淺談模塊化數(shù)據(jù)中心在某煤礦企業(yè)中的應(yīng)用
李茫茫
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011
摘 要：數(shù)據(jù)中心是主要存放計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、交換機(jī)、存儲(chǔ)器等網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備的高標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房。這對(duì)提升礦井單位網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、提高辦公效率，節(jié)能降耗，提升自動(dòng)化、信息化水平有很大的促進(jìn)作用。某煤礦以建設(shè)區(qū)域中央生產(chǎn)控制指揮中心為契機(jī)，數(shù)據(jù)中心作為建設(shè)工程，也隨之成功投入使用。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；機(jī)房； 一體化；
0引言
在高產(chǎn)的現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)中，信息化和智能化水平的提高也顯得尤為重要。伴隨區(qū)域中央生產(chǎn)控制指揮中心的建立，數(shù)據(jù)中心也隨之在某煤礦成功應(yīng)用。數(shù)據(jù)中心機(jī)房是礦井自動(dòng)化生產(chǎn)和信息化網(wǎng)絡(luò)辦公的中樞神經(jīng)，其重要性顯而易見(jiàn)。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算大力發(fā)展的今天，機(jī)房作為設(shè)備的物理存放、信息載體的匯聚地，其發(fā)展的數(shù)量和規(guī)模迅速擴(kuò)大，由此產(chǎn)生的能源消耗和運(yùn)營(yíng)成本也日益突出。在能源消費(fèi)日益增長(zhǎng)的今天，模塊化數(shù)據(jù)中心備受人們的關(guān)注，各種節(jié)能技術(shù)和能效提升技術(shù)也隨之出現(xiàn)。所謂模塊化數(shù)據(jù)中心是指，在不同位置區(qū)域的各個(gè)具有獨(dú)立功能的模塊，通過(guò)統(tǒng)一的輸入、輸出接口，互相關(guān)聯(lián)、組合后形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)中心。為了避免出現(xiàn)大馬拉小車等資源浪費(fèi)現(xiàn)象，以及為滿足面向未來(lái)快速增長(zhǎng)的發(fā)展需求，選擇一款適合自己企業(yè)使用的數(shù)據(jù)中心 顯得格外重要。通過(guò)招投標(biāo)、對(duì)比分析、開會(huì)討論等方式，確定某煤礦數(shù)據(jù)中心建設(shè)采用華為技術(shù)公司的 IDS 2000 智能微模塊數(shù)據(jù)中心。
1某煤礦數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)計(jì)原則
某煤礦數(shù)據(jù)中心位于某煤礦區(qū)域調(diào)度樓一層，是全礦井辦公自動(dòng)化等數(shù)據(jù)和信息計(jì)算、交 換、存儲(chǔ)的核心區(qū)域，具有高速的網(wǎng)絡(luò)帶寬和完備的機(jī)房設(shè)施。其設(shè)計(jì)不僅需要滿足現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)辦公、視頻會(huì)議、工控自動(dòng)化的各項(xiàng)需求，還要滿足面向未來(lái)快速增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)預(yù)留發(fā)展需求，其設(shè)計(jì)理念要高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求、靈活性強(qiáng)。根據(jù)以往機(jī)房建設(shè)的 基本原則和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)有某煤礦的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、設(shè)施和需求，對(duì)數(shù)據(jù)中心在規(guī)劃時(shí)應(yīng)遵循以下原則設(shè)計(jì)。
1.1安全可靠性
數(shù)據(jù)中心機(jī)房的安全可靠是運(yùn)行的重中之重，直接關(guān)系到礦井網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，甚至影響到礦井安全生產(chǎn)。在對(duì)數(shù)據(jù)中心制定標(biāo)書、設(shè)計(jì)之初，就應(yīng)充分考慮其結(jié)構(gòu)是否合理，是否便于日常機(jī)房的管理與維護(hù)，確保機(jī)房運(yùn)行后安全、可靠。
1.2擴(kuò)展性
