湖北師范大學(xué)：智能微模塊方案重構(gòu)機(jī)房

文/石曙東

建設(shè)背景及目標(biāo)

湖北師范大學(xué)是一所以教育學(xué)、文學(xué)、理學(xué)、工學(xué)為主要學(xué)科門類，以教師教育為特色，以服務(wù)基礎(chǔ)教育為主體的省屬重點(diǎn)本科高等師范院校，具有碩士學(xué)位授予權(quán)，是全國本科教學(xué)工作水平評估優(yōu)秀學(xué)校、國家產(chǎn)教融合發(fā)展工程應(yīng)用型本科建設(shè)高校、湖北省國內(nèi)“雙一流”建設(shè)高校。

為加快教育現(xiàn)代化和教育強(qiáng)國建設(shè)，推進(jìn)新時(shí)代教育信息化發(fā)展，培育創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展新引擎，結(jié)合國家“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、新一代人工智能等重大戰(zhàn)略的任務(wù)安排和《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020 年）》《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》《教育信息化“十三五”規(guī)劃》等文件要求，從2016 年開始啟動并逐步推進(jìn)教育信息化2.0 建設(shè)進(jìn)程。

總體建設(shè)以堅(jiān)持育人為本、堅(jiān)持融合創(chuàng)新、堅(jiān)持系統(tǒng)推進(jìn)、堅(jiān)持引領(lǐng)發(fā)展為基本原則，深入推進(jìn)“三通兩平臺”，實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面普及應(yīng)用。貫徹“三全兩高一大”發(fā)展目標(biāo)，緊跟教育信息化2.0 行動計(jì)劃，全面的、逐步的實(shí)現(xiàn)教育信息化發(fā)展改革。

教育信息化的發(fā)展如同一項(xiàng)建設(shè)工程，最重要的就是“基礎(chǔ)”，一座座拔地而起摩天大廈，人們大多只驚艷它華麗的外表，高聳的氣勢，卻很少人關(guān)注到支撐起它的是長年累月修筑的根基，地基的深度決定了樓的高度。教育信息化的發(fā)展也一定要做好基礎(chǔ)建設(shè)，要有足夠的健壯性、穩(wěn)定性、可持續(xù)發(fā)展性。湖北師范大學(xué)從這個(gè)角度出發(fā)，開展了智慧校園基礎(chǔ)平臺的建設(shè)。

湖北師范大學(xué)智慧校園基礎(chǔ)平臺建設(shè)主要分為三部分：智能模塊化機(jī)房建設(shè)、云數(shù)據(jù)中心建設(shè)及智慧校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，端到端采用華為解決方案，打造千萬級智慧校園，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)的使用、業(yè)務(wù)的演進(jìn)發(fā)展提供可靠的基礎(chǔ)平臺，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)平臺“黑土地”+應(yīng)用模塊“百花齊放”的建設(shè)效果，緊跟教育信息化2.0 的建設(shè)步伐。

模塊化機(jī)房建設(shè)

基礎(chǔ)平臺的機(jī)房部分，考慮長期的機(jī)房使用情況，存在以下問題：

能耗高：原機(jī)房采用傳統(tǒng)的UPS、下送風(fēng)的空調(diào)，設(shè)備老舊、設(shè)備能效低、機(jī)房的PUE 值高達(dá)2.5 以上，不符合綠色機(jī)房的標(biāo)準(zhǔn)，能耗非常高，機(jī)房電費(fèi)開銷占后期運(yùn)維的主要部分。

擴(kuò)容難：業(yè)務(wù)機(jī)柜已滿配，且UPS不能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容、機(jī)房面積規(guī)劃不足，不能實(shí)現(xiàn)機(jī)柜以及設(shè)備的按需擴(kuò)容，難以滿足后期業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用的持續(xù)發(fā)展。

運(yùn)維難：原機(jī)房部署簡單監(jiān)控系統(tǒng)，運(yùn)維依賴人工，不能實(shí)現(xiàn)無人化的值守、不能實(shí)現(xiàn)故障定位，整體運(yùn)維存在較高的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

基于以上原因,湖北師范大學(xué)采用智能微模塊方案重新設(shè)計(jì)機(jī)房，可實(shí)現(xiàn)，安全可靠，模塊化UPS，所有功率模塊、旁路模塊、監(jiān)控模塊均支持熱插拔，支持2N 雙總線系統(tǒng)，確保系統(tǒng)的可靠性。強(qiáng)電和弱電，光纖和網(wǎng)線均分開走線，減少電磁干擾。具備應(yīng)急通風(fēng)功能，如空調(diào)出現(xiàn)故障，機(jī)房溫度過高時(shí)，自動打開天窗。綠色節(jié)能，降低運(yùn)維成本：直流變頻高效制冷，綠色節(jié)能：采用密閉冷熱通道隔離技術(shù)，大大提高制冷效率；制冷采用精密空調(diào)水平送風(fēng)，冷量按需分配，比傳統(tǒng)機(jī)房省30%～50% 的能耗。采用高效供電方案，降低供電系統(tǒng)自身供電能耗和衰耗，提高供電效率。先進(jìn)高效的模塊化UPS 系統(tǒng)，UPS 整機(jī)達(dá)到96%超高效率。通過采用模塊化UPS、行級空調(diào)、密閉冷通道、智能管理監(jiān)控等手段，整體有效降低機(jī)房能耗，微模塊全年P(guān)UE 1.6 左右，達(dá)到工信部對新建數(shù)據(jù)中心的節(jié)能要求。模塊化標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)，分期部署，按需擴(kuò)容：機(jī)房規(guī)劃4 個(gè)微模塊，初期上兩個(gè)微模塊，供配電一期已全部到位，后期擴(kuò)容增加微模塊即可，一周即可實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)上線。完善的監(jiān)控管理系統(tǒng)：支持短信告警、手機(jī)APP運(yùn)維，不管出差還是家中通過手機(jī)APP即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)機(jī)房無人化的值守。支持故障定位，定位故障部件，迅速解決故障問題。具體實(shí)景如圖1 所示。

