專利名稱：一種基于射頻識別的數(shù)據(jù)中心智能管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種基于射頻識別技術(RFID)的資產(chǎn)管理和監(jiān)控系統(tǒng)，具體涉及ー種利用RFID和物聯(lián)網(wǎng)技術對數(shù)據(jù)中心中構建IaaS所需要的大量設備和資產(chǎn)進行智能管理的系統(tǒng)。本實用新型同樣適用于基站及各種機房。
技術背景當前隨著IT技術及通訊技術的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心、通訊基站、通訊機房、各種移動、電信、廣電、專網(wǎng)及企業(yè)網(wǎng)的機房規(guī)模不斷擴大，網(wǎng)絡越來越龐大，設備越來越多，管理越來越困難，其中以數(shù)據(jù)中心要求最高，管理最復雜，所以數(shù)據(jù)中心是典型代表。越來越多的企業(yè)、機構開始著手建立自己的數(shù)據(jù)中心以支撐其各項業(yè)務的持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也在飛速發(fā)展。所以，現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的基礎設施必須能夠支持不斷地擴容，且設備利用率必須不斷提高，安全性必須有保障。為了達到這些要求，數(shù)據(jù)中心內(nèi)有以下幾個管理問題需要解決。一是數(shù)據(jù)中心的核心設備——IT設施的管理。云計算相關技術的出現(xiàn)，為數(shù)據(jù)中心的發(fā)展帶來新的機會。數(shù)據(jù)中心要運行的IT設備越來越多，包括服務器、存儲設備、網(wǎng)絡設備等。提高這些IT設備利用率和可擴展性不僅是實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的快速和健康增長的保障，也是IaaS和緑色數(shù)據(jù)中心的必然手段。在各種解決方案中，虛擬化技術和高性能的硬件產(chǎn)品(如刀片服務器)的融合被業(yè)內(nèi)公認為實現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心快速擴展和提高設備利用率的良策。尤其是虛擬化技術已經(jīng)成為整個云計算的基礎，但虛擬化也給我們帶來了ー個麻煩被虛擬化的海量的設備做為物理設施，在巨大的數(shù)據(jù)中心空間中如何定位、監(jiān)控和感知；做為資產(chǎn)如何實時進行生命周期管理及位置管理；如何將這些設備的物理信息和云計算的虛擬化信息相結合，提高整個數(shù)據(jù)中心的效率和可管理性。以云計算技術為核心的數(shù)據(jù)中心技術，對數(shù)據(jù)中心的各種設備進虛擬化程度越來越高，使得這些IT設備物理屬性幾乎徹底被透明化。雖然提高了數(shù)據(jù)中心的規(guī)模、設備利用率及靈活度等，但卻反而增加了物理層管理的難度。這個問題不解決好，將成為制約數(shù)據(jù)中心發(fā)展的一大障礙。ニ是數(shù)據(jù)中心基礎設施和環(huán)境設施的管理。這些基礎設施和環(huán)境設施主要包括數(shù)據(jù)中心的UPS、布線、監(jiān)控、空調(diào)、消防、環(huán)境(溫度、濕度、煙塵度、流體)監(jiān)測等。在以往的數(shù)據(jù)中心建設中，這些環(huán)節(jié)往往容易被人忽略，造成了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心因設計不合理而造成各種故障。如因制冷不能按實際設備的需要進行分配，而導致總體能源浪費高且存在局部過熱而宕機；電源線纜布放過細，存在重大的安全隱患；沒有配備保障電源，數(shù)據(jù)中心的設備安全運行無法保證等?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)意識到數(shù)據(jù)中心內(nèi)良好的基礎設施和環(huán)境設施是提高數(shù)據(jù)中心的運行效率的保障。因為，數(shù)據(jù)中心的環(huán)境設備一旦出現(xiàn)故障，即刻就會影響IT系統(tǒng)的運行，對數(shù)據(jù)傳輸、存儲及系統(tǒng)運行的可靠性均會構成威脅，如事故嚴重又不能及時處理，就可能損壞硬件設備，造成嚴重后果。所以，已經(jīng)有越來越多的數(shù)據(jù)中心在建設中引入了機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，對機房內(nèi)設備運行環(huán)境和機電設備的運行狀況進行嚴密監(jiān)測。目的是實現(xiàn)了機房環(huán)境設備的統(tǒng)ー監(jiān)控，減輕了機房維護機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)人員負擔，提高了數(shù)據(jù)中心的可靠性，實現(xiàn)了機房的科學管理。但是，現(xiàn)有的機房環(huán)境管理系統(tǒng)整體的管理手段和方法非常有限。大多只是針對提供管理接ロ的基礎設施的管理功能的集成，并提供圖形界面。比較好一點的大公司會提供傳感器輔助管理，但是密度很低。高性能的數(shù)據(jù)中心需要ー個高密度的實時監(jiān)測系統(tǒng)，小到每ー根線，達到每ー個設備的物理空間信息及環(huán)境信息。三是綠色數(shù)據(jù)中心的必要 數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷擴大，能耗不可避免地上升。據(jù)相關調(diào)查顯示，在過去的5年中，數(shù)據(jù)中心的能源消耗翻了一倍。中國IT能源消耗占全國毎年800億元政府能源消耗的50%，大中型企業(yè)數(shù)據(jù)中心能耗又占到IT總開銷的40%。