淺談數(shù)據(jù)中心一體化系統(tǒng)方案

摘要：隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息傳輸技術(shù)的迅速發(fā)展，高新技術(shù)逐漸滲透到各個(gè)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、備份、管理已成為科技發(fā)展的必然趨勢(shì)；信息化的飛速發(fā)展使得企業(yè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量與日俱增，這推動(dòng)了數(shù)據(jù)中心的巨大變革。隨著數(shù)據(jù)中心的規(guī)模變得越來(lái)越大，設(shè)備越來(lái)越多，系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，關(guān)鍵性越來(lái)越高，數(shù)據(jù)中心的“心臟”——網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)也面臨著越來(lái)越高的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心一體化系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)中心建設(shè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP389文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009－2374(2009)12－0027－02

一、數(shù)據(jù)中心一體化系統(tǒng)概述

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)量與日俱增，其配套的環(huán)境設(shè)備也日益增多，計(jì)算機(jī)機(jī)房已成為各大單位的重要組成部分。機(jī)房的環(huán)境設(shè)備(供配電、UPS、空調(diào)、消防、保安等)必須時(shí)時(shí)刻刻為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供正常的運(yùn)行環(huán)境。一旦機(jī)房環(huán)境設(shè)備出現(xiàn)故障，就會(huì)影響到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)及系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性構(gòu)成威脅，如事故嚴(yán)重又不能及時(shí)處理，就可能損壞硬件設(shè)備，造成嚴(yán)重后果。對(duì)于銀行，證券，海關(guān)，郵局等需要實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)的單位的機(jī)房，機(jī)房管理更為重要，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，造成的經(jīng)濟(jì)損失更是不可估量。目前許多機(jī)房的管理人員不得不采用24小時(shí)專(zhuān)人值班，定時(shí)巡查機(jī)房環(huán)境設(shè)備，這樣不僅加重了管理人員的負(fù)擔(dān)，而且更多的時(shí)候，不能及時(shí)排除故障，對(duì)事故發(fā)生的時(shí)間及責(zé)任也無(wú)科學(xué)的管理。尤其目前國(guó)內(nèi)普遍缺乏機(jī)房環(huán)境設(shè)備的專(zhuān)業(yè)管理人員，在許多地方的機(jī)房不得不安排軟件人員或者不太懂機(jī)房設(shè)備管理甚至根本不懂機(jī)房設(shè)備維護(hù)的人員值班，這對(duì)機(jī)房的安全運(yùn)行無(wú)疑又是一個(gè)不利因素。正是為了解決上述問(wèn)題，推出機(jī)房場(chǎng)地設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)房設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控，減輕了機(jī)房維護(hù)人員負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)了機(jī)房的科學(xué)管理。

二、設(shè)計(jì)原則

(一)整體性原則

數(shù)據(jù)機(jī)房所有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需要與設(shè)備使用要求進(jìn)行整體規(guī)劃，統(tǒng)籌考慮，保證整體可用性。

(二)先進(jìn)性與實(shí)用性相結(jié)合原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)立足于高起點(diǎn)，采用國(guó)際先進(jìn)、成熟、實(shí)用的技術(shù)，構(gòu)建合理并適當(dāng)超前的技術(shù)體系架構(gòu)，用以確保長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)領(lǐng)先。各系統(tǒng)通過(guò)集成，實(shí)現(xiàn)資源和信息共享，增強(qiáng)對(duì)機(jī)房的運(yùn)營(yíng)管理能力，提高設(shè)備利用率，降低能耗，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化科學(xué)的機(jī)房管理。系統(tǒng)軟、硬件配置采用模塊化、開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)系統(tǒng)靈活組織、擴(kuò)展和系統(tǒng)集成整體提升的需要。

(三)可靠性原則

數(shù)據(jù)機(jī)房具有高可靠性，保證為用戶提供連續(xù)不間斷的7×24小時(shí)服務(wù)；在設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)要減少單點(diǎn)故障的存在，對(duì)可能存在單點(diǎn)故障的環(huán)節(jié)在設(shè)計(jì)上要盡可能減少其對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。由市電到機(jī)柜及服務(wù)器的整個(gè)供電系統(tǒng)可用性不少于99.99％，機(jī)房各系統(tǒng)都具有足夠的備份能力。

