CN102436610A - 一种基于射频识别的数据中心智能管理系统和方法 - Google Patents

一种基于射频识别的数据中心智能管理系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于射频识别的数据中心(或基站/各种机房)智能管理系统和方法,所述数据中心设置有至少一个设备机柜和至少一个柜外设备,所述机柜内设置有至少一个柜内数据设备;其特征在于,所述系统包括,与设备及设备机柜本体和柜外设备的底部一一对应的无源RFID标签,用于读取无源RFID标签信息的天线阵、RFID识别器及控制器,以及与机柜以及机柜外设备一一对应设置的有源RFID标签,用于读取有源RFID标签信息的节点网关,天线阵和有源RFID带有传感器及指示灯。局域网网关通过收集节点网关和控制器的信息,配合后台管理软件及移动平台软件对数据中心设备进行实时监控和定位,环境和能耗信息实时收集和分析,配合声光信号对数据中心内的任何操作进行引导。

Description

一种基于射频识别的数据中心智能管理系统和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于射频识别技术(RFID)的资产管理和监控系统,具体涉及一种利用RFID和物联网技术对数据中心中构建IaaS所需要的大量设备和资产进行智能管理的系统和方法。本发明同样适用于基站及各种机房。
背景技术
[0002] 当前随着IT技术及通讯技术的迅猛发展,数据中心、通讯基站、通讯机房、各种移动、电信、广电、专网及企业网的机房规模不断扩大,网络越来越庞大,设备越来越多,管理越来越困难,其中以数据中心要求最高,管理最复杂,所以数据中心是典型代表。
[0003] 越来越多的企业、机构开始着手建立自己的数据中心以支撑其各项业务的持续发展,现有数据中心的规模也在飞速发展。所以,现有数据中心的基础设施必须能够支持不断地扩容,且设备利用率必须不断提高,安全性必须有保障。为了达到这些要求,数据中心内有以下几个管理问题需要解决。
[0004] 一是数据中心的核心设备——IT设施的管理。
[0005] 云计算相关技术的出现,为数据中心的发展带来新的机会。数据中心要运行的IT 设备越来越多,包括服务器、存储设备、网络设备等。提高这些IT设备利用率和可扩展性不仅是实现数据中心的快速和健康增长的保障,也是IaaS和绿色数据中心的必然手段。
[0006] 在各种解决方案中,虚拟化技术和高性能的硬件产品(如:刀片服务器)的融合被业内公认为实现绿色数据中心快速扩展和提高设备利用率的良策。尤其是虚拟化技术已经成为整个云计算的基础,但虚拟化也给我们带来了一个麻烦:
[0007] 被虚拟化的海量的设备做为物理设施,在巨大的数据中心空间中如何定位、监控和感知;做为资产如何实时进行生命周期管理及位置管理;如何将这些设备的物理信息和云计算的虚拟化信息相结合,提高整个数据中心的效率和可管理性。
[0008] 以云计算技术为核心的数据中心技术,对数据中心的各种设备进虚拟化程度越来越高,使得这些IT设备物理属性几乎彻底被透明化。虽然提高了数据中心的规模、设备利用率及灵活度等,但却反而增加了物理层管理的难度。这个问题不解决好,将成为制约数据中心发展的一大障碍。
[0009] 二是数据中心基础设施和环境设施的管理。
[0010] 这些基础设施和环境设施主要包括数据中心的UPS、布线、监控、空调、消防、环境 (温度、湿度、烟尘度、流体)监测等。在以往的数据中心建设中,这些环节往往容易被人忽略,造成了传统数据中心因设计不合理而造成各种故障。如:因制冷不能按实际设备的需要进行分配,而导致总体能源浪费高且存在局部过热而宕机;电源线缆布放过细,存在重大的安全隐患;没有配备保障电源,数据中心的设备安全运行无法保证等。
[0011] 现在,人们已经意识到数据中心内良好的基础设施和环境设施是提高数据中心的运行效率的保障。因为,数据中心的环境设备一旦出现故障,即刻就会影响IT系统的运行, 对数据传输、存储及系统运行的可靠性均会构成威胁,如事故严重又不能及时处理,就可能损坏硬件设备,造成严重后果。
[0012] 所以,已经有越来越多的数据中心在建设中引入了机房环境监控系统,对机房内设备运行环境和机电设备的运行状况进行严密监测。目的是实现了机房环境设备的统一监控,减轻了机房维护机房环境监控系统人员负担,提高了数据中心的可靠性,实现了机房的
科学管理。
[0013] 但是,现有的机房环境管理系统整体的管理手段和方法非常有限。大多只是针对提供管理接口的基础设施的管理功能的集成,并提供图形界面。比较好一点的大公司会提供传感器辅助管理,但是密度很低。高性能的数据中心需要一个高密度的实时监测系统,小到每一根线,达到每一个设备的物理空间信息及环境信息。
[0014] 三是绿色数据中心的必要
