UPS系统集成设计

一、机房工程设计概述

随着社会信息化程度的不断提高，机房计算机系统的数量与俱增，其环境设备也日益增多，机房环境设备（如供配电系统、UPS 电源、空调、消防系统、保安系统等）必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。因此，对机房动力设备及环境实施监控就显得尤为重要。

计算机机房工程不仅集建筑、电气、安装、网络等多个专业技术于一体，更需要丰富的工程实施和管理经验。计算机房设计与施工的优劣直接关系到机房内计算机系统是否能稳定可靠地运行，是否能保证各类信息通讯畅通无阻。

由于计算机机房的环境必须满足计算机等各种微机电子设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安全保安、防漏、电源质量、振动、防雷和接地等的要求。所以，一个合格的现代化计算机机房，应该是一个安全可靠、舒适实用、节能高效和具有可扩充性的机房。

机房环境及动力设备监控系统主要是对机房设备（如供配电系统、UPS 电源、防雷器、空调、消防系统、保安门禁系统等）的运行状态、温度、湿度、洁净度、供电的电压、电流、频率、配电系统的开关状态、测漏系统等进行实时监控并记录历史数据，实现对机房遥测、遥信、遥控、遥调的管理功能，为机房高效的管理和安全运营提供有力的保证。

本方案项目主要是精密空调。

二、用户需求分析

机房精密空调的目标为：提高机房空调系统的可靠性，使机房环境温度稳定在22℃，相对湿度在50%，集中监控。

三、设计原则

机房的设计必须满足当前各项需求应用，又面向未来快速增长的发展需求，因此必须是高质量的、高安全、靠灵活的、开放的。我们在进行设计时，遵循以

下设计原则：

实用性和先进性：

采用先进成熟的技术和设备，满足当前的需求，兼顾未来的业务需求，尽可能采用最先进的技术、设备和材料，以适应高速的数据传输需要，使整个系统在一段时期内保持技术的先进性，并具有良好的发展潜力，以适应未来信息产业业务的发展和技术升级的需要。

安全可靠性：

为保证各项业务应用，网络必须具有高可靠性，决不能出现单点故障。要对数据中心机房布局、结构设计、设备选型、日常维护等各个方面进行高可靠性的设计和建设。在关键设备采用硬件备份、冗余等可靠性技术的基础上，采用相关的软件技术提供较强的管理机制、控制手段和事故监控与安全保密等技术措施提高电脑机房的安全可靠性。本方案所选用的北京亚控科技kingview 监视与控制自动化设备和过程管理平台，是经过多年的使用、测试和不断的改进升级，结合本方案的子系统模块化设计及严格的二次开发程序测试，保障本方案在实施后的可靠运行。

开放性

本管理系统作为一个优秀的集成平台，从其开发初始就是以全面开放的体系为结构，支持目前的所有主流开放通讯协议（如：LONWOKS ，BACNET ，MODBUS ，OPC 等）及各种开放的数据库平台（如ODBC ，SQL Server，OLE 等）。

灵活性与可扩展性：

中心机房必须具有良好的灵活性与可扩展性，能够根据今后业务不断深入发展的需要，扩大设备容量和提高用户数量和质量的功能。具备支持多种网络传输、多种物理接口的能力，提供技术升级、设备更新的灵活性。

标准化：

在中心机房系统结构设计，基于国际标准和国家颁布的有关标准，包括各种建筑、机房设计标准，电力电气保障标准以及计算机局域网、广域网标准，坚持统一规范的原则，从而为未来的业务发展，设备增容奠定基础。

可管理性：

由于机房，具有一定复杂性，随着业务的不断发展，管理的任务必定会日益繁重。所以在数据中心的设计中，必须建立一套全面、完善的机房管理和监控系统。所选用的设备应具有智能化，可管理的功能，同时采用先进的管理监控系统设备及软件，实现先进的集中管理监控，实时监控、监测整个电脑机房的运行状况，实时灯光、语音报警，实时事件记录，这样可以迅速确定故障，提高的运行性能、可靠性，简化机房管理人员的维护工作，从而为其数据中心机房安全、可靠的运行提供最有力的保障。

