江苏安科瑞電器製造有限公司 214400
杨興媚
安科瑞精密配電系統是專門為数(shu)據中心機房等(deng)關键基礎設施的集中监控需求而開发的多回路监控裝置，可實(shi)時监測多回路電參量数據並對系統内各類故障状(zhuang)態進行自動告警與预警。该系統主要適用於各類列头柜、精密配(pei)電(dian)柜、電源分配(pei)柜、UPS輸出(chu)柜等末(mo)端配電設備的全方位监控，在高密度機架(jia)部(bu)署場景中尤為關键。在阐述数據(ju)中心機房機(ji)柜配電的目標要求基礎上，针對傳統配電模(mo)式下数據中心機房機柜配電方案所存在的瓶颈與問題展開深(shen)入分析，旨在為機柜配電新模式的创新設計與實际(ji)應用提供有效的(de)參考依據，進而促進企業数據中心機房機(ji)柜建設工作(zuo)的規範化與有序開展，从(cong)而更好地確保数據中(zhong)心機房配電系統的安全性、可(ke)靠性和運維效率。
關键詞：列头柜、监(jian)控系統、触摸屏
1、概述
随着智能化和信(xin)息(xi)化技術的快速发展，各類企業單位對信息系統的建設投入不断增(zeng)加，普遍認识到信息(xi)系統的完善建設能(neng)够更好地服務於業務系統的高效運轉，因此(ci)新增信息系統的(de)数量持續攀升，與此相(xiang)應，用於(yu)承载这些信息系統的配(pei)套環境機房設備規模也在不断擴大。機房環境(jing)設備包括供配電系統、不間断電源、精密空調、温湿度监控、消防滅火等多個環節，这些設備對機房的安(an)全可靠運行起着(zhe)至關重要的作用，為(wei)服務器(qi)、交换機、路由器等各類硬件設備(bei)提供(gong)稳定、安全的運行環境(jing)和工作条(tiao)件。在現代企業運營中(zhong)，数據中心作為信息中心枢纽(niu)发挥着核心地位(wei)，匯聚承载着關系企業核(he)心竞争力和商業機密的各類服務器，其本質是一套(tao)复雜(za)的綜合設施體系，不仅包括計算(suan)機系統以(yi)及各項配備設備，還包括(kuo)冗余的(de)数據通信连接、精密的環境控製裝置(zhi)、實時(shi)监控系統(tong)以及多重安全防護裝置。其中(zhong)，配電系統作為数據中心基礎設(she)施中的重(zhong)要環節，其稳定性直接關乎(hu)整個機房的運營。突然断電或低質量的供電状態是导致数據中心服務器发生宕機故障的(de)主要因素之一(yi)，會造成数據(ju)丢失、業務中断等嚴重后(hou)果。因此(ci)，如何通過科學的設計(ji)和管理優化数據中心機房的配電系統(tong)，進一步提高(gao)其可用(yong)性和安全性水平，確保服務器及其它硬(ying)件設備能够不間断稳定運行，成為数(shu)據中心管理者和運維團隊面臨的重大課題之(zhi)一。
2、微模块的智能化
微模块通常配置有動環监控(kong)系(xi)統，可(ke)以實(shi)現對門禁、視頻、温湿度(du)、煙(yan)感、水浸和能耗等的實時监測，更加便於(yu)管理與控製。数據中心或微模(mo)块智(zhi)能化的发展趨勢，可實(shi)現三維可視化管理。
2.1 微模块（数據中心）環境可視化：①地理園區的虚擬仿真；②建筑外(wai)觀的虚擬仿真；③根據楼宇實际建筑結構三(san)維建模；④可(ke)橫向/縱向拆分展示(shi)每(mei)一個微模块的結構情况。
2.2 容量管理可視化：容(rong)量統計，實時統計機房和機柜(gui)的空(kong)間、承(cheng)重、電力利用率情况，更合理地使用機房资源；動態空(kong)間多条件(jian)查詢U高、承(cheng)重、電力。
2.3 资產管理可視化(hua)：可視化搜索(suo)定位，支持多条件(jian)搜索和快速定位(wei)設備位置；可視(shi)化信息查詢(xun)，集成分散的管理信息和(he)自動統計及設備(bei)列表。
监控信息可視化功能通過多維度数據(ju)呈現方(fang)式，實現了設(she)備状態與告警(jing)信息的直觀展示。状態(tai)可(ke)視化層面，系統能够實時顯(xian)示設備告(gao)警信息和可用性状態，使運維人員快速(su)定(ding)位故障設備位置，顯著縮短故障排(pai)查和排障時間。
