0 引言

能源互聯(lián)網(wǎng)將給能源開發(fā)、配置、消費各環(huán)節(jié)帶來一系列變革,并將對信息通信系統(tǒng)提出更加全面而嚴苛的需求,而信息通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行則主要依賴于其設備的工作環(huán)境。然而由于電力基層單位的二三級節(jié)點位置偏遠、設施落后、技術不足等天然屬性,其信息通信設備運行的穩(wěn)定性難以保障,且物理安全措施的不足更容易給整個電力信息網(wǎng)絡帶來大范圍的安全隱患。

為實現(xiàn)信息化與自動化的深度融合,提高基層信息通信設備運行環(huán)境的管控能力及運維管理水平,有效解決網(wǎng)絡機房改造成本高、機房運維不便等難題,專門研制了遠程運維一體化機柜,可通過網(wǎng)絡和多種帶外方式對柜體本身和柜內安裝設備遠程管理和操作,并支持遠程監(jiān)控操作,通過數(shù)據(jù)采樣分析柜內設備的物理參數(shù),提前感知和預警故障,為信息通信設備提供理想的運行環(huán)境,進而保證信息通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

 1 遠程運維一體化機柜

遠程運維一體化機柜^[1-3]為信息通信設備提供合理的安裝和布線空間,有效保障每臺設備的安全可靠運行。機柜內部集成了密集的動環(huán)監(jiān)控點,對每臺單獨設備的進風口和出風口溫度、設備功耗進行實時監(jiān)控,可對柜內的任意單臺設備進行帶外管理并控制電源供應,實現(xiàn)對每臺設備的精細化管控。在物理安全方面,遠程運維一體化機柜采用了電控門鎖和側板內部鎖緊控制,只有刷卡認證或遠程控制才可以打開,一般的物理方法難以從外部開啟機柜。遠程運維一體化機柜在提供穩(wěn)固的設備安裝承載基礎上,同時集成空調通風、電子門禁控制、溫濕度監(jiān)測、漏水檢測、電源監(jiān)測、煙感報警、工作照明、遠程集中管理等多種功能,形成一體化的設備安裝和管理平臺,在限定的空間范圍內滿足信息通信設備運行所需的全部基本環(huán)境要求和遠程精細管理需求。遠程運維一體化機柜結構示意如圖1所示。

圖1 遠程運維一體化機柜結構示意Fig.1 The remote operation and maintenance integrated cabinet structure

 2 關鍵技術

2.1 一體化空調技術

1）遠程運維一體化機柜空調模塊采用工業(yè)級高靜壓離心風機,在柜內有限的空間內通過靜壓艙和分支管道設計,實現(xiàn)冷氣均勻分配,精確送風到網(wǎng)絡設備的左右進風口和服務器的前進風口,確保冷空氣全部用于設備散熱,有效避免了環(huán)境熱能損耗。

2）機柜內的風道設計采用模塊化組裝^[4],可以適應多數(shù)信息通信設備和服務器設備的不同進風口高度和位置要求。

3）空調模塊具有溫度調節(jié)和去濕功能,可以滿足柜內除濕和降溫需求,保證機柜內的溫濕度維持在各種設備運行要求范圍內。

4）冷熱空氣在機柜內部循環(huán),保證機柜內部清潔。

5）空調模塊可輸出運行故障信號,可以實時監(jiān)測設備的工作狀態(tài)。

6）機柜空調整體采用靜音設計,運行噪音低。

7）機柜空調可以提供左右送風靈活可調方案,進、出風口結構設計合理,避免循環(huán)短路。

2.2 空調無水化技術

1）遠程運維一體化機柜采用冷凝水蒸發(fā)技術可快速蒸發(fā)空調冷凝水,可以避免冷凝水流入機柜內部對網(wǎng)絡設備造成侵害。

2）冷凝水蒸發(fā)技術具有液面檢測功能,水位達到一定高度開始蒸發(fā)水分,避免冷凝水溢出;水位下降到一定高度停止蒸發(fā),避免空載工作對超聲波換能器造成的損壞。

