模塊化數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)研究

摘要：

隨著近年來數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴(kuò)大和數(shù)據(jù)的重要性日益凸顯，數(shù)據(jù)中心消防安全問題成了備受關(guān)注的焦點。本文以模塊化數(shù)據(jù)中心作為研究對象，探討了相關(guān)的消防安全問題和措施。通過介紹模塊化數(shù)據(jù)中心的定義和特點、火災(zāi)探測技術(shù)和火災(zāi)抑制系統(tǒng)，總結(jié)了模塊化數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的功能和要求，提出了針對數(shù)據(jù)中心消防問題的預(yù)防及應(yīng)急措施，以此為數(shù)據(jù)中心設(shè)計與營運提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：

模塊化；數(shù)據(jù)中心；消防系統(tǒng)；應(yīng)用

數(shù)據(jù)中心在現(xiàn)代社會中扮演著越來越重要的角色，成為各種應(yīng)用程序和服務(wù)的主要支撐系統(tǒng)。由于數(shù)據(jù)中心大規(guī)模、高密度的特點，一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅會給企業(yè)和用戶帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，更會對社會帶來嚴(yán)重的風(fēng)險和影響。因此，建立一套完善的消防系統(tǒng)對于保障數(shù)據(jù)中心的安全運行是非常必要的。本文將圍繞模塊化數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)展開討論，分析模塊化數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的功能和要求，介紹各種火災(zāi)探測技術(shù)和火災(zāi)抑制系統(tǒng)，探討數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的應(yīng)用，提出針對數(shù)據(jù)中心消防問題的預(yù)防及應(yīng)急措施，期望能夠為數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)提供有價值的思路，從而保障數(shù)據(jù)中心的安全與穩(wěn)定運行。

一、模塊化數(shù)據(jù)中心介紹

隨著科技的不斷進(jìn)步，各類科技型企業(yè)飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的需求量也在逐年增長。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心由于建設(shè)周期較長、占地面積較大等缺點，越來越難以滿足企業(yè)的需求。多年來，為了滿足企業(yè)日益多變、快速的業(yè)務(wù)需求，模塊化數(shù)據(jù)中心應(yīng)運而生。模塊化數(shù)據(jù)中心以模塊化的設(shè)計思想為基礎(chǔ)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化組裝建筑方案，實現(xiàn)快速搭建、方便擴(kuò)建和維護(hù)。模塊化數(shù)據(jù)中心在尺寸、功耗、機架密度等方面都達(dá)到了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心所不能比擬的優(yōu)勢。它可以滿足企業(yè)快速擴(kuò)容的需求，同時還為企業(yè)節(jié)約了成本。但是模塊化數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心一樣面臨著火災(zāi)等安全問題。因此，安全方面需要有詳盡的預(yù)防措施和應(yīng)急處理措施，保障數(shù)據(jù)中心正常運轉(zhuǎn)。

二、模塊化數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的功能與要求

模塊化數(shù)據(jù)中心作為現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的核心組成部分，安全性與可靠性的要求極高。消防系統(tǒng)是其中一個非常重要的組成部分，其功能和要求也是非常關(guān)鍵的。消防系統(tǒng)的主要功能是預(yù)警、監(jiān)測、報警、抑制等，可以有效控制火災(zāi)風(fēng)險，并在發(fā)生火災(zāi)情況下對人員進(jìn)行保護(hù)和對財產(chǎn)進(jìn)行保障[1]。具體來說，模塊化數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)應(yīng)該包括以下功能。

火災(zāi)探測：對環(huán)境中的煙霧、火焰或其他異常進(jìn)行檢測，并及時發(fā)送警告信號給管理人員。

系統(tǒng)監(jiān)控：通過相應(yīng)的監(jiān)控器實時監(jiān)測數(shù)據(jù)中心的火源有無、環(huán)境溫度、濕度等指標(biāo)，確保設(shè)備運行環(huán)境安全。

自動報警系統(tǒng)：一旦系統(tǒng)檢測出火災(zāi)風(fēng)險，它應(yīng)該自動向緊急服務(wù)機構(gòu)及周圍社區(qū)或單位報警，并在最短時間內(nèi)啟動相關(guān)的應(yīng)急措施。