[0015] 数据中心规模不断扩大,能耗不可避免地上升。据相关调查显示,在过去的5年中,数据中心的能源消耗翻了一倍。中国IT能源消耗占全国每年800亿元政府能源消耗的 50%,大中型企业数据中心能耗又占到IT总开销的40%。IDC和Gartner分析报告都不约而同地指出:到2010年,企业每年在用电成本上的花费将大于其每年在硬件设备上的投资额。数据中心的电力密度在过去10年间增长了 10倍。美国在1992年每机柜2.1千瓦,到了 2006年涨到14千瓦;很多企业经常因电力限制而无法充分利用其机柜空间。处理器能力的飞速提高,导致数据中心基础设施电源需求大幅增加,既要用电力来驱动系统的运行, 又要用相当的电力来驱动空调,以冷却系统产生的热量。
[0016] 降低数据中心的能耗,或者说使数据中心的能耗浪费率降到最低,已经是一个必须解决的课题。但是,无论哪种解决办法或者策略的前提是要有客观的能效数据。要获得这些数据必须对数据中心的各种能耗设备作高密度的能耗监测和实时统计。这些设备包括 IT设备及基础设施和环境设施。
[0017] 四是数据中心专业和规范管理的必要
[0018] 数据中心是一个高技术集中的场所,需要非常专业的技术人员管理,但现在国内普遍缺乏机房环境设备的专业管理人员,有些数据中心不得不安排软件人员或者不太懂机房设备管理甚至根本不懂机房设备维护的人员值班,这对数据中心的安全运行无疑又是一个不小的隐患。另外,数据中心的设备和系统众多,所有的操作和进入人员都要遵守必须的规范。非规范的操作操作是目前造成宕机的最主要原因。国外在这方面发展的相当健康, 但国内却落后不少,甚至连最基本的安全区域标示都没有。要弥补人的素质的缺陷及管理的缺陷,机器和规范的管理系统是一个好的选择。
[0019] 正是为了解决上述各种问题,目前有了各种各样针对数据中心管理的系统和手段。总结如下:
[0020] 一是数据中心业务管理类,这类系统管理数据中心的日常运营业务,不涉及到数据中心本身的优化和监控。如:备案信息管理,流量监控,财务管理,用户管理,机柜查询,机房管理,Vlan管理,配件管理等。
[0021] 二是基于SNMP类,主要利用目前非常成熟的很多国际化的标准协议对数据中心的服务器、交换机、路由器、防火墙等智能设备进行监控,从而对网络中的ARP监控,非法信息监控等,保证网络的安全和可靠。
[0022] 三是能源检测类,一般实时监测数据中心主要设备的电源消耗,并根据实际情况调整,降低能源消耗。如:服务器不被使用时将其置于待机状态。HP、IBM、Av0Cent、DELL等都提供相关技术。
[0023] 四是环境和物理层监测。目前全世界在这个领域都刚起步,并在不断成熟。比较常见的做法是利用传感器和无线网络对IDC的物理环境进行监测。如:刚被思科收购的Arch Rock是一个无线传感器及网络提供商,提供了多种无线传感器节点和配件,对数据中心的温度、气压、电量进行有效的监测,并发送数据给管理软件。
[0024] 上述所有的数据中心的管理系统都有一个不足:无法对数据中心的物理设施及物理空间进行高密度的实时监控。比如:每根线缆的定位,每一个刀片服务器、磁盘阵列的物理定位等。高密度的定位配合高密度的环境监测,才能对数据中心做到全方位、实时、高效的能效和资产管理。目前全世界范围内也没有达到如此高精细、成本合适、可以实用的管理的系统。
[0025] 上述的各种问题在基站及机房内都或多或少的存在,本发明同样适合于解决基站或机房内的这些问题。
发明内容
[0026] 本发明的目的在于提供一种基于射频识别的数据中心(或基站及其他机房)智能管理系统和方法。该系统对数据中心物理空间进行高密度、精细化监测,对数据中心的IT 设备、基础设施、维护操作、环境能耗等进行统一集中的规范管理。
[0027] 为达到上述目的,本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0028] 本发明公开了一种一种基于射频识别的数据中心智能管理系统,所述数据中心设置有至少一个设备机柜和至少一个柜外设备,所述机柜内设置有至少一个柜内数据设备; 其特征在于,所述系统包括:
[0029] 无源射频识别(RFID)标签,一一对应地安装于各柜内数据设备上、和设备机柜本体和柜外设备的底部,所述无源RFID标签存储对所述柜内数据设备、设备机柜本体和柜外设备的标识信息和属性信息;
[0030] 安装于机柜内的机柜无源RFID识别器和与所述机柜无源RFID识别器连接的机柜天线阵,所述机柜天线阵用于感应和定位安装于柜内数据设备上的无源RFID标签,将感应信号和位置信息发送给机柜无源RFID识别器识别;
[0031] 安装于地板的地板无源RFID识别器和与所述地板无源RFID识别器连接的地板天线阵,所述地板天线阵用于感应和定位设备机柜本体和柜外设备的底部的无源RFID标签, 将感应信号和位置信息发送给地板无源RFID识别器识别;
[0032] 控制器,用于连接多个机柜无源RFID识别器和地板无源RFID识别器,读取识别器上传的设备标识信息、位置信息、能耗信息及环境信息并上传给局域网网关;