IDC和Gartner分析報告都不約而同地指出到2010年，企業(yè)每年在用電成本上的花費將大于其每年在硬件設備上的投資額。數(shù)據(jù)中心的電カ密度在過去10年間增長了 10倍。美國在1992年每機柜2. I千瓦，到了 2006年漲到14千瓦；很多企業(yè)經(jīng)常因電カ限制而無法充分利用其機柜空間。處理器能力的飛速提高，導致數(shù)據(jù)中心基礎設施電源需求大幅増加，既要用電カ來驅(qū)動系統(tǒng)的運行，又要用相當?shù)碾姤珌眚?qū)動空調(diào)，以冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。降低數(shù)據(jù)中心的能耗，或者說使數(shù)據(jù)中心的能耗浪費率降到最低，已經(jīng)是ー個必須解決的課題。但是，無論哪種解決辦法或者策略的前提是要有客觀的能效數(shù)據(jù)。要獲得這些數(shù)據(jù)必須對數(shù)據(jù)中心的各種能耗設備作高密度的能耗監(jiān)測和實時統(tǒng)計。這些設備包括IT設備及基礎設施和環(huán)境設施。四是數(shù)據(jù)中心專業(yè)和規(guī)范管理的必要數(shù)據(jù)中心是ー個高技術集中的場所，需要非常專業(yè)的技術人員管理，但現(xiàn)在國內(nèi)普遍缺乏機房環(huán)境設備的專業(yè)管理人員，有些數(shù)據(jù)中心不得不安排軟件人員或者不太懂機房設備管理甚至根本不懂機房設備維護的人員值班，這對數(shù)據(jù)中心的安全運行無疑又是ー個不小的隱患。另外，數(shù)據(jù)中心的設備和系統(tǒng)眾多，所有的操作和進入人員都要遵守必須的規(guī)范。非規(guī)范的操作操作是目前造成宕機的最主要原因。國外在這方面發(fā)展的相當健康，但國內(nèi)卻落后不少，甚至連最基本的安全區(qū)域標示都沒有。要彌補人的素質(zhì)的缺陷及管理的缺陷，機器和規(guī)范的管理系統(tǒng)是ー個好的選擇。正是為了解決上述各種問題，目前有了各種各樣針對數(shù)據(jù)中心管理的系統(tǒng)和手段。總結如下一是數(shù)據(jù)中心業(yè)務管理類，這類系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)中心的日常運營業(yè)務，不涉及到數(shù)據(jù)中心本身的優(yōu)化和監(jiān)控。如備案信息管理，流量監(jiān)控，財務管理，用戶管理，機柜查詢，機房管理，Vlan管理，配件管理等。ニ是基于SNMP類，主要利用目前非常成熟的很多國際化的標準協(xié)議對數(shù)據(jù)中心的服務器、交換機、路由器、防火墻等智能設備進行監(jiān)控，從而對網(wǎng)絡中的ARP監(jiān)控，非法信息監(jiān)控等，保證網(wǎng)絡的安全和可靠。三是能源檢測類，一般實時監(jiān)測數(shù)據(jù)中心主要設備的電源消耗，井根據(jù)實際情況調(diào)整，降低能源消耗。如服務器不被使用時將其置于待機狀態(tài)。HP、IBM、Av0Cent、DELL等都提供相關技術。四是環(huán)境和物理層監(jiān)測。目前全世界在這個領域都剛起歩，并在不斷成熟。比較常見的做法是利用傳感器和無線網(wǎng)絡對IDC的物理環(huán)境進行監(jiān)測。如剛被思科收購的ArchRock是ー個無線傳感器及網(wǎng)絡提供商，提供了多種無線傳感器節(jié)點和配件，對數(shù)據(jù)中心的溫度、氣壓、電量進行有效的監(jiān)測，并發(fā)送數(shù)據(jù)給管理軟件。上述所有的數(shù)據(jù)中心的管理系統(tǒng)都有ー個不足無法對數(shù)據(jù)中心的物理設施及物理空間進行高密度的實時監(jiān)控。比如每根線纜的定位，每ー個刀片服務器、磁盤陣列的物理定位等。高密度的定位配合高密度的環(huán)境監(jiān)測，才能對數(shù)據(jù)中心做到全方位、實時、高效的能效和資產(chǎn)管理。目前全世界范圍內(nèi)也沒有達到如此高精細、成本合適、可以實用的管理的系統(tǒng)。上述的各種問題在基站及機房內(nèi)都或多或少的存在，本實用新型同樣適合于解決基站或機房內(nèi)的這些問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種基于射頻識別的數(shù)據(jù)中心(或基站及其他機房)智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)對數(shù)據(jù)中心物理空間進行高密度、精細化監(jiān)測，對數(shù)據(jù)中心的IT設備、基礎設施、維護操作、環(huán)境能耗等進行統(tǒng)ー集中的規(guī)范管理。為達到上述目的，本實用新型是通過以下技術方案來實現(xiàn)的本實用新型公開了ー種基于射頻識別的數(shù)據(jù)中心智能管理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)中心設置有至少ー個設備機柜和至少ー個柜外設備，所述機柜內(nèi)設置有至少ー個柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備；其特征在于，所述系統(tǒng)包括無源射頻識別(RFID)標簽，一一對應地安裝于各柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備上、和設備機柜本體和柜外設備的底部，所述無源RFID標簽存儲對所述柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備、設備機柜本體和柜外設備的標識信息和屬性信息；安裝于機柜內(nèi)的機柜無源RFID識別器和與所述機柜無源RFID識別器連接的機柜天線陣，所述機柜天線陣用于感應和定位安裝于柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備上的無源RFID標簽，將感應信號和位置信息發(fā)送給機柜無源RFID識別器識別；安裝于地板的地板無源RFID識別器和與所述地板無源RFID識別器連接的地板天線陣，所述地板天線陣用于感應和定位設備機柜本體和柜外設備的底部的無源RFID標簽，將感應信號和位置信息發(fā)送給地板無源RFID識別器識別；控制器，用于連接多個機柜無源RFID識別器和地板無源RFID識別器，讀取識別器上傳的設備標識信息、位置信息、能耗信息及環(huán)境信息井上傳給局域網(wǎng)網(wǎng)關；局域網(wǎng)網(wǎng)關，用于收集來自控制器的所有數(shù)據(jù)中心設備的標識信息、位置信息、能耗信息及環(huán)境信息井上傳給管理計算機；管理計算機，收集來自多個局域網(wǎng)網(wǎng)關的所有數(shù)據(jù)，基于設備標識與設備的對應關系提供對于所有設備的位置、能耗、屬性及環(huán)境的管理和顯示。