圖 1 機(jī)房建設(shè)實(shí)景

云數(shù)據(jù)中心建設(shè)

基礎(chǔ)平臺主要應(yīng)用于智慧校園平臺和一卡通平臺，原有系統(tǒng)建設(shè)模式采用各應(yīng)用系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)，應(yīng)用系統(tǒng)包括教務(wù)管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、水電控系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)等，每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)是相互獨(dú)立的，信息編碼標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，這些應(yīng)用系統(tǒng)都是信息孤島。導(dǎo)致教師和學(xué)生手中的證卡多，對應(yīng)不同應(yīng)用系統(tǒng)要使用不同用戶名和登錄密碼數(shù)據(jù)存放在不同的數(shù)據(jù)庫給使用帶來諸多不便，不利于學(xué)校的統(tǒng)一管理。

為解決信息孤島問題，通過智慧校園平臺和數(shù)據(jù)中心平臺建設(shè)，對前期各種系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互通，對學(xué)校信息化建設(shè)發(fā)展具有重大意義。云數(shù)據(jù)中心整體架構(gòu)如圖2 所示。

首先，在管理效率上有所提升，管理員通過管理平臺對容量、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表分析，快速掌握網(wǎng)元、業(yè)務(wù)的KPI 及健康度，支撐運(yùn)維決策、云平臺后續(xù)的規(guī)劃等；其次，考慮信息化業(yè)務(wù)的長遠(yuǎn)發(fā)展，通過云化架構(gòu)建設(shè)方案，以服務(wù)化的方式對外提供資源，符合當(dāng)前業(yè)界IT 主流的發(fā)展方向，為學(xué)校未來業(yè)務(wù)的發(fā)展、新業(yè)務(wù)的上線提供了保障；此外，在部署實(shí)施上，通過模塊化架構(gòu)快速部署，保證業(yè)務(wù)快速上線。

在整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)的過程中，也促進(jìn)了湖北師范大學(xué)人才與隊(duì)伍的建設(shè)，通過項(xiàng)目交付，華為定期組織培訓(xùn)交流，提升了學(xué)校專業(yè)人員的云計(jì)算技術(shù)能力，加強(qiáng)了全員的信息化能力，為學(xué)校培養(yǎng)了一大批專業(yè)化技術(shù)人員，對學(xué)校信息化發(fā)展具有促進(jìn)作用。

網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

整個(gè)校園信息化建設(shè)的最后一部分就是智慧校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。湖北師范大學(xué)設(shè)有20 個(gè)教學(xué)院，10 個(gè)一級學(xué)科碩士點(diǎn)，7 個(gè)專業(yè)學(xué)位碩士點(diǎn)，68 個(gè)本科專業(yè)；學(xué)校師資力量雄厚，現(xiàn)有專任教師884 人，教授128 人，副教授293 人。具有博士學(xué)位的242 人，碩士學(xué)位的510 人。原有校園網(wǎng)絡(luò)無法適應(yīng)眾多院系教師、學(xué)生的日常工作學(xué)習(xí)和科學(xué)研究的需求。且存在如下問題：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備老化、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不合理、網(wǎng)絡(luò)缺乏安全保護(hù)，存在安全隱患、校園認(rèn)證計(jì)費(fèi)存在瓶頸、校園無線網(wǎng)絡(luò)未覆蓋。針對以上問題進(jìn)行了全網(wǎng)的整改優(yōu)化。

圖2 云數(shù)據(jù)中心整體架構(gòu)

全網(wǎng)采用華為設(shè)備整改現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，已解決原有問題，并進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化管理，提供演進(jìn)路線，保證網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展，通過功能區(qū)域劃分提升管理效率，采用扁平化結(jié)構(gòu)、高可靠核心集群、上下行雙鏈路、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)雙機(jī)部署、出口安全防御等方式提升網(wǎng)絡(luò)性能及可靠性。除此之外，無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)全面普及，覆蓋全部學(xué)生宿舍、教室、實(shí)驗(yàn)室、教師辦公區(qū)域以及室外廣場等場景，結(jié)合有線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)有線無線網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理，無線建設(shè)部分中，除采用傳統(tǒng)方式外，還采用大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，主動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題、保障無線網(wǎng)絡(luò)的使用體驗(yàn)，基本達(dá)到了無線校園、數(shù)字校園的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

基礎(chǔ)設(shè)施決定上層建筑，基于以上三部分的建設(shè)，湖北師范大學(xué)真正打造了教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施的“黑土地”，對于教育信息化的可持續(xù)發(fā)展提供充足的“養(yǎng)料”，為后續(xù)教學(xué)應(yīng)用覆蓋全體教師和學(xué)生打好了基礎(chǔ)，湖北師范大學(xué)已經(jīng)走在教育信息化2.0 建設(shè)的道路上，隨著學(xué)校的推動信息化應(yīng)用水平和師生信息化素養(yǎng)也會逐步提高，最終構(gòu)建一個(gè)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的大平臺，努力探索新時(shí)代人才培養(yǎng)的新模式。