[0033] 局域网网关,用于收集来自控制器的所有数据中心设备的标识信息、位置信息、能耗信息及环境信息并上传给管理计算机;
[0034] 管理计算机,收集来自多个局域网网关的所有数据,基于设备标识与设备的对应关系提供对于所有设备的位置、能耗、属性及环境的管理和显示。并可通过移动终端管理。
[0035] 优选地,所述系统还包括:
[0036] 有源RFID标签,其一一对应地安装于各设备机柜本体和柜外设备的外部,存储机柜或柜外设备的标识信息和位置信息;
[0037] 节点网关,用于以无线方式接收有源RFID标签发送的设备标识信息和位置信息并上传给控制计算机。
[0038] 优选地,所述有源RFID标签通过Zigbee、WIFI或无线自组网方式向所述节点网关
发送信息。
[0039] 优选地,所述系统沿所述机柜天线阵中按预定距离设置指示灯和传感器,所述指示灯用于根据所述机柜无源RFID识别器控制闪烁以指示目标设备,所述传感器用于采集机柜内环境数据,发送给所述机柜无源RFID识别器上传供管理使用。
[0040] 优选地,所述有源RFID标签还设置有指示灯和传感器,所述指示灯用于根据控制计算机控制闪烁以指示目标机柜或目标柜外设备,所述传感器用于采集机柜外部环境数据,发送给所述节点网关上传供管理使用。
[0041] 优选地,所述传感器用于采集温度、湿度、流体、烟雾、气压或电量数据。
[0042] 优选地,所述柜内数据设备包括横向柜内数据设备和竖向柜内数据设备,所述机柜天线阵列包括横向阵列和竖向阵列,其中所述横向阵列用于感应和定位所述竖向柜内数据设备的无源RFID标签,而所述竖向阵列用于感应和定位所述横向柜内数据设备的无源 RFID标签。
[0043] 优选地,所属有源RFID及无源RFID识别器包含蜂鸣器,在发生错误是发声告警。
[0044] 优选地,所属机柜包含RFID门禁,操作人员在管理系统授权的情况下,用指定的身份卡才能打开机柜门。
[0045] 优选地,所述控制器和所述节点网关通过局域网网关连接到所述管理计算机。
[0046] 局域网网关,通过以太网控制多个控制器及节点网关,多个局域网网关通过 hternet和后台管理系统通讯,通讯数据经过加密,后台管理系统管理多个局域网网关,管理协议遵循TR-069。
[0047] 后台管理系统,用于收集来自多个局域网网关的所有数据中心设备的标识信息、 位置信息和传感器信息,基于设备标识与设备的对应关系提供对于所有设备的位置和属性、环境及能耗的管理。
[0048] 移动管理平台,通过无线网络和后台管理系统相连,辅助管理人员在任何地方对数据中心的所有设备的位置和属性、环境及能耗的管理。
[0049] 后台管理系统对数据中心的所有设备提供直观的图形化操作和管理;对每个设备及其周边环境做实时的监控和管理,并分析和优化;对操作人员在数据中心的任何操作提供直接指示和引导。
[0050] 后台管理系统提供多种北向接口,如:S0AP、CORBA、HTTP,便于和第三方管理系统集成。
[0051] 上述的各种解决方法和技术是现同样适用于基站及各种机房。
[0052] 本发明还公开了一种基于射频识别的数据中心智能管理方法,所述数据中心设置有至少一个设备机柜和至少一个柜外设备,所述机柜内设置有至少一个柜内数据设备;其特征在于,所述方法包括:
[0053] 使用无源射频识别(RFID)标签一一对应地标识于各柜内数据设备上以及设备机柜本体和柜外设备的底部,所述无源RFID标签存储对所述柜内数据设备、设备机柜本体和柜外设备的标识信息和属性信息;
[0054] 利用安装于机柜内的机柜天线阵感应和定位安装于柜内数据设备上的无源RFID 标签,将感应信号发送给机柜无源RFID识别器识别;所述机柜无源RFID识别器识别各无源 RFID标签信息后,将信息上传给控制器;
[0055] 安装于数据中心地板下的地板天线阵感应设备机柜本体和柜外设备的底部的无源RFID标签,将感应信号发送给地板无源RFID识别器识别;所述地板无源RFID识别器识别各无源RFID标签信息后,将信息上传给控制器;
[0056] 连接多个机柜无源RFID识别器和地板无源RFID识别器的控制器,读取识别器上传的设备标识信息、位置信息、能耗信息及环境信息并上传给局域网网关;
[0057] 局域网网关收集来自控制器的所有数据中心设备的标识信息、位置信息、能耗信息及环境信息并上传给管理计算机;
[0058] 管理计算机收集来自多个局域网网关的所有数据,基于设备标识与设备的对应关系提供对于所有设备的位置、能耗、属性及环境的管理和显示,并可通过移动终端管理。
[0059] 采用本发明的智能管理系统,可以实现对于数据中心各类设备的位置、状态、环境参数、能耗的动态监控和维护引导,大大提高了管理的智能化和方便性。
附图说明
[0060] 图1为本发明的整体系统结构图;
[0061] 图2为本发明实施例中的数据中心内各种被管理设备的摆放示意图;
