關(guān)于數(shù)據(jù)中心機房UPS系統(tǒng)擴容改造的探討

王彩杰

摘要：以上海某三甲醫(yī)院數(shù)據(jù)中心機房UPS系統(tǒng)擴容改造為例，從改造目的、方案設(shè)計、現(xiàn)場環(huán)境、切換步驟等方面，敘述UPS系統(tǒng)擴容改造過程中的注意事項，以保障切換過程中設(shè)備和業(yè)務(wù)的安全。因此前期現(xiàn)場勘察、技術(shù)方案衡量、流程步驟規(guī)劃等準備工作是非常重要的。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心;UPS;擴容;改造

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）12-0229-02

Abstract： Taking the expansion and reconstruction of UPS system in the data center of a hospital in Shanghai as an example， the matters needing attention in the process of UPS system expansion and transformation are described from the aspects of transformation purpose， scheme design， site environment and switching steps， so as to ensure the safety of equipment and business in the process of switching. Therefore， it is very important to prepare for site investigation， technical scheme measurement and process step planning.

Key words： Data center; UPS; Expansion; Reconstruction

隨著醫(yī)院業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，對信息化應(yīng)用的逐步深入，數(shù)據(jù)中心機房UPS系統(tǒng)將變得至關(guān)重要。數(shù)據(jù)中心機房UPS系統(tǒng)擴容改造風(fēng)險系數(shù)、復(fù)雜系數(shù)非常高，為解決數(shù)據(jù)中心機房UPS系統(tǒng)的高可用性，結(jié)合上海某三甲醫(yī)院數(shù)據(jù)中心機房UPS系統(tǒng)擴容改造的案例，從實際擴容改造過程和經(jīng)驗的角度，簡要分析和探討擴容改造的過程及問題的解決。

1 擴容改造UPS系統(tǒng)前期勘察

醫(yī)院數(shù)據(jù)中心機房為2011年建設(shè)，UPS系統(tǒng)由2臺K品牌低頻UPS三進三出、并機輸出，后備電池為2組各32節(jié)12V100AH。UPS負載分別已超50%，且UPS輸入配電柜無應(yīng)急維修旁路。（如圖1所示）

若其中1臺UPS損壞，數(shù)據(jù)中心機房負載壓力將會瞬間轉(zhuǎn)移至另1臺UPS，負載超出100%而造成UPS系統(tǒng)宕機、機房業(yè)務(wù)設(shè)備停機，造成數(shù)據(jù)中心機房安全事故，給醫(yī)院信息化業(yè)務(wù)帶來極大影響。

考慮到UPS系統(tǒng)目前存在問題、用電需求，為滿足醫(yī)院業(yè)務(wù)的發(fā)展，故需對現(xiàn)UPS系統(tǒng)進行擴容改造。

2 擴容改造UPS系統(tǒng)改造思路

數(shù)據(jù)中心機房UPS系統(tǒng)改造的主要目的是增強設(shè)備電源供電的可靠性和安全性，有效延長數(shù)據(jù)中心機房的整體使用壽命。與新建機房不同的是UPS系統(tǒng)擴容改造必須在不影響現(xiàn)有設(shè)備安全穩(wěn)定運行的前提下進行。整個UPS系統(tǒng)擴容改造工程風(fēng)險大、難度高、涉及面廣[1]。

原UPS系統(tǒng)為2臺并機輸出，機柜2路PDU都為同1路電源，無法做到冗余。為保障改造后的UPS系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定，新增1臺輸入柜電柜、1臺輸出配電柜，2臺K品牌低頻系列UPS三進三出、并機輸出，組成獨立一套UPS系統(tǒng)，與原有UPS組成完全獨立的“雙母線”冗余系統(tǒng)，也就是說每個機柜內(nèi)的2個PDU取自2套完全獨立的UPS系統(tǒng)輸出，這樣即使出現(xiàn)1套UPS系統(tǒng)完全宕機的極端情況，另1套UPS系統(tǒng)也可獨立承擔整個數(shù)據(jù)中心機房的不間斷安全運行，為機房的安全性提供了有力的保障，大大降低了擴容改造風(fēng)險[2]。（如圖2所示）

3 擴容改造UPS系統(tǒng)準備工作

1）為了防止UPS系統(tǒng)切換過程發(fā)生突發(fā)事件，檢查所有機柜設(shè)備是否為雙電源供電，若為單電源設(shè)備，選擇合理時間切換至STS設(shè)備（靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)）。

2）機柜業(yè)務(wù)等級劃分可根據(jù)業(yè)務(wù)的輕重緩急和影響范圍劃分4個等級：一級（影響全院業(yè)務(wù)、不能停機、制定應(yīng)急預(yù)案）、二級（影響部分科室業(yè)務(wù)、可停機、制定應(yīng)急預(yù)案）、三級（影響范圍小、可停機）、四級（不影響、可停機）。