在數(shù)據(jù)中心方案設(shè)計(jì)中，要充分考慮為數(shù)據(jù)中心未來(lái)擴(kuò)展業(yè)務(wù)留有空間，對(duì)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層、核心層和分布層設(shè)備要考慮模塊化設(shè)計(jì)。此外，設(shè)備的端口密度要合理，為未來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、減少設(shè)備投入做好準(zhǔn)備?？蓴U(kuò)展的是數(shù)據(jù)中心機(jī)房是方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，可以為開發(fā)提供更多的業(yè)務(wù)需求。
1.3 標(biāo)準(zhǔn)化
在建設(shè)機(jī)房規(guī)劃的初期，就要按照國(guó)家的行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)機(jī)房的設(shè)計(jì)、建筑的結(jié)構(gòu)、橋架裝修、電氣施工以及局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一進(jìn)行規(guī)劃，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)，做神東集團(tuán)煤炭公司標(biāo)準(zhǔn)模塊化數(shù)據(jù)中心機(jī)房的典范，為其他單位借鑒經(jīng)驗(yàn)和對(duì)標(biāo)學(xué)習(xí)做表率。
1.4 可管理性
規(guī)劃的數(shù)據(jù)中心需要建立一個(gè)全面完善的管理和監(jiān)控體系。智能化的數(shù)據(jù)中心應(yīng)具備先進(jìn)的管理系統(tǒng)，對(duì)機(jī)房的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)系統(tǒng)要記錄機(jī)房各模塊的歷史故障信息，并對(duì)故障隱患要提前預(yù)警，做到數(shù)據(jù)中心無(wú)人值守、智能化、自動(dòng)化功能，方便管理人員對(duì)機(jī)房的后期維護(hù)，減少人員工作量，提高工作效率，為保障數(shù)據(jù)中心安全、穩(wěn)定的運(yùn)行提供決策依據(jù)。
2模塊化數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)與布局
某煤礦數(shù)據(jù)中心采用的華為技術(shù)公司生產(chǎn)的 IDS2000 智能微模塊數(shù)據(jù)中心，其具有快速部署、綠色節(jié)能、柔性擴(kuò)展、一體化集成和先進(jìn)的管理系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛使用。
2.1 一體化集成
一體化集成是指模塊數(shù)據(jù)中心將供配電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、機(jī)房管理系統(tǒng)和綜合布線集于一身，設(shè)計(jì)新穎。其中供配電系統(tǒng)集成了市政 ATS 配電、模塊化 UPS 配電、空調(diào)組配電和機(jī)柜其他設(shè)備的 PDU 配電，適用于不同組網(wǎng)情況下的模塊配電。
2.2 安全可靠
模塊化數(shù)據(jù)中心頂部設(shè)計(jì)有天窗，當(dāng)行間空調(diào)故障無(wú)法啟動(dòng)造成機(jī)房溫度過(guò)高時(shí)，溫度傳感器便會(huì)聯(lián)動(dòng)天窗控制器自動(dòng)打開天窗來(lái)降低行間溫度。模塊化的 UPS 能實(shí)現(xiàn) N + 1 冗余，保障在設(shè)備正常工作狀態(tài)下可檢修旁路開關(guān)，避免因誤操作引起電氣事故，確保人員安全。此外，機(jī)柜還具有綜合布線系統(tǒng)，即在機(jī)柜頂部將強(qiáng)弱電、光纜、網(wǎng)線分不同的 槽位布置，避免電磁信號(hào)干擾，影響通信質(zhì)量。
2.3 節(jié)省機(jī)房使用面積降低能耗
無(wú)需進(jìn)行機(jī)房工程設(shè)計(jì)，省去架空地板，可在機(jī)柜頂部敷設(shè)纜線。通道行間照明，紅外自動(dòng)感應(yīng)，節(jié)約電能損耗。
2.4 監(jiān)控完善
通過(guò)各種傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房各功能模塊的連 續(xù)監(jiān)控，機(jī)房管理系統(tǒng)可在線 Web 訪問(wèn)，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。
2.5 數(shù)據(jù)中心的布局
某煤礦模塊化數(shù)據(jù)中心的平面配置如圖 1 所示，某煤礦數(shù)據(jù)中心實(shí)景如圖 2 所示。 某煤礦數(shù)據(jù)中心共采購(gòu)兩組 IDS 2000 雙 排模塊化數(shù)據(jù)中心，西側(cè)模塊數(shù)據(jù)中心包含一體化配電柜、行間空調(diào)、UPS 電源、雙回路電源輸入柜、UPS 電源輸出柜、空調(diào)電源柜，東側(cè)模塊數(shù)據(jù)中心包括配電柜、行間空調(diào)、中控、監(jiān)控和 ODF 配線柜，其中還在數(shù)據(jù)中心機(jī)房預(yù)留有擴(kuò)容區(qū)域。
3數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)功能
3.1供配電系統(tǒng)
