小微型機(jī)房綠色智能一體機(jī)解決方案

陳 實(shí)， 肖必龍

(浙江德塔森特?cái)?shù)據(jù)技術(shù)有限公司，寧波 315000)

1 方案概述

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的應(yīng)用深入，數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模趨于兩極化發(fā)展,大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、理念越來(lái)越成熟，而小微型機(jī)房應(yīng)該如何規(guī)劃建設(shè)，卻缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，目前小微機(jī)房存在的問(wèn)題具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

(1)可靠性差：設(shè)備運(yùn)行環(huán)境差、灰塵多，極易出現(xiàn)局部熱點(diǎn)和產(chǎn)生靜電，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用經(jīng)常中斷；設(shè)備使用壽命短且工作不穩(wěn)定，需要經(jīng)常重新啟動(dòng)設(shè)備。

(2)用電安全性差：機(jī)柜內(nèi)采用的是家用型插座，無(wú)法滿足機(jī)房專用配電要求，容易形成火災(zāi)隱患。

(3)機(jī)房觀感度差：柜體規(guī)格不一致，且布局不合理，柜內(nèi)設(shè)備及線纜雜亂無(wú)章，嚴(yán)重阻滯冷熱氣流組織，并且存在大量的灰塵。

(4)系統(tǒng)效率低：完全不存在能耗管理和節(jié)能措施，系統(tǒng)效率極低，造成大量的能耗浪費(fèi)，OPEX極高。

(5)應(yīng)急管理滯后：由于沒(méi)有本地或遠(yuǎn)程的基礎(chǔ)設(shè)施管控平臺(tái)，使用各類問(wèn)題不能及時(shí)反映給管理人員，對(duì)業(yè)務(wù)造成非常惡劣的影響。

基于以上問(wèn)題，筆者所在公司經(jīng)過(guò)潛心研究，開(kāi)發(fā)出的小微型機(jī)房綠色智能一體機(jī)解決方案很好地解決了上述問(wèn)題。

小微型機(jī)房綠色智能一體機(jī)以軟、硬件相結(jié)合的方式，由高性能冷池系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、消防滅火系統(tǒng)、布線系統(tǒng)及智能操作系統(tǒng)組合而成，柜內(nèi)所有產(chǎn)品單元采用機(jī)架式設(shè)計(jì)。

智能操作系統(tǒng)通過(guò)對(duì)一體機(jī)中動(dòng)力環(huán)境、動(dòng)力監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、安保監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控、多媒體報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件服務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)的感知，輔以多維數(shù)據(jù)分析，結(jié)合豐富的數(shù)據(jù)中心建設(shè)、運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，為用戶更好地使用一體機(jī)提供智能輔助。其組成結(jié)構(gòu)圖1所示。

圖1 小微型數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)組成圖

2 方案組成

2.1 冷池系統(tǒng)

高性能冷池系統(tǒng)采用獨(dú)特的冷熱循環(huán)通道設(shè)計(jì)，整個(gè)機(jī)柜內(nèi)部的冷、熱氣流交換都在內(nèi)部封閉空間內(nèi)完成，與機(jī)柜外部不聯(lián)通；其中機(jī)柜前部為冷池區(qū)，機(jī)柜后部為熱池區(qū)，通過(guò)冷熱循環(huán)交換實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的制冷和散熱，使得整個(gè)制冷系統(tǒng)更高效、節(jié)能、環(huán)保。

機(jī)柜尺寸600mm×1 260mm×2 000mm(寬×深×高),柜內(nèi)安裝容量>42U。整體拼裝式結(jié)構(gòu)，整柜靜載承重2 200kg，抗震等級(jí)不小于9級(jí)，IP51；整柜密封，前門采用雙層真空玻璃、后門采用鋼板門，具備密封防塵、降噪隔音的功能；側(cè)門采用前中后三段式側(cè)板結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)冷熱通道分離單獨(dú)；機(jī)內(nèi)配置應(yīng)急送風(fēng)排風(fēng)和智能照明裝置，滿足不同應(yīng)用環(huán)境和特殊情況。

2.2 智能布線系統(tǒng)

高效率預(yù)端接布線由光纖MPO系統(tǒng)架構(gòu)而成，為IT設(shè)備提供高速、穩(wěn)定的傳輸通道。

2.3 智能供配電系統(tǒng)

模塊化供配電系統(tǒng)由機(jī)架式供配電單元(圖2)、機(jī)架式UPS、機(jī)架式電池包和PDU模塊組成。

(1)機(jī)架式供配電單元包含UPS輸入、UPS輸出、UPS維修旁路開(kāi)關(guān)、防雷保護(hù)開(kāi)關(guān)等；同時(shí)為空調(diào)、IT設(shè)備、柜內(nèi)照明及應(yīng)急風(fēng)扇提供電源；IT設(shè)備可選擇采用UPS或市電。

