泓格环境及能源监控解决方案在信息机房的应用

使用泓格环境监测模块、M-7000系列I/O模块、PM-3133-100-MTCP三相智能电表、MDC-714 Modbus数据集中器、GTM-204M系列调制解调器以及AVEVA Edge组态软件的主要组合，将信息机房升级成云端系统，可完整地监测机房中的电力、温湿度、机柜门位状态、空调系统与漏液情形。

案例介绍

建置于中国台湾高速网络与计算中心的「台湾杉二号」(Taiwania 2)，为中国台湾首座AI超级计算机主机，在2018年底公布的全球500大高速计算主机（TOP500）中，排名第20名；能源效率（Green500）排名第10名。

高速计算机（数据）中心的二大指标为「计算力」与「能源效率 PUE」。台湾杉二号「Taiwania 2 」的计算能力达 9 PFLOPS（每秒执行9千兆次浮点运算）的优异效能，温水冷却系统的能源效率达 1.2 PUE 白金等级。

能源效率（PUE）比较表格

而放置这个超级计算机的信息机房，其电力、温湿度等环境的监控规划也相当重要，泓格客制化的环境与能源管理解决方案，将机柜的温湿度及电力数据，实时呈现在中控中心，协助客户达到节约能源、预防保养及安全防灾的目的，同时监测机柜门位，防止非法入侵，以确保档案安全。此案例将说明泓格环境与能源监测解决方案如何协助此客户实时监测信息机房机柜。

Peta级 超级计算机「台湾杉二号」

(照片来源: 中国台湾高速网络与计算中心)

泓格环境及能源监测解决方案

泓格环境及能源监控解决方案在此案例的应用可分为五部分:

1、使用iSN-104漏液监测模块与CA-LLD-DC100X-L030漏液侦测线，监测机柜周围漏液情形。

2、使用DL-10温湿度感测模块，监测机柜内温湿度数据。

3、使用M-7051D-G数字输入模块，监测机柜门位状态的门禁安全。

4、使用PM-3133-100-MTCP三相智能电表，测量机柜冷却系统用电。

5、使用MDC-714 Modbus数据集中器，将通过Modbus RTU协议传输的漏液、温湿度、门位状态、空调系统等数据，以Modbus TCP协议传回中控中心的AVEVA Edge组态软件。

架构图1

由iSN-104 I/O模块与CA-LLD-DC100X-L030漏液侦测线组成的漏液监测模块，能将布线区域内侦测到的漏液情况透过Modbus RTU传送至MDC-714 Modbus数据集中器。

DL-10温湿度感测模块可测量特定空间内的温度与湿度，并将这些数据通过Modbus RTU传送至MDC-714 Modbus数据集中器，进行环境监测。DL-10温湿度感测模块的体积小，可大幅度节省空间；由于机柜的空间狭小，客户因此选用DL-10测量机柜中的温湿度。

M-7051D-G 数字输入模块支持Modbus RTU以及DCON通讯协议，提供16 个数字输入通道，可满足干接点和湿接点接线，而干接点的接线有效距离可达500公尺。此模块具备16个LED指示灯，可用于监控数字输入通道的状态。此案例中，此功能方便管理人员监控机柜门位的门禁安全。

PM-3133-100-MTCP三相智能电表具备高精度的特性，适用于低电压的一次侧以及中、高电压的二次侧。用户能够取得可靠和准确的能源消耗数据，并实时监控与操作设备。此模块提供开口式CT，其最大的输入电流为400 A、输入电压范围为10~500 VAC，兼容于各国电压规范。在此案例中，PM-3133-100-MTCP三相智能电表通过Modbus TCP协议，将冷却系统电力数据直接传送到中控端计算机。

MDC-714 Modbus数据集中器支持Ethernet、RS-232 与 RS-485 通讯接口，并提供Modbus通讯协议定义的AI/AO/DI/DO四种类型数据，每种数据各9600个数据缓存器，可将使用Modbus RTU通讯协议的设备升级到使用Modbus TCP协议做沟通。将从站不同设备读回来的数据合并成连续地址，让主站的计算机主机能一次读回多个从站设备的数据，取代以往的轮询方式，节省来回读取设备的时间。

一个MDC-714 Modbus数据集中器有4个接口，每一个接口可接一条RS-485线，而一条RS-485在线最多可连接32个Modbus RTU的模块，因此很适合用在像数据中心这类需监测点位多的环境中，收集多个Modbus模块的数据。

