腾讯数据中心基础设备质量检测之温湿度传感器篇

背景：

2015年伊始，腾讯数据中心出炉了企业内部适用的MDC南北向接口标准，并于同年3月以深圳某机房为试点整改北向接口完毕。然而类似“湿度0%”等匪夷所思的监控数据却层出不穷。失去真实可靠的原始数据根基，更深入的数据挖掘分析只是空中楼阁。

于是我们组织人员第一时间赶赴现场，以品牌、型号为分层标准，抽取样品至腾讯数据中心基础设施测试平台，检验仪表数据和监控数据的一致性(受气流等不稳定因素的影响，现场测量的数据跳变不定)。我们使用温箱等专业测试仪器进行了为期数月的数据可靠性实验。实验结果显示，部分温度计竟然约有±7℃的误差，湿度计则有约±30%的误差，误差之大令人瞠目！即使向设备供应商提出整改，产品的质量优化效果也不能立竿见影。至此，部分规格不符合要求、质量堪忧或没有校正功能的仪表将会逐渐退出腾讯数据中心的舞台，腾讯数据中心也将制定更为严格的质量验收检测体系，并不断更新记录优先选择的品牌型号仪表的“短名单”。“万丈高楼平地而起”，更加智能的数据中心自动化运营系统，需要这样夯实的地基。

目前腾讯数据中心的温湿度计芯片绝大部分属于瑞士品牌Sensirion，其型号有SHT1X、SHT2X、SHT3X、SHT7X等，目前温湿度计使用频率最高的是SHT1X和SHT2X，其外观如图1：

图1：SHT1X和SHT2X外观

SHT1X和SHT2X的芯片参数曲线可以从图2、图3看出：

图2：SHT1X芯片参数曲线

图3：SHT2X芯片参数曲线

不难看出这两个系列的传感器芯片在10-80%RH下，湿度采集较为稳定，不同型号精度各异；然而不同温度下，两个型号的传感器精度差距明显，SHT2X表现相对较好。

数据中心常用的湿度传感器的工作原理是怎样的呢？首先，湿敏元件是最简单的湿度传感器，它主要有电阻式、电容式两大类。

电阻式湿度传感器原理

其湿敏电阻的基片上覆盖着一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。

电容式湿度传感器原理

其湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数随之改变，电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。

腾讯数据中心根据温湿度计测试样品（采样覆盖MDC用和传统数据中心环境用的温湿度计），以及腾讯数据中心具体运营环境，制定如下测试计划及内容：

一、测试内容：

表1：温湿度计技术要求

二、测试环境：

腾讯某基础设施环境实验室温箱，箱内环境温、湿度可调可控。

图4：恒温恒湿箱

三、测试设备：

安捷伦34972A、直流电源及串口服务器等。

图5：温湿度采集设备

四、测试方法：

1、将温湿度计放入温箱并同时接入串口服务器采集数据；

图6：各品牌型号温湿度计

2、分步测试15℃、20℃、25℃、30℃四个温度50%RH下的各温湿度计的表现，各温度需等环境温度稳定后才开始采集数据。

五、测试数据结果

注:

xx℃下温湿度数据为温箱设置温度，而物理温度数据为精密仪器准确测量而出，以物理温度数据为真实温度数据。质检及格线为温度±1℃，湿度±10%。由于篇幅原因只列出部分具有代表性的测试数据结果。

1、15℃下温湿度数据

图7：15℃温度数据汇总

图8：15℃湿度数据汇总

2、20℃下温湿度数据

图9：20℃温度数据汇总

图10：20℃湿度数据汇总

3、25℃下温湿度数据

图11：25℃温度数据汇总

图12：25℃湿度数据汇总

4、30℃下温湿度数据

图13：30℃温度数据汇总

图14：30℃湿度数据汇总

5、温升变化如下图：从图表来看，各品牌设备温升基本正常。

图15：不同温度下温升变化曲线

6、湿度变化如下图：从图形来看，有四个设备湿度变化较大，但基本在规定范围之内。

图16：不同温度下湿度变化曲线

六、测试结论

经测试如下品牌型号符合腾讯数据中心温湿度技术要求：华为（ENJ1DETA）、中兴（ZX-RHT-11-LCD）、爱默生（IRMS02TH）、拓普瑞（microTP400）、拓普瑞（TP410）、宇泰（UT-5521P）、速力思（S80-A3-ATHT02-A02）、BTR（TH-802P）。

详细测试数据如下：

表2：各品牌测试项及表现

表3：各品牌测试项及表现

备注：温度精度（优：±0.3℃，良：±0.5℃，合格：±1℃）；湿度精度（优：±1%，良：±3%，合格：±5%）

七、结语

经过此番对温湿度传感器的质量抽查测试，我们发现目前腾讯数据中心产品提供商提供的仪表品质良莠不齐。今后，我们还将对腾讯数据中心其他采集设备进行抽查、测试，并及时通过“腾讯数据中心”微信公众号发布。腾讯数据中心基础设施测试平台将严把设备设施品质关，筛选出更优的产品以提高自动化运营效率。腾讯数据中心希望，这些质量测试不是基础设备质量评估的终点，而是其质量进步的起点。

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