[0062] 图3为本发明实施例的智能机柜(机架)内部结构示意图;
[0063] 图4为本发明实施例中的智能机柜(机架)外部结构示意图;
[0064] 图5为本发明实施例中的系统中柜外设备配置的示意图;
[0065] 图6为本发明实施例中有源RFID采用自组网进行无线通信的示意图;
[0066] 图7为本发明实施例中的中间层各部件结构图;
[0067] 图8为本发明后台管理软件系统结构图。
具体实施方式
[0068] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0069] 图1为本发明的整体系统结构图,如图1所示,本发明实施例在每个智能机柜内安装上一个RFID识别器、多个阵列天线、传感器及指示灯。识别器控制天线阵列(用于定位和识别)、传感器(用于环境参数收集)及指示灯(用于引导和告警)完成对机柜内的设备信息、环境信息及能源信息的收集,并引导操作人员在机柜内操作。识别器也表示机柜本身的身份和信息。另外,在数据中心的地板上的天线阵列、传感器及指示灯也是由识别器控制。该识别器实时定位每一个放在地板上的柜外设备及机柜,收集地板下的环境参数、防止意外(例如漏水等问题),引导操作员在数据中心内按照规范查找机柜和规范操作。所有的识别器通过串口方式连接到控制器,由控制器将其信息接入到以太网中。
[0070] 柜外的设备、环境监测点及能耗监测点是通过有源RFID和各种传感器集成来完成的。有源RFID除了表示监测设备的身份及监测点的身份外,还决定了其无线传输协议及传输方式(无线自组网网络的组网方式)。所有的信息通过无线方式传递到一个节点网关,该网关负责将有源RFID之间的无线协议传递的内容转换成以太网能够传递和识别的内容。
[0071] 后台管理软件和被监控的设备一般不在同一个局域网中。为了便于多个局域网内监控设备和后台管理软件之间进行通讯,本发明设计了一个局域网网关。该网关负责不同的局域网和后台管理软件之间通讯。后台管理软件还集成了移动平台所需要的软件功能接
[0072] 图2为本发明实施例中的数据中心内各种被管理设备的摆放示意图,如图2所示, 其中,201为空调、202为监控设备、203为机柜、204为横向安装在机柜内的设备,如:配线架、交换机、路由器、服务器等、205为竖向安装在机柜内的设备,一般为刀片式的设备,如: 刀片服务器、刀片交换机等、206为放置于数据中心地板上的消防设备、207为不间断电源 (UPS)、208为配电柜、209为其他柜外设备(安装在数据中心,但却不安装在机柜或机架内的设备称为柜外设备)、210为数据中心地板。
[0073] 在实施例中将数据中心内的所有设备分为三类,一类是柜内设备,即能够安装在标准机柜内部的设备,如:服务器、磁盘阵列、电源设备、交换机、路由器、配线架等。第二类是柜外设备,即不能安装在机柜内的设备,如:UPS、配电箱、空调设备、摄像监控设备、消防设备、其他柜外设备等。第三类是机柜本身,其管理方式和柜内柜外设备都不一样。
[0074] 按照国内外数据中心建设的标准,互联网数据中心内部的机柜及柜外设备的位置要依据这些设备在地板的横向坐标(X坐标)上的位置及纵向座标(Y坐标)上的位置进行编号的。如:图2中标号203所表示的机柜的中心点在X坐标的位置为AB,在Y坐标位置为03,则该机柜的编号为AB03。标号为208的配电柜中心点在X坐标的位置为AH,在Y坐标位置为02,则该配电柜的编号为AH02。
[0075] 图2所描述的管理场景,在移动基站、通讯机房及其他各种机房内同样部分或全部存在。所以本发明虽然针对数据中心,但同样适用于这些场合。
[0076] 图3为本发明实施例的智能机柜(机架)内部结构示意图。其中,301为横向安装在机柜内的设备,如:配线加、交换机、路由器、服务器等;302为附着在横向安装在机柜内的设备上的无源RFID电子标签;303为竖向安装在机柜内的设备,一般为刀片式的设备, 如:刀片服务器、刀片交换机等;304为附着在竖向安装在机柜内的设备上的无源RFID电子标签;305为机柜;306为水平安装在机柜内的线性天线阵;307为垂直安装在机柜内的线性天线阵;308为RFID识别器;309为安装在机柜内的带有无源RFID电子标签的横向安装设备,其具体由横向机柜设备301和无源RFID电子标签302组成;310为安装在机柜内带有无源RFID电子标签的竖向安装设备,其由纵向机柜设备303和无源RFID电子标签304组成;311为附着在机柜底部的无源RFID电子标签。
[0077] 每个柜内设备上都有一个无源的RFID电子标签302、304。标签内可以存储整个设备生命周期内各个阶段的信息;由于机柜是全金属的封闭环境,柜内设备也基本上是金属外壳。考虑到射频的干扰和串扰,经过多次计算和试验,可以优选13. 56M的HF频段RFID 在该场合应用。所以电子标签是13. 56M的HF标签。当然,其它频率的射频标签也能够在机柜中使用,仅是效果没有优选频段优秀。