數(shù)據(jù)中心IDS 2000 供配電系統(tǒng)的供電電壓為 380 V 三相電，主要為所有弱電機(jī)柜內(nèi)的設(shè)備、應(yīng)急照明、區(qū)域中央控制指揮中心智能調(diào)度臺(tái)和其他智能化設(shè)施供電。在數(shù)據(jù)中心的列頭柜配置一體化配電集成柜，為空調(diào)、監(jiān)控、UPS 和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電。在行間中部配置 UPS 不間斷電源柜，當(dāng)兩路輸入電源故障斷電時(shí)，機(jī)柜自動(dòng)切換成 UPS 供電，保障設(shè)備不間斷持續(xù)工作。供配電系統(tǒng)接口圖如圖 2 所示。
圖1 某煤礦數(shù)據(jù)中心平面布置圖
圖2 供配電系統(tǒng)接口圖
3.2 防雷接地系統(tǒng)
防雷系統(tǒng): 防雷系統(tǒng)包括了直接防雷和防感應(yīng)雷擊兩部分，直接防雷是在區(qū)域調(diào)度大樓的頂部安設(shè)的避雷設(shè)施，防感應(yīng)雷擊是針對(duì)機(jī)房負(fù)載設(shè)備的配電裝置采取防雷措施。防雷系統(tǒng)主要包含兩部分: 一要對(duì)低壓配電室加裝防雷器，二要在 ATS 配電柜、一體化配電集成列頭柜、UPS 柜安裝 B 級(jí)防雷器，這樣就構(gòu)成完整的防雷系統(tǒng)。
接地系統(tǒng): 將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的機(jī)殼、機(jī)柜的柜門、柜 體等可能帶電的金屬表面通過(guò)接地線或直接接觸與大地相連，構(gòu)成安全保護(hù)接地，通過(guò)不低于 16 mm2 的銅導(dǎo)線將等電位帶接入接地匯流排，與大樓總接地相連，形成接地系統(tǒng)。其中，機(jī)柜體的各金屬部件 或零件之間要良好的搭接，對(duì)柜體、柜門等外殼進(jìn)行 絕緣保護(hù)或噴漆處理。機(jī)柜門使用不小于 2． 5 mm2 的電纜線與柜體緊固相連，各柜體內(nèi)部均設(shè)計(jì)有一個(gè)接地排或主接地點(diǎn)供設(shè)備接地用，接地用不小于 M8 的螺栓連接。
3.3機(jī)房管理系統(tǒng)
微模塊數(shù)據(jù)中心的機(jī)房管理采用 NetEco 基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)，此系統(tǒng)由管理軟件和其他部件構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)中心的溫濕度、空調(diào)系統(tǒng)、供配電系 統(tǒng)、UPS 后備電源、消防及監(jiān)控等多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，將各子系統(tǒng)和分散環(huán)節(jié)集中統(tǒng)一管理，為智 能化微模塊數(shù)據(jù)中心的全系統(tǒng)監(jiān)控提供了可靠保 障。NetEco 管理系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖3 所示。
3.4 機(jī)房管理系統(tǒng)
微模塊數(shù)據(jù)中心的機(jī)房管理采用 NetEco 基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)，此系統(tǒng)由管理軟件和其他部件構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)中心的溫濕度、空調(diào)系統(tǒng)、供配電系 統(tǒng)、UPS 后備電源、消防及監(jiān)控等多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，將各子系統(tǒng)和分散環(huán)節(jié)集中統(tǒng)一管理，為智 能化微模塊數(shù)據(jù)中心的全系統(tǒng)監(jiān)控提供了可靠保 障。NetEco 管理系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖 3 所示。
圖3 NetEco 管理系統(tǒng)架構(gòu)圖
NetEco 管理系統(tǒng)通過(guò)支持的 SNMP ( Simple Network Management Protocol，簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議) 的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)管接口，同其他系統(tǒng)進(jìn)行信息交互對(duì)接，并具有擴(kuò)展多協(xié)議的機(jī)制，用來(lái)滿足不同設(shè)備的訪問(wèn)。 RH 2288 機(jī)架服務(wù)器是 NetEco 管理系統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理和分析。 NetEco 管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要通過(guò)采集器 ECC 500，它將各部件的監(jiān)控接口進(jìn)行統(tǒng)一接入，向上提供給監(jiān)控主機(jī)，起到對(duì)數(shù)據(jù)采集、處理、轉(zhuǎn)換和上傳的作用，安裝在列頭柜。
3．5 綜合布線
綜合布線是模塊化數(shù)據(jù)中心的一大亮點(diǎn)，利用網(wǎng)線或光纜來(lái)傳輸監(jiān)控信息，服器、采集器等設(shè)備。設(shè)備的纜線連接是通過(guò)機(jī)柜頂部的四路走線槽，走線槽從里至外分別是強(qiáng)電、弱電、光纜、網(wǎng)線，做到電源和信號(hào)分線槽敷設(shè)，兩個(gè)模塊單元之間用走線架連接，確保纜線布置合理，消除電磁干擾。