3）使用進口粘合劑作為換能器表面涂層,最大程度地避免了因電極變形造成的故障。

2.3 無線通信技術

1）對于大規(guī)模部署的密集無線環(huán)境變量采集模塊,既要能夠在有限的頻段內進行高頻度的無沖突數(shù)據(jù)上傳,又要將功率消耗降低到百微瓦級,以便在不更換電池的情況下連續(xù)工作數(shù)年,遠程運維一體化機柜使用了不定期間隔校時、短期休眠和無線自動跳頻技術,使內置電池全密封的環(huán)境變量采集模塊降低功耗,且可以高頻度無沖突上傳數(shù)據(jù)^[5-7]。

2）機柜內部有溫濕度監(jiān)控模塊,通過無線信號同集中控制模塊通信。集中控制模塊可以根據(jù)環(huán)境溫度,自動調節(jié)控制空調系統(tǒng)的運行。

3）雙空調模塊可以在機柜內溫度較低的時候交替工作,降低運行能耗;機柜內溫度較高的時候雙空調模塊一起工作確保機柜內部的溫度適合網(wǎng)絡設備工作。

4）機柜內配有漏水監(jiān)測模塊,實時檢測是否有漏水現(xiàn)象出現(xiàn),并將漏水報警信號發(fā)送至集中控制模塊。

2.4 遠程KVM技術

機柜內部網(wǎng)絡設備上的Console接口可以通過管理系統(tǒng)與遠程計算機通信^[8],實現(xiàn)網(wǎng)絡設備的遠程管理和監(jiān)測。在網(wǎng)絡中斷的情況下一般需要對內部設備進行遠程終端撥號接入來進行帶外命令行調試,而多數(shù)設備的Console接口并沒有提供或配置安全的口令控制和調制解調功能。遠程運維一體化機柜的安全應急終端撥號集中接口模塊能夠提供遠程利用電話線進行調制解調撥入功能,并通過單獨的口令認證讓遠程用戶訪問某臺內部設備的Console接口。這樣就可以在斷網(wǎng)的情況下,應急撥入后經(jīng)過安全口令認證對內部設備進行直接操作。

2.5 機柜智能管理系統(tǒng)

1）中控微電腦通過內置的SNMP網(wǎng)管協(xié)議將物理環(huán)境變量控制融合到標準網(wǎng)絡管理監(jiān)控系統(tǒng)中,兼容企業(yè)現(xiàn)有的信息通信運行管理系統(tǒng),實現(xiàn)與服務器和網(wǎng)絡設備的統(tǒng)一平臺監(jiān)控^[9-10]。通過SNMP協(xié)議能夠遠程實時監(jiān)控機柜內的各項環(huán)境參數(shù),將這些參數(shù)通過智能管理軟件進行展示,使管理人員能夠清晰快速了解柜內外的環(huán)境參數(shù)和內部設備的運行狀況。

2）智能管理系統(tǒng)能夠根據(jù)采集到的溫度濕度等數(shù)據(jù)進行計算并對空調等模塊做出相應的控制,確保機柜內部的環(huán)境適合網(wǎng)絡設備的正常運行。根據(jù)IC卡或指紋識別等身份識別設備上傳的數(shù)據(jù)識別操作者身份,進行開門、參數(shù)設置等操作,確保柜內網(wǎng)絡設備以及其他模塊的安全和正確運行。

3）通過智能管理系統(tǒng)^[11-13],管理人員可在遠端查看機柜內部環(huán)境的實時數(shù)據(jù),對采集和控制模塊進行參數(shù)修改。高溫、煙霧、設備故障等報警信息通過以太網(wǎng)發(fā)送至遠端管理人員,同時聲光報警單元啟動,及時通知附近管理人員,確保在最短時間內排除故障。

