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)計算、交換和存儲的中心，是各種軟硬件資源以及關鍵業(yè)務系統(tǒng)的集成。數(shù)據(jù)中心需要具備安全可靠的機房基礎環(huán)境、豐富的帶寬資源、健壯的網絡系統(tǒng)、成熟高效的運維管理[1]。隨著信息技術的迅猛發(fā)展和產品的規(guī)范化，人們越來越重視數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃設計。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心部署建設周期長、造價高，設備使用密度低、靈活性差[2]，已無法滿足新業(yè)務的建設需求。因此在這種情況下，高標準、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。

2 模塊化數(shù)據(jù)中心

2.1 模塊化數(shù)據(jù)中心架構

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、機柜、通道、制冷、配電、布線、動環(huán)、管理等專業(yè)系統(tǒng)進行整合[3]，依據(jù)流程優(yōu)化思想，嚴格按照設計標準，通過工廠預制的方式生產成相應的功能模塊，采用現(xiàn)場搭積木的方法快速部署完成。自美國Sun公司于2007年發(fā)布了世界首個移動式數(shù)據(jù)中心產品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)的關注，隨后各方力量爭相吸納其先進理念，陸續(xù)推出各類模塊化數(shù)據(jù)中心產品[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計。結合業(yè)界領先的人工智能技術，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技術對數(shù)據(jù)中心供配電、溫控、管理系統(tǒng)進行智能優(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)，對供配電全鏈路進行檢測，做到可視可管。具備告警收斂和故障主動隔離技術，通過對故障告警進行智能分析，迅速定位根因告警，減少告警風暴和故障排查時間。故障主動隔離可將故障部件主動切斷，避免故障蔓延導致業(yè)務中斷，全面提升供配電系統(tǒng)可靠性。

iCooling智能溫控：通過對溫控系統(tǒng)建立數(shù)學模型，應用AI技術進行智能分析，計算最優(yōu)化制冷狀態(tài)，并將運行數(shù)據(jù)存入本地數(shù)據(jù)庫，不斷學習優(yōu)化，智能尋優(yōu)，有效降低溫控系統(tǒng)能耗，確保機房溫度場穩(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，全方位幫助運營者管理數(shù)據(jù)中心，并通過人工智能技術執(zhí)行故障預測、資產自動盤點等工作，降低數(shù)據(jù)中心運營成本，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動、兩路并進、四箭齊發(fā)、五城同建的高質量發(fā)展“4245”戰(zhàn)略，啟動以數(shù)字化、網絡化、智能化為主要特征的智慧城市建設，而智慧城市的物理根基則在于云數(shù)據(jù)中心。根據(jù)前期調研，發(fā)現(xiàn)部分單位雖有自建機房，但均未按照標準建設，存在環(huán)境差、能耗高、安全弱等問題。基于此，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級標準建設，打造全縣統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)中心，以實現(xiàn)資源共享、系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)融通的目標。

大數(shù)據(jù)中心總建筑面積1100 m2，一層為數(shù)據(jù)機房和指揮中心，二層為5G展廳及多功能會議室。其中，機房占地300m2，安裝3組模塊，60個機柜，預留40個機柜用來擴容，全部采用雙排1200mm寬密封通道設計。數(shù)據(jù)機房基礎設施清單如表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小時業(yè)務不中斷。引入630KVA和1000KVA兩路市電，經過自動轉換開關后接入低壓配電系統(tǒng)，直接供電給UPS、空調及其他系統(tǒng)。機房中的IT設備由兩臺200KVA容量的模塊一體化UPS供電，配置3個50kVA功率模塊，輸出功率100KW。UPS采用N+1冗余供電結構，AC/DC、DC/AC雙變換設計，電池為閥控式密封鉛酸蓄電池，共計2組80塊，并配有智能電池監(jiān)控管理系統(tǒng)，實現(xiàn)電池信息的采集及預警，在保證供電安全和可靠性的基礎上方便實現(xiàn)擴容和維護。機房配電系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

圖2 機房供配電系統(tǒng)示意圖

表1 數(shù)據(jù)機房基礎設施

3.2 空調系統(tǒng)

采用風冷行級精密空調+密封通道的制冷方式，EC風機無極調速，水平送風方式，前送風，后回風，實現(xiàn)冷熱空氣隔離。每一組模塊配備兩臺精密空調，成斜對角之勢，每臺制冷量42KW，顯熱比為1。值得注意的是，在使用空調的過程中，需用下封板將空機架遮擋，這樣可使得充足的冷風在氣流的作用下與機柜中服務器快速熱交換，提高冷量的利用率。此外，空調結合iCooling智能尋優(yōu)算法，通過溫控系統(tǒng)子部件聯(lián)動調優(yōu)，使得整體PUE（評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標）降低8%[5]。

3.3 機柜及通道系統(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）翻轉天窗、（4）聲光告警器、（5）智能母線槽、（6）走線槽、（7）門禁機、（8）PAD、（9）機柜。

圖3 雙排密封冷通道

3.4 動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)

動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)是指針對機房中的動力設備及環(huán)境變量進行集中監(jiān)控，包括視頻監(jiān)控及動力能源環(huán)境監(jiān)控。視頻監(jiān)控主要針對機房內部、配電室、出入口門禁等部位進行不間斷、無死角監(jiān)控，根據(jù)設計要求，加裝12臺高清攝像機、配備VCN存儲，可存取一個月的監(jiān)控視頻；動力能源環(huán)境監(jiān)控主要是針對機房內供配電、空調、溫濕度、漏水檢測、煙霧等環(huán)境參數(shù)進行不間斷采集，加裝了18個溫濕度傳感器、18個煙感探測器、3個漏水感應器、2套氫氣檢測系統(tǒng)和配套的監(jiān)控板、采集器、電源線纜、信號線纜等設備，采用ECC800采集器獲取各類傳感器中的數(shù)據(jù)，可及時發(fā)現(xiàn)故障部件或異常參數(shù)，并及時通過特殊顏色、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管理平臺可通過標準的北向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)設計要求，采購8套滅火設備，每個滅火劑瓶組在20℃時的貯存壓力為2.5MPa，最大工作壓力4.2MPa，噴放時間10s。當其處于自動狀態(tài)下，一旦輸入端煙感、溫感同時報警，信號即刻傳至控制器，待延遲30s后，控制器啟動電源，打開電磁閥執(zhí)行器，驅動氣瓶對準目標噴射滅火。

圖4 NetEco6000管理界面

4 結束語

面對日益嚴重的能源危機，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)能減排技術產品的典范，引領著數(shù)據(jù)中心基礎設施建設的前進方向。目前，陽城大數(shù)據(jù)中心整體運行良好，能源效率指標PUE為1.05，能耗極低，我們在此基礎上部署了云計算、大數(shù)據(jù)、指揮調度、視頻融合、空間地理信息、智慧城市使能6大平臺，各個單位可共享大數(shù)據(jù)應用平臺，且已有12部門67個業(yè)務系統(tǒng)集中上云，保障了各系統(tǒng)安全穩(wěn)定、集約高效運行。