并可通過移動終端管理。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括有源RFID標簽，其一一對應地安裝于各設備機柜本體和柜外設備的外部，存儲機柜或柜外設備的標識信息和屬性信息；節(jié)點網(wǎng)關，用于以無線方式接收有源RFID標簽發(fā)送的設備標識信息和位置信息井上傳給局域網(wǎng)網(wǎng)關。優(yōu)選地，所述有源RFID標簽通過Zigbee、WIFI或無線自組網(wǎng)方式向所述節(jié)點網(wǎng)關
發(fā)送信息。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)沿所述機柜天線陣中按預定距離設置指示燈和傳感器，所述指示燈用于根據(jù)所述機柜無源RFID識別器控制閃爍以指示目標設備，所述傳感器用于采集機柜內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，發(fā)送給所述機柜無源RFID識別器上傳供管理使用。優(yōu)選地，所述有源RFID標簽還設置有指示燈和傳感器，所述指示燈用于根據(jù)控制計算機控制閃爍以指示目標機柜或目標柜外設備，所述傳感器用于采集機柜外部環(huán)境數(shù)·據(jù)，發(fā)送給所述節(jié)點網(wǎng)關上傳供管理使用。優(yōu)選地，所述傳感器用于采集溫度、濕度、流體、煙霧、氣壓或電量數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備包括橫向柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備和豎向柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備，所述機柜天線陣列包括橫向陣列和豎向陣列，其中所述橫向陣列用于感應和定位所述豎向柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備的無源RFID標簽，而所述豎向陣列用于感應和定位所述橫向柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備的無源RFID標簽。優(yōu)選地，所屬有源RFID及無源RFID識別器包含蜂鳴器，在發(fā)生錯誤是發(fā)聲告警。優(yōu)選地，所屬機柜包含RFID門禁，操作人員在管理系統(tǒng)授權的情況下，用指定的身份卡才能打開機柜門。優(yōu)選地，所述控制器和所述節(jié)點網(wǎng)關通過局域網(wǎng)網(wǎng)關連接到所述管理計算機。局域網(wǎng)網(wǎng)關，通過以太網(wǎng)控制多個控制器及節(jié)點網(wǎng)關，多個局域網(wǎng)網(wǎng)關通過Internet和后臺管理系統(tǒng)通訊，通訊數(shù)據(jù)經(jīng)過加密，后臺管理系統(tǒng)管理多個局域網(wǎng)網(wǎng)關，管理協(xié)議遵循TR-069。后臺管理系統(tǒng)，用于收集來自多個局域網(wǎng)網(wǎng)關的所有數(shù)據(jù)中心設備的標識信息、位置信息和傳感器信息，基于設備標識與設備的對應關系提供對于所有設備的位置和屬性、環(huán)境及能耗的管理。移動管理平臺，通過無線網(wǎng)絡和后臺管理系統(tǒng)相連，輔助管理人員在任何地方對數(shù)據(jù)中心的所有設備的位置和屬性、環(huán)境及能耗的管理。后臺管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)中心的所有設備提供直觀的圖形化操作和管理；對每個設備及其周邊環(huán)境做實時的監(jiān)控和管理，并分析和優(yōu)化；對操作人員在數(shù)據(jù)中心的任何操作提供直接指示和引導。后臺管理系統(tǒng)提供多種北向接ロ，如S0AP、CORBA, HTTP，便于和第三方管理系統(tǒng)集成。上述的各種解決方法和技術是現(xiàn)同樣適用于基站及各種機房。采用本實用新型的智能管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)中心各類設備的位置、狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)、能耗的動態(tài)監(jiān)控和維護引導，大大提高了管理的智能化和方便性。

