基于FusionModul e智能微模塊數(shù)據(jù)中心部署方案研究

董李鵬 張 鋒

（陽城縣人民政府辦公室，山西 陽城 048100）

1 引言

數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)計(jì)算、交換和存儲(chǔ)的中心，是各種軟硬件資源以及關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成。數(shù)據(jù)中心需要具備安全可靠的機(jī)房基礎(chǔ)環(huán)境、豐富的帶寬資源、健壯的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、成熟高效的運(yùn)維管理[1]。隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和產(chǎn)品的規(guī)范化，人們?cè)絹碓街匾晹?shù)據(jù)中心的規(guī)劃設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心部署建設(shè)周期長、造價(jià)高，設(shè)備使用密度低、靈活性差[2]，已無法滿足新業(yè)務(wù)的建設(shè)需求。因此在這種情況下，高標(biāo)準(zhǔn)、快部署、低能耗、精管控、高可靠的模塊化數(shù)據(jù)中心優(yōu)勢(shì)不斷顯現(xiàn)，其逐漸成為未來數(shù)據(jù)中心發(fā)展的主流趨勢(shì)。

2 模塊化數(shù)據(jù)中心

2.1 模塊化數(shù)據(jù)中心架構(gòu)

模塊化數(shù)據(jù)中心（Modular Data Center，MDC）是一整套完整的數(shù)據(jù)中心解決方案，主要是將供電、機(jī)柜、通道、制冷、配電、布線、動(dòng)環(huán)、管理等專業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行整合[3]，依據(jù)流程優(yōu)化思想，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過工廠預(yù)制的方式生產(chǎn)成相應(yīng)的功能模塊，采用現(xiàn)場(chǎng)搭積木的方法快速部署完成。自美國Sun公司于2007年發(fā)布了世界首個(gè)移動(dòng)式數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品Sun Blackbox后，這種全部集成、靈活配置、節(jié)能環(huán)保的解決方案得到了眾多信息企業(yè)的關(guān)注，隨后各方力量爭相吸納其先進(jìn)理念，陸續(xù)推出各類模塊化數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品[2]，如艾默生SmartSolutions、華為FusionModule。

2.2 FusionModule智能微模塊

華為FusionModule2000智能微模塊數(shù)據(jù)中心解決方案采用一體化集成設(shè)計(jì)。結(jié)合業(yè)界領(lǐng)先的人工智能技術(shù)，F(xiàn)usionModule智能微模塊集成了iPower智能供配電、iCooling智能溫控和iManager智能營維等智能特性，如圖1所示，以AI技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)中心供配電、溫控、管理系統(tǒng)進(jìn)行智能優(yōu)化分析，有效降低數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)能耗，提高數(shù)據(jù)中心可靠性和可用性，使得數(shù)據(jù)中心更加簡單、高效、可靠。

圖1 FusionModule功能體系

iPower智能供配電：通過智能化監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)供配電全鏈路進(jìn)行檢測(cè)，做到可視可管。具備告警收斂和故障主動(dòng)隔離技術(shù)，通過對(duì)故障告警進(jìn)行智能分析，迅速定位根因告警，減少告警風(fēng)暴和故障排查時(shí)間。故障主動(dòng)隔離可將故障部件主動(dòng)切斷，避免故障蔓延導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷，全面提升供配電系統(tǒng)可靠性。

iCooling智能溫控：通過對(duì)溫控系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用AI技術(shù)進(jìn)行智能分析，計(jì)算最優(yōu)化制冷狀態(tài)，并將運(yùn)行數(shù)據(jù)存入本地?cái)?shù)據(jù)庫，不斷學(xué)習(xí)優(yōu)化，智能尋優(yōu)，有效降低溫控系統(tǒng)能耗，確保機(jī)房溫度場(chǎng)穩(wěn)定[4]。

iManager智能營維：包含電力管理、空間管理和冷量管理，通過可視化的3D視圖，全方位幫助運(yùn)營者管理數(shù)據(jù)中心，并通過人工智能技術(shù)執(zhí)行故障預(yù)測(cè)、資產(chǎn)自動(dòng)盤點(diǎn)等工作，降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本，打造綠色智能數(shù)據(jù)中心[4]。

3 部署案例

2019年以來，陽城縣確立了四輪驅(qū)動(dòng)、兩路并進(jìn)、四箭齊發(fā)、五城同建的高質(zhì)量發(fā)展“4245”戰(zhàn)略，啟動(dòng)以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主要特征的智慧城市建設(shè)，而智慧城市的物理根基則在于云數(shù)據(jù)中心。根據(jù)前期調(diào)研，發(fā)現(xiàn)部分單位雖有自建機(jī)房，但均未按照標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，存在環(huán)境差、能耗高、安全弱等問題?；诖?，縣政府與華為合作，采用華為智能微模塊數(shù)據(jù)中心解決方案，參照B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，打造全縣統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)中心，以實(shí)現(xiàn)資源共享、系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)融通的目標(biāo)。

大數(shù)據(jù)中心總建筑面積1100 m2，一層為數(shù)據(jù)機(jī)房和指揮中心，二層為5G展廳及多功能會(huì)議室。其中，機(jī)房占地300m2，安裝3組模塊，60個(gè)機(jī)柜，預(yù)留40個(gè)機(jī)柜用來擴(kuò)容，全部采用雙排1200mm寬密封通道設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施清單如表1。

3.1 供配電系統(tǒng)