(四)安全性原則

具有完整的安全策略和切實(shí)可靠的安全手段保障數(shù)據(jù)中心運(yùn)行系統(tǒng)基礎(chǔ)環(huán)境的安全。在防火、防水、防蟲(chóng)、防鼠、防盜、接地、防雷、防電磁干擾、降噪等方面采取有效措施；在考慮地面承重能力時(shí)，采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

(五)可管理性原則

各系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的集中式管理加分布式實(shí)施的可管理性邏輯，并且為分布式實(shí)施調(diào)整提供清晰的管理邏輯。

(六)靈活性及可擴(kuò)展性原則

各系統(tǒng)應(yīng)具有可持續(xù)發(fā)展的能力，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上具有較大的靈活性。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮部分設(shè)備分期實(shí)施，統(tǒng)一規(guī)劃考慮擴(kuò)充設(shè)備，確保日后可以方便增容。

(七)節(jié)能、環(huán)保、減排的原則

數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)及建設(shè)要采用切實(shí)有效的措施或技術(shù)來(lái)充分體現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、減排的要求，建設(shè)綠色的數(shù)據(jù)中心。

(八)舒適性原則

數(shù)據(jù)中心應(yīng)能提供良好的工作環(huán)境，要保持空氣新鮮，機(jī)房?jī)?nèi)的溫度、濕度要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，為工作人員提供適宜的工作環(huán)境。

(九)可持續(xù)發(fā)展原則

各系統(tǒng)設(shè)計(jì)及產(chǎn)品選型都應(yīng)具有超前性和擴(kuò)充性，系統(tǒng)實(shí)施方案具有可擴(kuò)展性。如精密空調(diào)應(yīng)采用模塊化組成結(jié)構(gòu)，機(jī)組擴(kuò)容簡(jiǎn)便，簡(jiǎn)單增加模塊即可；配電開(kāi)關(guān)及配電柜在設(shè)計(jì)上要預(yù)留足夠開(kāi)關(guān)容量；對(duì)隱蔽性工程要有足夠的前瞻性，為了保證較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的系統(tǒng)擴(kuò)容、變更、升級(jí)等可能性而預(yù)留相應(yīng)預(yù)埋管線和接口等。

三、系統(tǒng)組成

(一)機(jī)房裝飾系統(tǒng)

給機(jī)房工作人員提供一個(gè)舒適、安全的工作環(huán)境，這是數(shù)據(jù)中心一體化建設(shè)不可缺少的環(huán)節(jié)。

(二)電氣系統(tǒng)

供配電系統(tǒng)是保證計(jì)算機(jī)設(shè)備、場(chǎng)地設(shè)備和輔助設(shè)備安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)原則是：滿足計(jì)算機(jī)機(jī)房的使用要求；保證供電可靠性和靈活性；保證人身安全；便于施工、維修和管理；技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。本項(xiàng)目中計(jì)算機(jī)設(shè)備按一級(jí)負(fù)荷供電。按照《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50174-93)和《電子計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范》(GB／T-2887-2000)，在本項(xiàng)目中按A級(jí)供電方式設(shè)計(jì)、施工。機(jī)房的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為“雙路市電+柴油發(fā)電機(jī)組+UPS雙總線冗余+獨(dú)立的雙回路”的高可靠性的供電方式。能源中心內(nèi)設(shè)有低壓總配電室，為數(shù)據(jù)中心大樓提供雙路電源。針對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房區(qū)提供獨(dú)立的兩路市電與柴油發(fā)電機(jī)互投后的電源至UPS電源室的兩套UPS系統(tǒng)，給計(jì)算機(jī)負(fù)載提供雙總線方式供電；提供雙路市電及柴油發(fā)電機(jī)互投后的電源給精密空調(diào)、通風(fēng)設(shè)備、照明等市電負(fù)載供電，同一區(qū)域互為備份的兩臺(tái)空調(diào)的電源來(lái)自另一組市電系統(tǒng)。

