發(fā)電企業(yè)數(shù)據(jù)中心新技術(shù)研究與應(yīng)用

晉世仲

摘 要 通過對國內(nèi)國際數(shù)據(jù)中心建設(shè)方面的新技術(shù)、新設(shè)計(jì)理念以及建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的梳理，對國內(nèi)大型能源行業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)新技術(shù)應(yīng)用分析，結(jié)合發(fā)電企業(yè)業(yè)務(wù)需求及現(xiàn)場實(shí)際條件開展技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，通過安全、綠色、智能、高可用的云數(shù)據(jù)中心建設(shè)，把計(jì)算單元、存儲器、I/O設(shè)備、帶寬等IT基礎(chǔ)設(shè)施及操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件、開發(fā)平臺集中成一個(gè)虛擬化資源池，為發(fā)電企業(yè)一體化平臺建設(shè)提供易擴(kuò)展及管理企業(yè)私有云服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電企業(yè) 數(shù)據(jù)中心 新技術(shù)

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的問題與日俱增，數(shù)據(jù)中心管理者所面臨的壓力和挑戰(zhàn)也越來越大，企業(yè)業(yè)務(wù)的不斷調(diào)整和改變讓數(shù)據(jù)中心總體架構(gòu)面臨極大的壓力，有限的物理空間讓數(shù)據(jù)中心擴(kuò)張性和靈活性有所限制，虛擬化的欠缺讓數(shù)據(jù)中心資源調(diào)配能力有限，復(fù)雜多變的環(huán)境讓數(shù)據(jù)中心管理效率低下，高居不下的耗電量讓數(shù)據(jù)中心能源成本迅速上升，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)無法滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，這些都要求數(shù)據(jù)中心管理者通過有限的預(yù)算使數(shù)據(jù)中心運(yùn)行更加高效、可靠。

1 綠色數(shù)據(jù)中心

在低碳的潮流下，數(shù)據(jù)中心也會在相關(guān)的領(lǐng)域有所作為。數(shù)據(jù)中心可以采用新能源如：太陽能，風(fēng)能等；或采用熱回收裝置，產(chǎn)生熱水，作為生活，洗澡，游泳池等用途，降低整個(gè)系統(tǒng)的碳消耗；在高緯度地區(qū)建設(shè)數(shù)據(jù)中心或使用雙冷源空調(diào)機(jī)組，充分利用自然冷源來降低機(jī)房空調(diào)能源消耗；使用下一代低能耗服務(wù)器、使用虛擬化技術(shù)提升設(shè)備利用率等方式降低設(shè)備消耗、空調(diào)能耗及機(jī)房空間占用。

1.1 自動空調(diào)室外機(jī)噴淋裝置

安裝自動噴淋降溫裝置，包括儲水箱、增壓機(jī)構(gòu)、控制閥和霧化噴頭，通過在冷凝器的翅片下方安裝霧化噴頭，實(shí)現(xiàn)對空調(diào)室外機(jī)定期清潔。

1.2 電廠除鹽水利用

本數(shù)據(jù)中心建設(shè)在化學(xué)水車間樓上，建設(shè)專用引水管道，將除鹽水引到各空調(diào)加濕設(shè)備及專用濕膜加濕器，防止管道及加濕罐結(jié)垢，減少相關(guān)設(shè)備更換頻率及維護(hù)次數(shù)，提高加濕效率。

1.3 濕膜加濕

濕膜加濕器原理是將潔凈水通過供水管路送至加濕器頂部淋水器，水在重力作用下，沿濕膜表面向下滲透被吸水性極佳的濕膜材料充分吸收，形成均勻的水膜，當(dāng)干燥的空氣通過濕膜材料時(shí)，水分子充分吸收空氣中的熱量而汽化，蒸發(fā)，從而使空氣的濕度增加，形成濕潤的空氣。在加濕過程中，空氣的濕度增加，溫度下降，但空氣的焓值保持不變耗電遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的電極和遠(yuǎn)紅外加濕。