4安科瑞ANDPF精密列頭柜介紹
4.1產(chǎn)品介紹
隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心能耗問(wèn)題也越來(lái)越突出，可靠的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案，是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率，降低設(shè)備能耗的有效方式。
AMC系列數(shù)據(jù)中心精密配電系統(tǒng)是針對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房末端設(shè)計(jì)的，能夠綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)，為交直流電源配電柜提供精確的電參量信息，并可通過(guò)通訊將數(shù)據(jù)上傳到動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)房的實(shí)時(shí)監(jiān)控和有效管理，為實(shí)現(xiàn)綠色I(xiàn)DC提供可靠保證。
4.2安科瑞精密配電產(chǎn)品解決方案
1）交流系統(tǒng)
功能要求
遙測(cè)：輸入分路的三相電壓、三相電流、頻率、有功功率、有功電度；
遙信：輸入分路的過(guò)壓/欠壓，缺相，過(guò)流，頻率過(guò)高/過(guò)低，輸入分路的開關(guān)狀態(tài)，具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、頻率等參數(shù)的越限報(bào)警功能。
配置方案如圖4，
圖4 交流系統(tǒng)配置方案
2）直流系統(tǒng)
功能要求
遙測(cè)：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；
遙信：輸入分路的過(guò)壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態(tài)，具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限報(bào)警功能。
配置方案如圖5，
圖5 直流系統(tǒng)配置方案
4.3產(chǎn)品選型
表1 精密列頭柜產(chǎn)品選型表
5安科瑞智能小母線監(jiān)控系統(tǒng)介紹
5.1產(chǎn)品介紹
針對(duì)數(shù)據(jù)中心智能小母線的監(jiān)控要求,安科瑞推出了AMB系列小母線監(jiān)控解決方案，該方案包括采集模塊、配套附件、監(jiān)控系統(tǒng),能對(duì)母線運(yùn)行過(guò)程中的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)生故障則進(jìn)行告警，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
AMB檢測(cè)單元是針對(duì)數(shù)據(jù)中心智能小母線插接箱/始端箱的監(jiān)控要求新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，該檢測(cè)單元安裝固定在插接箱/始端箱內(nèi)部，插接箱/始端箱采用方式與母線連通，它集成全部電力參數(shù)的測(cè)量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、頻率、功率因數(shù))以及電能監(jiān)測(cè)和考核管理。同時(shí)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控母線接口溫度，配合2路Rs45通訊接口（1進(jìn)1出）或LORA無(wú)線通訊，采用MODBUS-RTU協(xié)議可以方便可靠的將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至主控箱和后臺(tái)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
5.2產(chǎn)品選型
安科瑞智能母線測(cè)控儀表選型如表2，
注：AMB100用于始端箱、AMB110用于插接箱、A-交流系統(tǒng)、D-直流系統(tǒng)可選配AMB10顯示器，顯示器只循環(huán)顯示電壓、電流參數(shù)。
6結(jié)束語(yǔ)
區(qū)域中央生產(chǎn)控制指揮中心的成立，使某煤礦模塊化數(shù)據(jù)中心機(jī)房充分發(fā)揮其施工簡(jiǎn)單、建設(shè)期短、配置靈活等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一備份和統(tǒng)一監(jiān)控。對(duì)提高辦公效率、集中管理 IT 設(shè)備、降低能耗、提高空間和設(shè)備利用率、提升礦井信息化、智能化起到了積極作用，開啟了某煤礦數(shù)字化礦山建設(shè)的全新模式。
【參考文獻(xiàn)】
[1]唐亮.模塊化數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用實(shí)踐研究[J].信息化建設(shè)，2016,19( 5):46-46.
[2]侯建發(fā).淺談模塊化數(shù)據(jù)中心在大柳塔煤礦的應(yīng)用[J].陜西煤炭，2019（02）：83-86.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.