(2)機(jī)架式UPS產(chǎn)品的主要特點(diǎn)：1)采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)(PFC)，大幅減少對(duì)市電電網(wǎng)的污染；2)采用先進(jìn)的DSP數(shù)字化控制技術(shù)，使UPS性能出色穩(wěn)定；3)可自行設(shè)定輸出電壓200/208/220/230/240VAC，頻率50Hz或60Hz；4)整機(jī)效率高達(dá)90%以上，ECO模式下整機(jī)效率為1；5)提供了豐富的可擴(kuò)展智能管理功能，可選擇安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控、集中監(jiān)控、干接點(diǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等功能；6)支持發(fā)電機(jī)接入；7)支持選配SNMP卡，進(jìn)行電力管理。

(3)PDU可選擇從UPS或市電取電，滿足不同設(shè)備的取電要求；應(yīng)急風(fēng)扇由UPS供電，并由微模塊監(jiān)控系統(tǒng)控制；當(dāng)電源故障、空調(diào)停機(jī)后，微模塊監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出開(kāi)啟信號(hào)，UPS為該組風(fēng)扇供電。

產(chǎn)品主要特點(diǎn)：1)標(biāo)準(zhǔn)19″設(shè)計(jì)，箱體采用優(yōu)質(zhì)SPCC；設(shè)備高度≤10U；2)配電模塊箱體采用模壓成型工藝，無(wú)邊框設(shè)計(jì)；3)箱體使用鍍鋅底板支撐，所有電器元件安裝在鍍鋅底板上面；4)配電單元箱體前面板可免工具拆卸，指示燈、智能儀表、斷路器的正面安裝方便前端維護(hù)；5)配置智能電量?jī)x，通過(guò)后置485接口上傳用電信息及總開(kāi)關(guān)狀態(tài)；6)后端采用阻燃UK端子，采用斜裝設(shè)計(jì)，方便施工；7)后端UK接線部分采用保護(hù)罩，防止異物跌落造成短路、火災(zāi)等電氣、安全隱患；8)專業(yè)接地銅排處理，不得采用箱體接地工藝；9)微斷開(kāi)關(guān)采用某品牌產(chǎn)品，UPS輸入斷路器采用動(dòng)力型。

圖2 機(jī)架式智能配電單元外觀示意圖

2.4 精密制冷系統(tǒng)

(1)機(jī)架式安裝可通過(guò)監(jiān)控單元對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和參數(shù)設(shè)定，全方位監(jiān)控、告警、通訊。

(2)溫/濕度環(huán)境恒定。

(3)采用環(huán)保制冷劑可減少碳排放。

(4)低載無(wú)凝露設(shè)計(jì)，可以使低負(fù)載(最低10%)、高濕環(huán)境中冷通道的濕度維持在20%～80%，保證6 000h以上無(wú)故障運(yùn)行。

(5)通過(guò)冗余設(shè)計(jì)可極大提升產(chǎn)品的可用性。

(6)配置高靈敏度傳感器可精確控溫，系統(tǒng)最低PUE達(dá)1.3。

(7)初投資遠(yuǎn)低于普通機(jī)房空調(diào)，優(yōu)越的制冷效果,節(jié)省更多電量。

(8)采用合理化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制冷劑管路支持上、下走管場(chǎng)景，方便施工。

(9)內(nèi)、外機(jī)接口預(yù)留端面密封截止閥，10m范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)免焊接設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)快速維護(hù)，無(wú)需動(dòng)火。

(10)主要部件支持前、后門原地維護(hù)。

(11)整機(jī)易于原地更換，維護(hù)和更換過(guò)程中不影響其他設(shè)備使用。

2.5 動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)

動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)是一款高可靠、穩(wěn)定的模塊化智能數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)與基礎(chǔ)設(shè)施通訊交互、視頻監(jiān)控等多種方式，通過(guò)智能分析和智能控制，通過(guò)人性化的展現(xiàn)方式，以及針對(duì)管理規(guī)范設(shè)置報(bào)警并推送等服務(wù)，使數(shù)據(jù)中心運(yùn)維人員及時(shí)了解數(shù)據(jù)中心的使用情況、運(yùn)行狀況、維修記錄、能量消耗等信息，讓數(shù)據(jù)中心處于健康運(yùn)營(yíng)中。

2.6 IT運(yùn)維系統(tǒng)

基于B/S架構(gòu)，web瀏覽器界面，采用最新的HTML5技術(shù)，提供功能豐富的圖形界面，具有高度集成化和先進(jìn)性、安全性、開(kāi)放性、可擴(kuò)展性、高可靠性等系統(tǒng)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)在各個(gè)機(jī)房運(yùn)行的業(yè)務(wù)系統(tǒng)、應(yīng)用程序、服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、設(shè)備以及安全系統(tǒng)等的監(jiān)測(cè)和管理，為用戶直接提供與應(yīng)用相關(guān)的集中監(jiān)測(cè)的能力、手段和工具。

