淺談大數(shù)據(jù)背景下的首鋼信息中心IDC建設(shè)

趙振杰，王文學(xué)，龐有旭

（北京首鋼自動化信息技術(shù)有限公司 電信事業(yè)部，北京市100041）

淺談大數(shù)據(jù)背景下的首鋼信息中心IDC建設(shè)

趙振杰，王文學(xué)，龐有旭

（北京首鋼自動化信息技術(shù)有限公司 電信事業(yè)部，北京市100041）

大數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的基石，也是核心競爭力的基礎(chǔ)，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，將成為未來提升鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)力、競爭力、創(chuàng)新能力的關(guān)鍵要素。首鋼信息中心互聯(lián)網(wǎng)中心（Internet Data Center，IDC）引入微模塊數(shù)據(jù)中心技術(shù)、云計算資源池技術(shù)、跨地域多數(shù)據(jù)中心的負(fù)載均衡和資源統(tǒng)一管理技術(shù)、通過云計算平臺實(shí)現(xiàn)虛擬桌面、網(wǎng)絡(luò)存貯、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用，為首鋼迎接大數(shù)據(jù)的到來提供領(lǐng)先信息中心。

精細(xì)化管理;大數(shù)據(jù);微模塊；IDC；數(shù)據(jù)管理；監(jiān)測

隨著云時代的來臨，大數(shù)據(jù)越來越受到人們的關(guān)注，云IDC數(shù)據(jù)中心建設(shè)成為大數(shù)據(jù)發(fā)展的一種必然。云IDC數(shù)據(jù)中心按照層次化的理念進(jìn)行架構(gòu)的設(shè)計,從機(jī)房建設(shè)、IT硬件、虛擬軟件、云業(yè)務(wù)應(yīng)用到云IDC統(tǒng)一管理平臺，解決了傳統(tǒng)機(jī)房諸多問題，突出了云IDC的資源整合能力、虛擬技術(shù)、云計算技術(shù)和可視化能力[1-2]:1)引入微模塊數(shù)據(jù)中心技術(shù)，所有設(shè)備均在工廠預(yù)制，在現(xiàn)場只需進(jìn)行安裝、調(diào)試,大大節(jié)約了時間成本和資金成本;2)采用精準(zhǔn)送風(fēng)和冷熱隔離技術(shù)，從而達(dá)到節(jié)能的目的;3)引入云計算資源池技術(shù)將IDC的物理資源（服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等）虛擬化，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問、管理、申請和退訂;4)實(shí)現(xiàn)跨地域多數(shù)據(jù)中心的負(fù)載均衡和資源統(tǒng)一管理;5)所有物理資源虛擬化,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，統(tǒng)一分配;6)通過云計算平臺實(shí)現(xiàn)了虛擬桌面、網(wǎng)絡(luò)存貯、物聯(lián)網(wǎng)等增值業(yè)務(wù)。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

基于微模塊技術(shù)的數(shù)據(jù)中心,由服務(wù)器機(jī)柜、IT設(shè)備配電柜、空調(diào)配電列頭柜、冷媒型行間空調(diào)、底座及冷通道封閉組件構(gòu)成。該系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計包括管理平臺部分和結(jié)構(gòu)部分，管理平臺部分主要為iDCIM基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控管理系統(tǒng),結(jié)構(gòu)部分則由結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)、電氣子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)、冷卻子系統(tǒng)、接地子系統(tǒng)、綜合布線子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)組成。

2 系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)分析

2.1 管理平臺部分

數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一管理平臺(iDCIM)基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控管理系統(tǒng),通過可定制的報表和電源使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）分析,使得對模塊化數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營做到精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)24 h×365 d的全面集中監(jiān)控和管理，保障數(shù)據(jù)中心環(huán)境及設(shè)備安全高效運(yùn)行，并不斷提高運(yùn)營管理水平。