[0078] 每个机柜内部设有RFID识别器308。所述RFID识别器308可以标示机柜的唯一身份,被上位系统识别。无源RFID识别器308控制多个阵列天线306、307,通过阵列天线CN 102436610 A
说明书
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306,307对每一个无源RFID电子标签302、304进行识别和定位,定位精度为lUG4mm)。
[0079] 机柜内的阵列天线由横向线性天线子阵列306(水平线阵)和竖向线性天线子阵列307(垂直线阵)组成。竖向线阵307可以通过读取横向安装的柜内设备309的RF ID 标签302的信息定位该横向安装的柜内设备309,水平线阵可以通过读取竖向安装的柜内设备310的RF ID标签304的信息定位该横向安装的柜内设备310。竖向天线和横向天线的个数不限、位置不限。可以根据实际需要安装,安装后连接到无源RFID识别器308。但一般情况下,竖向天线只安装二个,即在机柜的二侧各安装一个。
[0080] 最终,通过机柜内的阵列天线,无源RFID识别器308可以识别并定位机柜内任何位置的带有无源RFID电子标签的柜内设备。
[0081] 同时,还可以在阵列天线上设置多个温度、湿度传感器,垂直线阵和水平线阵上的传感器之间的间距是44mm,传感器实时监测周边环境的温度和湿度并将参数传递给控制器。阵列天线上还设置有多个LED指示灯,LED灯的间距也是44mm。当操作员在机柜内相应位置安装柜内设备时,对应的LED灯也会闪烁引导安装。当控制器发现柜内设备在非授权状态离开其正确位置时,指示对应位置的LED灯闪烁告警。当控制器发现相应位置的温湿度传感器监测数值超过预先设定数值时,也指示LED灯会闪烁告警。
[0082] 在柜内的RFID识别控制器308上还可设置蜂鸣器,当控制器指示阵列天线上LED 闪烁告警时,同时控制蜂鸣器鸣叫报警。
[0083] 优选地,RFID识别控制器308上还设有流体传感器,监测机柜内空气流动速度是否达到既定标准,防止空气不流通造成机柜内整体温度上升;
[0084] 在另一个优选实施例中,还可以根据实际情况在机柜的顶部和底部设置流体传感器以监测水流,防止柜内设备进水损坏。
[0085] 而且,所述上RFID识别控制器308还可设置电量监测传感器可以监测整个机柜的
用电量。
[0086] 机柜的底部设置有RFID无源电子标签311,其用于标示机柜的唯一身份,和机柜内的RFID识别控制器308的MCU所标示的机柜身份是一致的。该标签可以被放置在地板上的阵列天线识别和定位,也可以被手持设备识别。该标签内还可以存储机柜整个生命周期中各个阶段的各种属性信息。
[0087] 图4为本发明实施过程中的智能机柜(机架)外部结构示意图。其中,401为节点网关;402为控制器;403为铺设在地板上的平面阵列天线;404为控制地板上阵列天线的 RFID识别器;405为机柜;406为控制机柜内部阵列天线的无源RFID识别器,其与图3中的无源RFID识别器308是相同的装置;407为集成了温度或/和湿度或/和流体或/和烟雾或/和气压或/和电量等各种传感器的有源RFID电子标签;408为机柜上的RFID电子锁; 409为控制器和识别器串行连接;410为识别器和识别器之间的串行连接。
[0088] 按照数据中心的设计标准,机柜和放置在数据中心地板上的设备的位置是按照其放置在地板平面上的X坐标及Y坐标决定的。所以,本发明在地板上布置着可以识别无源 RFID电子标签的阵列天线403。该阵列天线403是一个平面阵,由许多单个的天线按照地板的铺设方式排列,即每块地板下设置一个独立的天线子带。当机柜放放置在地板上时,每个机柜底部设置的无源RFID电子标签,可以被布置在地板下的阵列天线所识别和定位。
[0089] 地板上的阵列天线中每个单个子天线带有一些必要传感器,以对IDC地下环境作严密的监控。地下环境非常重要,因为许多线缆和接地点等都在地板内,所以这些阵列天线上追加了流体传感器(防水)、温湿度传感器等常见传感器。除传感器外,每个单个子天线还带有一个指示灯,可以提供必要的照明和路径引导,帮助操作员在巨大的数据中心空间内快速找到对应的机柜,也防止操作员随便进入一些敏感区域,造成一些意外。
[0090] 放置在地板上的阵列天线连接到一个无源RFID识别器404 (读写器)。该识别器 404可以控制阵列天线403去定位和识别机柜,控制阵列天线上的传感器收集设备信息,控制指示灯引导操作员工作。识别器404上还集成了一个蜂鸣器,当传感器收集的数据超过预设值,或地板上设备非法离开正确位置,或操作人员未按指定线路进入数据中心时,该识别器404指示蜂鸣器告警,同时指示指示灯闪烁,同时识别器404告警信息传递到后台管理系统。
[0091] 机柜的门上有RFID电子锁408。操作员打开机柜的时候需要一张RFID身份卡才能打开。RFID电子锁和柜内识别器406相连,识别器406控制电子锁408读到合法身份卡时自动打开机柜的锁;读到非法卡时,不打开且告警。机柜一旦被非法打开,识别器406控制其上的蜂鸣器告警,同时将告警信息传递到后台管理系统。