1UPS系統(tǒng)。1#UPS母線輸入配電柜：1#母線采用1套UPS輸入配電柜，該柜配置2路輸入開(kāi)關(guān)，其中1路1250M3P開(kāi)關(guān)為UPS中輸入電源開(kāi)關(guān)，另1路為I#UPS系統(tǒng)的外部維修旁路開(kāi)關(guān)，為二期UPS擴(kuò)容及檢修提供便利條件。輸出配置3路630／3P輸出開(kāi)關(guān)，分別為3臺(tái)UPS提供交流輸入電源，輸出配置2路100A／3P開(kāi)關(guān)，為UPS機(jī)房空調(diào)提供電源。該柜的輸入電源由低壓配電機(jī)房引電。

2精密空調(diào)配電柜系統(tǒng)。二層主機(jī)房配置1臺(tái)精密空調(diào)總輸入配電柜，二層VIP機(jī)房空調(diào)配置1臺(tái)精密空調(diào)總輸入配電柜，空調(diào)配電柜的總輸入開(kāi)關(guān)可以選配分勵(lì)脫扣選件，配合消防系統(tǒng)的使用?？照{(diào)配電柜的電源均從動(dòng)力機(jī)房低壓開(kāi)關(guān)柜引電。

3服務(wù)器電源管理系統(tǒng)SPM(server Power Management)。隨著信息設(shè)備的進(jìn)一步集中，更多的數(shù)據(jù)中心被建立。新一代數(shù)據(jù)中心對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性及可管理性要求越來(lái)越高。IT用戶需要對(duì)信息設(shè)備的供電系統(tǒng)進(jìn)行更可靠與更靈活的配電、更精細(xì)化的管理、更準(zhǔn)確的成本消耗等。

4柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。本柴油發(fā)電機(jī)組作為全部負(fù)荷的備用電源，應(yīng)滿足的運(yùn)行方式為：正常情況下，機(jī)組應(yīng)始終處于準(zhǔn)備起動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)市電中斷供電時(shí)，機(jī)組應(yīng)立即起動(dòng)，機(jī)組啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間延時(shí)0至3秒(可調(diào))，能自動(dòng)起動(dòng)機(jī)組(共有三次

連續(xù)自啟動(dòng)功能)，四臺(tái)機(jī)組同時(shí)自啟動(dòng)，四臺(tái)機(jī)組同時(shí)并機(jī)，達(dá)到100％額定負(fù)荷所需時(shí)間小于15～30秒(可調(diào))。市電恢復(fù)時(shí)，發(fā)電機(jī)組應(yīng)能繼續(xù)帶載運(yùn)行約180秒(可調(diào))，直至市電供電穩(wěn)定，才轉(zhuǎn)換由市電供電帶負(fù)載，機(jī)組繼續(xù)維持0～300秒(可調(diào))運(yùn)行冷卻后自動(dòng)停機(jī)。機(jī)組與電力系統(tǒng)問(wèn)有防止并列運(yùn)行的聯(lián)鎖裝置，此裝置也用于市電電源與發(fā)電機(jī)組之間的切換。

(三)空調(diào)系統(tǒng)

當(dāng)室外溫度較高時(shí)，系統(tǒng)處于全部機(jī)械制冷工作模式，冷量全部由壓縮式制冷系統(tǒng)提供，然后與板式換熱器進(jìn)行能量交換，給室內(nèi)循環(huán)提供冷量。

當(dāng)室外處于過(guò)渡季節(jié)時(shí)，冷媒先在冷凝器中被部分冷卻(預(yù)冷)，然后再在壓縮式制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器中再次冷卻，壓縮式制冷系統(tǒng)根據(jù)需要起動(dòng)，平衡板換的熱負(fù)荷，這種自然冷卻系統(tǒng)與壓縮式機(jī)械制冷系統(tǒng)需要同時(shí)工作的情況叫做部分自然冷卻模式。

當(dāng)室外溫度較低時(shí)，冷媒直接在冷凝器中被冷卻，并能完全平衡板換的熱負(fù)荷，這種完全靠自然冷卻系統(tǒng)的情況叫做全部自然冷卻模式，全部制冷負(fù)荷由自然冷卻冷凝器“免費(fèi)”提供，不需要開(kāi)壓縮式制冷系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)能效果。

(四)通風(fēng)系統(tǒng)

