Разработка и системный анализ архитектуры распределенной системы климат-контроля серверных помещений на базе открытых IOT-платформ

Abstract

В статье представлены результаты проектирования и системного анализа многоуровневой распределенной системы климат-контроля для серверных помещений коммерческих организаций. В исследовании обоснована необходимость перехода от ручного мониторинга и проприетарных SCADA-решений к открытой микросервисной архитектуре на базе промышленных протоколов связи и контейнеризованного программного стека. Разработана трехуровневая архитектура системы, включающая сенсорный уровень сбора данных, шлюзовой уровень преобразования протоколов и серверный уровень обработки,хранения и визуализации метрик. Описаны алгоритмы цифровой фильтрации, валидации данных, порогового управления с гистерезисом и многоканального оповещения персонала. Программная реализация основана на связке Node-RED,Mosquitto, Prometheus, Grafana и Alertmanager, развернутой в среде Docker. Проведен анализ надежности, масштабируемости и экономической эффективности предложенного решения. Результаты демонстрируют снижение совокупной стоимости владения, повышение отказоустойчивости и соответствие современным требованиям к инфраструктуре центров обработки данных. This paper presents the design and systems analysis of a multi-tier distributed climate control system for commercial server rooms. The research addresses key challenges in systems analysis, control, and information processing, as well as software engineering for computing complexes. The study substantiates the transition from manual monitoring and proprietary SCADA solutions to an open, microservices-based architecture leveraging industrial communication protocols and containerized software deployment. A three-tier architecture is proposed, comprising a sensor layer for data acquisition, a gateway layer for protocol translation, and a server layer for metric processing, storage, and visualization. Core algorithms for digital signal filtering, data validation, hysteresis-based threshold control, and multi-channel notification routing are detailed. The software implementation integrates Node-RED, Mosquitto,Prometheus, Grafana, and Alertmanager within a Dockerized environment. Comprehensive analysis of system reliability, scalability,and economic efficiency confirms that the proposed solution significantly reduces the total cost of ownership, enhances fault tolerance, and meets contemporary standards for data center infrastructure management.