圖I為本實用新型的整體系統(tǒng)結構圖；[0054]圖2為本實用新型實施例中的數(shù)據(jù)中心內(nèi)各種被管理設備的擺放示意圖；圖3為本實用新型實施例的智能機柜(機架)內(nèi)部結構示意圖；圖4為本實用新型實施例中的智能機柜(機架)外部結構示意圖；圖5為本實用新型實施例中的系統(tǒng)中柜外設備配置的示意圖；圖6為本實用新型實施例中有源RFID采用自組網(wǎng)進行無線通信的示意圖；圖7為本實用新型實施例中的中間層各部件結構圖；圖8為本實用新型后臺管理軟件系統(tǒng)結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進ー步說明。圖I為本實用新型的整體系統(tǒng)結構圖，如圖I所示，本實用新型實施例在每個智能機柜內(nèi)安裝上ー個RFID識別器、多個陣列天線、傳感器及指示燈。識別器控制天線陣列(用于定位和識別)、傳感器(用于環(huán)境參數(shù)收集)及指示燈(用于引導和告警)完成對機柜內(nèi)的設備信息、環(huán)境信息及能源信息的收集，并引導操作人員在機柜內(nèi)操作。識別器也表示機柜本身的身份和信息。另外，在數(shù)據(jù)中心的地板上的天線陣列、傳感器及指示燈也是由識別器控制。該識別器實時定位每ー個放在地板上的柜外設備及機柜，收集地板下的環(huán)境參數(shù)、防止意外(例如漏水等問題)，引導操作員在數(shù)據(jù)中心內(nèi)按照規(guī)范查找機柜和規(guī)范操作。所有的識別器通過串ロ方式連接到控制器，由控制器將其信息接入到以太網(wǎng)中。柜外的設備、環(huán)境監(jiān)測點及能耗監(jiān)測點是通過有源RFID和各種傳感器集成來完成的。有源RFID除了表示監(jiān)測設備的身份及監(jiān)測點的身份外，還決定了其無線傳輸協(xié)議及傳輸方式(無線自組網(wǎng)網(wǎng)絡的組網(wǎng)方式)。所有的信息通過無線方式傳遞到一個節(jié)點網(wǎng)關，該網(wǎng)關負責將有源RFID之間的無線協(xié)議傳遞的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)能夠傳遞和識別的內(nèi)容。后臺管理軟件和被監(jiān)控的設備一般不在同一個局域網(wǎng)中。為了便于多個局域網(wǎng)內(nèi)監(jiān)控設備和后臺管理軟件之間進行通訊，本實用新型設計了ー個局域網(wǎng)網(wǎng)關。該網(wǎng)關負責不同的局域網(wǎng)和后臺管理軟件之間通訊。后臺管理軟件還集成了移動平臺所需要的軟件功能接ロ。圖2為本實用新型實施例中的數(shù)據(jù)中心內(nèi)各種被管理設備的擺放示意圖，如圖2所示，其中，201為空調(diào)、202為監(jiān)控設備、203為機柜、204為橫向安裝在機柜內(nèi)的設備，如配線架、交換機、路由器、服務器等、205為豎向安裝在機柜內(nèi)的設備，一般為刀片式的設備，如刀片服務器、刀片交換機等、206為放置于數(shù)據(jù)中心地板上的消防設備、207為不間斷電源(UPS)、208為配電拒、209為其他柜外設備(安裝在數(shù)據(jù)中心，但卻不安裝在機柜或機架內(nèi)的設備稱為柜外設備)、210為數(shù)據(jù)中心地板。在實施例中將數(shù)據(jù)中心內(nèi)的所有設備分為三類，一類是柜內(nèi)設備，即能夠安裝在標準機柜內(nèi)部的設備，如服務器、磁盤陣列、電源設備、交換機、路由器、配線架等。第二類是柜外設備，即不能安裝在機柜內(nèi)的設備，如UPS、配電箱、空調(diào)設備、攝像監(jiān)控設備、消防設備、其他柜外設備等。第三類是機柜本身，其管理方式和柜內(nèi)柜外設備都不一樣。按照國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心建設的標準，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的機柜及柜外設備的位置要依據(jù)這些設備在地板的橫向坐標(X坐標)上的位置及縱向座標(Y坐標)上的位置進行編號的。如圖2中標號203所表示的機柜的中心點在X坐標的位置為AB，在Y坐標位置為
03,則該機柜的編號為AB03。標號為208的配電柜中心點在X坐標的位置為AH,在Y坐標位置為02,則該配電柜的編號為AH02。圖2所描述的管理場景，在移動基站、通訊機房及其他各種機房內(nèi)同樣部分或全部存在。所以本實用新型雖然針對數(shù)據(jù)中心，但同樣適用于這些場合。圖3為本實用新型實施例的智能機柜(機架)內(nèi)部結構示意圖。其中，301為橫向安裝在機柜內(nèi)的設備，如配線加、交換機、路由器、服務器等；302為附著在橫向安裝在機柜內(nèi)的設備上的無源RFI D電子標簽；303為豎向安裝在機柜內(nèi)的設備，一般為刀片式的設備，如刀片服務器、刀片交換機等；304為附著在豎向安裝在機柜內(nèi)的設備上的無源RFID電子標簽；305為機柜；306為水平安裝在機柜內(nèi)的線性天線陣；307為垂直安裝在機柜內(nèi)的線性天線陣；308為RFID識別器；309為安裝在機柜內(nèi)的帶有無源RFID電子標簽的橫向 安裝設備，其具體由橫向機柜設備301和無源RFID電子標簽302組成；310為安裝在機柜內(nèi)帶有無源RFID電子標簽的豎向安裝設備，其由縱向機柜設備303和無源RFID電子標簽304組成；311為附著在機柜底部的無源RFID電子標簽。每個柜內(nèi)設備上都有一個無源的RFID電子標簽302、304。標簽內(nèi)可以存儲整個設備生命周期內(nèi)各個階段的信息；由于機柜是全金屬的封閉環(huán)境，柜內(nèi)設備也基本上是金屬外殼?？紤]到射頻的干擾和串擾，經(jīng)過多次計算和試驗，可以優(yōu)選13. 56M的HF頻段RFID在該場合應用。所以電子標簽是13. 56M的HF標簽。當然，其它頻率的射頻標簽也能夠在機柜中使用，僅是效果沒有優(yōu)選頻段優(yōu)秀。每個機柜內(nèi)部設有RFID識別器308。所述RFID識別器308可以標示機柜的唯一身份，被上位系統(tǒng)識別。無源RFID識別器308控制多個陣列天線306、307，通過陣列天線306、307對每ー個無源RFID電子標簽302、304進行識別和定位，定位精度為IU (44mm)。機柜內(nèi)的陣列天線由橫向線性天線子陣列306 (水平線陣)和豎向線性天線子陣列307 (垂直線陣)組成。豎向線陣307可以通過讀取橫向安裝的柜內(nèi)設備309的RFID標簽302的信息定位該橫向安裝的柜內(nèi)設備309，水平線陣可以通過讀取豎向安裝的柜內(nèi)設備310的RFID標簽304的信息定位該橫向安裝的柜內(nèi)設備310。