系統(tǒng)主要由現(xiàn)場設(shè)備采集層、監(jiān)控服務(wù)器、WEB瀏覽終端三部分組成,采用B/S分布模式的模塊化結(jié)構(gòu)，軟硬件的安裝與維護(hù)集中于監(jiān)控服務(wù)器端，易于實(shí)施和維護(hù)。客戶端只負(fù)責(zé)用戶界面顯示，數(shù)據(jù)處理放在監(jiān)控服務(wù)器端，當(dāng)監(jiān)控需求增加時，只需對監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行升級或擴(kuò)展成多個監(jiān)控服務(wù)器即可，大大地加強(qiáng)系統(tǒng)的伸縮性。系統(tǒng)支持RS232/485/ 422、TCP/IP、SNMP、OPC、DDE、MODBUS等各種標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議和接口，可快速方便地將各種監(jiān)控對象集成到系統(tǒng)中。

電能監(jiān)測技術(shù)分析如下：

1)蓄電池監(jiān)測。系統(tǒng)可對監(jiān)測到的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定越限閥值（包括上下限、恢復(fù)上下限），一旦蓄電池發(fā)生故障，系統(tǒng)將自動切換到相應(yīng)的監(jiān)控界面，且發(fā)生報警的該項(xiàng)狀態(tài)或參數(shù)會變紅色并閃爍顯示，同時產(chǎn)生報警事件進(jìn)行記錄存儲并有相應(yīng)的處理提示，在第一時間發(fā)出多媒體語音、電話語音撥號、手機(jī)短信、聲光等對外報警。提供曲線記錄，直觀顯示實(shí)時及歷史曲線，可查詢一年內(nèi)相應(yīng)參數(shù)的歷史曲線及具體時間的參數(shù)值（包括最大值、最小值），并可將歷史曲線導(dǎo)出為EXCEL格式，方便管理員全面了解蓄電池的狀況[3]。

2)配電監(jiān)測。實(shí)時監(jiān)測配電柜、開關(guān)電源進(jìn)線電源的三相電壓、三相電流、三相電能等參數(shù)，各支路的電流、功率因數(shù)、有功功率、電能等參數(shù)，以及各支路的開關(guān)狀態(tài)，同時監(jiān)控各個IT機(jī)柜的電流、電壓和電能。系統(tǒng)可對監(jiān)測到的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定越限閥值（包括上下限、恢復(fù)上下限），一旦發(fā)生越限報警，系統(tǒng)將自動切換到相應(yīng)的監(jiān)控界面，且發(fā)生報警的該項(xiàng)狀態(tài)或參數(shù)會變紅色并閃爍顯示，同時產(chǎn)生報警事件進(jìn)行記錄存儲并有相應(yīng)的處理提示，在第一時間發(fā)出多媒體語音、電話語音撥號、手機(jī)短信、聲光等對外報警。

3)PUE監(jiān)測。PUE能效管理數(shù)據(jù)來自與機(jī)房的開關(guān)電源柜、配電柜、市電輸入柜、精密配電柜等配電設(shè)備,通過能耗管理模塊就可以實(shí)時顯示每個耗電系統(tǒng)（中間換熱模塊、冷水機(jī)組、照明、IT系統(tǒng)及其它）當(dāng)前的耗電情況，實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)中心總能耗、IT設(shè)備能耗、機(jī)柜能耗、空調(diào)設(shè)備能耗等，數(shù)據(jù)顯示支持?jǐn)?shù)據(jù)列表、折線圖、柱狀圖和餅狀圖等，用戶可以根據(jù)需要自行定義。系統(tǒng)提供24 h能耗曲線，也可以查詢這些設(shè)備的歷史功率。實(shí)現(xiàn)方式見圖1。

圖1 PUE監(jiān)測實(shí)現(xiàn)示意

由圖1可以看出，機(jī)房PUE計算范圍包括從二級配電柜的輸出端到每個服務(wù)器機(jī)架的輸入端；機(jī)房總能耗:A=A1+A2；IT設(shè)備功耗:C=C1+C2+……+ Cn；機(jī)房PUE=A/C。

2.2 結(jié)構(gòu)部分

2.2.1 結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)