3）UPS系統(tǒng)擴容改造為新增一套UPS系統(tǒng)與原UPS系統(tǒng)互為冗余，因此需向后勤部門申請新增2條市電電路，且分別來自不同母線。

4）UPS系統(tǒng)擴容改造實施空間及后期維護搬遷、管線走向、承重架安裝等因素，因此需對UPS系統(tǒng)安裝位置進行合理規(guī)劃。

4 擴容改造UPS系統(tǒng)改造流程

1）新增UPS系統(tǒng)中UPS3＼4輸入配電柜電纜：常用電及備用電總電纜安裝;UPS3、UPS4主路輸入安裝，UPS3＼4應(yīng)急維修旁路輸入電纜安裝。

2）新增UPS系統(tǒng)中UPS3、UPS4主機電纜：UPS3、UPS4主路輸入電纜安裝、電池輸入電纜安裝、輸出電纜連接安裝。

3）新增UPS系統(tǒng)中UPS3＼4輸出配電柜：UPS3、UPS4主路輸出電纜安裝，UPS3＼4應(yīng)急維修旁路輸出電纜安裝，機柜PDU電纜安裝，機柜PDU電纜（機柜端）工業(yè)插頭安裝。

4）為保障新增UPS系統(tǒng)上線后的安全性、可靠性，需對UPS3、UPS4主機拷機：閉合常用電、備用電總空開;UPS3＼4輸入配電柜內(nèi)，閉合輸入總空開;UPS3＼4輸入配電柜內(nèi)，閉合UPS3、UPS4主路輸入空開（應(yīng)急維修旁路空開保持斷開狀態(tài)）;UPS3、UPS4開機（閉合UPS3、UPS4電池空開）并測試;分別閉合UPS3、UPS4輸出總空開對UPS主機進行拷機，機柜內(nèi)可加載測試設(shè)備，持續(xù)24小時拷機測試，查看UPS3、UPS4主機運行狀態(tài)無異常后，方可進行UPS系統(tǒng)機柜切換。

5 擴容改造UPS系統(tǒng)機柜切換注意事項

1）根據(jù)各機柜用電負載量及機柜等級進行評估，采用最小用電負載量或四級機柜依次進行切換，主要作用是保障UPS1、UPS2單相負載的穩(wěn)定性和影響風(fēng)險最小。最小用電負載量或四級機柜切換完成后，觀察UPS系統(tǒng)的運行狀態(tài)是否正常穩(wěn)定，方可對大負載或高等級機柜進行切換。

2）考慮大負載或高等級機柜切換的安全性，可采用第三臨時供電設(shè)備過渡切換，如不經(jīng)過第三臨時供電設(shè)備過渡，切換時機柜內(nèi)第1路PDU將斷電，此時所有設(shè)備負載都將轉(zhuǎn)移至第2路PDU，第2路PDU負載瞬間將達到峰值或過載而跳閘，風(fēng)險極大。因此采用第三臨時供電設(shè)備進行過渡切換，依次將機柜內(nèi)第1路PDU插頭至第三方供電設(shè)備后，將此路PDU進行斷電切換，待切換完成后，檢查此PDU供電是否正常，方可將第三方供電設(shè)備上的插頭再依次切回。

3）UPS系統(tǒng)擴容改造之后，設(shè)備供電是否安全平衡地切換到UPS系統(tǒng)是否個擴容改造的最后一步，也是最關(guān)鍵的一步[3]。在UPS系統(tǒng)切換之前，要進行嚴格、徹底的檢查和檢測，以確保電源電壓、相序等正確。整個切換過程需要進行方案的編寫、分析、論證，并做好風(fēng)險控制措施，確保UPS系統(tǒng)切換過程快速、安全、穩(wěn)定[4]。

6 總結(jié)

醫(yī)院數(shù)據(jù)中心機房UPS系統(tǒng)擴容改造的實施工作歷時近兩周，加上前期現(xiàn)場勘察、準備工作的時間，共2個月。通過院務(wù)處、信息科、UPS廠家等多個單位部門參與，一天兩夜完成擴容改造工作。經(jīng)過此次擴容改造工作，主要解決兩個方面問題：UPS系統(tǒng)從單一系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為主備冗余系統(tǒng);新增UPS系統(tǒng)應(yīng)急維修旁路，便于安全地對UPS系統(tǒng)進行維修拆除。此次擴容改造工作從前期現(xiàn)場勘察、方案擬定到后期實施，進行了多次詳細的過程模擬，制訂了總體工作進度、應(yīng)急預(yù)案等，切換步驟一步一流程圖紙，最終平穩(wěn)安全地完成切換過程。

參考文獻：

[1] 樊金巧.中心機房配電系統(tǒng)改造[J].軟件導(dǎo)刊，2007，6（21）：40-41.

[2] 范向東，孫恒，侯斌.淺談機房UPS系統(tǒng)升級改造工作[J].中國數(shù)字醫(yī)學(xué)，2017，12（10）：42-44.

[3] 高春榮，胡君，劉建立.談數(shù)據(jù)中心機房配電系統(tǒng)設(shè)計及施工[J].山西建筑，2012，38（10）：143-144.

[4] 代斌.數(shù)據(jù)中心機房配電系統(tǒng)改造分析[J].信息與電腦（理論版），2018（2）：1-2，11.

【通聯(lián)編輯：梁書】