左華京，陳思全，陳 明

（中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院有限公司工程技術(shù)中心，北京 100120）

模塊化既是智能化數(shù)據(jù)中心發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)產(chǎn)物，也是其閉環(huán)體系的重要組成部分。數(shù)據(jù)中心機(jī)房的基礎(chǔ)設(shè)施主要包含供配電系統(tǒng)、空調(diào)制冷系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)中心的“智能”體現(xiàn)在機(jī)房整個(gè)運(yùn)行的自動(dòng)化、人性化和科學(xué)化上［1］。模塊部署是數(shù)據(jù)中心基于云計(jì)算技術(shù)的全新一代部署方式。數(shù)據(jù)中心機(jī)房微模塊采用模塊化設(shè)計(jì)理念，不僅可以應(yīng)對(duì)服務(wù)器不斷更新發(fā)展的變化，也可以最大程度地降低基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)電廠數(shù)據(jù)化中心機(jī)房環(huán)境耦合的目的。微模塊作為數(shù)據(jù)中心機(jī)房的基本單位進(jìn)行布置，即每個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)房微模塊作為一個(gè)單獨(dú)封閉的空間，其內(nèi)部包含IT機(jī)柜、供配電、空調(diào)制冷、智能安防及監(jiān)控、綜合布線等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了集供配電、空調(diào)制冷及智能化管理組件于一體。一體化的模式使微模塊式的數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)了智能、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行目的，以最少的投資，獲得更多的收益回報(bào)，從而降低運(yùn)營(yíng)成本等費(fèi)用，并增強(qiáng)數(shù)據(jù)中心部署的機(jī)動(dòng)性和靈活性［2］。

1 模塊式智能化數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢(shì)

1.1 整體快速部署

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房需要很長(zhǎng)的建設(shè)時(shí)間。與之相比較，微模塊式數(shù)據(jù)中心機(jī)房可根據(jù)實(shí)際的建設(shè)目標(biāo)，以高效精確的設(shè)計(jì)搭建系統(tǒng)架構(gòu)，迅速完成建設(shè)目標(biāo)。微模塊批量成套組裝的生產(chǎn)模式可以達(dá)到現(xiàn)貨不間斷供應(yīng)的目的，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程化的接連方式可大幅度減少微模塊現(xiàn)場(chǎng)配置與連接的安裝量。

1.2 方便擴(kuò)容延伸、分期建設(shè)

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的擴(kuò)容性較差，微模塊式的數(shù)據(jù)中心機(jī)房具有方便擴(kuò)容并且可以分期、分批建設(shè)的優(yōu)點(diǎn)。數(shù)據(jù)中心機(jī)房采用微模塊的系統(tǒng)架構(gòu)，建設(shè)過(guò)程中可以分批逐步增加微模塊的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)模塊快速擴(kuò)容并且分期建設(shè)的需求。微模塊式數(shù)據(jù)中心機(jī)房的應(yīng)用可以明顯減少數(shù)據(jù)中心在使用期間的實(shí)際成本。

1.3 提高數(shù)據(jù)中心機(jī)房的穩(wěn)定性

采用標(biāo)準(zhǔn)化的微模塊可使數(shù)據(jù)中心機(jī)房高度穩(wěn)定并且可靠，這樣做將會(huì)使整個(gè)機(jī)房系統(tǒng)提升穩(wěn)定性。與此同時(shí)，微模塊數(shù)據(jù)中心可按照業(yè)主方的實(shí)際需要，依照數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)等級(jí)，在供配電設(shè)計(jì)上采用多種方案進(jìn)行配置，并滿足相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 綠色環(huán)保、資源整合、節(jié)能降耗為一體的有機(jī)整體

數(shù)據(jù)中心機(jī)房所耗用的電力資源成本占據(jù)了其運(yùn)營(yíng)期間整體成本中很大的一部分。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，微模塊式數(shù)據(jù)中心機(jī)房的制冷效率至少高于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)機(jī)房制冷效率的10%。微模塊數(shù)據(jù)中心機(jī)房若結(jié)合自然冷卻風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，PUE值可降至1.25以下。

