大型數據中心弱電系統建設分析

吳建軍

上海裕淳行建筑勞務有限公司 上海 201315

隨著互聯網、云計算、5G等新興信息計算發展，大型數據中心作為計算、存儲、傳輸海量數據的實體，逐漸轉變為龐雜性的集中地，變成資源密集型、資本密集型、技術密集型產業。數據中心是按照統一標準建設，為集中存放的具備計算能力、存儲能力、信息交互能力的IT應用系統提供可靠、穩定運行環境的建筑物。人工智能、5G、物聯網等應用場景化，為數據中心進步打開新的發展空間。AI、5G、物聯網等技術生態不斷完善，場景化應用加速落地，基礎設施服務服務將迎來蓬勃發展新時期。

1 項目概況

阿里巴巴浙江云計算數據中心仁和項目工程位于浙江省杭州市余杭區洛陽路88號，本工程總用地面積94667m2。本項目為二期，共D、E兩棟樓，建筑面積合計46666.4m2。本項目弱電工程系統為：綜合布線系統（包括機房生產網橋架系統、辦公網綜合布線系統）：項目共計建設3張網絡，分別為業務網建設、辦公網建設、設備網建設；安防系統（包含視頻監控系統、門禁控制系統、入侵報警、一卡通系統）：動力與環境監控系統；暖通監控系統;綜合管理顯示系統。

2 弱電設施系統建設要點分析

2.1 綜合布線系統

綜合布線系統采用結構化布線系統，為了滿足阿里巴巴浙江云計算數據中心仁和項目的信息通信的要求，該系統支持電話和多種計算機數據通信系統，可傳輸語音、數據和圖象信息，能滿足包括數據網、語音網、設備網，三套系統相互獨立的通信連網的需求，實現管理上的物理隔離。

本系統可由六個子系統組成，工作區子系統、水平子系統、管理子系統（樓層分配線架）、干線子系統、設備間子系統（主配線架）、建筑群子系統組成。

工作區子系統采用6類UTP產品。具體要求：

水平銅纜采用6類低煙無鹵UTP，要求線纜外層護套必須符合低煙無鹵阻燃標準，中心結構有十字骨架支撐，且有效帶寬達到1000MHz以上。

管理子系統位于樓層弱電間，語音、數據的UTP和光纜連接配線架設備全部采用標準的19英寸規格產品，并安裝于19英寸機柜中。機柜已考慮所有配線架及網絡設備的容量。

樓內數據主干設計從網絡機房中心至各弱電間為10根萬兆級的48芯單模光纖，總配線間與分配線間數據主干采用10根48芯單模光纖。其它網主干從網絡機房至各弱電間為10根萬兆級的12芯單模光纖。

間配線架采用模塊化方式管理主干光纜。

數據主配線架采用光纖配線架或RJ45配線架，數據配線架須采用19英寸機架式，放置在標準機柜中。

數據中心機房綜合布線整體結構示意圖如下：

2.2 安全防范系統

各個安防子系統為各自獨立的安防子系統，但要求各個安防子系統之間可 以相互聯動，建設一套安防綜合管理平臺。各機房樓的視頻監控系統、門禁系統、入侵報警、一卡通等需要接入綜合樓 ECC 監控大廳及設備間，包含光纖布放、交換機調試（含光模塊）、電腦硬件安裝和客戶端軟件調試[2]。

2.3 動力與環境監控系統

動力與環境監控智能監控管理平臺，監控范圍包括對動力環境等基礎設施的監控及其他子系統集成。

直接接入部分包括：高壓電氣設備（含柴油發電機、10KV 進線柜、饋線柜、直流電源屏、變壓器、配電開關監測等）、UPS、ATS、STS、智能電表、精密配電列頭柜、低壓配電柜監測、高壓直流系統、電池開關、柴發百葉等。要求對被監控設備進行實時的監測、展示。

間接接入部分包括：柴發供油控制系統(控制器北向接入本系統，只監不控)、柴發并機PLC控制器（控制器北向接入本系統，配電柜內的回路開關分合狀態和報警狀態）、10kV系統、電池監控控制單元（控制單元北向接入本系統，蓄電池監測）、BA系統。要求對被監控設備進行實時的監測、展示。