四、系统目标

机房精密空调系统的任务是为保证机房设备能够连续、稳定、可靠地运行，需要排出机房内设备及其它热源所散发的热量，维持机房内恒温恒湿状态，并控制机房的空气含尘量。为此要求机房精密空调系统具有送风、回风、加热、加湿、冷却、减湿和空气净化的能力。

机房精密空调系统是保证良好机房环境的最重要设备，应采用恒温恒湿精密空调系统。

由于机房系统多样化，不便于集中监控，因此需要以综合布线系统提供的数字信息通道为基础，并通过计算机网络通信设备、网络操作系统、集成管理软件、集成接口软件等实现各子功能系统间的信息通讯，完成全局事件的综合性决策、控制、系统信息的集成管理。

通过集成技术，构造一个通过信息环境联系该建筑物内的空间、能源、物流环境，即通过对建筑物内所有信息资源的采集、监视和共享以及对这些信息的整

理、优化、判断，给建筑物的各级管理者提供决策依据，实现控制与管理的自动化；给建筑物的使用者提供安全、舒适、快捷的优质服务；实现建筑物的高功能、高效率和高回报率。

在信息科技高速发展的今天，智能建筑控制系统的集成已成为发展的主流方向，就是为用户提供更方便、更灵活、更开放、更经济的集成解决方案，并适应未来信息技术发展的需要。多年以来，许多用户曾为无法将各子系统集成在一起、无法共享一些必须的信息、无法实现非常必要的跨系统的功能联动而遗憾。

集成管理平台提供了一个计算机网络平台，将各智能化子系统紧密结合在一起，实现以下功能：

①对各智能化子系统进行统一的监测、控制和管理

BMS 集成管理系统将分散的、相互独立的智能子系统，用相同的环境、相同的软件界面进行集中监视。各级领导以及工作员工在被授权的情况下可以通过自己桌面的计算机进行监视；他们可以看到空调、UPS 、电梯等设备的运行状态，用电、用水、通风和照明情况，各门禁的开关状态等等。这种监控功能是方便的，可以以生动的图形方式和方便的人机界面展示你希望得到的各种信息。

②实现跨子系统的联动

智能化系统实现集成以后，原本各自独立的子系统在集成平台的角度来看，就如同一个系统一样，无论信息点和受控点是否在一个子系统内都可以建立联动关系。这种跨系统的控制流程，大大提高了智能建筑的自动化水平。这些事件的综合处理，在各自独立的智能化系统中是不可能实现的，而在建立了集成管理系统后却可以按实际需要设置后得到实现，这就极大地提高了建筑物的集成管理水平。

③提供开放的数据结构，共享信息资源

随着计算机和网络技术的高速发展，信息的建立及形成已不是一件困难的

事。虽然系统产品供应商们正在努力制订各种应用层次的通讯协议标准，在目前条件下，真正限制信息系统发展的事不同信息类型之间的数据交换或者说是系统之间的通讯接口。如集成管理系统无法得到需要的数据，就不能发挥有效的作用。智能化系统控制着建筑物内几乎所有的机电设备，传统上各个系统自成体系工作，并不和外界交换信息。由于数据结构、通讯格式的不同，集成系统无法采集所需的资料，用户花费大量资金、心血建立的信息服务系统、设备维护系统、决策辅助系统就不能发挥应有的潜在能力。智能建筑综合信息管理系统将真正解决这样的数据、信息交换问题。它建立一个开放的工作平台，采集、转译各子系统的数据，建立对应系统的服务程序，接收网络上所有授权用户的服务请求，即实现了信息共享。这种网络环境下的分布式客户机/服务器结构使集成管理系统充分发挥其强大的功能。

④提高工作效率，降低运行成本

集成管理系统的建立充分发挥了各智能化子系统的功能。以前为了达到同样功能，往往要增加许多硬件和设备，现在集成系统用软件功能代替硬件设备，不仅节约成本，更增加了集成的信息量和系统功能。集成系统可以使管理人员在一台或多台电脑上，以相同的界面操作、管理各个智能子系统，而电脑可以放在建筑物的任何地方，这样一来方便了管理，也可以减少管理人员的人数，提高了管理效率，同时降低了对管理者素质的要求，降低了人员培训的费用。