[0092] 所有的识别器404、406 (机柜内406及控制地板下阵列天线404的识别器)通过串口(RS485)409和控制器402相连。一个控制器可以实时控制多个识别器,多个识别器之间通过串口串行连接410。
[0093] 每个机柜还可以安装有一个有源的RFID电子标签407。当地板下没有布置阵列天线403识别机柜底部的无源RFID电子标签的时候,有源RFID电子标签407可以代替无源 RFID电子标签的功能,标示机柜的唯一身份,并存储整个生命周期的各种属性信息。
[0094] 有源RFID电子标签407还可以集成必要传感器、指示灯和蜂鸣器,以收集必要环境信息,可以引导用户在范围广阔的数据中心空间内快速找到对应的设备,并在错误发生时告警。有源RFID电子标签407的数据通过无线通讯协议例如ZigBee或WiFi或其他能自组网的无线通讯协议进行传输。通过ZigBee/WiFi网关或无线AP或其他自组网协议的以太网网关将本协议的信息实时和局域网内信息相互交换,这种将有源RFID之间传递的无线信息转换成局域网可以传递的信息的网关,本发明统一称为“节点网关” 401。
[0095] 图5为本发明实施例中的系统中柜外设备配置的示意图。其中,501为节点网关, 其与图4中的节点网管401为相同的设备;502为带有有源RFID电子标签的空调,优选地, 其底部设有无源RFID电子标签;503为带有有源RFID电子标签的摄像头,优选地,其底部有无源RFID电子标签;504为监测不同环境点的有源RFID电子标签;505为铺设在地板上的平面阵列天线;506为带有有源RFID电子标签的消防设施,优选地,其底部有无源RFID 电子标签;507为带有有源RFID电子标签的配电柜,优选地,其底部有无源RFID电子标签; 508为带有有源RFID电子标签的UPS优选地,其底部有无源RFID电子标签;509为带有有源RFID电子标签的其它设备(指的是放置/安装在数据中心,需要管理或实时监测的任何设备),其底部有无源RFID电子标签;510为控制器,其与图4中的控制器402是相同的设备。
[0096] 每个柜外设备(空调、UPS、监控摄像头、消防设施、配电柜等)上都有一个有源 RFID电子标签,可以存储整个设备生命周期内各个阶段的信息。每个有源RFID都带有温度或/和湿度或/和流体或/和烟雾或/和气压或/和电量传感器,可以实时监测周边的环境及用电状况。所以,集成有传感器的有源RFID设备还可以用于环境监测和能耗监测。可以根据需要在数据中心需要环境监测和能耗监测的点也配置一个有源RFID电子标签。有源RFID电子标签集还成了指示灯和蜂鸣器,具体使用方式同上述机柜上的有源RFID电子标签。有源标签支持各种无线自组网协议,具体使用方式同上述机柜上的有源RFID电子标签。
[0097] 在一个优选的实施例中,对于放置在地板上的柜外设备,在设备的底部附着一个无源RFID标签,用于设备的身份管理和资产的生命周期管理。具体使用方式同机柜底部的无源RFID电子标签的使用方式。
[0098] 一些柜外设备本身提供标准控制指令和控制接口(如:精密空调、UPS等,可以通过串口发送指令获取设备状态,并控制设备),这些控制接口可以直接接入到控制器510。 控制器510支持常见的各种硬件接口,如:USB、串口、RJ45等,可以通过这些接口对相应设备发送指令,获得这些柜外设备的实时状态,并控制这些设备。
[0099] 附图6为本发明示例中有源RFID采用自组网进行无线通信的示意图。其中601 为局域网;602为节点网关;603为集成了温度或/和湿度或/和流体或/和烟雾或/和气压或/和电量等各种传感器的有源RFID电子标签。
[0100] 有源RFID除了身份识别、集成传感器的优势外,还有一个很大的优势,那就是除了使用WiFi方式传输相关参数数据外,还可以自组网方式组网传递信息。对于WiFi的组网方式,ZigBee的组网方式已经标准化,这里不再说明。这里要描述的是本发明一个优选实施里选用的一种简单直接的组网技术,采用通讯频率为433M的无线自组网通讯模块实现有源RF ID的自组网和数据传输。
[0101] 该模块的组网方式如图6所示。多个节点网关602 (将433M的无线信号转换成以太网信号)和以太网直接通过网线连接相联。散落的无线模块节点监测自己和周边的其他模块及节点网关之间的信号强度,根据强度判定大概距离。离节点网关最近的直接和节点网关相连,否则寻找离自己最近,同时连接到网关的跳转次数最少的节点。
[0102] 图中No表示无线模块节点编号,JP表示节点连接到节点网关共跳转了几次。从图中可以看出:001和002 二个节点距离节点网关最近,直接和节点网关相连;004距离005和 002 二个节点距离差不多,但是002的JP为0,所以004和002直接相连,并最终连接到节点网关。同样,007距离004和006的距离差不多,但是004的JP为1,006的JP为2。所以,007选择通过004的连接来和节点网关向相连。以此类推,形成整个无线网络的自组网。
