泓格環境及能源監控解決方案在信息機房的應用

使用泓格環境監測模塊、M-7000系列I/O模塊、PM-3133-100-MTCP三相智能電表、MDC-714 Modbus數據集中器、GTM-204M系列調制解調器以及AVEVA Edge組態軟件的主要組合，將信息機房升級成云端系統，可完整地監測機房中的電力、溫濕度、機柜門位狀態、空調系統與漏液情形。

案例介紹

建置于中國臺灣高速網絡與計算中心的「臺灣杉二號」(Taiwania 2)，為中國臺灣首座AI超級計算機主機，在2018年底公布的全球500大高速計算主機（TOP500）中，排名第20名；能源效率（Green500）排名第10名。

高速計算機（數據）中心的二大指標為「計算力」與「能源效率 PUE」。臺灣杉二號「Taiwania 2 」的計算能力達 9 PFLOPS（每秒執行9千兆次浮點運算）的優異效能，溫水冷卻系統的能源效率達 1.2 PUE 白金等級。

能源效率（PUE）比較表格

而放置這個超級計算機的信息機房，其電力、溫濕度等環境的監控規劃也相當重要，泓格客制化的環境與能源管理解決方案，將機柜的溫濕度及電力數據，實時呈現在中控中心，協助客戶達到節約能源、預防保養及安全防災的目的，同時監測機柜門位，防止非法入侵，以確保檔案安全。此案例將說明泓格環境與能源監測解決方案如何協助此客戶實時監測信息機房機柜。

Peta級 超級計算機「臺灣杉二號」

(照片來源: 中國臺灣高速網絡與計算中心)

泓格環境及能源監測解決方案

泓格環境及能源監控解決方案在此案例的應用可分為五部分:

1、使用iSN-104漏液監測模塊與CA-LLD-DC100X-L030漏液偵測線，監測機柜周圍漏液情形。

2、使用DL-10溫濕度感測模塊，監測機柜內溫濕度數據。

3、使用M-7051D-G數字輸入模塊，監測機柜門位狀態的門禁安全。

4、使用PM-3133-100-MTCP三相智能電表，測量機柜冷卻系統用電。

5、使用MDC-714 Modbus數據集中器，將通過Modbus RTU協議傳輸的漏液、溫濕度、門位狀態、空調系統等數據，以Modbus TCP協議傳回中控中心的AVEVA Edge組態軟件。

架構圖1

由iSN-104 I/O模塊與CA-LLD-DC100X-L030漏液偵測線組成的漏液監測模塊，能將布線區域內偵測到的漏液情況透過Modbus RTU傳送至MDC-714 Modbus數據集中器。

DL-10溫濕度感測模塊可測量特定空間內的溫度與濕度，并將這些數據通過Modbus RTU傳送至MDC-714 Modbus數據集中器，進行環境監測。DL-10溫濕度感測模塊的體積小，可大幅度節省空間；由于機柜的空間狹小，客戶因此選用DL-10測量機柜中的溫濕度。

M-7051D-G 數字輸入模塊支持Modbus RTU以及DCON通訊協議，提供16 個數字輸入通道，可滿足干接點和濕接點接線，而干接點的接線有效距離可達500公尺。此模塊具備16個LED指示燈，可用于監控數字輸入通道的狀態。此案例中，此功能方便管理人員監控機柜門位的門禁安全。

PM-3133-100-MTCP三相智能電表具備高精度的特性，適用于低電壓的一次側以及中、高電壓的二次側。用戶能夠取得可靠和準確的能源消耗數據，并實時監控與操作設備。此模塊提供開口式CT，其最大的輸入電流為400 A、輸入電壓范圍為10~500 VAC，兼容于各國電壓規范。在此案例中，PM-3133-100-MTCP三相智能電表通過Modbus TCP協議，將冷卻系統電力數據直接傳送到中控端計算機。

MDC-714 Modbus數據集中器支持Ethernet、RS-232 與 RS-485 通訊接口，并提供Modbus通訊協議定義的AI/AO/DI/DO四種類型數據，每種數據各9600個數據緩存器，可將使用Modbus RTU通訊協議的設備升級到使用Modbus TCP協議做溝通。將從站不同設備讀回來的數據合并成連續地址，讓主站的計算機主機能一次讀回多個從站設備的數據，取代以往的輪詢方式，節省來回讀取設備的時間。

一個MDC-714 Modbus數據集中器有4個接口，每一個接口可接一條RS-485線，而一條RS-485在線最多可連接32個Modbus RTU的模塊，因此很適合用在像數據中心這類需監測點位多的環境中，收集多個Modbus模塊的數據。