機柜(gui)内部需要集成一個功能完善的智能监(jian)控系統，包括(kuo)监控主機、触(chu)控顯(xian)示屏、傳感器等多(duo)個核心組件。该系統针對数(shu)據中心的動力設備及環境(jing)變量進行集中监控，通過(guo)實時数據(ju)采集與分析，能够及時发現故障隐患，自動向(xiang)維護人員发送(song)告警提示，帮助其迅速采取必要的處(chu)置(zhi)措施來解決問題。
圖1 监控系(xi)統架構示意圖
如上圖所(suo)示，部署架構由(you)数據采(cai)集設備處理層、集中监控管(guan)理層和远程浏覽交(jiao)互層組成。
数據采集設備層
监控單元作為機(ji)柜基礎設施的数據采集枢纽(niu)，能够實時采集並處(chu)理機柜内(nei)UPS不間断電源、精密空調、温(wen)湿度(du)傳感器、漏水檢測等多類設施(shi)及環境參数的運行数(shu)據與状態信息。该單元集数據采集、實時處理及本地存储(chu)等核心功(gong)能於一體，通過集成的触控顯示屏直觀呈現機柜内各(ge)項運行參数及設備状(zhuang)態指標。
集中监控管理層
由集中监控管理系統組成，该系統负責對所有(you)機柜数據進行集中式的监控和管理(li)工作。系統接收來自数據采集處理層通(tong)過網絡上傳的各類数據和(he)報警信息，在接收后進(jin)行二次處理及深入分析，最終(zhong)實現数據的處(chu)理分析、告警管理、報(bao)表管理、资產管理、容量管理等多項功能，為数據中心的稳定運(yun)維提供完整(zheng)的技術支撐。
远程浏覽交互層
為運(yun)維(wei)人員提供統一的告整告知、数據(ju)发布平(ping)臺並提供在 WEB 端交互(hu)操作
(1) 监控主機
针對機柜监控需求而開发(fa)的数據采集监控終端，自带豐(feng)富的設備端口(kou)，可實現現場数據采集、协議轉换、智能報警(jing)等功能。内置 WEB 服務，用戶可通過 IE浏覽器查看並管理该监控系統(tong)。
(2) 触控顯示屏
搭(da)载多點(dian)触控功能的電容屏幕產品，設計用於直接(jie)嵌入安裝在機柜前門部位(wei)，能與現有(you)监控管(guan)理系統進行无縫接入，支持對機柜内部的温度、湿度、電源状
(3) 傳感器监測模块
設施监控功能
监控對象包含機架式(shi)配電箱(xiang)、機架式UPS、精密空調、傳感器、柜門状態等。
(1) 配電监控
支持市電总輸(shu)入的(de)電壓、頻率、電流、功率以及UPS的輸入電壓、頻率、電流等檢測。
(2) 精密空調监控
系統支持對送風(feng)和回風的温湿度(du)進行實時监測與顯示，同時可监測風機轉速運行状態並顯示(shi)轉速数值及運行(xing)百分比，另外還(hai)能對壓縮機的(de)運行状態進
(3) 傳感器数據监測
對機柜内環境的温湿度傳感器数據、蓄電池模块進行监(jian)測。
(4) 安防消防系統监控
機柜(gui)設置可以手動開启天窗、后門，機柜状態顯示包括(kuo)前門(men)、后門、天窗、漏水(shui)监測、煙感状態。通過對機柜(gui)底部進行漏水监(jian)測、煙雾状態监測，提(ti)供實時告警信號(hao)。
告警通知功能
告警通(tong)知模块需要支持的功能(neng)說明如下。
支(zhi)持监測(ce)空調、配電、環境等(deng)状態，如(ru)有故障或參数异常，系統會(hui)實(shi)時告警。
支(zhi)持對某事件生命周期内的記錄查(cha)詢，包括事件產生、事(shi)件處理、告警发(fa)送等。
支持以列表形(xing)式展示報警事件，提供實時告警窗口(kou)功能，可按告警等(deng)級、告(gao)警確認状態等維度快速過滤展現相關(guan)数據，支持告警(jing)窗顯示条目項的自定義配置(zhi)，同時支持對告警(jing)進(jin)行單条或批量確認操作，满足運維人員高效處