[0103] 附图7为本发明实施过程中的中间层各部件结构图。其中,701为后台管理系统; 702为互联网internet ;703为局域网网关;704为局域网;705为节点网关;706为控制器; 707为移动平台上的管理软件。
[0104] 控制器706是一个硬件中间件,可以接收从识别器传过来的信息,并对这些信息进行必要处理。一个控制器可以控制多个识别器。控制器和多个识别器连接在一个串行总线上。控制器有多个串口 /USB 口 /网口等标准接口,可以基于这些标准接口控制各种支持这种标准接口的智能柜外设备,如:精密空调等。
[0105] 多个控制器706可以同时接入到局域网中。控制器可以将自己的处理结果或无法处理的信息上传给上位系统——局域网网关703,并接收上位软件系统的处理结果。控制器可以根据自己处理结果及上位软件的处理结果给识别器或被控制的其他智能柜外设备发送指令,控制识别器按照指令要求进行工作。
[0106] 与控制器一样,多个节点网关705也可以同时接入到局域网,并和局域网网关703 进行通讯和协同工作。
[0107] 局域网网703关是一个软件中间件,其下位是节点网关或控制器,上位是后台管理软件701。局域网网关可以控制多个控制器或节点网关,其数量不限。多个控制器或节点网关可以同时和局域网网关通讯。局域网网关和后台管理软件之间的通讯,由后台管理软件管理所有的局域网网关,管理协议是TR-069协议708。所以可以穿透局域网防火墙,使被防火墙或路由器隔离的挂在因特网上的多个独立的局域网可以实时和后台软件通讯。局域网网关处理一个局域网内部的数据中心内的业务逻辑,并存储必要数据。
[0108] 后台管理软件以服务的形式对外发布。在任何地方通过合适的局域网网关都可以请求后台管理软件的服务,可以是PC,也可以是移动平台。移动平台也可以通过3G移动网直接和后台管理软件相连,后台管理软件有相应的3G移动网网关。
[0109] 图8为本发明后台管理软件系统结构图。后台管理系统结合GIS、CAD、Flex及其它图形化技术对数据中心的柜内设备、柜外设备、机柜、环境及能耗的实时监测结果做一个直观的图形化显示和管理。后台管理系统采用多层结构以WEB服务形式对外发布,可以单独运行在一台服务器上、也可以发布到云平台版。
[0110] 后台管理系统的主要功能有各种设备属性管理、资产生命周期管理、设备实时定位和参数实时收集、设备周围环境实时监测、设备能耗实时监测、操作人员管理、工作单管理、操作人员现场的操作引导、全局环境参数分析和优化、全局能效分析和优化、告警、报表寸。
[0111] 告警主要指任何设备非法离开固有位置或不在工作状态时;操作人员在现场没按引导操作;任何环境参数超出预定范围都会告警通知。一个或多个环境参数通过计算后超出某个范围也会告警。除了现场声光告警外,软件的主界面上实时告警,同时短信或邮件通知相关责任人。责任人可以针对告警对监控系统做不同优化处理。
[0112] 报表、分析和优化主要是指对设备及实时监测到的设备状态、环境及能效参数按照用户需求统计并输出,便于用户分析。用户可以根据分析结果优化监控策略或范围。当然,用户可以通过编程实现一些优化方法的自动执行。
[0113] 后台管理软件还为移动平台提供服务接口。移动平台支持的系统有android平台、ios(苹果平台,如:iphone、itouch、ipad等)平台、Windows移动平台(如:winCE、 windows mobile、windows phone 等)。
[0114] 移动平台通过后台管理软件提供的服务可以查看数据中心各种设备的位置、状态、环境参数、用电状况等。移动平台可以实时接收各种告警。移动平台可以实时接收工作单,并引导操作员如何找到设备的具体位置执行正确操作。移动平台可以通过控制器及节点网关对智能设备及机柜内识别器直接发送硬件操作指令。
[0115] 为了便于第三方的资源管理系统及资产管理系统能够从本系统获取设备信息及必要的其他信息,本发明提供了 SOAP接口。第三方系统可以根据特定条件,以XML的形式获取各种设备、环境及能耗信息。
[0116] 为了便于远程手动操作每一个控制器、节点网关,设置每个识别器及传感器。本发明借用了 REST及OSGI技术的设计思想,设计了针对不同应用级别的WEB服务,使每一个有源RFID标签(包括其传感器信息)、RFID识别设备、甚至整个网络可以被看作是一个基于 Web的应用服务器。可以通过网络服务的描述信息,发现和绑定这些服务,从而扩展为简单的管理应用。
[0117] 为了便于第三方网络管理系统完整地和本系统对接,本发明设计了 CORBA接口。 第三方系统可以在这个接口上作二次开发,能够做到后台管理软件能做到的几乎所有功能。可以对任何一个设备和传感器进行操作。