1.5 一體化分布式部署

批量復(fù)制、按需擴(kuò)展以及三房合一，即IT 機(jī)房、UPS 電源室和空調(diào)機(jī)房統(tǒng)一合并成IT 機(jī)房，并要求數(shù)據(jù)中心提供明確統(tǒng)一的接口。模塊化機(jī)房按需要逐步建設(shè)，即從統(tǒng)一部署建設(shè)一個(gè)機(jī)房改為按一個(gè)個(gè)微模塊分期進(jìn)行建設(shè)，快速的機(jī)房部署能力可提升其對(duì)快速發(fā)展需求能力的自適應(yīng)性。

1.6 解除模塊與基礎(chǔ)建設(shè)的相關(guān)聯(lián)系性

在傳統(tǒng)機(jī)房“一步到位”的建設(shè)模式下，供配電設(shè)備和空調(diào)制冷設(shè)備均一次性投入，建造成本所耗資金占用量大，資源閑置率頗高［3］。而智能化數(shù)據(jù)中心一次性規(guī)劃，分期進(jìn)行投資，快速部署各部件，解除了IT 建設(shè)與基礎(chǔ)建設(shè)的聯(lián)系性，即數(shù)據(jù)中心土建主體結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)水電一次性完成建設(shè)。數(shù)據(jù)中心模塊可按實(shí)際需求進(jìn)行靈活部署。微模塊數(shù)據(jù)中心的各個(gè)組件均為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品并預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)接口，可達(dá)到模塊化產(chǎn)品快速生產(chǎn)發(fā)貨、現(xiàn)場(chǎng)快速組裝的目的，從而有效提高ROI（投資回報(bào)率），同時(shí)使CAPEX（基建成本）下降約10%。

1.7 解除模塊內(nèi)部部件與通道結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性

通常情況下，服務(wù)器的正常生命周期為3～5年，數(shù)據(jù)中心的正常生命周期為10～15 年。倘若服務(wù)器隨著時(shí)代發(fā)展更新?lián)Q代，微模塊便可通過(guò)調(diào)整內(nèi)部供配電和空調(diào)制冷因數(shù)，輕松適應(yīng)外部硬件所產(chǎn)生的變化，以達(dá)到提升微模塊數(shù)據(jù)中心機(jī)房自適應(yīng)性的目的。

1.8 智能管理架構(gòu)

單模塊與整體數(shù)據(jù)中心機(jī)房進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)視控制，可提升數(shù)據(jù)中心機(jī)房運(yùn)維效率，減少不必要的人力成本。數(shù)據(jù)中心機(jī)房的每個(gè)微模塊設(shè)置一套就地顯示觸摸屏裝置，通過(guò)國(guó)際通用的通信接口，將其連接到交換機(jī)上，以達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房模塊整體監(jiān)控管理的目標(biāo)，從而縮減巡檢次數(shù)，提升運(yùn)維效率，可不設(shè)常規(guī)人員值班。

2 模塊化數(shù)據(jù)中心整體架構(gòu)

模塊智能化數(shù)據(jù)中心機(jī)房采用all-in-room 建設(shè)模式。一體化的數(shù)據(jù)中心機(jī)房包含了機(jī)柜及通道系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、空調(diào)制冷系統(tǒng)、智能安防、周界防護(hù)以及綜合布線系統(tǒng)等。其模塊可直接安裝在數(shù)據(jù)中心的水泥地面或防靜電地板上。微模塊智能化數(shù)據(jù)中心機(jī)房主要采用密封冷/熱通道的部署方式。

2.1 機(jī)柜及通道系統(tǒng)

機(jī)柜系統(tǒng)須符合IEC 60297-1 中所制定的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一機(jī)柜尺寸，并采用前后風(fēng)道。機(jī)柜總承重應(yīng)符合GB 50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》中所提的要求，倘若數(shù)據(jù)中心機(jī)房實(shí)際樓板的承重不滿足要求，須對(duì)樓板進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固。數(shù)據(jù)中心天窗主要用于模塊通道的密封，若模塊與整體數(shù)據(jù)中心機(jī)房共用一套消防系統(tǒng)，可采用全自動(dòng)電動(dòng)翻轉(zhuǎn)天窗，通過(guò)電磁鎖觸發(fā)裝置實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)天窗的功能。每個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房模塊在密封通道的兩端安裝智能門禁系統(tǒng)，運(yùn)維人員可以有針對(duì)性對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)與調(diào)試。模塊可根據(jù)工程實(shí)際建筑尺寸，使用推拉門或者雙開外開旋轉(zhuǎn)門。機(jī)柜走線槽分為信號(hào)電纜線槽及電源電纜線槽，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電纜之間的隔離布置。