滅火系統(tǒng)：根據(jù)不同的火災(zāi)危險級別采取不同的滅火方式，包括手動噴水、氣體滅火、超細(xì)水霧滅火等。

策略預(yù)案：消防系統(tǒng)還應(yīng)設(shè)置合適的策略預(yù)案，對不同情況下采取的方案進(jìn)行規(guī)劃和調(diào)度，提高火災(zāi)發(fā)生時的處理效率。

三、火災(zāi)探測技術(shù)研究

（一）熱傳感器技術(shù)

熱傳感器是一種用于檢測溫度變化的消防探測器。其主要工作原理是基于熱學(xué)原理，通過檢測物體表面的溫度，判斷是否超過了設(shè)定的溫度閾值。一旦檢測到異常溫度，探測器就會發(fā)出警報信息，啟動消防系統(tǒng)進(jìn)行火災(zāi)的抑制工作[2]。熱傳感器具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、使用范圍廣、成本低等優(yōu)點，常被用于探測電氣線路、變壓器、液化石油氣罐、地下倉庫等場合。但是熱傳感器無法檢測到煙霧等不同于溫度的火災(zāi)前兆，因此在數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)中往往需要與其他火災(zāi)探測技術(shù)組合使用。

（二）光纖煙霧探測技術(shù)

光纖煙霧探測技術(shù)是一種基于光學(xué)原理的消防探測技術(shù)。其主要工作原理是利用光纖傳感器探測空氣中的煙霧濃度變化，一旦檢測到異常煙霧，探測器就會發(fā)出指令，啟動消防系統(tǒng)進(jìn)行火災(zāi)的抑制工作。光纖煙霧探測技術(shù)具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、安全可靠等優(yōu)點，適用于探測溫度變化不明顯，煙霧較濃厚的情況。另外，光纖煙霧探測系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程監(jiān)控，適用于探測較大空間，且需要定位具體煙霧源的場合[3]。但是光纖煙霧探測系統(tǒng)成本高、安裝維護(hù)難度大，需要高質(zhì)量的纖維光纜和精密的探測器，因此在數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)中的應(yīng)用還需更多考量。

（三）火焰探測技術(shù)

火焰探測技術(shù)是一種以識別火焰光譜為基礎(chǔ)的消防探測技術(shù)。其主要工作原理是利用紅外線和紫外線等靈敏元件檢測其周圍光譜的變化，一旦檢測到異常光譜，探測器就會發(fā)出指令，啟動消防系統(tǒng)進(jìn)行火災(zāi)的抑制工作?；鹧嫣綔y技術(shù)具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、誤報率低等優(yōu)點，適用于探測具有明確火源的場合[4]。此外，因為火焰探測技術(shù)可以識別光譜的變化，還可以用于監(jiān)測燃燒質(zhì)量、檢測氣體污染等。但是火焰探測系統(tǒng)對環(huán)境條件要求高，光線干擾或強光照射都會對探測精度產(chǎn)生影響，因此其在數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)中的應(yīng)用有一定的局限性。

四、火災(zāi)抑制系統(tǒng)研究

（一）自動噴水滅火系統(tǒng)

自動噴水滅火系統(tǒng)是目前最常見的火災(zāi)抑制系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)主要由水源、信號控制器、噴嘴、管道和電氣控制設(shè)備等組成，通過自動感應(yīng)火災(zāi)并向著火點噴射大量的水來消除火勢。這種滅火方式不但操作簡單，而且穩(wěn)定性好，因此廣泛應(yīng)用于各類場所的火災(zāi)撲救。在模塊化數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)中，自動噴水滅火技術(shù)的優(yōu)點也非常明顯。首先，數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)內(nèi)部往往會配置專門的儲水池，從而保證消防系統(tǒng)運行時的供水充足。其次，自動噴水滅火系統(tǒng)可以根據(jù)不同的區(qū)域進(jìn)行分帶控制，一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，只需開啟對應(yīng)的分區(qū)，即可精確地對火情進(jìn)行撲救，降低水損失，同時也避免誤判和漏判。然而自動噴水滅火系統(tǒng)也存在著諸多缺點，例如在遇到某些特殊火災(zāi)（如油類或電器類火災(zāi)）時，采用此種滅火方式效果并不理想，甚至可能引發(fā)二次爆炸，造成更嚴(yán)重的損失。此外，噴水滅火還容易對某些關(guān)鍵設(shè)備（如電腦、服務(wù)器等）造成二次損害，給用戶帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

