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腾讯数据中心基础设备质量检测之温湿度传感器篇

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腾讯数据中心
发布2018-03-16 15:18:57
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发布2018-03-16 15:18:57
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文章被收录于专栏:腾讯数据中心

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:

规格

参数

描述

电源输入

DC12V

RJ45接口直接取电

通信端口

RS-485

接口形式及串连

2个RJ45

多传感器首尾串联

通信参数

9600,8,N, 1

默认通信参数。

通信协议

Modbus RTU

精度

温度:±1℃湿度:±5%

响应时间

< 300ms

取回单一传感器所有数据的最大响应时间应小于300ms

显示

带液晶显示屏

用来显示当前温度和湿度值,以及当前的通信参数。

配置方式

通过面版配置,或者通过拔码、跳线配置。

可配置设备地址等。

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:

规格

参数

描述

华为

中兴

爱默生

某品牌

某品牌

电源输入

DC12V

RJ45接口直接取电

通信端口

RS-485

接口形式及串连

2个RJ45

多传感器首尾串联

通信参数

9600,8,N, 1

默认通信参数。

通信协议

Modbus RTU

精度

温度:±1℃

优(±0.2)

优(±0.3)

优(±0.2)

不合格(±1.5)

优(±0.3)

湿度:±5%

优(±2)

优(±2)

良(±3)

合格(±4)

优(±1.5)

响应时间

< 300ms

取回单一传感器所有数据的最大响应时间应小于300ms

显示

带液晶显示屏

用来显示当前温度和湿度值,以及当前的通信参数,便于现场校准。

不带液晶

配置方式

通过面版、拔码、跳线配置。

可配置设备地址等。

一致性

出厂家应校准,同一环境下读数一致。

可校准性

要求传感器可通过超级终端或专用工具软件进行校准。

芯片厂商

SHT20

SHT21

SHT20

SHT10

SHT20

型号

ENJ1DETA

ZX-RHT-11-LCD

IRMS02TH

表2:各品牌测试项及表现

规格

参数

描述

拓普瑞

宇泰

速力思

BTR

某品牌

电源输入

DC12V

X

接口形式

RJ45/端子/DB9/TCP/无线

通信协议

Modbus/SNMP

X

精度

温度:±1℃

优(±0.1)

良(±0.5)

优(±0.2)

合格(±0.7)

-

湿度:±5%

优(±1)

优(±2)

优(±2)

良(±3)

-

响应时间

< 300ms

取回单一传感器所有数据的最大响应时间应小于300ms

-

显示

带液晶显示屏

用来显示当前温度和湿度值,以及当前的通信参数。

-

配置方式

通过面版配置、拔码、跳线配置

可配置设备地址等。

-

测量范围

温度: -10- 50℃湿度:0-100%

-

一致性

出厂家应校准,同一环境下读数一致

-

可校准性

要求传感器可通过超级终端或专用工具软件进行校准。

芯片厂商

SHT20

SHT11

SHT20

型号

TP410

UT-5521P

S80-A3-ATHT02-A02

TH-802P

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。

版权声明:本文为腾讯数据中心原创,欢迎转载,转载需保持原文(包括标题、导语、正文、图片、数据以及文尾的二维码、版权声明等全部内容)完整。版权均属“深圳市腾讯计算机系统有限公司”所有,未经官方授权,不得使用。

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原始发表:2015-09-30,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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