一种机房环境监测系统及方法

摘要

本发明公开了一种机房环境监测系统及方法，它包括至少三个用于对监测对象实施监测的无线监测节点、管理控制部和与管理控制部连接的服务管理器，无线监测节点与管理控制部之间设置有至少一个无线汇聚路由部，无线监测节点以无线的方式与无线汇聚路由部通信，无线汇聚路由部通过网络与管理控制部通信，无线监测节点将从监测对象上监测得到的监测数据通过无线汇聚路由部传输给管理控制部，无线监测节点构成无线自组织网络，优点在于由于采用了无线监测节点、无线汇聚路由部和管理控制部三层结构，不仅实现了对机房环境、机房内环境设备及IT设备的全面监测，并可以通过改变无线汇聚路由部的个数调整监测覆盖范围，而且有效地保证了信息传输的实时性。

权利要求

1.一种机房环境监测系统，它包括至少三个用于对监测对象实施监测的无线监测节点、管理控制部和与所述的管理控制部连接的服务管理器，其特征在于所述的无线监测节点与所述的管理控制部之间设置有至少一个无线汇聚路由部，所述的无线监测节点以无线的方式与所述的无线汇聚路由部通信，所述的无线汇聚路由部通过网络与所述的管理控制部通信，所述的无线监测节点将从监测对象上监测得到的监测数据通过所述的无线汇聚路由部传输给所述的管理控制部，所述的无线监测节点构成无线自组织网络；所述的无线汇聚路由部包括路由传输单元和路由管理单元，所述的路由管理单元建立有与所述的无线监测节点对应的多路径转发表，所述的路由传输单元传输所述的无线监测节点从监测对象上监测得到的监测数据，所述的路由传输单元集成有用于接入以太网的以太网模块，通过所述的以太网模块与所述的管理控制部通信；所述的管理控制部包括网络管理单元和远程控制单元，所述的网络管理单元接收通过所述的路由传输单元传输的监测数据，并对所述的监测数据分析和处理，所述的远程控制单元对所述的无线监测节点进行远程修改、配置和升级。

2.如权利要求1所述的一种机房环境监测系统，其特征在于所述的无线监测节点为四个，所述的无线汇聚路由部为一个。

3.如权利要求1所述的一种机房环境监测系统，其特征在于所述的无线监测节点集成至少一个温度传感器、至少一个湿度传感器、烟雾传感器、水浸传感器、红外传感器和门磁传感器，所述的监测对象包括机房室、空调、IT设备和机柜，所述的温度传感器设置于所述的机房室内或所述的IT设备或所述的机柜上，所述的湿度传感器、所述的烟雾传感器、所述的红外传感器和所述的门磁传感器设置于所述的机房室内，所述的水浸传感器设置于所述的空调上。

4.一种机房环境监测方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)启动无线监测节点、无线汇聚路由部及管理控制部进行初始化，对无线监测节点设置网络工作频点和网络ID号，无线监测节点构成无线自组织网络；

(2)无线监测节点采集监测对象的状态信息，当监测到异常事件后产生报警信息，并将状态信息和报警信息发送给路由传输单元；

(3)路由管理单元建立与每个无线监测节点对应的多路径转发表，进行路由发现，路由传输单元通过路由发现接收无线监测节点传输的状态信息和报警信息，并将状态信息和报警信息处理成数据帧，再将数据帧通过网络发送给网络管理单元；

(4)网络管理单元将接收到数据帧存储于服务管理器，通过服务管理器对数据帧进行识别和分析，并发出告警信息。

5.如权利要求4所述的一种机房环境监测方法，其特征在于所述的步骤(2)包括以下具体步骤：

2a.对无线监测节点预设环境信息阀值；

2b.根据设定的时间及时间间隔采集监测对象的状态信息，当采集得到的状态信息超过环境信息阀值时为发生异常事件，产生报警信息；

2c.判断无线监测节点能否直接与路由传输单元通信，当无线监测节点能直接与路由传输单元直接通信时，将监测对象的状态信息和报警信息通过无线自组织网络传送给路由传输单元；如果无线监测节点是通过相邻的无线监测节点与路由传输单元通信，则依次搜索相邻的无线监测节点，选择最佳路径，再将监测对象的状态信息和报警信息通过无线自组织网络传输给路由传输单元。