（二）常規(guī)氣體滅火系統(tǒng)

常規(guī)氣體滅火系統(tǒng)是一種適用于封閉空間的滅火技術(shù)，主要由壓縮瓶（或儲罐）、閥門、管路、噴頭、控制器和傳感器等組成。該系統(tǒng)可以通過自動監(jiān)測發(fā)現(xiàn)火災(zāi)信號并迅速噴灑合適的滅火氣體來達(dá)到滅火效果。在模塊化數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)中，常規(guī)氣體滅火技術(shù)廣泛應(yīng)用于較小的機房、電器室等狹小空間。相對于其他滅火方式，常規(guī)氣體滅火具有諸多優(yōu)點。首先，該種滅火方式在撲救火災(zāi)時不會對使用者造成二次傷害，因為其滅火氣體對人體無害[5]。其次，該系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)并迅速撲滅火源，有效避免火災(zāi)的進(jìn)一步蔓延。最后，該系統(tǒng)操作周期長，因此具備可靠性強的特點。然而常規(guī)氣體滅火系統(tǒng)也存在著局限性和不足之處，例如常規(guī)氣體滅火系統(tǒng)通常采用惰性氣體滅火劑，雖然能使室內(nèi)火焰迅速熄滅，但氣體滅火劑在噴灑時會產(chǎn)生較大的噪聲和壓力沖擊，可能對機房設(shè)備造成損壞。

（三）超細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

超細(xì)水霧滅火系統(tǒng)是一種新型的消防設(shè)備，與常規(guī)噴淋系統(tǒng)相比，其噴水流量更小、噴霧更均勻。在火災(zāi)發(fā)生時，超細(xì)水霧可以迅速吸收熱量并抑制火焰的蔓延，有效降低火勢。這種系統(tǒng)中使用的水噴嘴需要通過高壓加速器來生成高速霧滴，并通過調(diào)節(jié)氣體增強裝置來控制水霧的射程和密度。由于水霧顆粒極小，且含氣率高，能夠快速擴(kuò)散到火源周圍，并將大量水分布在爐膛內(nèi)部進(jìn)行冷卻，高溫物質(zhì)經(jīng)過驟然的溫度變化產(chǎn)生壓力差直接進(jìn)入水霧體積，使得火災(zāi)現(xiàn)場的氧濃度降至不可燃點以下。同時，水霧具有吸煙特點。在火災(zāi)過程中，煙氣中的固體顆粒會被水霧吸附，從而減少有毒物質(zhì)的產(chǎn)生[6]。此外，超細(xì)水霧滅火系統(tǒng)還可以通過制冷散熱來達(dá)到減輕災(zāi)害的效果。目前，超細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在機房、倉庫等重要場所中得到了廣泛應(yīng)用，其具有高效、安全等優(yōu)點，可以有效防范火災(zāi)風(fēng)險并確保數(shù)據(jù)中心的安全穩(wěn)定運行。

（四）惰性氣體滅火系統(tǒng)

惰性氣體滅火系統(tǒng)是一種主要使用惰性氣體作為滅火介質(zhì)的消防設(shè)備，采用低揮發(fā)惰性氣體（例如CO2、Argon等）將空間內(nèi)的氧濃度降至低于燃燒極限，從而使火源無法維持燃燒。這種系統(tǒng)具有速度快、污染小等優(yōu)點，并且對人類和設(shè)備不會產(chǎn)生實質(zhì)損傷，因此在數(shù)據(jù)中心及核電站等重要場所中得到了廣泛應(yīng)用。與其他滅火系統(tǒng)相比，惰性氣體滅火系統(tǒng)的最大益處就是它們不會破壞潛在有價值的物品，也不會殘留副產(chǎn)品。但是同樣由于其操作過程不可逆轉(zhuǎn)，當(dāng)系統(tǒng)啟動時，工作區(qū)中的每個成分將被決定是否進(jìn)行徹底淘汰或者需要部分保留。同時，由于惰性氣體滅火系統(tǒng)不能直接侵入燃燒區(qū)域進(jìn)行抑制，系統(tǒng)需要在預(yù)警信號發(fā)出后迅速工作，以降低燃燒支持區(qū)域能量的形成。