豎向天線和橫向天線的個數(shù)不限、位置不限?？梢愿鶕?jù)實際需要安裝，安裝后連接到無源RFI D識別器308。但一般情況下，豎向天線只安裝ニ個，即在機柜的ニ側各安裝ー個。最終，通過機柜內(nèi)的陣列天線，無源RFID識別器308可以識別并定位機柜內(nèi)任何位置的帶有無源RFID電子標簽的柜內(nèi)設備。同時，還可以在陣列天線上設置多個溫度、濕度傳感器，垂直線陣和水平線陣上的傳感器之間的間距是44_，傳感器實時監(jiān)測周邊環(huán)境的溫度和濕度并將參數(shù)傳遞給控制器。陣列天線上還設置有多個LED指示燈，LED燈的間距也是44mm。當操作員在機柜內(nèi)相應位置安裝柜內(nèi)設備時，對應的LED燈也會閃爍引導安裝。當控制器發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)設備在非授權狀態(tài)離開其正確位置時，指示對應位置的LED燈閃爍告警。當控制器發(fā)現(xiàn)相應位置的溫濕度傳感器監(jiān)測數(shù)值超過預先設定數(shù)值時，也指示LED燈會閃爍告警。在柜內(nèi)的RFID識別控制器308上還可設置蜂鳴器，當控制器指示陣列天線上LED閃爍告警時，同時控制蜂鳴器鳴叫報警。優(yōu)選地，RFID識別控制器308上還設有流體傳感器，監(jiān)測機柜內(nèi)空氣流動速度是否達到既定標準，防止空氣不流通造成機柜內(nèi)整體溫度上升；在另ー個優(yōu)選實施例中，還可以根據(jù)實際情況在機柜的頂部和底部設置流體傳感器以監(jiān)測水流，防止柜內(nèi)設備進水損壞。而且，所述上RFID識別控制器308還可設置電量監(jiān)測傳感器可以監(jiān)測整個機柜的
用電量。機柜的底部設置有RFID無源電子標簽311，其用于標示機柜的唯一身份，和機柜內(nèi)的RFID識別控制器308的MCU所標示的機柜身份是一致的。該標簽可以被放置在地板上的陣列天線識別和定位，也可以被手持設備識別。該標簽內(nèi)還可以存儲機柜整個生命周期中各個階段的各種屬性信息。圖4為本實用新型實施過程中的智能機柜(機架)外部結構示意圖。其中，401為節(jié)點網(wǎng)關；402為控制器；403為鋪設在地板上的平面陣列天線；404為控制地板上陣列天線的RFID識別器；405為機柜；406為控制機柜內(nèi)部陣列天線的無源RFID識別器，其與圖3·中的無源RFI D識別器308是相同的裝置；407為集成了溫度或/和濕度或/和流體或/和煙霧或/和氣壓或/和電量等各種傳感器的有源RFID電子標簽；408為機柜上的RFID電子鎖；409為控制器和識別器串行連接；410為識別器和識別器之間的串行連接。按照數(shù)據(jù)中心的設計標準，機柜和放置在數(shù)據(jù)中心地板上的設備的位置是按照其放置在地板平面上的X坐標及Y坐標決定的。所以，本實用新型在地板上布置著可以識別無源RFID電子標簽的陣列天線403。該陣列天線403是ー個平面陣，由許多單個的天線按照地板的鋪設方式排列，即每塊地板下設置ー個獨立的天線子帯。當機柜放放置在地板上時，每個機柜底部設置的無源RFID電子標簽，可以被布置在地板下的陣列天線所識別和定位。地板上的陣列天線中每個單個子天線帶有ー些必要傳感器，以對IDC地下環(huán)境作嚴密的監(jiān)控。地下環(huán)境非常重要，因為許多線纜和接地點等都在地板內(nèi)，所以這些陣列天線上追加了流體傳感器(防水)、溫濕度傳感器等常見傳感器。除傳感器外，每個單個子天線還帶有ー個指示燈，可以提供必要的照明和路徑引導，幫助操作員在巨大的數(shù)據(jù)中心空間內(nèi)快速找到對應的機柜，也防止操作員隨便進入ー些敏感區(qū)域，造成ー些意外。放置在地板上的陣列天線連接到一個無源RFID識別器404 (讀寫器)。該識別器404可以控制陣列天線403去定位和識別機拒，控制陣列天線上的傳感器收集設備信息，控制指示燈引導操作員工作。識別器404上還集成了一個蜂鳴器，當傳感器收集的數(shù)據(jù)超過預設值，或地板上設備非法離開正確位置，或操作人員未按指定線路進入數(shù)據(jù)中心時，該識別器404指示蜂鳴器告警，同時指示指示燈閃爍，同時識別器404告警信息傳遞到后臺管理系統(tǒng)。機柜的門上有RFID電子鎖408。操作員打開機柜的時候需要ー張RFID身份卡才能打開。RFID電子鎖和柜內(nèi)識別器406相連，識別器406控制電子鎖408讀到合法身份卡時自動打開機柜的鎖；讀到非法卡時，不打開且告警。機柜一旦被非法打開，識別器406控制其上的蜂鳴器告警，同時將告警信息傳遞到后臺管理系統(tǒng)。所有的識別器404、406 (機柜內(nèi)406及控制地板下陣列天線404的識別器)通過串ロ(RS485)409和控制器402相連。一個控制器可以實時控制多個識別器，多個識別器之間通過串ロ串行連接410。[0086]每個機柜還可以安裝有一個有源的RFID電子標簽407。當?shù)匕逑聸]有布置陣列天線403識別機柜底部的無源RFID電子標簽的時候，有源RFID電子標簽407可以代替無源RFID電子標簽的功能，標示機柜的唯一身份，并存儲整個生命周期的各種屬性信息。有源RFID電子標簽407還可以集成必要傳感器、指示燈和蜂鳴器，以收集必要環(huán)境信息，可以引導用戶在范圍廣闊的數(shù)據(jù)中心空間內(nèi)快速找到對應的設備，并在錯誤發(fā)生時告警。有源RFID電子標簽407的數(shù)據(jù)通過無線通訊協(xié)議例如ZigBee或WiFi或其他能自組網(wǎng)的無線通訊協(xié)議進行傳輸。通過ZigBee/WiFi網(wǎng)關或無線AP或其他自組網(wǎng)協(xié)議的以太網(wǎng)網(wǎng)關將本協(xié)議的信息實時和局域網(wǎng)內(nèi)信息相互交換，這種將有源RFID之間傳遞的無線信息轉(zhuǎn)換成局域網(wǎng)可以傳遞的信息的網(wǎng)關，本實用新型統(tǒng)ー稱為“節(jié)點網(wǎng)關”401。圖5為本實用新型實施例中的系統(tǒng)中柜外設備配置的示意圖。