2.7 云集中管控平臺(tái)

基于web的集中管理模式,遵循面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),具有高度集成化和先進(jìn)性、安全性、開(kāi)發(fā)性、可擴(kuò)展性、高效性、高可靠性等系統(tǒng)特點(diǎn)。融合了動(dòng)環(huán)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器硬件等IT基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)控，以及應(yīng)用服務(wù)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)等軟件系統(tǒng)的監(jiān)控，通過(guò)數(shù)據(jù)的聚合分析，結(jié)合數(shù)據(jù)中心運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，打造以感知、監(jiān)控、決策為核心的一體機(jī)智能操作系統(tǒng)。

最終，將網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成一個(gè)滿足“集中監(jiān)控、集中維護(hù)、集中管理”現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)管理模式需要的、面向業(yè)務(wù)和市場(chǎng)的管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)端到端的管理，全面提升服務(wù)質(zhì)量。

3 方案優(yōu)勢(shì)

創(chuàng)新性的將冷熱通道隔離，可避免冷熱氣體混流，整柜采用封閉式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低冷氣外溢。多機(jī)并柜時(shí)，冷熱通道采用貫通式設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)多柜一體化制冷，有效減少設(shè)備的電力消耗，達(dá)到節(jié)約能源、綠色環(huán)保的目的，且提升了10%～25%制冷效率。

機(jī)柜制冷應(yīng)急處理，以機(jī)柜為單位，每個(gè)機(jī)柜對(duì)應(yīng)的通道頂部安裝一組應(yīng)急散熱裝置，該應(yīng)急散熱裝置由UPS供電，并由微模塊監(jiān)控系統(tǒng)控制；當(dāng)市電斷電時(shí)，空調(diào)停止工作，柜內(nèi)溫度急劇上升，此時(shí)，應(yīng)急散熱裝置觸發(fā)，位于柜體前角規(guī)頂部的送風(fēng)貫流風(fēng)機(jī)，與位于柜體后門熱通道頂部的排風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)開(kāi)始工作，送風(fēng)量≥130 m3/h，排風(fēng)量≥120m3/h，有效避免柜內(nèi)IT設(shè)備因溫度過(guò)高而宕機(jī)。

機(jī)架式智能配電單元在傳統(tǒng)配電的基礎(chǔ)上增加了單相多功能電量?jī)x、互感器，可實(shí)時(shí)顯示并通過(guò)RS485通訊上傳電流、電壓、頻率、功率因數(shù)，有功、無(wú)功、視在功率，有功、無(wú)功電能，及電源輸出開(kāi)、關(guān)狀態(tài)信號(hào)。同時(shí)針對(duì)微小型數(shù)據(jù)中心柜內(nèi)的應(yīng)急照明、應(yīng)急散熱、用電量等實(shí)時(shí)檢測(cè)，監(jiān)控微小型數(shù)據(jù)中心的用電情況，實(shí)現(xiàn)更安全、可靠的配電保護(hù)。

機(jī)架式空調(diào)器采用PID控制，自適應(yīng)機(jī)柜內(nèi)負(fù)荷變化，采用旋轉(zhuǎn)式變頻壓縮機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)運(yùn)行頻率，精確控制機(jī)柜內(nèi)環(huán)境；與機(jī)柜服務(wù)器的負(fù)載變化實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，確保不同負(fù)載條件下，壓縮機(jī)都能保持在高效的區(qū)間運(yùn)行。

對(duì)體柜中部署的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、存儲(chǔ)等計(jì)算資源進(jìn)行監(jiān)控，完成網(wǎng)絡(luò)、CPU、內(nèi)存、硬盤等資源運(yùn)行狀態(tài)、使用率數(shù)據(jù)的采集，保障計(jì)算資源的可用性。

完成體柜中常見(jiàn)的應(yīng)用服務(wù)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)等軟件服務(wù)數(shù)據(jù)收集，對(duì)應(yīng)用服務(wù)的服務(wù)狀態(tài)、運(yùn)行效率進(jìn)行監(jiān)控。

通過(guò)對(duì)體柜中動(dòng)環(huán)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器等IT基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，應(yīng)用服務(wù)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)等軟件服務(wù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的整合，通過(guò)多維度的數(shù)據(jù)分析，結(jié)合已有的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，將一體柜故障、能耗、資源使用情況進(jìn)行可視化的展示，為用戶提供一體柜綠色、智能使用優(yōu)化建議。

4 結(jié)束語(yǔ)