6.如权利要求4所述的一种机房环境监测方法，其特征在于所述的步骤(3)包括以下具体步骤：

3a.路由管理单元建立与无线监测节点对应的多路径转发表，进行路由发现；

3b.路由传输单元通过路由发现接收无线监测节点传输的状态信息和报警信息，并将其存储于路由传输单元的存储器中；

3c.对存储于存储器中的状态信息和报警信息进行包格式转换，并对其进行数据融合、删除冗余数据、合并重复数据形成数据帧，然后对数据帧进行帧格式封装；

3d.将封装后的数据帧通过以太网模块以有线网络形式或无线网络形式传送给网络管理单元，数据帧传送完毕后删除存储器中的数据帧。

7.如权利要求6所述的一种机房环境监测方法，其特征在于所述的步骤3a中路由发现包括以下过程：

3aa.路由管理单元向无线自组织网络中的所有无线监测节点安全广播一个请求信息；

3ab.每个无线监测节点将其本地拓扑信息通过反馈信息反馈给路由管理单元；

3ac.路由管理单元验证每个无线监测节点的本地拓扑信息，并为每个监测节点计算已建立的多路径转发表，然后按宽度优先方式以安全单播对对应的无线监测节点发送路由更新消息，并传送更新后的多路径转发表。

说明书

技术领域

本发明涉及一种机房环境监测技术，尤其是涉及一种机房环境监测系统及方法。

背景技术

在我们国家，信息产业的高速发展，使得承载各类企事业单位信息化运作以及提供信息服务的机房扮演着越来越重要的角色。机房的设备和规模日趋扩大，与其相配套的环境设备日益增多，也给现代化机房管理带来了新的挑战。加强对机房环境的保护和管理是目前急需重点解决的，机房的环境设备如供配电、UPS(Uninterruptable PowerSystem，不间断电源)、消防、空调、防盗等一旦出现故障，就会影响计算机系统的安全运行，严重时极易造成机房内IT设备的损坏，甚至导致整个网络系统瘫痪。而在电信、移动通信等行业的交换机房中更是要求具备恒温恒湿的条件，以适应机房设备的工作要求。
加强对机房的环境监测是对现代机房环境保护和管理的前提条件，因此要求对机房环境的温度、湿度、气压、专用空调机的运行情况(制冷、去湿或加湿)及工作状态(正常或故障)、机房加湿系统是否有水泄漏等进行有效的检测和控制，并且在保证机房内温度、湿度、气压等达标的前提下，尽量降低机房的能耗。
由于机房内IT设备内部的运行环境，例如服务器内CPU(Central Processing Unit，中央处理器)温度是最直接影响IT设备正常运行的因素，在基准温度情况下，温度每升高10℃计算机的可靠性就下降25％。如果机房内某台服务器因为某种原因出现风扇转速不正常、CPU温度过高等问题时，若仅仅对机房的环境设备进行检测和控制使其运转正常，保证机房整体环境参数值在预设的范围内，则此时机房的管理人员将无法得知这种危险信息，这种潜在的危机若没有得到及时处理也必将影响整个计算机系统。
一般的机房环境监测系统通常包括监测设备和管理服务器，监测设备将采集到的数据信息通过有线方式或总线方式传输给管理服务器，管理服务器对接收到的数据信息进行分析和处理，从而实现对机房环境、机房内环境设备及IT设备的监测，但这种机房环境监测系统监测的对象比较单一，只能监测机房整体环境和少数重要设备的运行情况，并且其部署比较复杂，尤其是对于覆盖面积比较大的机房或机房与机房之间需要花费大量的时间和精力，且不能达到较好的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种充分利用网络资源，能够实现机房环境、机房内环境设备及IT设备的全面监测，有效保证监测信息的可靠性，使得环境设备和IT设备有效、稳定地运行，且结构简单、覆盖面积较大的机房环境监测系统及方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种机房环境监测系统，它包括至少三个用于对监测对象实施监测的无线监测节点、管理控制部和与所述的管理控制部连接的服务管理器，所述的无线监测节点与所述的管理控制部之间设置有至少一个无线汇聚路由部，所述的无线监测节点以无线的方式与所述的无线汇聚路由部通信，所述的无线汇聚路由部通过网络与所述的管理控制部通信，所述的无线监测节点将从监测对象上监测得到的监测数据通过所述的无线汇聚路由部传输给所述的管理控制部，所述的无线监测节点构成无线自组织网络。