[0118] 综上,本发明结合无源和有源RFID技术,提供了一种数据中心智能管理系统,该系能能够对机房的柜内设备、柜外设备提供精确的位置、生命周期以及环境和能耗监测,大大提高数据中心管理的智能型和自动化水平。
[0119] 上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围的内。

Claims (9)

1. 一种基于射频识别的数据中心智能管理系统,所述数据中心设置有至少一个设备机柜和至少一个柜外设备,所述机柜内设置有至少一个柜内数据设备;其特征在于,所述系统包括:无源射频识别(RFID)标签,一一对应地安装于各柜内数据设备上、设备机柜本体底部和柜外设备的底部,所述无源RFID标签存储对所述柜内数据设备、设备机柜本体和柜外设备的标识信息和属性信息;安装于机柜内的机柜无源RFID识别器和与所述机柜无源RFID识别器连接的机柜天线阵,所述机柜天线阵用于感应和定位安装于柜内数据设备上的无源RFID标签,将感应信号发送给机柜无源RFID识别器识别;安装于地板的地板无源RFID识别器和与所述地板无源RFID识别器连接的地板天线阵,所述地板天线阵用于感应和定位设备机柜本体和柜外设备的底部的无源RFID标签,将感应信号发送给地板无源RFID识别器识别;控制器,用于连接多个机柜无源RFID识别器和地板无源RFID识别器,读取识别器上传的设备标识信息、位置信息、能耗信息及环境信息并上传给局域网网关;局域网网关,用于收集来自控制器的所有数据中心设备的标识信息、位置信息、能耗信息及环境信息并上传给管理计算机;管理计算机,收集来自多个局域网网关的所有数据,基于设备标识与设备的对应关系提供对于所有设备的位置、能耗、属性及环境的管理和显示, 所述管理计算机可通过移动终端管理。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:有源RFID标签,其一一对应地安装于各设备机柜本体和柜外设备的外部,存储机柜或柜外设备的标识信息和属性信息;节点网关,用于以无线方式接收有源RFID标签发送的设备标识信息和位置信息并上传给局域网网关。
3.如权利要求2所述的系统,其特征在于:所述有源RFID标签通过Zigbee、WIFI或无线自组网方式向所述节点网关发送信息。
4.如权利要求1所述的系统,其特征在于:沿所述机柜天线阵中按预定距离设置指示灯和传感器,所述指示灯用于根据所述机柜无源RFID识别器控制闪烁以指示目标设备,所述传感器用于采集机柜内环境数据,发送给所述机柜无源RFID识别器上传供管理使用。
5.如权利要求2所述的系统,其特征在于:所述有源RFID标签还设置有指示灯和传感器,所述指示灯用于根据局域网网关控制闪烁以指示目标机柜或目标柜外设备,所述传感器用于采集机柜外部环境数据及能耗参数,发送给所述节点网关上传供管理使用。
6.如权利要求4或5所述的系统,其特征在于:所述传感器用于采集温度、湿度、流体、 烟雾、气压或电量数据。
7.如权利要求1所述的系统,其特征在于:所述柜内数据设备包括横向柜内数据设备和竖向柜内数据设备,所述机柜天线阵包括横向阵列和竖向阵列,其中所述横向阵列用于感应和定位所述竖向柜内数据设备的无源RFID标签,而所述竖向阵列用于感应和定位所述横向柜内数据设备的无源RFID标签。
8.如权利要求1和2所述的系统,其特征在于:所述控制器和所述节点网关通过局域网网关连接到所述管理计算机。
9. 一种基于射频识别的数据中心智能管理方法,所述数据中心设置有至少一个设备机柜和至少一个柜外设备,所述机柜内设置有至少一个柜内数据设备;其特征在于,所述方法包括:使用无源射频识别(RFID)标签一一对应地标识于各柜内数据设备上以及设备机柜本体和柜外设备的底部,所述无源RFID标签存储对所述柜内数据设备、设备机柜本体和柜外设备的标识信息和属性信息;利用安装于记柜内的机柜天线阵感应和定位安装于柜内数据设备上的无源RFID标签,将感应信号发送给机柜无源RFID识别器识别;所述机柜无源RFID识别器识别各无源 RFID标签信息后,将信息上传给控制器;安装于数据中心地板下的地板天线阵感应和定位设备机柜本体和柜外设备的底部的无源RFID标签,将感应信号发送给地板无源RFID识别器识别;所述地板无源RFID识别器识别各无源RFID标签信息后,将信息上传给控制器;连接多个机柜无源RFID识别器和地板无源RFID识别器的控制器,读取识别器上传的设备标识信息、位置信息、能耗信息及环境信息并上传给局域网网关;局域网网关收集来自控制器的所有数据中心设备的标识信息、位置信息、能耗信息及环境信息并上传给管理计算机;管理计算机收集来自多个局域网网关的所有数据,基于设备标识与设备的对应关系提供对于所有设备的位置、能耗、属性及环境的管理和显示,并可通过移动终端管理。
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