五、 系统集成架构及功能

本方案的系统集成是北京亚控科技kingview 监视与控制自动化设备和过程管理系统为集成平台，通过OPC 技术、ODBC 开放数据库技术和定制接口来实现对各智能子系统的集成。

在本方案中，以OPC 技术为主要集成手段，并根据各智能化子系统的结构特点选择不同的接口方式，由我公司开放为本工程定制的接口软件，以最优的性价

比实现为本方案特制的系统集成。在以后的可能发生的用户需求的改变和设备变化（例如，点数需求增加或是设备更换）时，可方便的将接口软件重新定义即可，而不用增加新的设备。

以下，我们首先对整个系统集成的平台以介绍，然后就每一个子系统的具体集成方法、内容和功能展开论述。

本方案中采用北京亚控科技kingview 监视与控制自动化设备和过程管理系统，提供全部的管理功能与操作界面。集成机房内的主要受监控数据和信息，并实现数据的共享和系统的联动。

对于制冷机、电梯而言，它们自身具备一定的自动控制功能，实质上就是功能不同的PLC 控制器。传统的BAS 设计中，通过“硬接点”的方式将电梯和冷机进行控制，在本方案中，对冷机、电梯、变配电、精密空调、UPS 和室外泛光系统通过RS-232、RS-485、Modbus 或TCP/IP的通讯协议，采用OPC 技术进行集成，由我公司定制相应的接口软件，使操作人员获得需要的大量参数，对冷机、电梯、变配电、精密空调、UPS 和室外泛光系统等的操作和控制更为可靠。

在智能系统的设计中，我们必须要考虑到每个具体的设计是否能给今后的操作人员/维护人员带来方便和更合理的运行方法。

① 定制集成与传统“硬接点”的比较

根据我公司以往的实施经验，操作人员对于冷机、电梯等的集成是非常重视的，它关系到能否良好的运行和控制。在集成后，操作人员对于这些设备的操作不再是经常需要到现场去查看设备的运行情况，以及可能出现的一些故障不能得到及时的处理和保护。

② 集成接口的内容规划

在本方案中，我们就集成的内容提出初步的内容规划，当然，某些部分在具体实施时需要和产品厂家确定实施内容。

A ）核心内容集成：

所有的硬件点和监控需要的逻辑点；

B ） 精密空调

各重要报警信号（如：高/低温报警、低水位报警、电源故障等） 各主要模拟信号（如：温、湿度等）

各主要状态信号（如：机组状态、CEMS 连接等）

各控制信号 六、集成系统实现原理

系统采用统一的管理层面集成各种通讯协议，每种协议以独立的结构模块挂接在子系统接口层下，而接口层上面是用户层面，这样对不同协议的处理是完全

相同的，因此具有通用性和可扩展性，并且在项目实施阶段可灵活地根据实际情况进行动态设置，而不需要更改软件，方便用户的系统选择及扩充。

监控平台：

系统的监控平台，进行实时监控、报警/故障的处理、各种基础数据及历史数据的查询和统计分析、系统各种参数和控制策略的设置、系统信息公告和用户交流等面向应用用户的功能。

服务器：

服务器是系统信息交换的枢纽，是系统的信息中心。负责接收并转发实时数据，转发控制数据，处理客户端和其他服务器的消息，历史数据往数据库的存储等。

子系统：

系统与硬件设备进行通讯的桥梁，完成数据采集和控制的转换、报警/故障校验等功能。

数据处理服务器：

进行各种实时数据、系统数据的处理和存储。

联动控制：

负责处理系统的控制事件和联动事件。自动实现排期类时间控制（随机定时控制、定时控制策略、事件控制策略）和触发类联动控制（报警/故障联动策略控制、条件触发联动控制策略）。

开发平台：

在工程项目实施阶段进行基础数据的建立；协议转换参数的设置。

数据库：

用于保存监测历史数据、控制日志、操作日志、协议转换参数设置等的所有数据信息。

系统充分利用网络操作系统的所有软件资源，采用面向对象的编程环境，具有强大的功能和灵活性，系统还集成了各种应用和开发工具，并创建了一种简单、动态的数据交换接口，以此来维护系统和满足业务需要。