其中，501為節(jié)點網(wǎng)關，其與圖4中的節(jié)點網(wǎng)管401為相同的設備；502為帶有有源RFID電子標簽的空調(diào)，優(yōu)選地，其底部設有無源RFID電子標簽；503為帶有有源RFID電子標簽的攝像頭，優(yōu)選地，其底部有無源RFID電子標簽；504為監(jiān)測不同環(huán)境點的有源RFID電子標簽；505為鋪設在地板上的平面陣列天線；506為帶有有源RFID電子標簽的消防設施，優(yōu)選地，其底部有無源RFID電子標簽；507為帶有有源RFID電子標簽的配電柜，優(yōu)選地，其底部有無源RFID電子標簽；508為帶有有源RFID電子標簽的UPS優(yōu)選地，其底部有無源RFID電子標簽；509為帶有有源RFID電子標簽的其它設備(指的是放置/安裝在數(shù)據(jù)中心，需要管理或?qū)崟r監(jiān)測的任何設備)，其底部有無源RFID電子標簽；510為控制器，其與圖4中的控制器402是相同的設備。每個柜外設備(空調(diào)、UPS、監(jiān)控攝像頭、消防設施、配電柜等)上都有一個有源RFID電子標簽，可以存儲整個設備生命周期內(nèi)各個階段的信息。每個有源RFID都帶有溫度或/和濕度或/和流體或/和煙霧或/和氣壓或/和電量傳感器，可以實時監(jiān)測周邊的環(huán)境及用電狀況。所以，集成有傳感器的有源RFID設備還可以用于環(huán)境監(jiān)測和能耗監(jiān)測?？梢愿鶕?jù)需要在數(shù)據(jù)中心需要環(huán)境監(jiān)測和能耗監(jiān)測的點也配置一個有源RFID電子標簽。有源RFID電子標簽集還成了指示燈和蜂鳴器，具體使用方式同上述機柜上的有源RFID電子標簽。有源標簽支持各種無線自組網(wǎng)協(xié)議，具體使用方式同上述機柜上的有源RFID電子標簽。在一個優(yōu)選的實施例中，對于放置在地板上的柜外設備，在設備的底部附著ー個無源RFID標簽，用于設備的身份管理和資產(chǎn)的生命周期管理。具體使用方式同機柜底部的無源RFID電子標簽的使用方式。一些柜外設備本身提供標準控制指令和控制接ロ(如精密空調(diào)、UPS等，可以通過串ロ發(fā)送指令獲取設備狀態(tài)，并控制設備)，這些控制接ロ可以直接接入到控制器510?？刂破?10支持常見的各種硬件接ロ，如USB、串ロ、RJ45等，可以通過這些接ロ對相應設備發(fā)送指令，獲得這些柜外設備的實時狀態(tài)，并控制這些設備。附圖6為本實用新型示例中有源RFID采用自組網(wǎng)進行無線通信的示意圖。其中601為局域網(wǎng)；602為節(jié)點網(wǎng)關；603為集成了溫度或/和濕度或/和流體或/和煙霧或/和氣壓或/和電量等各種傳感器的有源RFID電子標簽。有源RFID除了身份識別、集成傳感器的優(yōu)勢外，還有ー個很大的優(yōu)勢，那就是除了使用WiFi方式傳輸相關參數(shù)數(shù)據(jù)外，還可以自組網(wǎng)方式組網(wǎng)傳遞信息。對于WiFi的組網(wǎng)方式，ZigBee的組網(wǎng)方式已經(jīng)標準化，這里不再說明。這里要描述的是本實用新型ー個、優(yōu)選實施里選用的一種簡單直接的組網(wǎng)技術，采用通訊頻率為433M的無線自組網(wǎng)通訊模塊實現(xiàn)有源RFID的自組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸。該模塊的組網(wǎng)方式如圖6所示。多個節(jié)點網(wǎng)關602(將433M的無線信號轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號)和以太網(wǎng)直接通過網(wǎng)線連接相聯(lián)。散落的無線模塊節(jié)點監(jiān)測自己和周邊的其他模塊及節(jié)點網(wǎng)關之間的信 號強度，根據(jù)強度判定大概距離。離節(jié)點網(wǎng)關最近的直接和節(jié)點網(wǎng)關相連，否則尋找離自己最近，同時連接到網(wǎng)關的跳轉(zhuǎn)次數(shù)最少的節(jié)點。圖中No表示無線模塊節(jié)點編號，JP表示節(jié)點連接到節(jié)點網(wǎng)關共跳轉(zhuǎn)了幾次。從圖中可以看出001和002 ニ個節(jié)點距離節(jié)點網(wǎng)關最近，直接和節(jié)點網(wǎng)關相連；004距離005和002 ニ個節(jié)點距離差不多，但是002的JP為0，所以004和002直接相連，并最終連接到節(jié)點網(wǎng)關。同樣，007距離004和006的距離差不多，但是004的JP為1，006的JP為2。所以，007選擇通過004的連接來和節(jié)點網(wǎng)關向相連。以此類推，形成整個無線網(wǎng)絡的自組網(wǎng)。附圖7為本實用新型實施過程中的中間層各部件結構圖。其中，701為后臺管理系統(tǒng)；702為互聯(lián)網(wǎng)internet ;703為局域網(wǎng)網(wǎng)關；704為局域網(wǎng)；705為節(jié)點網(wǎng)關；706為控制器；707為移動平臺上的管理軟件?？刂破?06是ー個硬件中間件，可以接收從識別器傳過來的信息，并對這些信息進行必要處理。一個控制器可以控制多個識別器?？刂破骱投鄠€識別器連接在ー個串行總線上?？刂破饔卸鄠€串ロ /USB ロ /網(wǎng)ロ等標準接ロ，可以基于這些標準接ロ控制各種支持這種標準接ロ的智能柜外設備，如精密空調(diào)等。多個控制器706可以同時接入到局域網(wǎng)中?？刂破骺梢詫⒆约旱奶幚斫Y果或無法處理的信息上傳給上位系統(tǒng)——局域網(wǎng)網(wǎng)關703，并接收上位軟件系統(tǒng)的處理結果?？刂破骺梢愿鶕?jù)自己處理結果及上位軟件的處理結果給識別器或被控制的其他智能柜外設備發(fā)送指令，控制識別器按照指令要求進行工作。