微模塊數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)，由微模塊外觀、內(nèi)部機(jī)架構(gòu)、冷熱通道、封閉組件等組成。機(jī)房整體承重要求500~600 kg/m2。同時,為了配合現(xiàn)有機(jī)房的消防系統(tǒng)，微模塊頂窗采用翻窗設(shè)計，當(dāng)模塊內(nèi)出現(xiàn)火警時，模塊的頂窗自動打開,氣體可在數(shù)秒內(nèi)充滿模塊內(nèi)部。兩排機(jī)柜中間預(yù)留1 200 mm寬的通道，底盤直鋪防靜電地板后作為微模塊的冷風(fēng)道和維護(hù)空間，走道兩端安裝600 mm寬門，在走道上方空間架設(shè)高出機(jī)柜300 mm的有機(jī)玻璃罩,該玻璃罩與門用于封閉冷風(fēng)道,具備良好的整體密閉性。微模塊頂部安裝線槽，分別用于強(qiáng)弱電布線，橫向設(shè)置線槽，用于兩列之間的綜合布線。

2.2.2 電氣子系統(tǒng)

微模塊內(nèi)配電柜可實(shí)現(xiàn)精密配電,經(jīng)配電開關(guān)、配電電纜,分配到機(jī)柜的機(jī)架PDU上。配電柜內(nèi)配備防雷保護(hù)器、智能監(jiān)測儀、支路電壓電流采集模塊等裝置,可將采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)納入到弱電監(jiān)控系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)7×24 h不間斷監(jiān)控。

UPS供電負(fù)載用電量估算(以 12R微模塊為例)：微模塊數(shù)據(jù)中心每機(jī)柜設(shè)計功率6.5 kW。單組微模塊的IT設(shè)備功率：6.5 kW×12=78 kW,加上監(jiān)控及照明按2 kW估算,UPS輸出總負(fù)載為80 kW,按UPS輸出功率因素為0.8計算,用電量約為80/0.8= 100 kVA,1組微模塊滿配則需要100 kVA。機(jī)房總用電功率最高值按PUE=1.5預(yù)估,則市電引入預(yù)估為100 kVA×PUE(1.8)=180 kVA。

2.2.3 監(jiān)控子系統(tǒng)

微模塊數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)具備豐富的界面組態(tài)、多樣的報警功能、開放式協(xié)議接口、大容量的數(shù)據(jù)采集和存儲功能和智能的數(shù)據(jù)分析技術(shù)。用電管理系統(tǒng)對整個機(jī)架服務(wù)區(qū)用電量進(jìn)行管理和記錄，同時可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行外部訪問，溫度、濕度、濕氣和煙霧探測監(jiān)測都與具有入侵探測功能的警報系統(tǒng)整合在一起，便于集中管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控，可靠性非常高[4]。

2.2.4 冷卻子系統(tǒng)

微模塊冷卻系統(tǒng)采用冷媒方式,微模塊內(nèi)機(jī)柜的冷卻通過TAC行間空調(diào)實(shí)現(xiàn)，TAC行間空調(diào)可選用冷水型或冷媒型兩種形式。TAC行間空調(diào)精確控制進(jìn)入冷通道的氣流溫度，可在18~27℃靈活設(shè)置(建議設(shè)置為25℃）,更加適應(yīng)冷熱通道隔離的冷卻形式。

2.2.5 接地子系統(tǒng)

在電子計算機(jī)系統(tǒng)中,使用交流電源的電氣設(shè)備交流工作接地電阻不應(yīng)>4 Ω。為了保證設(shè)備和人身的安全,把機(jī)房所有設(shè)備的外殼與地之間做良好的連接,安全保護(hù)接地電阻不應(yīng)>4 Ω。計算機(jī)房配電系統(tǒng)采用三級防雷。第一級防雷由建筑大樓配電實(shí)現(xiàn)；第二級通過在UPS進(jìn)線柜中加裝二級防雷器實(shí)現(xiàn)；第三極通過在微模塊列頭柜加裝三級防雷器實(shí)現(xiàn)，要求電阻不應(yīng)>1 Ω。

2.2.6 綜合布線子系統(tǒng)

