期貨交易所數(shù)據(jù)中心可靠性研究與設(shè)計(jì)

周成虎，李 娜

(河南工程學(xué)院 電氣信息工程學(xué)院, 河南 鄭州 451191)

期貨交易所數(shù)據(jù)中心可靠性研究與設(shè)計(jì)

周成虎，李 娜

(河南工程學(xué)院 電氣信息工程學(xué)院, 河南 鄭州 451191)

以某期貨交易所數(shù)據(jù)中心為對(duì)象，針對(duì)數(shù)據(jù)中心的特殊性和重要性，研究網(wǎng)絡(luò)安全、交易數(shù)據(jù)容災(zāi)備份、多供電系統(tǒng)協(xié)同、安全防范、防雷接地、精密空調(diào)等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，提出了可靠性設(shè)計(jì)與防災(zāi)減災(zāi)措施，針對(duì)實(shí)施中遇到的問(wèn)題給出了解決方案,運(yùn)行證明該方案切實(shí)可行，達(dá)到了預(yù)期目的.

期貨交易所；數(shù)據(jù)中心；機(jī)房設(shè)計(jì)；可靠性

期貨交易所電子數(shù)據(jù)的安全性關(guān)系到行業(yè)的興衰.以某期貨交易所為對(duì)象，研究網(wǎng)絡(luò)安全、交易數(shù)據(jù)容災(zāi)備份、多供電系統(tǒng)協(xié)同、安全防范、防雷接地、精密空調(diào)等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，提出了可靠性設(shè)計(jì)與防災(zāi)減災(zāi)的措施.

1 期貨交易所網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)安全的方案設(shè)計(jì)

期貨交易所智能與信息系統(tǒng)包含布線系統(tǒng)、機(jī)柜系統(tǒng)、KVM管理系統(tǒng)、機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控中心顯示系統(tǒng),圖1為期貨交易所某個(gè)機(jī)房的KVM系統(tǒng)示意圖.

圖1 機(jī)房KVM系統(tǒng)示意圖Fig.1 Computer room KVM system diagram

為了應(yīng)對(duì)各種意外事故，期貨交易所分別在地下及地上不同樓層設(shè)置了互為備用的機(jī)房，在地下室設(shè)置機(jī)房，主要是為了應(yīng)對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)的影響；在地上的不同樓層設(shè)置機(jī)房則是為了避免洪水和火災(zāi)的影響.在極端情況下，任意一處機(jī)房均可承擔(dān)全部數(shù)據(jù)的處理與保存任務(wù).針對(duì)不同性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)用戶，分別設(shè)置外網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)、交易網(wǎng)與物管網(wǎng)等,對(duì)于核心的交易網(wǎng)實(shí)行全網(wǎng)物理隔離并安裝網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備.

通信線路是期貨交易所與行情商、結(jié)算銀行以及保證金監(jiān)控中心交易的數(shù)據(jù)通道，通信系統(tǒng)和交易業(yè)務(wù)系統(tǒng)具有同等的安全保障要求，所以通信系統(tǒng)和通信機(jī)房的規(guī)劃設(shè)計(jì)也是期貨交易所設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容.通信系統(tǒng)和通信機(jī)房設(shè)計(jì)建設(shè)的基本要求如下：①通信機(jī)房按主機(jī)房的標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行供電、空調(diào)、監(jiān)控等機(jī)房環(huán)境設(shè)計(jì)；②為中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)移動(dòng)等三家運(yùn)營(yíng)商的通信線路接入提供線纜敷設(shè)的管道、線槽和橋架，并為三家運(yùn)營(yíng)商提供相互獨(dú)立的機(jī)房環(huán)境；③為保障通信接入容量和線路備份，運(yùn)營(yíng)商在技術(shù)中心通信機(jī)房安裝通信設(shè)備，通過(guò)兩路管井路由的光纜分別外連接入兩個(gè)通信局，與主干傳輸網(wǎng)成環(huán)接入.

交易網(wǎng)與其他期貨交易所的聯(lián)絡(luò)依靠運(yùn)營(yíng)商的專線光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具體架構(gòu)如圖2所示.

圖2 交易網(wǎng)專線光纖網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖Fig.2 Exclusive dedicated fiber-optic network architecture diagram

由圖2可知，從通信機(jī)房接入主機(jī)房的通信線纜，三家運(yùn)營(yíng)商走不同方向的進(jìn)線槽或進(jìn)線孔;一層和二層不同的機(jī)房區(qū)域，有各自的通信接入進(jìn)線槽或進(jìn)線孔.