1.4 采取封閉冷通道方式

制冷系統(tǒng)可以設(shè)置為更高的送風(fēng)溫度（因此能夠節(jié)能和增加制冷容量）而仍然可滿足IT負(fù)載的安全運(yùn)行溫度。不采用氣流遏制系統(tǒng)的房間級制冷系統(tǒng)所設(shè)置的送風(fēng)溫度則要比IT設(shè)備所要求的溫度低得多，以防止局部過熱點(diǎn)的產(chǎn)生。產(chǎn)生局部過熱點(diǎn)的原因是在冷風(fēng)離開制冷設(shè)備到達(dá)IT機(jī)柜前的過程中，熱量被帶入冷風(fēng)引起溫升。采用氣流遏制系統(tǒng)允許提高冷風(fēng)的送風(fēng)溫度，以及到達(dá)制冷裝置的回風(fēng)溫度盡可能的高。較高的回風(fēng)為溫度有助于提升冷卻盤管的熱交換，從而提高制冷容量和整體的能效。

1.5 LED智能照明

只需要極低的能源，傳感器連接著LED的燈具，通過檢測數(shù)據(jù)中心的人在途徑的路程，可以進(jìn)行細(xì)微的調(diào)光控制，燈光可以平穩(wěn)的過度，使數(shù)據(jù)中心的工作人員獲得最佳的舒適度。

2 模塊化數(shù)據(jù)中心

模塊化數(shù)據(jù)中心一個(gè)非常有競爭力的方向是集裝箱數(shù)據(jù)中心。集裝箱數(shù)據(jù)中心在國外已經(jīng)大規(guī)模部署，如Ggoole，Microsoft等均已部署了集裝箱數(shù)據(jù)中心。集裝箱數(shù)據(jù)中心作為一種典型的模塊化數(shù)據(jù)中心，其既有模塊化數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢，又具有快速部署、工廠組裝、運(yùn)輸方便、低成本、搬運(yùn)方便等特點(diǎn)。

2.1 模塊化機(jī)房

數(shù)據(jù)中心使用的所有設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)是新一代數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢，包括服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、UPS系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)，這些設(shè)備、便于維護(hù)、可重復(fù)配置、部署迅速、便于容量擴(kuò)展、采購周期短等。

2.2 模塊化行間智能UPS

模塊化UPS包括整流器、逆變器，有些還包括靜態(tài)旁路開關(guān)及附屬的控制電路、CPU主控板等。模塊化的最大優(yōu)點(diǎn)是能夠提高系統(tǒng)的可靠性和可用性，任何一個(gè)模塊出現(xiàn)故障并不會影響其他模塊的正常工作，而且可通過熱插拔特性縮短系統(tǒng)的安裝和修復(fù)時(shí)間，還可以隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行動態(tài)擴(kuò)展，有效保護(hù)用戶投資。設(shè)置在行間有效縮短布線距離，智能化供電可隨時(shí)掌控各機(jī)柜電流電壓用電負(fù)荷。

2.3 行間空調(diào)

也叫列間空調(diào)，是放在服務(wù)器機(jī)柜列間，靠近熱源直接散熱的設(shè)備；因?yàn)榭拷鼰嵩?，空調(diào)的回風(fēng)溫度高，使得其能效比非常好。

3 云計(jì)算數(shù)據(jù)中心

虛擬化技術(shù)近年來在數(shù)據(jù)中心已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，虛擬化提高了設(shè)備的利用率，降低了用戶的投資成本和能耗。虛擬化技術(shù)已經(jīng)從服務(wù)器擴(kuò)展到了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和存儲設(shè)備。虛擬化技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)將更多地集中在如何提供必需的智能和彈性以提高虛擬數(shù)據(jù)中心的效率和靈活性。

3.1 服務(wù)器虛擬化

數(shù)據(jù)中心虛擬化通過實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)平臺和IT硬件資源的解耦，通過在一臺物理機(jī)上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)和應(yīng)用，改變一個(gè)應(yīng)用獨(dú)占一臺服務(wù)器的低效業(yè)務(wù)煙囪模式。企業(yè)實(shí)施IT基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬化可以大幅提升IT資源利用率、實(shí)現(xiàn)資源動態(tài)分配和縮短業(yè)務(wù)發(fā)布時(shí)間，可以幫助企業(yè)從容應(yīng)對市場的快速變化。

3.2 統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫平臺

統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫、云數(shù)據(jù)庫是建設(shè)云數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)，通過一體化平臺建設(shè)，開展統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫建設(shè)，確保一體化平臺數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一的同時(shí)逐步將其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)（比如ERP、檔案）數(shù)據(jù)庫進(jìn)行整合。硬件構(gòu)架上可以使用ORACLE數(shù)據(jù)庫一體機(jī)（四分之一配置），也可以使用X86服務(wù)器構(gòu)建高可用數(shù)據(jù)庫平臺。