所述的无线监测节点为四个，所述的无线汇聚路由部为一个。
所述的无线汇聚路由部包括路由传输单元和路由管理单元，所述的路由管理单元建立有与所述的无线监测节点对应的多路径转发表，所述的路由传输单元传输所述的无线监测节点从监测对象上监测得到的监测数据，所述的路由传输单元集成有用于接入以太网的以太网模块，通过所述的以太网模块与所述的管理控制部通信。
所述的管理控制部包括网络管理单元和远程控制单元，所述的网络管理单元接收通过所述的路由传输单元传输的监测数据，并对所述的监测数据分析和处理，所述的远程控制单元对所述的无线监测节点进行远程修改、配置和升级。
所述的无线监测节点集成至少一个温度传感器、至少一个湿度传感器、烟雾传感器、水浸传感器、红外传感器和门磁传感器，所述的监测对象包括机房室、空调、IT设备和机柜，所述的温度传感器设置于所述的机房室内或所述的IT设备或所述的机柜上，所述的湿度传感器、所述的烟雾传感器、所述的红外传感器和所述的门磁传感器设置于所述的机房室内，所述的水浸传感器设置于所述的空调上。
一种机房环境监测方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)启动无线监测节点、无线汇聚路由部及管理控制部进行初始化，对无线监测节点设置网络工作频点和网络ID号，无线监测节点构成无线自组织网络；
(2)无线监测节点采集监测对象的状态信息，当监测到异常事件后产生报警信息，并将状态信息和报警信息发送给路由传输单元；
(3)路由管理单元建立与无线监测节点对应的多路径转发表，进行路由发现，路由传输单元通过路由发现接收无线监测节点传输的状态信息和报警信息，并将状态信息和报警信息处理成数据帧，再将数据帧通过网络发送给网络管理单元；
(4)网络管理单元将接收到数据帧存储于服务管理器，通过服务管理器对数据帧进行识别和分析，并发出告警信息。
所述的步骤(2)包括以下具体步骤：
2a.对无线监测节点预设环境信息阀值；
2b.根据设定的时间及时间间隔采集监测对象的状态信息，当采集得到的状态信息超过环境信息阀值时为发生异常事件，产生报警信息；
2c.判断无线监测节点能否直接与路由传输单元通信，当无线监测节点能直接与路由传输单元直接通信时，将监测对象的状态信息和报警信息通过无线自组织网络传送给路由传输单元；如果无线监测节点是通过相邻的无线监测节点与路由传输单元通信，则依次搜索相邻的无线监测节点，选择最佳路径，再将监测对象的状态信息和报警信息通过无线自组织网络传输给路由传输单元。
所述的步骤(3)包括以下具体步骤：
3a.路由管理单元建立与无线监测节点对应的多路径转发表，进行路由发现；
3b.路由传输单元通过路由发现接收无线监测节点传输的状态信息和报警信息，并将其存储于路由传输单元的存储器中；
3c.对存储于存储器中的状态信息和报警信息进行包格式转换，并对其进行数据融合、删除冗余数据、合并重复数据形成数据帧，然后对数据帧进行帧格式封装；
3d.将封装后的数据帧通过以太网模块以有线网络形式或无线网络形式传送给网络管理单元，数据帧传送完毕后删除存储器中的数据帧。
所述的步骤3a中路由发现包括以下过程：
3aa.路由管理单元向无线自组织网络中的所有无线监测节点安全广播一个请求信息；
3ab.每个无线监测节点将其本地拓扑信息通过反馈信息反馈给路由管理单元；
3ac.路由管理单元验证每个无线监测节点的本地拓扑信息，并为每个监测节点计算已建立的多路径转发表，然后按宽度优先方式以安全单播对对应的无线监测节点发送路由更新消息，并传送更新后的多路径转发表。
与现有技术相比，本发明的优点在于由于采用了无线监测节点、无线汇聚路由部和管理控制部三层结构，不仅实现了对机房环境、机房内环境设备及IT设备的全面监测，并可以通过改变无线汇聚路由部的个数调整监测覆盖范围，而且有效地保证了信息传输的实时性；由于路由管理单元建立有与无线监测节点对应的多路径转发表，不仅建立了路由，而且还延伸了网络；由于无线监测节点启动后即搜索网络，构成无线自组织网络，并自发加入实现无缝入网，具有良好的扩展性；由于远程控制单元具有远程全局监测管理功能，可对无线监测节点进行修改、配置和在线升级，具有较大的灵活性和实用性；由于本发明采用无线网络连接，节省了布线，且部署安装更为方便。