與控制器一祥，多個節(jié)點網(wǎng)關705也可以同時接入到局域網(wǎng)，并和局域網(wǎng)網(wǎng)關703進行通訊和協(xié)同工作。局域網(wǎng)網(wǎng)703關是ー個軟件中間件，其下位是節(jié)點網(wǎng)關或控制器，上位是后臺管理軟件701。局域網(wǎng)網(wǎng)關可以控制多個控制器或節(jié)點網(wǎng)關，其數(shù)量不限。多個控制器或節(jié)點網(wǎng)關可以同時和局域網(wǎng)網(wǎng)關通訊。局域網(wǎng)網(wǎng)關和后臺管理軟件之間的通訊，由后臺管理軟件管理所有的局域網(wǎng)網(wǎng)關，管理協(xié)議是TR-069協(xié)議708。所以可以穿透局域網(wǎng)防火墻，使被防火墻或路由器隔離的掛在因特網(wǎng)上的多個獨立的局域網(wǎng)可以實時和后臺軟件通訊。局域網(wǎng)網(wǎng)關處理ー個局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)中心內(nèi)的業(yè)務邏輯，并存儲必要數(shù)據(jù)。后臺管理軟件以服務的形式對外發(fā)布。在任何地方通過合適的局域網(wǎng)網(wǎng)關都可以請求后臺管理軟件的服務，可以是PC，也可以是移動平臺。移動平臺也可以通過3G移動網(wǎng)直接和后臺管理軟件相連，后臺管理軟件有相應的3G移動網(wǎng)網(wǎng)關。圖8為本實用新型后臺管理軟件系統(tǒng)結構圖。后臺管理系統(tǒng)結合GIS、CAD、Flex及其它圖形化技術對數(shù)據(jù)中心的柜內(nèi)設備、柜外設備、機柜、環(huán)境及能耗的實時監(jiān)測結果做一個直觀的圖形化顯示和管理。后臺管理系統(tǒng)采用多層結構以WEB服務形式對外發(fā)布，可以單獨運行在一臺服務器上、也可以發(fā)布到云平臺版。后臺管理系統(tǒng)的主要功能有各種設備屬性管理、資產(chǎn)生命周期管理、設備實時定位和參數(shù)實時收集、設備周圍環(huán)境實時監(jiān)測、設備能耗實時監(jiān)測、操作人員管理、工作單管理、操作人員現(xiàn)場的操作引導、全局環(huán)境參數(shù)分析和優(yōu)化、全局能效分析和優(yōu)化、告警、報表
坐寸O告警主要指任何設備非法離開固有位置或不在工作狀態(tài)時；操作人員在現(xiàn)場沒按引導操作；任何環(huán)境參數(shù)超出預定范圍都會告警通知。一個或多個環(huán)境參數(shù)通過計算后超出某個范圍也會告警。除了現(xiàn)場聲光告警外，軟件的主界面上實時告警，同時短信或郵件通知相關責任人。責任人可以針對告警對監(jiān)控系統(tǒng)做不同優(yōu)化處理。報表、分析和優(yōu)化主要是指對設備及實時監(jiān)測到的設備狀態(tài)、環(huán)境及能效參數(shù)按照用戶需求統(tǒng)計并輸出，便于用戶分析。用戶可以根據(jù)分析結果優(yōu)化監(jiān)控策略或范圍。當然，用戶可以通過編程實現(xiàn)ー些優(yōu)化方法的自動執(zhí)行。后臺管理軟件還為移動平臺提供服務接ロ。移動平臺支持的系統(tǒng)有android平 臺、ios(蘋果平臺，如iphone、itouch、ipad等)平臺、Windows移動平臺(如winCE、windowsmooile、windows phone移動平臺通過后臺管理軟件提供的服務可以查看數(shù)據(jù)中心各種設備的位置、狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)、用電狀況等。移動平臺可以實時接收各種告警。移動平臺可以實時接收工作単，并引導操作員如何找到設備的具體位置執(zhí)行正確操作。移動平臺可以通過控制器及節(jié)點網(wǎng)關對智能設備及機柜內(nèi)識別器直接發(fā)送硬件操作指令。為了便于第三方的資源管理系統(tǒng)及資產(chǎn)管理系統(tǒng)能夠從本系統(tǒng)獲取設備信息及必要的其他信息，本實用新型提供了 SOAP接ロ。第三方系統(tǒng)可以根據(jù)特定條件，以XML的形式獲取各種設備、環(huán)境及能耗信息。為了便于遠程手動操作每ー個控制器、節(jié)點網(wǎng)關，設置每個識別器及傳感器。本實用新型借用了 REST及OSGI技術的設計思想，設計了針對不同應用級別的WEB服務，使每一個有源RFID標簽(包括其傳感器信息)、RFID識別設備、甚至整個網(wǎng)絡可以被看作是ー個基于Web的應用服務器?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡服務的描述信息，發(fā)現(xiàn)和綁定這些服務，從而擴展為
簡單的管理應用。為了便于第三方網(wǎng)絡管理系統(tǒng)完整地和本系統(tǒng)對接，本實用新型設計了 CORBA接ロ。第三方系統(tǒng)可以在這個接口上作二次開發(fā)，能夠做到后臺管理軟件能做到的幾乎所有功能?？梢詫θ魏我粋€設備和傳感器進行操作。綜上，本實用新型結合無源和有源RFID技術，提供了一種數(shù)據(jù)中心智能管理系統(tǒng)，該系能能夠?qū)C房的柜內(nèi)設備、柜外設備提供精確的位置、生命周期以及環(huán)境和能耗監(jiān)測，大大提高數(shù)據(jù)中心管理的智能型和自動化水平。上述僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術原理，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍的內(nèi)。