引進(jìn)新風(fēng)，保證室內(nèi)良好的工作環(huán)境，為消防排煙補(bǔ)風(fēng)：節(jié)能，通過(guò)全熱新風(fēng)換氣機(jī)，在用室外的新鮮空氣置換室內(nèi)空氣時(shí)，保證室內(nèi)的冷熱量70％的存留；機(jī)房新風(fēng)前端加預(yù)熱段，避免冬季室內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露。

新風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)可滿足過(guò)渡季節(jié)及冬季排出室內(nèi)的余熱(冬季制冷機(jī)組不開(kāi)的情況)，以保證機(jī)房全年運(yùn)行的可靠性，同時(shí)達(dá)到節(jié)能的目的。

新風(fēng)系統(tǒng)采用初效中效兩級(jí)過(guò)濾，以保證空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)無(wú)塵環(huán)境的潔凈要求，并保證室內(nèi)空氣正壓，防止開(kāi)門(mén)過(guò)程中機(jī)房外的有灰塵的空氣進(jìn)入室內(nèi)。

(五)設(shè)備環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)的環(huán)境溫度、濕度、水浸以及低壓配電1路進(jìn)線等進(jìn)行集中監(jiān)控、調(diào)測(cè)及數(shù)據(jù)核對(duì)等。監(jiān)控中心數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能服務(wù)器架設(shè)在首層配電室，以便于對(duì)其日常維護(hù)，數(shù)據(jù)備份及故障處理。設(shè)立在監(jiān)控中心的監(jiān)控終端可實(shí)時(shí)的對(duì)各機(jī)房進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，立即啟動(dòng)短信報(bào)警，將詳細(xì)的報(bào)警內(nèi)容完整正確地發(fā)送給管理人員，保障機(jī)房安全，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)電子郵件、聲光、網(wǎng)絡(luò)顯示等報(bào)警方式，并人性化地設(shè)置同一現(xiàn)場(chǎng)同一報(bào)警的發(fā)送間隔時(shí)間。遵循監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的建設(shè)原則，并根據(jù)實(shí)際情況，監(jiān)控系統(tǒng)采用SS-SU二級(jí)架構(gòu)。

(六)機(jī)柜系統(tǒng)

服務(wù)器機(jī)柜的規(guī)劃和選擇是IDC數(shù)據(jù)中心中非常重要的環(huán)節(jié)。因?yàn)槠鋽?shù)量的多少、單個(gè)機(jī)柜功率的多少、機(jī)柜的尺寸等因素直接決定了機(jī)房的面積、UPS系統(tǒng)的大小、空調(diào)系統(tǒng)的大小以及整個(gè)大樓配電系統(tǒng)的規(guī)模和綜合布線系統(tǒng)的規(guī)模。同時(shí)機(jī)柜的尺寸、通孔率及擺放方式等因素又直接影響到服務(wù)器的散熱效果，并與機(jī)房的氣流組織形式及空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能有很大關(guān)系，所以務(wù)必引起高度重視。

(七)綜合布線系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心機(jī)房是企業(yè)運(yùn)營(yíng)的核心，例如在電信、金融等行業(yè)中，網(wǎng)絡(luò)所承載的是關(guān)系到核心業(yè)務(wù)的重要且敏感的數(shù)據(jù)，因此對(duì)整體系統(tǒng)安裝的工程質(zhì)量管理和控制變得尤其重要。一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)房，除了嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，確保安全可靠、美觀舒適以外，還應(yīng)充分體現(xiàn)現(xiàn)代科技所帶來(lái)的創(chuàng)新和智能化。

(八)消防系統(tǒng)

數(shù)據(jù)機(jī)房消防系統(tǒng)包括兩大部分即氣體滅火系統(tǒng)、消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代不斷發(fā)展的需要，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)已經(jīng)越來(lái)越多，但是數(shù)據(jù)中心并不是簡(jiǎn)單地把各個(gè)系統(tǒng)搭建起來(lái)，需要考慮多方面的因素以提升數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)效率，同時(shí)盡量降低對(duì)能源的消耗和數(shù)據(jù)的安全性。

作者簡(jiǎn)介：曹繼業(yè)(1977－)，男，吉林吉林人，吉化集團(tuán)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司工程師。