AVEVA Edge是一款全方位、整合开发的组态软件，拥有能制作功能强大的 SCADA和HMI应用程序所需的基本组件，支持所有Windows执行平台。在此案例中主要是通过HMI和AVEVA Edge的InduSoft 功能，提供客户简易友善的人机界面操作，达到数据采集、工业控制和通讯功能一体化。之后整合设备层、网络层以及服务层所收集到的数据，使用于分析和可视化，并提供完整图表，储存数据数据或其他相关功能。此外，可以通过GTM-204M-4GE的联机设定，当设备异常时，可实时发送警报信息至管理者的移动设备。

GTM-204M-4GE是一款工业4G调制解调器，可支持2G/3G/4G无线通信传输数据。GTM-204M系列调制解调器的功能允许各种 PLC和PC的应用程序利用SMS和2G/3G/4G连接传输数据。在此案例中，因考虑资安问题，机柜的运行及周围环境状况异常时，不能透过网络使用一般的MAIL及LINE方式传送信息，因此选用资安性较高的GTM-204M-4GE调制解调器，将异常状况的警告信息传送给管理者。

泓格产品为此案例带来的效益

 ● iSN-100系列漏液侦测模块与M-7051D-G数字输入模块提供双看门狗机制，可设定Host Watchdog确保主机与I/O模块间的通讯正常，与默认Safe Value作为I/O模块收不到主机命令时的应变机制。

 ● MDC系列Modbus数据集中器支持CSV档案设定组态，能够在电子表格软件（Excel）或纯文本档中编辑。在CSV中编辑Modbus RTU 命令后将档案汇入MDC系列Modbus数据集中器，就可以同时变更多个从站设备的 Modbus RTU指令，使管理设备更省时有效率。

 ● PM-3000系列智能电表除了支持Modbus TCP协议，也支持Modbus RTU、EtherNet与CANopen等通讯协议，使用者可依照实际案场的通讯协议挑选合适的智能电表。

 ● M-7051D-G数字输入模块可监控机柜门位的状态，通过监控机柜门运作的电流输出/输入及电压状况控管门禁。

 ● GTM-204M系列调制解调器搭配SMS信息警告，可在调制解调器内设定相关人员的电话号码。于机柜运行及周围环境状况异常时，发送SMS信息警告，相关人员可实时接收机柜运作及周围环境状况的警告信息。

 ● AVEVA Edge组态软件拥有多种图表与设计工具，用户能通过图表编辑界面创造符合应用需求的画面，结合相关组件并赋予其动态属性。而AVEVA Edge同时也具备轻松取得数据的历史趋势图、多种实时警报设定、PDF与CSV等格式报表导出、保护信息断线的冗余系统、内建支持SQL数据、多国语言选择等功能，使数据以可视化的方式呈现。

AVEVA Edge - 电力系统画面 (此图仅为示意图)

PMC系列电表集中器 — 兼具管理电力数据与环境设备功能的IIoT边缘运算控制器

系统架构图

PMC系列电表集中器具备完整且弹性的电表模块整合能力，可读取电表所测量的设备实时用电信息并将其记录，且内建 IF-THEN-ELSE 逻辑运算功能，可稳定高效地执行自动化逻辑运算。当侦测到设备的电压、电流出现异常时，可实时发出警告并以Email、SMS短信、LINE、微信等方式通知管理人员。

不是每个SCADA软件都具有电力分析功能或接口，PMC系列提供电力分析报表与内建Web server，管理者可通过浏览器取得电力信息并分析，无需额外增加软件开发成本。

PMC-2241M有两个接口，代表有两个IP位置，一个对中控端，另一个独立IP对PM系列电表，建立子网，以此达到数据数据保护的功效。而当SCADA中控端断线时，能保持电表信息正常传送、IF-THEN-ELSE持续运作与异常状况处理。另有数据补遗功能可在SCADA重新联机后，将数据重新送回中控端，确保数据完整性。

NS-205非管理型 5 端口工业以太网络交换机，可将Modbus RTU/TCP统一整合，将数据传送至PMC-2241M电表集中器集中，再传送至SCADA中控端，做数据分析、储存、制成图表，以可视化的方式呈现给管理员，方便管理与监控。

结语

泓格提供的环境监测及能源管理的解决方案，能将机柜周围环境的温湿度、漏液、机柜门位、空调系统及机柜电力信息可视化，方便客户实时取得电力消耗资讯与环境监测数据。此模式也成功复制在其他产业与国家，例如中国台湾某航空公司的信息机房环境与电力监测、土耳其Turkcell数据中心环境与门禁管理。

随着自动化时代的来临，取代传统人工操作模式，现代人可以更有效率的取得数据数据以及大幅节省人力成本。使用泓格多元化模块，达到全天候监控现场状况以及机台设备预知保养，让泓格协助您朝向智能工厂的目标迈进。