2.4 樓宇自控系統

樓宇設備自控系統目的是將阿里巴巴浙江云計算數據中心仁和項目內各種機電設備進行集中監測和控制綜合管理各類機電設備的運行狀態和安全狀況，確保各類設備能夠正常運行并合理地利用能源，使之達到經濟效益、綜合管理的最佳效果。

BAS系統主要針對冷水機組、空調系統、通排風系統、變配電系統、給排水系統、照明系統和電梯系統等，使受控設備在最佳的情況下運行，達到最佳最理想的環境與節能效果。特別是空調系統的能源與環境管理，將利用少量的能源來創造舒適的有利于健康的環境，激發室內生態概念、保障室內環境品質，創造一個綠色的室內空間。

自動控制技術和通信技術組成的高度自動化的樓宇設備自控系統，它確保建筑物成為具有最佳工作與生活環境、設備高效運行、整體節能效果最佳，而且安全的場所，它的整體功能可以概括為以下的四個方面。

（1）對建筑設備實現以最優控制為中心的過程控制自動化；（2）以運行狀態監視和計算為中心的設備管理自動化；（3）以安全狀態監視和災害控制為中心的防災自動化；（4）以運行為中心的能量管理自動化。

2.5 綜合管理顯示系統

本系統構建一個集控化、可視化、智慧化、公眾化的數字化監控顯示平臺，提供功能強大的信息編輯、傳輸、發布和管理等服務。顯示系統實現來自各弱電子系統的圖像、控制信息等內容顯示。同時也可作為總控中心顯示業務相關的界面圖像。系統實現7*24小時不間斷的實時將監控圖像傳輸，形成一套統一可視化管理,達到所有生產環節可視化，直接指揮，大大提高管理水平；系統應能無延遲、無丟幀地把所需畫面實時地顯示在大屏幕上，所有畫面都能夠單屏顯示、多屏拼接顯示、整屏放大顯示和窗口方式顯示等等；大屏幕顯示應穩定，圖像拼接平整美觀、明亮清晰，能夠混合計算機圖形和視頻圖像。具備各種顯示信號的接入能力。

通過微服務提供通行管理、安全管理、在線運維、工單巡檢維保及資產管理等，掌握項目智能化各子系統、能耗及機電設備的實施運行情況和故障處理能力情況，提高運維效率和設施設備的生命周期管理。

3 弱電系統設備安裝與調試

3.1 設備安裝

設備安裝階段：項目視頻監控點1126個，門禁點412個，動環監控點2862個，暖通監控點4856個，因此在設備安裝前必須編制好各設備點位表及地址碼，嚴格按照點表進行安裝。設備安裝點根據現場實際情況進行定位及安裝加固，例如視頻監控點多達400多個監控點需采用5.5m伸縮吊桿，在安裝過程中需采用加固、加厚處理，以免后期監控畫面有晃動。

數據中心高配間及電池室設備安裝是管控重點，因弱電設備安裝時高配間及電池室成品設備已經安裝就位，在升降車施工過程中要做好監護工作，防止對成品設備進行碰撞。特別電池室，一旦碰撞很容易爆炸及火災。在高配設備內安裝傳感器要嚴格把控金屬碎屑的產生及掉落，以免引起放炮，造成經濟損失。在電池室內安裝傳感器要做好金屬碎屑及防電池短路措施。

3.2 綜合布線

橋架施工：生產橋架設計的原則為所有機房包間都設計為兩層梯形走線橋架，出機房包間至少有兩條路由。從核心網絡區機柜至服務器機柜應有兩條路由，每條路由布線距離不超過100m，不同路由間距不小于10m。

光纖敷設：園區外光纖路由應具備四路由，至少三路由（任意兩條路由不走同道路，間距大于200m，嚴禁“三同”，嚴禁架空）;至少有2個入局點要求分布在園區的對角點。

園區內樓宇間應具備四路由至少兩路由管道（園區內走不同物理路由，且間距大于 50m）連接網絡核心區。樓間傳輸管道不少于6根/路由，外徑不小于110mm，管道推薦采用七孔梅花管以提高管道利用率，管道資源需一次到位，并全程做好混凝土包封保護，另需合理設置管井以便運營維護。