為滿足期貨交易對(duì)通信系統(tǒng)的高保障要求，期貨交易所的通信機(jī)房和園區(qū)通信機(jī)房分開(kāi)設(shè)計(jì).通信機(jī)房安裝園區(qū)所需傳輸設(shè)備，園區(qū)通信機(jī)房安裝園區(qū)語(yǔ)音、無(wú)線通信設(shè)備以及供期貨交易所直屬公司和深交所使用的通信系統(tǒng).運(yùn)營(yíng)商接入園區(qū)的總光纜在期貨交易所通信機(jī)房落地，根據(jù)需要從期貨交易所通信機(jī)房分接光纜接入園區(qū)通信機(jī)房.三家運(yùn)營(yíng)商期貨交易所專用通信機(jī)房的位置在二層的兩個(gè)分別供聯(lián)通和移動(dòng)使用，電信使用三層的房間.園區(qū)通信機(jī)房在設(shè)計(jì)方案中位于二層連廊位置，機(jī)房的機(jī)柜、從通信機(jī)房到主機(jī)房的通信線纜由運(yùn)營(yíng)商自行提供和安裝，其線纜為預(yù)端接線纜(包括預(yù)端接銅纜與光纖，避免光纖熔接).

2 期貨交易所供電方案

數(shù)據(jù)機(jī)房建筑面積約一萬(wàn)平方米，機(jī)柜約兩千臺(tái),采用雙路市電電源供電，并設(shè)有4臺(tái)1 800 kW柴油發(fā)電機(jī)，每路電源均可獨(dú)立供電，所有設(shè)備均由UPS不間斷電源供電[1-3],另配戰(zhàn)時(shí)應(yīng)急電源.在建筑內(nèi)設(shè)備的接口處安裝浪涌保護(hù)裝置，并對(duì)大樓的出入纜線采取屏蔽、接地等措施，減少過(guò)電壓對(duì)動(dòng)力線路及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的侵害.

供電回路與配電柜全部采用熱插拔設(shè)計(jì)，斷路器可帶負(fù)載調(diào)相，四路配電柜中的三路為滿負(fù)荷備份.UPS設(shè)備用于突然斷電后柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)之前的供電，其續(xù)流時(shí)間不長(zhǎng)，但也采用一路主供電設(shè)備和三路滿負(fù)荷備份設(shè)計(jì)相結(jié)合的辦法.為了進(jìn)一步降低火災(zāi)的影響，所有互備的電纜和光纜跨越樓層敷設(shè)時(shí)均經(jīng)由不同電纜井到達(dá)供電設(shè)備.

在每列機(jī)柜的一端設(shè)置一臺(tái)列頭柜，這臺(tái)列頭柜向本列所有機(jī)柜供電.在每列機(jī)柜的另一端設(shè)置一臺(tái)綜合布線柜，這臺(tái)布線柜向本列所有機(jī)柜提供綜合布線接入和語(yǔ)音接入，并負(fù)責(zé)溫濕度檢測(cè)、地面積水等控制信號(hào)的中繼.

3 強(qiáng)弱電井及機(jī)房過(guò)電壓保護(hù)與接地設(shè)計(jì)

防止過(guò)壓的主要措施是在各級(jí)配電箱柜加裝過(guò)壓型SPD，其標(biāo)稱放電電流應(yīng)相互配合，高壓和低壓動(dòng)力線路至少兩級(jí)過(guò)電壓保護(hù).

由運(yùn)營(yíng)商引入的通訊線路和跨區(qū)域的通訊線路全部采用光纖，光纖不會(huì)受到過(guò)電壓的影響.鎧裝光纖的外殼有可能帶來(lái)過(guò)電壓，要在鎧裝光纖的端口處將鎧裝可靠接地，每根光纖獨(dú)立安裝SPD[4].光纖交換機(jī)和光電交換機(jī)及各類弱電設(shè)備的供電線路統(tǒng)一由專用的UPS電源供電，不得就近取電，其供電系統(tǒng)也加裝SPD進(jìn)行保護(hù).

期貨交易所采用聯(lián)合接地，可有效解決水暖、電梯等設(shè)備可能帶來(lái)的過(guò)電壓影響.此外，必須考慮兩級(jí)以上漏電流保護(hù).圖3為接地系統(tǒng)示意圖.