五、數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的應(yīng)用

（一）系統(tǒng)設(shè)計與建設(shè)

模塊化數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)需要考慮多種因素，如場地因素、設(shè)備選擇、設(shè)備配置等。具體來說，在選擇火災(zāi)探測器時，可以考慮選用可靠、高精度、低誤報率、無干擾等特點的型號；選擇滅火設(shè)備也需要有切實可行的方案。此外，整個系統(tǒng)的布局和調(diào)試也需要使用專業(yè)的軟件和技術(shù)，并經(jīng)過嚴(yán)格的測試和驗證，確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性[7]。在建設(shè)過程中，還應(yīng)注意要對員工進(jìn)行消防知識的宣傳教育，提高其消防安全意識和應(yīng)對能力。

（二）火災(zāi)預(yù)警與監(jiān)控

火災(zāi)預(yù)警與監(jiān)控是模塊化數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的核心功能之一。在火災(zāi)發(fā)生時，如果能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并采取應(yīng)急措施，可以有效減少損害。因此，在整個系統(tǒng)中，靈敏、準(zhǔn)確的火災(zāi)監(jiān)測和預(yù)警非常重要。一般來說，火災(zāi)監(jiān)控和預(yù)警系統(tǒng)包括三個部分：火災(zāi)傳感器、報警主機和通信線路。這些組件可以實現(xiàn)從火災(zāi)發(fā)生地點獲取信息、發(fā)送警報反饋信息到操作中心等功能。其中，保證良好的通信線路和數(shù)據(jù)傳輸速度極為關(guān)鍵。另外，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計算平臺也有助于提高監(jiān)控效率和數(shù)據(jù)處理的精度。通過不斷收集和分析大量的消防安全數(shù)據(jù)，可以幫助消防系統(tǒng)更好理解數(shù)據(jù)中心內(nèi)可能發(fā)生的火災(zāi)情況，并進(jìn)一步優(yōu)化消防預(yù)警和監(jiān)測系統(tǒng)，提高消防安全性。

（三）火災(zāi)應(yīng)急處置措施

火災(zāi)應(yīng)急處置措施是指在火災(zāi)發(fā)生時，對人員、財產(chǎn)進(jìn)行有效保護(hù)的措施。模塊化數(shù)據(jù)中心作為資訊基礎(chǔ)設(shè)施，在火災(zāi)應(yīng)急處置上尤為重要。首先，需要建立完善的預(yù)案和應(yīng)急救援機制，明確各類緊急情況下應(yīng)急響應(yīng)的程序和要求。其次，需要在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部設(shè)置多個消火栓站點，并且加強消防安全巡查及定期的演練和培訓(xùn)，以提高應(yīng)對不同突發(fā)事件的處理能力。此外，在事故發(fā)生現(xiàn)場，應(yīng)采用防止二次事故的措施，例如合理利用消防器材弱化火勢等，有序疏散人員并啟動系統(tǒng)緊急切斷功能[8]。最后，及時總結(jié)評估，完善方案，對于所遇到的火災(zāi)事故進(jìn)行反思，以便更好地做出干預(yù)和改進(jìn)。

結(jié)束語

綜上所述，模塊化數(shù)據(jù)中心作為當(dāng)前云計算等技術(shù)迅猛發(fā)展的核心基礎(chǔ)設(shè)施，其消防系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)和應(yīng)用顯得尤為關(guān)鍵。因此，只有對模塊化數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)不斷進(jìn)行優(yōu)化與完善，才能在一定程度上保證數(shù)據(jù)中心運行平穩(wěn)，為多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域整合與高速發(fā)展提供強有力的支撐和保障。需要注意的是，在不斷推動各項技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化措施實施的同時，也要不斷總結(jié)經(jīng)驗和教訓(xùn)，加強溝通交流，共同推進(jìn)數(shù)據(jù)中心消防工作的規(guī)范化和可持續(xù)發(fā)展，更好地保障數(shù)據(jù)和人員安全。

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作者簡介：

程晉輝（1992- ），男，漢族，廣西陽朔人，大專，研究方向：建筑消防、大數(shù)據(jù)、云計算、數(shù)據(jù)中心電氣。