采用雙電源+雙回路供電，保障數(shù)據(jù)中心7*24小時(shí)業(yè)務(wù)不中斷。引入630KVA和1000KVA兩路市電，經(jīng)過自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)后接入低壓配電系統(tǒng)，直接供電給UPS、空調(diào)及其他系統(tǒng)。機(jī)房中的IT設(shè)備由兩臺(tái)200KVA容量的模塊一體化UPS供電，配置3個(gè)50kVA功率模塊，輸出功率100KW。UPS采用N+1冗余供電結(jié)構(gòu)，AC/DC、DC/AC雙變換設(shè)計(jì)，電池為閥控式密封鉛酸蓄電池，共計(jì)2組80塊，并配有智能電池監(jiān)控管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電池信息的采集及預(yù)警，在保證供電安全和可靠性的基礎(chǔ)上方便實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容和維護(hù)。機(jī)房配電系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

圖2 機(jī)房供配電系統(tǒng)示意圖

表1 數(shù)據(jù)機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施

3.2 空調(diào)系統(tǒng)

采用風(fēng)冷行級(jí)精密空調(diào)+密封通道的制冷方式，EC風(fēng)機(jī)無極調(diào)速，水平送風(fēng)方式，前送風(fēng)，后回風(fēng)，實(shí)現(xiàn)冷熱空氣隔離。每一組模塊配備兩臺(tái)精密空調(diào)，成斜對(duì)角之勢(shì)，每臺(tái)制冷量42KW，顯熱比為1。值得注意的是，在使用空調(diào)的過程中，需用下封板將空機(jī)架遮擋，這樣可使得充足的冷風(fēng)在氣流的作用下與機(jī)柜中服務(wù)器快速熱交換，提高冷量的利用率。此外，空調(diào)結(jié)合iCooling智能尋優(yōu)算法，通過溫控系統(tǒng)子部件聯(lián)動(dòng)調(diào)優(yōu)，使得整體PUE（評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)）降低8%[5]。

3.3 機(jī)柜及通道系統(tǒng)

采用雙排密封冷通道，如圖3所示，模塊包括（1）端門、（2）控制天窗、（3）翻轉(zhuǎn)天窗、（4）聲光告警器、（5）智能母線槽、（6）走線槽、（7）門禁機(jī)、（8）PAD、（9）機(jī)柜。

圖3 雙排密封冷通道

3.4 動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)

動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)是指針對(duì)機(jī)房中的動(dòng)力設(shè)備及環(huán)境變量進(jìn)行集中監(jiān)控，包括視頻監(jiān)控及動(dòng)力能源環(huán)境監(jiān)控。視頻監(jiān)控主要針對(duì)機(jī)房內(nèi)部、配電室、出入口門禁等部位進(jìn)行不間斷、無死角監(jiān)控，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，加裝12臺(tái)高清攝像機(jī)、配備VCN存儲(chǔ)，可存取一個(gè)月的監(jiān)控視頻；動(dòng)力能源環(huán)境監(jiān)控主要是針對(duì)機(jī)房內(nèi)供配電、空調(diào)、溫濕度、漏水檢測(cè)、煙霧等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行不間斷采集，加裝了18個(gè)溫濕度傳感器、18個(gè)煙感探測(cè)器、3個(gè)漏水感應(yīng)器、2套氫氣檢測(cè)系統(tǒng)和配套的監(jiān)控板、采集器、電源線纜、信號(hào)線纜等設(shè)備，采用ECC800采集器獲取各類傳感器中的數(shù)據(jù)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障部件或異常參數(shù)，并及時(shí)通過特殊顏色、告警聲音等方式傳遞，此外，管理員可每天登錄系統(tǒng)查看歷史數(shù)據(jù)和故障信息，根據(jù)提示處理即可。為了便于集中管理，NetEco6000管理平臺(tái)可通過標(biāo)準(zhǔn)的北向SNMP接口將所有采集器的監(jiān)控信息納管。圖4為智能管理界面。

3.5 氣體消防系統(tǒng)

采用“無管網(wǎng)式”七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)，具備無污染、毒性小、安全系數(shù)高等特征。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采購8套滅火設(shè)備，每個(gè)滅火劑瓶組在20℃時(shí)的貯存壓力為2.5MPa，最大工作壓力4.2MPa，噴放時(shí)間10s。當(dāng)其處于自動(dòng)狀態(tài)下，一旦輸入端煙感、溫感同時(shí)報(bào)警，信號(hào)即刻傳至控制器，待延遲30s后，控制器啟動(dòng)電源，打開電磁閥執(zhí)行器，驅(qū)動(dòng)氣瓶對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)噴射滅火。

圖4 NetEco6000管理界面

4 結(jié)束語

面對(duì)日益嚴(yán)重的能源危機(jī)，未來城市的發(fā)展已逐步趨向于智慧、綠色、宜居，而新一代的數(shù)據(jù)中心，更需要破除不斷上漲的能源成本和不斷增長的計(jì)算需求。以華為Fusion-Module智能微模塊為代表數(shù)據(jù)中心解決方案已成為節(jié)能減排技術(shù)產(chǎn)品的典范，引領(lǐng)著數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的前進(jìn)方向。目前，陽城大數(shù)據(jù)中心整體運(yùn)行良好，能源效率指標(biāo)PUE為1.05，能耗極低，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上部署了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、指揮調(diào)度、視頻融合、空間地理信息、智慧城市使能6大平臺(tái)，各個(gè)單位可共享大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)，且已有12部門67個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)集中上云，保障了各系統(tǒng)安全穩(wěn)定、集約高效運(yùn)行。