2.6 智能PDU管理單元

機柜內的電源分配單元（Power Distribution Unit,PDU）對每臺設備的電流電壓數(shù)據(jù)進行采集并上傳^[14],可以采用有線或無線通信方式對其進行遠程控制。智能PDU模塊能夠對所有電路供電插座的電力參數(shù)進行連續(xù)采集,并提供精密整流濾波穩(wěn)壓和開關斷電重啟功能。此外,還可以對單臺設備的耗電情況進行連續(xù)監(jiān)控,并遠程控制斷電冷啟動。

2.7 遠程電控門技術

安全的柜體設計保證了在鎖閉的情況下無法從外部對機柜進行暴力拆卸。遠程中控、電控門鎖、IC讀卡器和攝像頭人臉審計的綜合集成實現(xiàn)了IC卡開鎖、訪問日志記錄、人臉審計和遠程控制開鎖的功能,通過電子門禁對機柜內的設備和布線區(qū)域進行保護^[15]。根據(jù)IC卡識別操作者身份進行開門、參數(shù)設置等操作,每一次開關門操作均有日志記錄時間和人員,并集中上傳至管理中心。

 3 實施效果

3.1 運行環(huán)境保障帶來穩(wěn)定性提升

通過遠程運維一體化機柜相對封閉的機柜空間、密集的無線溫濕度采集點、電源輸出各路單獨監(jiān)控、集成雙機智能控制空調、精確送風的冷空氣通道、新風防塵過濾網(wǎng),顯著提高了二三級網(wǎng)絡節(jié)點信息通信設備的運行穩(wěn)定性（見表1）。

表1 安裝機柜前后的各項參數(shù)對比Tab.1 The comparisons of parameters before and after the installation of cabinet

3.2 遠程運維輔助帶來運維方式轉變

通過遠程運維一體化機柜實現(xiàn)了精確到每個設備電源線的遠程電流電壓監(jiān)控,可以遠程操作某臺設備的斷電和送電,利用遠程撥號帶外管理,可對設備進行Bootrom級的操作。對二三級網(wǎng)絡節(jié)點信息通信設備的運維方式帶來了極大轉變,縮短了故障發(fā)現(xiàn)和處理時間,提高了運維人員工作效率,節(jié)約了大量的時間,實際案例如下。

1）故障現(xiàn)象。在省公司遠程升級下屬縣的一臺交換機固件,文件傳輸至一半時交換機無響應。

2）傳統(tǒng)的處理方法。從省會城市派出工程師抵達現(xiàn)場,重新啟動設備發(fā)現(xiàn)因文件損壞,只能進入Bootrom菜單,重新上傳升級文件升級完成,花費了3天的時間,且需要省公司專業(yè)技術工程師抵達現(xiàn)場處理。

3）一體化機柜安裝后的解決方式。管理中心網(wǎng)絡專業(yè)工程師通過遠程撥號登入一體化機柜,控制PDU模塊對交換機進行斷電重啟。通過一體化機柜的遠程帶外管理功能進入交換機的Bootrom菜單,配置FTP遠程重新上傳升級文件。完成升級花費了20 min,且不需要任何人員到達現(xiàn)場。

3.3 智能分析提前發(fā)現(xiàn)硬件故障

密集的無線傳感器能夠對每臺設備的進風口和出風口溫度精確探測并上傳,并利用中央管理軟件對所有數(shù)據(jù)進行實時智能分析,當一臺設備進出風口溫差異常時,即可提前預警設備的風扇故障。同樣當一臺設備電流異常波動時,也可以提前預警設備內電子元件故障,有效避免了故障蔓延而造成更大損失。

3.4 快速部署,方便回收或遷移

機柜安裝部署簡便快捷,側板及前后柜門均可拆卸,方便內部電器設備的組裝和布線。新建筑不需要專門裝修機房,減少外