AVEVA Edge是一款全方位、整合開發的組態軟件，擁有能制作功能強大的 SCADA和HMI應用程序所需的基本組件，支持所有Windows執行平臺。在此案例中主要是通過HMI和AVEVA Edge的InduSoft 功能，提供客戶簡易友善的人機界面操作，達到數據采集、工業控制和通訊功能一體化。之后整合設備層、網絡層以及服務層所收集到的數據，使用于分析和可視化，并提供完整圖表，儲存數據數據或其他相關功能。此外，可以通過GTM-204M-4GE的聯機設定，當設備異常時，可實時發送警報信息至管理者的移動設備。

GTM-204M-4GE是一款工業4G調制解調器，可支持2G/3G/4G無線通信傳輸數據。GTM-204M系列調制解調器的功能允許各種 PLC和PC的應用程序利用SMS和2G/3G/4G連接傳輸數據。在此案例中，因考慮資安問題，機柜的運行及周圍環境狀況異常時，不能透過網絡使用一般的MAIL及LINE方式傳送信息，因此選用資安性較高的GTM-204M-4GE調制解調器，將異常狀況的警告信息傳送給管理者。

泓格產品為此案例帶來的效益

 ● iSN-100系列漏液偵測模塊與M-7051D-G數字輸入模塊提供雙看門狗機制，可設定Host Watchdog確保主機與I/O模塊間的通訊正常，與默認Safe Value作為I/O模塊收不到主機命令時的應變機制。

 ● MDC系列Modbus數據集中器支持CSV檔案設定組態，能夠在電子表格軟件（Excel）或純文本檔中編輯。在CSV中編輯Modbus RTU 命令后將檔案匯入MDC系列Modbus數據集中器，就可以同時變更多個從站設備的 Modbus RTU指令，使管理設備更省時有效率。

 ● PM-3000系列智能電表除了支持Modbus TCP協議，也支持Modbus RTU、EtherNet與CANopen等通訊協議，使用者可依照實際案場的通訊協議挑選合適的智能電表。

 ● M-7051D-G數字輸入模塊可監控機柜門位的狀態，通過監控機柜門運作的電流輸出/輸入及電壓狀況控管門禁。

 ● GTM-204M系列調制解調器搭配SMS信息警告，可在調制解調器內設定相關人員的電話號碼。于機柜運行及周圍環境狀況異常時，發送SMS信息警告，相關人員可實時接收機柜運作及周圍環境狀況的警告信息。

 ● AVEVA Edge組態軟件擁有多種圖表與設計工具，用戶能通過圖表編輯界面創造符合應用需求的畫面，結合相關組件并賦予其動態屬性。而AVEVA Edge同時也具備輕松取得數據的歷史趨勢圖、多種實時警報設定、PDF與CSV等格式報表導出、保護信息斷線的冗余系統、內建支持SQL數據、多國語言選擇等功能，使數據以可視化的方式呈現。

AVEVA Edge - 電力系統畫面 (此圖僅為示意圖)

PMC系列電表集中器 — 兼具管理電力數據與環境設備功能的IIoT邊緣運算控制器

系統架構圖

PMC系列電表集中器具備完整且彈性的電表模塊整合能力，可讀取電表所測量的設備實時用電信息并將其記錄，且內建 IF-THEN-ELSE 邏輯運算功能，可穩定高效地執行自動化邏輯運算。當偵測到設備的電壓、電流出現異常時，可實時發出警告并以Email、SMS短信、LINE、微信等方式通知管理人員。

不是每個SCADA軟件都具有電力分析功能或接口，PMC系列提供電力分析報表與內建Web server，管理者可通過瀏覽器取得電力信息并分析，無需額外增加軟件開發成本。

PMC-2241M有兩個接口，代表有兩個IP位置，一個對中控端，另一個獨立IP對PM系列電表，建立子網，以此達到數據數據保護的功效。而當SCADA中控端斷線時，能保持電表信息正常傳送、IF-THEN-ELSE持續運作與異常狀況處理。另有數據補遺功能可在SCADA重新聯機后，將數據重新送回中控端，確保數據完整性。

NS-205非管理型 5 端口工業以太網絡交換機，可將Modbus RTU/TCP統一整合，將數據傳送至PMC-2241M電表集中器集中，再傳送至SCADA中控端，做數據分析、儲存、制成圖表，以可視化的方式呈現給管理員，方便管理與監控。

結語

泓格提供的環境監測及能源管理的解決方案，能將機柜周圍環境的溫濕度、漏液、機柜門位、空調系統及機柜電力信息可視化，方便客戶實時取得電力消耗資訊與環境監測數據。此模式也成功復制在其他產業與國家，例如中國臺灣某航空公司的信息機房環境與電力監測、土耳其Turkcell數據中心環境與門禁管理。

隨著自動化時代的來臨，取代傳統人工操作模式，現代人可以更有效率的取得數據數據以及大幅節省人力成本。使用泓格多元化模塊，達到全天候監控現場狀況以及機臺設備預知保養，讓泓格協助您朝向智能工廠的目標邁進。