系统采用了分布式对象服务。系统通过分布式对象服务采集各个子系统的数据，并加以整理、转译，使之成为系统通用的标准数据流，各个软件子系统通过多线程中断触发技术获得属于自己系统的数据，以友好的、交互式的人机图形界面，呈现在使用者的面前。

图形方式是系统为了改善人机界面而设计的对象模型，这些对象模型位于应用层，它们具有统一的选址方式、集中交换方式、标准化方式等一系列有助于软件集成应用的属性。这样，集成系统就搭建起了基本的框架。

七、系统软件的实现过程

第一，按照智能建筑整体设计规划，绘制智能建筑管理的布防图，在布防图上建立各种系统分布的监测点，并且给每个监测点设置初始参数。同时，根据智能建筑管理的实际情况可以设定各子系统之间的联动控制策略，使系统达到智能管理的目的。所有数据都保存在数据库中，监控平台通过中间件访问布防图监测点数据。

第二，分析每个建筑设备子系统的数据输出接口，按照系统已有的数据通讯协议转换模块进行分类，再进行数据采集和控制管理。如果建筑设备子系统的数据输出接口通讯协议特殊，系统本身不包含该协议，根据通讯标准，为该系统定制专用的通讯协议转换模块（即子系统接口服务程序）。

第三，系统的监控平台通过应用程序，从各建筑设备子系统采集数据，并将结果显示在监控平台桌面上；系统的监控平台通过应用程序，将控制信号发送到相应的建筑设备子系统，由对应的设备执行控制命令。

八、本方案主要针对机房环境及动力设备监控系统做一下简单说明。

随着社会信息化程度的不断提高，机房计算机系统的数量与俱增，其环境设备也日益增多，机房环境设备（如供配电系统、UPS 电源、空调、消防系统、保安系统等）必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。因此，对机房动力设备及环境实施监控就显得尤为重要。

机房环境及动力设备监控系统主要是对机房设备（如供配电系统、UPS 电源、防雷器、空调、消防系统、保安门禁系统等）的运行状态、温度、湿度、洁净度、供电的电压、电流、频率、配电系统的开关状态、测漏系统等进行实时监控并记录历史数据，实现对机房遥测、遥信、遥控、遥调的管理功能，为机房高效的管理和安全运营提供有力的保证。

九、UPS 不间断电源

计算机机房负载分为主设备负载和辅助设备负载。主设备负载指计算机及网络系统、计算机外部设备及机房监控系统，这部分供

配电系统称为" 设备供配电系统" ，其供电质量要求非常高，应采用UPS 不间断电源供电来保证供电的稳定性和可靠性。在要求较高的机房项目中，UPS 不间断电源可采用直接并机技术或辅助设备负载指空调设备、动力设备、照明设备、测试设备等，其供配电系统称为N+1冗余并机技术。" 辅助供配电系统" ，其供电由市电直接供电。

机房内的电气施工应选择优质电缆、线槽和插座。插座应分为市电、UPS 及主要设备专用的防水插座，并注明易区别的标志。照明应选择机房专用的无眩光高级灯具。机房供配电系统是机房安全运行动力保证，机房往往采用机房专用配电柜来规范机房供配电系统，保证机房供配电系统的安全、合理。目前较好的机房配电柜可选用法国梅兰日兰配电柜

机房一般采用市电、柴油发电机组双回路供电，柴油发电机组作为主要的后备动力电源，运行成本较低。

监控对象：对机房UPS 的运行状态进行实时监测管理，不对UPS 进行控制。

监控性能：实时显示并保存各UPS 通讯协议所提供的能远程监测的运行参数和各部件状

态。实时判断UPS 的部件是否发生报警，当UPS 的某部件发生故障或越限时，前端嵌入式主机系统发出报警或监控中心主机系统发出报警。

监控内容：A 、模拟量: B、数字量:

注意：UPS 监测的内容需根据UPS 所提供的协议而略有变化，上面的内容只作参考。UPS 一般不进行远程关机控制，以免发生意外。

UPS 系统集成流程图

注：系统集成软件属于后台自动运行软件，无操控界面。