附图说明

图1为本发明的机房环境监测系统的结构框图；
图2为本发明的无线监测节点的分布框图；
图3为本发明的机房环境监测方法的流程图；
图4为本发明的无线监测节点工作的具体流程图；
图5为本发明的无线汇聚路由部工作的具体流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1和图2所示，一种机房环境监测系统，它包括至少三个用于对监测对象5实施监测的无线监测节点1、管理控制部3和通过RS232接口与管理控制部3连接的服务管理器4，无线监测节点1设置于监测对象5上，无线监测节点1与管理控制部3之间设置有至少一个无线汇聚路由部2，主要用于建立路由、转发数据和延伸网络，无线监测节点1以无线的方式与无线汇聚路由部2通信，无线汇聚路由部2通过网络与管理控制部3通信，无线监测节点1将从监测对象5上监测得到的监测数据通过无线汇聚路由部2传输给管理控制部3。
其中，无线监测节点1启动后即搜索网络，构成无线自组织网络，当有新加入的无线监测节点1时，通过向相邻的无线监测节点1通信，实现无缝入网。实际应用本发明时，可以设置四个无线监测节点1以构成典型的自组织网络。无线监测节点1包括至少一个温度传感器11、至少一个湿度传感器12、烟雾传感器13、水浸传感器14、红外传感器15和门磁传感器16。温度传感器11和湿度传感器12采用SHT1X系列的高度集成的芯片，温度测试范围为-40～123.8℃，精度为±0.5℃，湿度测试范围为0～100％RH，精度为±4.5％RH；烟雾传感器13采用一源两室的离子型烟雾传感器，具有声光告警功能；水浸传感器14采用全隔离式的传感器；红外传感器15和门磁传感器16主要是用于监测机房内部防盗安全问题，当有非法人员强行进入时，红外和门磁传感器就发出声音报警，这些传感器均市面有售。监测对象5包括机房室51、空调52、IT设备53和机柜54，温度传感器11设置于机房室51内、IT设备53和机柜54上，湿度传感器12、烟雾传感器13、红外传感器15和门磁传感器16设置于机房室51内，水浸传感器14设置于空调52上，无线监测节点1进行实时监测区域目标，当无线监测节点1监测到异常事件时产生报警信息，将报警信息和采集的状态信息一起通过无线汇聚路由部2传输给管理控制部3。
无线汇聚路由部2包括路由传输单元21和路由管理单元22，路由管理单元22建立有与无线监测节点1对应的多路径转发表，无线监测节点1将在监测对象5上监测得到的监测数据通过路由传输单元21传输给管理控制部3。路由传输单元21集成有以太网模块，实现无线汇聚路由部2接入以太网，通过机房内现有的网线与管理控制部3以有线网络方式进行通信；在没有布线的机房环境中，无线汇聚路由部2也可通过无线网络方式与管理控制部3进行通信。在实际应用时，对于小覆盖面的机房环境可以只设置一个无线汇聚路由部2；对于覆盖面比较大的机房环境可以根据实际情况设置多个无线汇聚路由部2。
管理控制部3包括网络管理单元31和远程控制单元32，网络管理单元31接收通过路由传输单元21传输的监测数据，并对监测数据分析和处理，此时，机房管理人员可通过安装在服务管理器4中的后台管理软件实时查看机房环境的整体状况及机房内环境设备和IT设备的运行情况，若收到报警信息，则管理人员可通过报警信息查找故障的设备，对故障及时进行处理。
