时代背景下，数据机房的建设也得到了来自技术层面的支持，并且其发展空间也得到了进一步的拓展，能够建设符合现代化信息化管理工作需求的机房管理系统。本文通过探讨互联网背景下的智能系统总体设计及其内部的软硬件配置，以便为今后我国数据机房管理系统在物联网背景下的持续发展提供借鉴和参考。

1 物联网及智能机房概述

1.1 物联网概述

从表面看来，物联网就是一种连接各种物体的互联网，换言之，便是借助互联网技术有效地连接各种物体形成一种网络。从技术层面看来，物联网是将互联网技术作为基础，也是互联网在发展过程中不同方向触角的延伸，之前互联网技术信息承载以及各种终端设备连接的常规应用模式得到了全方位突破，可以在实际物品连接的过程中应用互联网技术，针对互联网技术应用的深度和广度进一步拓展。物联网系统的建立本质上是为了有效地实现物体之间的信息联通以及交换，作为主体的人依旧是物联网以及各种物体的使用者。由此也不难看出，物联网能够在有效连接各种物体的前提下，有效推动物体之间的信息交换以及联通的实际上是作为使用主体的人对于物体的了解、监控以及实时操作和管理[1]。以目前我国物联网的技术发展看来，各种穿戴式的体感设备与互联网的配合应用是最为常见的一种系统模式，这对于人类生产、生活的智能化发展有着十分重要的作用。

1.2 智能机房概述

智能机房是一种相对于传统机房的全新概念，本质上是一种在监控、管理等工作方面具备显著智能化特征的机房系统。智能化机房的设计需要有效地囊括机房的视频监控以及现场环境监控两项功能[2]。位于智能机房中的视频监控功能是针对机房内部的各种设备和外部环境进行统一集中的监控。国内经济、社会的持续发展使得各组织单位内部的机房规模也不断得以扩张，内部相关的设备数量不断得以增加，这也就使得原有的传统人工管理方法无法有效满足当下机房管理工作的实际需求。智能机房的设计和应用，能够在实现各种设备以及环境集中性管控的前提下，帮助相关人员实现设施、环境的远程监控。有关机房视频的信息处理工作也能够有效完成，当下智能机房管理工作的实际需求得到了满足。智能机房内部的现场环境监控功能同样时借助各种现代化的设备以及技术，在全方位监控机房系统所处现场环境的前提下，有效地避免因为现场环境的不良变化带来的机房系统运转不顺畅或者是停滞的问题。

2 基于物联网环境下的智能机房总体设计概述

2.1 系统设点概述

以物联网系统作为基础形成的智能机房系统，是将TCP/IP通信协议和Zig Bee技术联合进行应用，能够完全符合现行IEEE标准的实际要求[3]。实际上，智能机房供电系统包括变压器、ups、蓄电池、油机、配电柜、列头柜等。机房环境包括精密空调、加湿机、漏水检测、照明、门禁、极早期、视频监控、动环监控等。以物联网系统作为基础形成的智能机房管理系统能够做到以较小的投资完成机房的改造，并且系统能够以最快的速度发挥其效果，对规模较小的机房管理工作仍旧有着较好的适用性。在智能机房设计、改造的过程中，物联网技术的引入可以保证管理人员凭借外部终端，针对监控信息和视频实时进行浏览，推动管理工作的统一化、集成化发展，并且这种智能化的物联网机房管理系统发出警告的方式也呈现出一种多样化发展特征，能够保障机房管理人员可以在出现异常的第一时间内接收到系统发出的警报，在查看数据之后及时到达现场采取措施处理问题。

2.2 总体系统结构概述

从智能机网的整体系统设计看来，以物联网技术作为出发点的整体结构需要接触各种不同类型的无线传感器进行数据的收集，并凭借Zig Bee技术下的无线网络将各种数据传输到网关中。随后网关设备需要将接收到的来自不同机房环境方面的监测数据及时上传到远程的监控服务器数据库中进行储存，并通过与远程监控服务器上设置的管理系统进行对接，能够第一时间对于机房环境监测数据进行全方位的统计和分析。在得到最终的统计分析结果之后，可以与之前系统中设置的警戒值进行对比，一旦发现部分数据超出警戒值一定范围，则会凭借电子邮件、声光信号和手机短信等多种形式在第一时间内通知机房的管理人员。管理人员可以在接收到系统所发出的警报信号之后，通过WEB网页远程登录的方式，对于计算机环境监测等各项数据分析统计结果进行访问以及查看，确保能够及时地掌握智能机房所处环境监测的数据及其变化。以物联网技术所形成的智能机房设计系统结构如图1所示。