1）網(wǎng)絡(luò)列頭柜的主要框架結(jié)構(gòu)采用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板,整體焊接制造而成,頂部配有散熱電扇,利于有源設(shè)備散熱。網(wǎng)絡(luò)列頭柜最大容量為42U,內(nèi)裝有排氣風(fēng)扇和電源,供安裝電纜、光纖等配線設(shè)備和集線器、以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器以及光電轉(zhuǎn)換器等設(shè)備。

2）配線架高度為1U，48口的網(wǎng)線配線架、48口光纖配線架。

3）強(qiáng)弱電走線嚴(yán)格分離，并采用良好的標(biāo)簽管理：弱電部分包括網(wǎng)絡(luò)列頭柜/核心交換區(qū)交換機(jī)到IT機(jī)柜內(nèi)的配線架/以太網(wǎng)交換機(jī)；強(qiáng)電部分則包括從配電柜到機(jī)柜PDU。布線方式有列端布線和架頂布線2種方式可選，架頂布線方式可實(shí)現(xiàn)光纖到IT機(jī)柜。機(jī)房內(nèi)所有線纜均采用上走線方式。機(jī)房走線架分為列走線架和主走線架，光纖和電纜分別走兩邊，平行于機(jī)柜方向走向；所有外線從3個進(jìn)線間走。

2.2.7 照明子系統(tǒng)

微模塊內(nèi)部照明采用LED T5一體化燈具,在冷通道頂窗的每個長側(cè)邊安裝一只燈具，分為兩組，兩組燈具一般不同時打開，默認(rèn)每個機(jī)柜一只。采用雙聯(lián)開關(guān)，每個微模塊配置2個雙聯(lián)開關(guān)，每個雙聯(lián)開關(guān)均可控制兩組燈具。配置兩套應(yīng)急照明，在事故發(fā)生、照明斷電的情況下，供應(yīng)急處理。

3 結(jié)束語

首鋼信息數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)總體架構(gòu)建設(shè)充分采用了模塊化、結(jié)構(gòu)冗余、綠色節(jié)能、快速部署理念，既符合高可靠、高安全、可擴(kuò)展、可管理標(biāo)準(zhǔn)，也符合通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，降低了PUE值（≤1.5），解決了傳統(tǒng)的大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)投資巨大、周期冗長，配合界面復(fù)雜，能耗大，空調(diào)設(shè)計不合理，密度較低，PUE值較高等問題。無論從應(yīng)用和技術(shù)角度看，信息數(shù)據(jù)中心IDC必將成為建立互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)和智慧工業(yè)的基石。

[1] 李明清．?dāng)?shù)據(jù)中心節(jié)能及模塊化數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用[J]．中國化工貿(mào)易，2014,6(31)：38.

[2] 鄧俊華．通信遠(yuǎn)端機(jī)房動力環(huán)境監(jiān)控建設(shè)探討[J]．鐵道通信信號，2004（S1）：25-26.

[3] 吳永偉．?dāng)?shù)據(jù)機(jī)房節(jié)能建設(shè)方式淺析[J]．廣播電視信息，2014（12）：59-61.

[4] 齊云志．通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)[D]．濟(jì)南：山東大學(xué)，2005.

Discussion on IDC Construction of Shougang Information Center Based on Big Data

ZHAO Zhenjie,WANG Wenxue,PANG Youxu
(Telecom Department of Beijing Shougang Automation Information Technology Co.,Ltd.,Beijing 100041,China)

Big data is footing stone to achieve fine management,also is basis of core competitiveness.Application of big data will be the key elements of increasing productivity,competitiveness and innovation power of Iron&steel enterprise in the future.IDC (Internet Data Center)of Shougang Telecom Department introduces technology of micro-module data center,technology of cloud computing resource pool and load balancing and resource unified management technology of trans-regional multiple data center,cloud computing platform is adopted to reach application of virtual desktop,network storage and internet of things,and provide advanced information center to meet big data of Shougang.

delicacy management;big data;micro-module;IDC;data management;monitoring

TP311

B

1004-4345(2015)03-0042-03

2015-05-04

趙振杰（1981—），男，一級建造師（機(jī)電工程），注冊安全工程師，主要從事冶金自動化、信息化的建設(shè)與應(yīng)用。