2.2 供配電系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)是整個(gè)智能化數(shù)據(jù)中心機(jī)房中十分重要的基礎(chǔ)工程，因此數(shù)據(jù)中心對(duì)供配電系統(tǒng)的可靠及穩(wěn)定性有著極高的要求。本工程的重點(diǎn)主要考慮供配電系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性、可維護(hù)性及在線擴(kuò)展性。IT 系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)通過(guò)UPS 電源供配電，強(qiáng)弱電纜應(yīng)分離走線。模塊化機(jī)房?jī)?nèi)可采用一體化UPS配電，并且配有電流、電壓、功耗和溫度的檢測(cè)功能。

2.3 空調(diào)制冷系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心空調(diào)制冷系統(tǒng)采用了行級(jí)精密空調(diào)和封閉通道相結(jié)合的高效制冷方式。行級(jí)精密空調(diào)、機(jī)柜以及通道系統(tǒng)共同組成了一個(gè)封閉空間。行級(jí)空調(diào)交叉分布在機(jī)柜之間以便縮短送風(fēng)制冷距離，從而達(dá)到提高制冷效率的目的。

2.4 智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)

微模塊式智能化數(shù)據(jù)中心機(jī)房的智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)主要由采集終端、信息傳輸設(shè)備、信息化軟件及管控平臺(tái)等組成。通過(guò)模塊化的規(guī)劃設(shè)計(jì)思路及柔性拓展的物理架構(gòu)，管理系統(tǒng)不僅可以對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行有效管理，也可對(duì)分散布置的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行集中監(jiān)管。管理平臺(tái)需要具備優(yōu)良的可視化界面，也可以根據(jù)業(yè)主的實(shí)際需求設(shè)計(jì)定制化功能界面。

智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)主要管理如下設(shè)備：

1）國(guó)際通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口：數(shù)據(jù)中心機(jī)房管理系統(tǒng)可向第三方信息系統(tǒng)提供國(guó)際通用的協(xié)議形式和標(biāo)準(zhǔn)接口，滿足與第三方系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息的交換互通。為滿足不同設(shè)備的接入要求，系統(tǒng)提供多種協(xié)議的擴(kuò)展機(jī)制。

2）周邊環(huán)境采集設(shè)備：包括紅外傳感器、溫濕度儀、煙霧探測(cè)儀等，并將監(jiān)測(cè)信號(hào)傳送到集中監(jiān)控室，以便運(yùn)維人員對(duì)機(jī)房整體環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視［4］。

3）視頻設(shè)備：包括工業(yè)電視及網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)。

4）動(dòng)力設(shè)備：包括精密空調(diào)、UPS 電源、配電柜及ATS等。

2.5 門禁系統(tǒng)

模塊數(shù)據(jù)中心的密閉通道門由門禁執(zhí)行器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。門禁執(zhí)行器通過(guò)檢測(cè)識(shí)別讀卡器刷卡狀態(tài)、指紋信息、開門按鈕信息以及消防聯(lián)動(dòng)信息，打開電子門鎖。此外，還具備門禁權(quán)限管理、進(jìn)出門記錄、告警記錄等功能。

3 結(jié)語(yǔ)

智能化數(shù)據(jù)中心被數(shù)據(jù)中心行業(yè)公認(rèn)為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),很多重量級(jí)廠家早已投入大量的科研力量對(duì)智能化中心開展研究工作，并迅速發(fā)布了基于智能化數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品的綜合解決方案以便率先搶占市場(chǎng)先機(jī)。將智能化技術(shù)融合在數(shù)據(jù)中心技術(shù)中，促使其向可靠、節(jié)能、綠色、高效的目標(biāo)發(fā)展，不僅可以滿足電廠信息化機(jī)房對(duì)基本業(yè)務(wù)的需求，也使其在未來(lái)的發(fā)展中創(chuàng)造出更多的價(jià)值。