若園區內設有 2 棟及以上機房樓時，每棟樓應設置兩個網絡核心區，每個區配置與樓間纜數量匹配的專業ODF，樓間纜優先采用G.652D大芯數管道型帶狀光纜機房應設置2個運營商接入間，每個運營商接入間配置需要配置4個5KW標準機架和4個0KW無源標準機架及2個專用ODF架。

運營商接入間和網絡核心需設置層間纜，運營商接入間ODF需要與本樓內核心包間互聯，互聯采用光纜交叉全連接，光纜采用束狀光纖144芯G.652D單模[3]。

圖2 數據中心D、E運營商與大樓設備間的界面示意圖

3.3 系統調試

所有點位均需要按照點位所屬設備類型，對該點位進行點位ID 標記，要求在弱電系統具備時，需同步完成相應的點位ID映射工作（在機房上業務前或是初驗前需完成點位的映射工作，含集成其它系統的點位）。現場設備點匯聚到個專業軟件，實現設計及阿里規格書功能。數據中心最重要的是動環和BA系統，大型數據中心都是耗能大戶，這樣能耗的降低都能帶來短期投入長期收益的目標。

運行目標：1）現場設備監控服務器必須具有實時采集監控信號/數據的能力。所有監控數據在現場設備監控服務器內必須完成數據分析、處理、存儲、報警輸 出等；2)現場設備監控服務器要求具備獨立脫網運行的能力，不依賴于綜合監控 管理平臺，當網絡出現中斷的情況下，不影響監控系統的正常運行；3)系統需有自診斷功能，保證整個系統的可靠運行，任何硬件設備故障，有報警提示；4)系統實時數據庫和歷史數據庫要求獨立運行；數據庫類型為SQL或ORACLE或MongoDB或HIVE；5)電源要求：雙路UPS供電，在每個動環監控弱電柜內配置 STS 切換設備；6)系統使用同一的標準時鐘，除最高管理員外，系統時鐘不可更改; 7)支持遠程IE用戶不小 50個同時訪問[4]。

4 智能化建筑弱電系統建設質量控制措施

4.1 加強綜合布線系統管理

綜合布線系統采用模塊化結構，以便于系統以后的擴容。今后系統修改和終端設 備變化時，無需影響終端用戶的使用，只需在配線間進行跳線的管理即可。

綜合布線系統必須為國際著名品牌的標準化產品。各種線纜、配線架、模塊 和面板、跳線、連接器等為全系列同一品牌的產品。綜合布線廠商具有ISO9001，ISO14001認證，能提供良好的質保和培訓，整個布線系統在工程驗收后由廠家提供至少20年的系統質量保證。

4.2 實現建筑內部區域網一子系統集成

本數據中心有四個管理軟件平臺：安防綜合管理系統平臺、動環及環境監控平臺、暖通設備監控監控平臺、網管綜合管理平臺。所建設的各管理平臺要求無縫兼容并滿足綜合管理平臺硬件接口接入、軟件接口接入、系統集成數據接口接入等，實現平臺統一集成，分布式管理。

各平臺都能獨立運行，實現各自的系統功能，建設各專業的電子地圖及投屏功能。各系統開放本專業的系統端口，通過ECC弱電設備間核心網絡機柜，打通各軟件的網絡接口及協議。

5 結束語

本文基于阿里巴巴浙江云計算數據中心仁和項目弱電系統實施問題，就項目實施過重的全過程展開分析，最終經過BIM技術及精細化管理制度的應用，證明了阿里巴巴浙江云計算數據中心仁和項目弱電系統方案有效性+最終結果，基于此證明了大型數據中心弱電系統實施分案的可行性，并提出了項目精細化管理的建議。綜上所述，本文撰寫取得了在項目技術團隊的共同努力下，保質保量的完成了業主方的節點目標，贏得了業主及相關各方的認可。在施工的技術關鍵時期，面對施工現場技術復雜、設計變更等諸多不利因素，項目技術團隊發揮攻堅不畏的精神，順利實現業主的節點計劃。