圖3 接地系統(tǒng)示意圖Fig.3 Schematic diagram of earthed system

對(duì)于UPS輸入配電柜和精密空調(diào)配電柜，其接地要求如下：①零線銅母線排、保護(hù)接地線的銅母線應(yīng)分開(kāi)設(shè)置，做出明顯標(biāo)志且零線銅母線排與機(jī)架作絕緣處理.銅母線規(guī)格、接線螺孔數(shù)量及孔徑根據(jù)開(kāi)關(guān)容量及數(shù)量確定.②期貨交易所的防雷接地系統(tǒng)按聯(lián)合接地方式設(shè)計(jì)，其接地電阻要求小于0.1 Ω.③樓內(nèi)接地點(diǎn)應(yīng)避開(kāi)雷電流主通道，力求將接地母線連接到建筑物的基礎(chǔ)中部，禁止將每層的門(mén)窗接地線、屋頂設(shè)備接地線與機(jī)房設(shè)備的接地線就近連接在一起.值得注意的是，有些防雷引下線也在建筑物中部，機(jī)房?jī)?nèi)的接地母線不能就近與防雷引下線相連，以避免瞬時(shí)雷電流過(guò)大對(duì)接地系統(tǒng)造成影響.防靜電地板內(nèi)的等電位連接線不可就近與強(qiáng)電的接地母線相連.④在每個(gè)強(qiáng)弱電井內(nèi)各設(shè)置2根接地銅母線自接地網(wǎng)沿橋架引到頂層作為垂直接地干線.

由于機(jī)房動(dòng)力線纜較重，采用下走線的方式，在防靜電地板下設(shè)置電源線槽，內(nèi)設(shè)置50×5 mm2的接地銅母線排，各列數(shù)據(jù)機(jī)柜外殼就近與接地銅排連接，主電源槽道內(nèi)的銅母線分別與基礎(chǔ)內(nèi)2根水平接地干線連接.機(jī)房弱電線纜較輕，采用上走線的方式，在機(jī)柜上方設(shè)置弱電線槽，采用支架固定在機(jī)柜頂端，內(nèi)部設(shè)置40×4 mm2的銅母線排，采用鍍錫方式防止接觸點(diǎn)氧化，機(jī)柜內(nèi)的設(shè)備外殼就近與弱電接地銅條連接.圖4為抗靜電地板支架接地的照片.

抗靜電地板采用重復(fù)并聯(lián)接地，在地板下設(shè)置2 m×2 m的金屬網(wǎng)格，該網(wǎng)格與活動(dòng)地板支架作多點(diǎn)可靠連接，每個(gè)小格與接地體(保護(hù)接地排)可靠相連，作為抗靜電接地.圖5為機(jī)柜上方弱電線槽照片.

圖4 抗靜電地板支架接地照片F(xiàn)ig.4 Anti-static floor bracket grounding photos

圖5 機(jī)柜上方弱電線槽照片F(xiàn)ig.5 The photo of weak wire slot above cabinet

4 結(jié)語(yǔ)

期貨交易中心電子數(shù)據(jù)的安全關(guān)系到行業(yè)的興衰，地位非常重要.以某期貨交易所為對(duì)象，研究網(wǎng)絡(luò)安全、交易數(shù)據(jù)容災(zāi)備份、多供電系統(tǒng)協(xié)同、安全防范、防雷接地等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，提出了可靠性設(shè)計(jì)與防災(zāi)減災(zāi)的措施，針對(duì)實(shí)施中遇到的問(wèn)題給出了解決方案.目前，該項(xiàng)目運(yùn)行良好，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo).

[1] 高鴻峰,何禹,於斌．校園網(wǎng)無(wú)人值守核心機(jī)房的設(shè)計(jì)與管理[J]．通信學(xué)報(bào)，2006，27(Z1)：117-120．

[2] 劉彥明．交互式多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)機(jī)房應(yīng)用研究[J]．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008,36(15)：99-102．

[3] 陳峰，高玲．校園網(wǎng)環(huán)境中多機(jī)房管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)研究[J]．計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2014，40(14)：159-161．

[4] 王亮，李偉，趙厚濱．利用多機(jī)切換技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)的集中監(jiān)控[J]．電力系統(tǒng)通信，2005(157)：1-3．

Researchanddesignofafuturesexchangedatacenterreliability

ZHOU Cheng-hu，LI Na

(SchoolofElectricalInformationandEngineering,HenanInstituteofEngineering,Zhengzhou451191,China)

This paper targets a futures tower data center, specificities and characteristics of high importance for data centers, researches on data disaster recovery, network security, transaction coordination, security, lightning protection and grounding of power supply system, precision air conditioning systems design methodology. The idea is proposed of reliability design and disaster and measures, on the problems encountered in the implementation of the solution. It has been proved that the solution is practical and the desired purpose has been achieved.

building futures；data center；computer room design；reliability

2014-04-30

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61104006);河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(14A510010);鄭州市科技局民生科技進(jìn)步工程資助項(xiàng)目(131PZDGC136)

周成虎(1973-)，男，河南息縣人，講師，主要研究方向?yàn)榧す?、非接觸電能傳輸與物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù).

TU17

A

1674-330X(2014)00-0048-04