在需要对无线监测节点1进行修改、配置或升级时，远程控制单元32通过后台管理软件以发送相应的指令对其进行远程修改、配置和升级。
以上监测数据包括无线监测节点1从监测对象5上采集到的状态信息和当监测到异常事件时产生的报警信息。
基于图1所示的机房环境监测系统的结构框图，图3给出了一种机房环境监测方法的流程图，该方法包括以下步骤：
第一步：启动无线监测节点、无线汇聚路由部及管理控制部，完成初始化，对无线监测节点设置网络工作频点和网络ID号，无线监测节点构成无线自组织网络，对于新加入的无线监测节点，向相邻的无线监测节点通信，实现无缝入网；
第二步：无线监测节点采集监测对象的状态信息，当监测到异常事件后产生报警信息，并将状态信息和报警信息发送给路由传输单元；
第三步：路由管理单元建立与无线监测节点对应的多路径转发表，进行路由发现，路由传输单元通过路由发现接收无线监测节点传输的状态信息和报警信息，并将状态信息和报警信息处理成数据帧，再将数据帧通过网络发送给网络管理单元；
第四步：网络管理单元将接收到数据帧存储于服务管理器，通过服务管理器对数据帧进行识别和分析，并发出告警信息；远程控制单元对无线监测节点进行远程修改、配置和升级。
如图4所示，上述的第二步包括以下具体步骤：
首先对无线监测节点预设环境信息阀值；
然后根据设定的时间及时间间隔采集监测对象的状态信息包括IT设备及空调的运行状态信息、机柜的微环境状态信息和机房室整体环境信息，当采集得到的状态信息超过环境信息阀值时为发生异常事件，无线监测节点产生报警信息；
再判断无线监测节点能否直接与路由传输单元通信，当无线监测节点能直接与路由传输单元通信时，直接将监测对象的状态信息和报警信息通过无线自组织网络传送给路由传输单元；如果无线监测节点是通过相邻的无线监测节点与路由传输单元通信，则依次搜索相邻的无线监测节点，选择最佳路径，多跳通信将监测对象的状态信息和报警信息通过无线自组织网络传输给路由传输单元。
如图5所示，上述第三步包括以下具体步骤：
首先路由管理单元探知区域内无线监测节点1构成的无线自组织网络，并建立与每个无线监测节点对应的多路径转发表，进行路由发现；
然后路由传输单元通过路由发现接收来自被覆盖区域内无线监测节点的状态信息和报警信息，并将其存储于路由传输单元的存储器中；对于处于两个或多个相邻路由传输单元都能覆盖到的无线监测节点，首先与无线监测节点建立连接的路由传输单元接收无线监测节点传送的状态信息和报警信息；
再对存储于存储器中的状态信息和报警信息进行包格式转换，并对其进行数据融合、删除冗余数据、合并重复数据形成数据帧，对数据帧进行帧格式封装；
最后利用机房内现有的布线通过集成在路由传输单元中的以太网模块接入以太网以有线网络方式将封装后的数据帧传送给网络管理单元，数据帧传送完毕后删除存储器中的数据帧；如果机房内没有布线，也可以通过无线网络方式将封装后的数据帧传送给网络管理单元。
上述路由管理单元进行路由发现主要包括以下过程：路由管理单元向无线自组织网络中的所有无线监测节点安全广播一个请求信息；每个无线监测节点将其本地拓扑信息通过反馈信息反馈给路由管理单元；路由管理单元验证每个无线监测节点的本地拓扑信息，并为每个监测节点计算多路径转发表，然后按宽度优先方式以安全单播对对应的无线监测节点发送路由更新消息，并传送更新后的多路径转发表。