根據监(jian)控系統捕获的報警事件所屬的不同報警(jing)級別劃分，系統可针對性地提供(gong)多種報警通知方式供用戶選擇(ze)，包括(kuo)郵件報警、短(duan)信報警、電話報警以及聲光報警(jing)等
2.5 配線管(guan)理可視化：①端口(kou)管理，以三維(wei)可視(shi)環境中查詢和展現實現配線架和設備前后面板和端口占用信息；②鏈路管理(li)，以三維可視環境中查詢和展現被管理設備(bei)之間的物理连接(jie)關系；③支持(chi)配線表导入(ru)导出；④支持可視化管理環境中直接(jie)操作(zuo)鏈路配置。
3、常熟某微模块列头(tou)柜监控需求
针對精(jing)密(mi)配電柜主路、支路等多回路的實時监控需(xu)求，该智能监控板通過可視化界面實現集中管理，采用7寸液晶彩色触(chu)摸屏展(zhan)示完整的系統模擬圖，用戶可直觀查(cha)看各開關和(he)防雷器的實時工作状態，同時在(zai)回路層面能够顯示所有主回路及支回路(lu)的详細電量信息，便於及時掌握配電系統的運行情况(kuang)。该智能监控板應支持MODBUS或SNMP协議，具備與第三方網管(guan)系統集成(cheng)的能力，使其可融(rong)入更大範围的(de)楼宇管理或工業控製平臺。
母線监測參数
系統可监測三相輸入電(dian)壓、電流、頻率、无功功率(lv)、有功功率、功率因数、諧波百分比、電(dian)量、三(san)相不平衡(heng)度、零地(di)電壓、零線電流及母排(pai)温度(du)等參数，支持對電能質量、负荷(he)分布、供(gong)電稳定性的全面
2) 主路開(kai)關状態、负载(zai)百(bai)分比
3) 主回路(lu)電壓、電流測量(liang)精度不低於0.5%，有(you)功/无功(gong)功率測量精度不低於1%，電(dian)能測量精度不低於(yu)1%
支路监測參数
1) 支路(lu)额定電(dian)流、實际電流，支路负载百分比，支路開關状(zhuang)態(tai)，支路温度測量(liang)
在支路電流(liu)的測量(liang)環節中，系統精度不低於0.5%，有功功率(lv)的測量精度不低於2%，而電能計量的測量精度同樣不(bu)低於2%。
報警信號
系統需支持LCD顯示屏聲(sheng)光告警機製(zhi)，並通過触摸(mo)屏實(shi)現消音功能。告警信息應(ying)按照重(zhong)要程度嚴格分為提示告警、重(zhong)要告警和紧急告警(jing)三個等級，以(yi)便操作人員快速识別(bie)風险優先級。
1) 主路欠壓、過(guo)壓、缺(que)相、輸(shu)入開關脱扣、單路掉電報警、電流互(hu)感器接線错(cuo)误告警
2) 主路電流(liu)越限及超限告(gao)警，主回(hui)路過载告警及三相不平衡告(gao)警
3) 主路頻率越限告警，電壓(ya)总諧(xie)波率高告警，電(dian)流总諧波率高告警
4) 支(zhi)路開關状態變化告警，過载告警(jing)，大(da)電流冲擊告警
5) 支路電流兩(liang)段阈值報警功能(neng)，且報警阈值可調
6) 监控模块故障及智能监控板内部通訊失败告警
告警(jing)历史記錄不得少於(yu)2500条
智能监控板配備的监控模块采用熱插拔設計(ji)，配(pei)置(zhi)有故障指示燈，在檢測板模块发生(sheng)故障時能够實時指(zhi)示告警信息，同時支持不断電維(wei)護(hu)操作，確保系(xi)統在維護過程中持續
4、安科瑞针對列头柜监控推出的解(jie)決方(fang)案
安科瑞(rui)公司推出的AMC100系列精密配電监控裝置是面(mian)向数據中心服務器電源管理(li)場景專門開发的測量設備。该系(xi)列產品采用(yong)紧凑型設計理念，能够同時對A+B兩路進線和192路出線的電壓(ya)、電流、功率、頻率等全電參(can)量進行實時监測，並(bing)配合輸入輸出開關及防雷器状態的(de)動態跟蹤。在防護(hu)方面，所有測(ce)量通道的告警阈值均支持單独設定(ding)，当出線電參数超限(xian)時可立即触发系統的(de)聲光告警機製，確保運維人(ren)員快速響應。裝置還可搭配絕缘檢測模块，對直流系(xi)統母線及各支路的絕缘状態(tai)進行在線實時监測與管理，及時发現(xian)潜在絕缘缺陷。