3.3 備份容災(zāi)中心

采用支持異構(gòu)環(huán)境的主流企業(yè)級備份軟件構(gòu)建發(fā)電企業(yè)統(tǒng)一備份平臺，容災(zāi)中心部署同步盤陣、虛擬化服務(wù)器平臺，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急情況下核心應(yīng)用系統(tǒng)容災(zāi)及監(jiān)管中心等就地?cái)?shù)據(jù)查詢和報(bào)表分析。

3.4 網(wǎng)絡(luò)核心虛擬化

數(shù)據(jù)中心部署兩臺支持網(wǎng)絡(luò)虛擬化的核心交換機(jī)及對應(yīng)的接入交換機(jī)，建設(shè)萬兆骨干、千兆接入、全冗余網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架；同時(shí)為配合服務(wù)器虛擬化建設(shè)，為服務(wù)器虛擬化配置支持萬兆的接入交換機(jī)，避免網(wǎng)絡(luò)成為系統(tǒng)運(yùn)行瓶頸。

3.5 下一代安全防護(hù)

數(shù)據(jù)中心部署具備“基于用戶防護(hù)”、“面向應(yīng)用安全”、“高效轉(zhuǎn)發(fā)平臺”、“多層級冗余架構(gòu)”、“全方位可視化”、“安全技術(shù)融合”六大功能下一代安全防護(hù)體系，利用下一代安全防護(hù)進(jìn)行安全域隔離，通過策略阻止網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用層面攻擊行為，確保系統(tǒng)安全。同時(shí)在數(shù)據(jù)中心出口部署支持防Ddos攻擊的應(yīng)用級負(fù)載均衡設(shè)備。在互聯(lián)網(wǎng)出口部署下一代安全防護(hù)（含病毒防護(hù)、入侵檢測、行為分析等功能）及專業(yè)WAF、上網(wǎng)行為管理設(shè)備。

4 智能監(jiān)控、無人值守?cái)?shù)據(jù)中心

相比傳統(tǒng)的企業(yè)IT領(lǐng)域，以互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為核心的消費(fèi)IT，可視化管理在數(shù)據(jù)中心管理領(lǐng)域還處于較淺的應(yīng)用層次。與數(shù)據(jù)中心可視化管理相關(guān)的三維建模、圖形數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)已經(jīng)在消費(fèi)IT領(lǐng)域得到驗(yàn)證。通過完備的可視化管理手段及數(shù)據(jù)中心全冗余構(gòu)架設(shè)計(jì)，使運(yùn)維人員可實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心運(yùn)行情況，開展遠(yuǎn)程運(yùn)維操作、故障遷移，實(shí)現(xiàn)無人值守，全員值班。

可視化遠(yuǎn)程管理：數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)的主要組成部分，數(shù)據(jù)中心可視化管理覆蓋了從物理機(jī)房、基礎(chǔ)設(shè)施、資源平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用和管理的各層管理對象，整合了靜態(tài)的描述信息和動態(tài)的運(yùn)行信息，從不同維度、不同層次反映數(shù)據(jù)中心的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況和歷史發(fā)展趨勢。結(jié)合消防報(bào)警、安防監(jiān)控系統(tǒng)之間的聯(lián)動控制，提高數(shù)據(jù)中心運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性及智能化管理水平。

5 結(jié)論

通過對國內(nèi)國際數(shù)據(jù)中心建設(shè)方面的新技術(shù)、新設(shè)計(jì)理念以及建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的梳理，對國內(nèi)大型能源行業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)新技術(shù)應(yīng)用分析，指導(dǎo)發(fā)電企業(yè)數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)工作，在提升機(jī)房運(yùn)行可靠性的同時(shí)，大大降低機(jī)房能源消耗，降低PUE值；同時(shí)借助網(wǎng)絡(luò)虛擬化、服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化、數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一化及管控智能化、安全規(guī)范化，大大提升網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器資源運(yùn)行效率，減少服務(wù)器等硬件設(shè)備購置、維修投入及機(jī)房空間、空調(diào)、電源占用。從而樹立綠色環(huán)保、智能領(lǐng)先的良好企業(yè)形象。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡沛霖，夏傳鯤.淺談電力企業(yè)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)[J].才智，2011（18）.

[2]林楠，綠色數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢及建設(shè)[M].中國電機(jī)工程學(xué)會電力行業(yè)信息化年會，2012.