图1 基于物联网系统的智能机房总体结构示意图

3 物联网环境下的智能机房软硬件设置分析

3.1 智能机房的硬件设置分析

以物联网技术为基础，在设计智能机房系统的过程中，相关的硬件设施可以分为如下几部分：第一，远程无线通信模块。智能机房内部的传感设施采集到有关环境的相关数据之后，为了进一步降低系统运行过程中的功耗以及成本投入，有关无线通信以及终端的数据处理工作可以交由单片机来完成。整个智能机房设计系统可以使用无线网络技术将不同类型的传感器节点进行连接，并在系统内部合理设置对应的时间间隔，确保无线传感器的节点可以以适当的时间间隔积极参与到数据收集、传输环节中，同时需要将各项数据存入到内存数据库中最终完成相关机房环境检测数据的采集。实际上这里所提到的单片机是一个系统芯片调制解调器的解决方案，能够有效解决Zig Bee技术为基础应用过程中的各种波段问题，机房运行过程中有关低能耗、高效率等方面的要求也可以有效得到满足[4]。实际上，单片机内部集成了性能水平相比较高的直接系列扩频收发器核心以及工业级别的高效率控制器，这也是其得以在智能机房系统设计中应用的主要原因。

需要注意的是为了保障物联网背景下的智能机房系统能够有效实现远程通信的要求，需要针对其中所使用的无线网络技术进行进一步的扩展，可以将放大器芯片引入到智能机房的系统设计中。这种放大器芯片在性价比和性能等方面都具备显著的优势，并且是一种应用前端，更加适用于无线应用以及低功耗、低电压的应用过程中。在智能机房系统运转的过程中，通过放大器芯片以及Zig Bee远程无线通信技术的有效结合能够实现Zig Bee技术远程无线通信的功能及其扩张目标，进一步降低系统运行、通信过程中的成本投入。设计人员可以结合智能机房远程通信的具体距离。合理选择不同型号放大器芯片。

以物联网技术所形成的智能机房系统的数据采集终端是负责对于机房附近环境的精密空调、加湿机、漏水检测、照明、门禁、极早期、视频监控、动环监控等数据采集，并借助无线网络技术将采集到的各项技术传递给网关系统，交由网关系统将之传送到远程服务器中的数据库进行保存。在这些环境监测数据进行中间传递的过程中，传感器作为其中的主要硬件，可以针对机房环境不同物理量的探测进行传感器硬件的针对性设计。其中所需要的浸水传感器是一种以电极进水电阻值变化的原理作为基础所形成的传感器，可以凭借各种专用的集成芯片进一步放大信号。设计人员需要结合智能机房环境监测数据的实际要求，选择灵敏度水平相对较高的浸水传感器，确保能够在有少量浸水的情况下及时发出警报。

对于智能机房内部的供电系统设计而言，供电电源需要设置独立的管理间。并使用符合现阶段隔墙与弱电设备进行隔离，其电源使用的UPS电源，主要负责向主机、网络、安保监控、多媒体、消防等设备供电。智能机房的动力供配电系统通常使用50Hz的交流电、380/220V的三相五线电源，接地方式为TN-S，并将零线、地线分开进行设置，同时二者的电压需要小于IV。动力配电柜、照明配电箱可以使用放射式配电直接与各个用电设备连接。动力配电柜以及机房的门禁同样需要为其设置火警保护联动功能，以保障在出现火灾的情况下，可以与消防系统联动，第一时间切断电源。为了保障动力柜、照明箱的稳定运行，内部的主要元器件需要选择高质量的进口产品。在条件允许的情况下，规模较大的机房可以使用专业性质的电力变压器进行供电。智能机房的UPS供配电系统中的输出回路需要以机房的设施需要进行设置，小型机/服务器、网络核心交换机及重要路由器要由独立双回路供电下。

3.2 智能机房的软件设置分析

物联网技术的支持下智能机房设计的软件系统主要负责的是无线传感器的保存，并且需要实时接受来自无线传感器网络内部网关设备所上传的各种有关计算机环境监测数据。在开发有关智能机房软件系统的过程中，相关设计人员可以将SQL server2019、Visual Studio、NET 以及 C++等作为主要的开发环境，具体的开发环境可以由设计人员结合自身的开发习惯以及智能机房系统的实际要求进行选择。智能机房内部所设置的远程服务管理系统需要具备向无线传感器网络发布管理命令、查询功能，确保智能机房系统可以实时记录计算机环境内部的温度、电压等数据的具体变化，并结合各种历史环境采集数据，针对今后一段时间内数据的变化趋势进行合理的预测。在设计有关单片机运行程序的过程中，可以将Zig Bee无线网络系统作为实际的开发平台，能够有效地满足物联网技术下智能机房系统设计的相关标准以及开发需求，能够在做到简单开发按键的同时，将传感器进行显示。

4 结束语

物联网技术的持续发展使得智能机房系统的设计也得到了全新的技术支持，也为今后智能机房管理系统拓展预留了相应的空间。在今后国内智能机房系统设计、开发的过程中，设计人员需要将TCP/IP通信协议和Zig Bee技术进行联合使用，并结合具体的智能机房环境监测等各项需求，科学选择单片机以及传感器的型号，配合软件管理系统的合理开发以及应用，确保物联网技术下的智能机房系统能够有效满足管理工作的具体需求，及时发现数据机房环境中出现的各种异常，报告给管理人员进行处理，最大程度的维护数据机房的安全、稳定运行。