4.1、產品型號
4.2、組網方案
主機模块AMC100-ZA通過RS485通信接口實現多設備互聯，分(fen)別连接从機設備、触摸(mo)屏系統以(yi)及動環监控系統，構成完
4.3、触摸屏数據呈現
4.4、方案推荐
AMC100系(xi)列產品能够至多(duo)實現對4路進線和192路出線的(de)全電參量參数、輸入輸出開關及防雷器(qi)状(zhuang)態等實時监測，為配電系統的(de)安全運行(xing)提供了全面的数據支撐。所有測量通道(dao)的告警阈值均可單独設定，使得系統能够根據不(bu)同的應用場景和负载特性(xing)進行灵活配置，出線越限事(shi)件立即(ji)触发系統聲光告警，及時通(tong)知運維(wei)人員采取相應措施。
整套监控系統(tong)設計无需(xu)依赖独立的外部開關電源進行供電，当主路(lu)進線模块的(de)AB面進線(xian)中任意一路具備電源輸入時(shi)，该(gai)模块即可自動輸(shu)出稳定的DC 24V電壓，用於為触摸屏顯示終端及各(ge)分路(lu)出線模块提供工作電源。这種自供電(dian)架構在精密配電柜的空間規劃(hua)中能够顯著節省内部布局面积，避免(mian)了傳統(tong)方案中繁雜的布線占用。
單出線模块自身就可以實現AB面(mian)出線的電氣隔离，针對(dui)回路(lu)数少於A24+B24路的列头(tou)柜應用場景，仅(jin)通過(guo)1進線模块與1出線模块的(de)組合配置就可以(yi)實現全面监測覆盖，相比友商(shang)方案所(suo)需的模块数量更少，顯著降低了整(zheng)體系(xi)統成本，提供了更(geng)加經(jing)濟高效的解決方案。
可以(yi)實現一臺监控(kong)触摸屏，采集並(bing)實(shi)時顯示1路進線、2路進線、3路進線、4路進線(xian)等多種進線配置系統的電力(li)參数、開關状態(tai)及報警信息，用戶通過人機交互界面能够直觀掌(zhang)握電氣系(xi)統運行動態，从而满(man)足
针(zhen)對(dui)采用雙路電源進線配置的列头柜系統，通(tong)過集成的触摸屏界面可以實現分路出線(xian)模块AABB與ABAB兩種接線方法的一(yi)键快速切换，这種灵活的切换機製特別適用於不(bu)同(tong)規格柜型在實际現場安裝時由於機房布局、空間(jian)限(xian)製、配線走向等原因导致的接(jie)線方案調
可(ke)以實現虚擬電表的自定義分類(lei)和組合，將(jiang)輸出回路進行(xing)分組分項統計，自定(ding)義(yi)組名，如按(an)照用戶進(jin)行数據統計匯总顯示；
可(ke)以配合客戶開发增值服務功能(neng)，如监控触摸屏屏(ping)幕操作锁定、列头柜氛(fen)围(wei)燈控製（開門/報警(jing)状態指示）、定(ding)製專(zhuan)用操作顯示界面（目前兩套(tao)界面風格）、在同一臺触摸(mo)屏上實現交流和直流同時监控等。
供選型模块
5、結束语
安科(ke)瑞针對数據中心集中监控要求提供的解決方案有效確保数據中心機房配(pei)電的安全性、可(ke)靠性，同(tong)時對数據中心行業進行全面(mian)的内外部環境分析，對國家(jia)政(zheng)策、行業未來发展趨勢進行行業(ye)熱點(dian)分析，预測未來的行業发展方向，同時完(wan)善(shan)自身行業的各種應用解決方案，分析不同客戶需求，满(man)足不同客戶的應用需求。
參考文献
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[2] 高(gao)扬 . 数據中心環境监控系統的研究與(yu)實(shi)現 . 2018.9
[3] 安科瑞数據中心IDC配電监控解決方案(an).2020.11版.
[4] 安(an)科瑞AMC100系列產品描述.2023版.
工矿企業