權利要求1.一種基于射頻識別的數(shù)據(jù)中心智能管理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)中心設置有至少ー個設備機柜和至少ー個柜外設備，所述機柜內(nèi)設置有至少ー個柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備；其特征在于，所述系統(tǒng)包括 無源射頻識別(RFID)標簽，一一對應地安裝于各柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備上、設備機柜本體底部和柜外設備的底部，所述無源RFID標簽存儲對所述柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備、設備機柜本體和柜外設備的標識信息和屬性信息； 安裝于機柜內(nèi)的機柜無源RFID識別器和與所述機柜無源RFID識別器連接的機柜天線陣，所述機柜天線陣用于感應和定位安裝于柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備上的無源RFID標簽，將感應信號發(fā)送給機柜無源RFID識別器識別； 安裝于地板的地板無源RFID識別器和與所述地板無源RFID識別器連接的地板天線陣，所述地板天線陣用于感應和定位設備機柜本體和柜外設備的底部的無源RFID標簽，將感應信號發(fā)送給地板無源RFID識別器識別； 控制器，用于連接多個機柜無源RFID識別器和地板無源RFID識別器，讀取識別器上傳的設備標識信息、位置信息、能耗信息及環(huán)境信息井上傳給局域網(wǎng)網(wǎng)關； 局域網(wǎng)網(wǎng)關，用于收集來自控制器的所有數(shù)據(jù)中心設備的標識信息、位置信息、能耗信息及環(huán)境信息井上傳給管理計算機； 管理計算機，收集來自多個局域網(wǎng)網(wǎng)關的所有數(shù)據(jù)，基于設備標識與設備的對應關系提供對于所有設備的位置、能耗、屬性及環(huán)境的管理和顯示， 所述管理計算機可通過移動終端管理。
2.如權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 有源RFID標簽，其一一對應地安裝于各設備機柜本體和柜外設備的外部，存儲機柜或柜外設備的標識信息和屬性信息； 節(jié)點網(wǎng)關，用于以無線方式接收有源RFID標簽發(fā)送的設備標識信息和位置信息井上傳給局域網(wǎng)網(wǎng)關。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述有源RFID標簽通過Zigbee、WIFI或無線自組網(wǎng)方式向所述節(jié)點網(wǎng)關發(fā)送信息。
4.如權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于 沿所述機柜天線陣中按預定距離設置指示燈和傳感器，所述指示燈用于根據(jù)所述機柜無源RFID識別器控制閃爍以指示目標設備，所述傳感器用于采集機柜內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，發(fā)送給所述機柜無源RFID識別器上傳供管理使用。
5.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述有源RFID標簽還設置有指示燈和傳感器，所述指示燈用于根據(jù)局域網(wǎng)網(wǎng)關控制閃爍以指示目標機柜或目標柜外設備，所述傳感器用于采集機柜外部環(huán)境數(shù)據(jù)及能耗參數(shù)，發(fā)送給所述節(jié)點網(wǎng)關上傳供管理使用。
6.如權利要求4或5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器用于采集溫度、濕度、流體、煙霧、氣壓或電量數(shù)據(jù)。
7.如權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備包括橫向柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備和豎向柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備，所述機柜天線陣包括橫向陣列和豎向陣列，其中所述橫向陣列用于感應和定位所述豎向柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備的無源RFID標簽，而所述豎向陣列用于感應和定位所述橫向柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備的無源RFID標簽。
8.如權利要求I和2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器和所述節(jié)點網(wǎng)關通過局域網(wǎng)網(wǎng)關連接到所述管理計算機。
專利摘要本實用新型公開一種基于射頻識別的數(shù)據(jù)中心(或基站/各種機房)智能管理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)中心設置有至少一個設備機柜和至少一個柜外設備，所述機柜內(nèi)設置有至少一個柜內(nèi)數(shù)據(jù)設備；其特征在于，所述系統(tǒng)包括，與設備及設備機柜本體和柜外設備的底部一一對應的無源RFID標簽，用于讀取無源RFID標簽信息的天線陣、RFID識別器及控制器，以及與機柜以及機柜外設備一一對應設置的有源RFID標簽，用于讀取有源RFID標簽信息的節(jié)點網(wǎng)關，天線陣和有源RFID帶有傳感器及指示燈。局域網(wǎng)網(wǎng)關通過收集節(jié)點網(wǎng)關和控制器的信息，配合后臺管理軟件及移動平臺軟件對數(shù)據(jù)中心設備進行實時監(jiān)控和定位，環(huán)境和能耗信息實時收集和分析，配合聲光信號對數(shù)據(jù)中心內(nèi)的任何操作進行引導。
文檔編號G06Q10/06GK202486829SQ20112052156
公開日2012年10月10日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權日2011年12月13日
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