一體化機(jī)柜技術(shù)在支行機(jī)房模塊化建設(shè)中的應(yīng)用

何國巨

（中國人民銀行梅州市分行，廣東 梅州 514011）

近幾年，隨著大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的蓬勃快速發(fā)展，對承載著業(yè)務(wù)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的機(jī)房或數(shù)據(jù)中心提出了更高的要求。自2021 年5 月國家四部委聯(lián)合發(fā)布《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實(shí)施方案》以來，10 月又出臺(tái)了《關(guān)于嚴(yán)格能效約束推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳的若干意見》，各地政府部門也紛紛出臺(tái)機(jī)房、數(shù)據(jù)中心改造及淘汰方案。主要圍繞在機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施上節(jié)能降耗、加快應(yīng)用先進(jìn)綠色技術(shù)產(chǎn)品及優(yōu)化綠色管理能力等方面展開推進(jìn)。一體化機(jī)柜技術(shù)正是為支撐這些實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)而生，對中國推進(jìn)機(jī)房模塊化建設(shè)起到了關(guān)鍵性作用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗、建設(shè)成本低、綠色智能運(yùn)維等要求，解決了以往難以統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)維管理的難題，同時(shí)符合《電子計(jì)算機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》和《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》等技術(shù)規(guī)范，保障各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 一體化機(jī)柜技術(shù)

一體化機(jī)柜技術(shù)是將配電、UPS（Uninterruptible Power System，不間斷電源）供電、制冷、門禁、機(jī)柜、照明、消防、監(jiān)控和布線等基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)施全部整合至一個(gè)全封閉IT 機(jī)柜內(nèi)，通過各項(xiàng)子系統(tǒng)的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)維管理，為IT 設(shè)備間、機(jī)房、數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用場景提供前所未有的優(yōu)良工作環(huán)境和可靠保障平臺(tái)[1]。該技術(shù)將各種設(shè)備模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化集成，再利用應(yīng)用軟件統(tǒng)一管理，應(yīng)用場景豐富、建設(shè)成本低，因而能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境經(jīng)常被金融網(wǎng)點(diǎn)、政府、教育、醫(yī)院、軍隊(duì)、交通等行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，支持單柜、單排、雙排等多種靈活部署方式，可以按照客戶業(yè)務(wù)需求定制功能模塊，擁有高密度與模塊化、高可靠性與可用性、靈活配置與快速部署、簡易安裝與節(jié)能降耗、綠色智能與運(yùn)維監(jiān)控等特點(diǎn)。

1.1 硬件設(shè)備組成

一體化機(jī)柜的硬件設(shè)備主要由設(shè)備倉、蓄電池倉、門與門鎖組成。

設(shè)備倉用于放置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、計(jì)算機(jī)等設(shè)備，用隔板與蓄電池倉分開，便于設(shè)備空間的隔熱；蓄電池倉用于安裝蓄電池，機(jī)柜的外部板材上貼有保溫棉，以達(dá)到保溫效果；機(jī)柜門采用內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，門縫間隙緊湊，可采用人臉識(shí)別、指紋等技術(shù)開鎖，機(jī)柜門安裝開關(guān)門鎖告警傳感器，配合動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警和記錄。

1.2 軟件設(shè)備組成

軟件設(shè)備主要由機(jī)殼、溫濕度控制系統(tǒng)、照明單元、監(jiān)控系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和配線系統(tǒng)組成。

機(jī)殼：常見安裝內(nèi)尺寸為8 0 0 m m（W）×800 mm（D）×1 800 mm（H）、650 mm（W）×650 mm（D）×1 400 mm（H），其他尺寸均可定制，采用熱交換方式對柜內(nèi)設(shè)備進(jìn)行散熱，可以安裝直流配電、PDU（Power Distribution Unit，機(jī)柜用電源分配插座）、DDF（Double Dragon Forever，數(shù)字配線架）等配件，機(jī)柜內(nèi)支持19 英寸（IEC297）的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架。

溫濕度控制系統(tǒng)：一體化機(jī)柜的電子設(shè)備在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致柜內(nèi)溫度升高，使用溫控設(shè)備控制柜內(nèi)的溫度和濕度，確保通信設(shè)備正常工作，同時(shí)提高電子設(shè)備的使用壽命和可靠性。

照明系統(tǒng)：每個(gè)獨(dú)立倉提供一套48 V/220 V LED（Light-Emitting Diode）燈照明，當(dāng)機(jī)柜門打開時(shí)將開啟LED 燈，閉合時(shí)將關(guān)閉LED 燈。

監(jiān)控系統(tǒng)：通過RS232 或RS485 通信接口監(jiān)控UPS 系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、環(huán)境狀態(tài)、配電系統(tǒng)及電池系統(tǒng)的狀況，該系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)告警信息、巡檢簽到功能、主機(jī)信息、歷史報(bào)表等功能，可查詢各子系統(tǒng)的各種狀態(tài)記錄和異常告警記錄。

防雷系統(tǒng)：采用機(jī)架式箱體設(shè)置SPD（Smart Power Distribution，智能配電系統(tǒng)）浪涌保護(hù)器等防雷設(shè)備，提供B+C 級(jí)防雷保護(hù)。

配電系統(tǒng)：采用3 kVA 后備2 h+雙路電源輸入，市電正常時(shí)，由UPS 逆變給IT 設(shè)備供電，并給電池充電，空調(diào)由市電供電；停電時(shí)，由電池逆變給IT 設(shè)備供電，空調(diào)停電，機(jī)柜彈門；發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，UPS 逆變給IT 設(shè)備供電，并給電池充電，空調(diào)由市電供電；UPS更換、大故障，手動(dòng)切換至維修旁路，IT 設(shè)備、空調(diào)由市電供電。

配線系統(tǒng)：采用理線架和配線架，預(yù)留足夠的空間滿足機(jī)柜配線要求，柜與柜之間連接線由廠家配置，包括電源線、雙絞線、光纖等連接線。

一體化機(jī)柜原理圖如圖1 所示。

圖1 一體化機(jī)柜原理圖

2 支行機(jī)房基本情況

支行機(jī)房作為人民銀行機(jī)房建設(shè)的末端部位，其保障的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)是人民銀行信息系統(tǒng)的重要組成部分。但是支行機(jī)房往往因?yàn)槿藛T不足、資金缺乏、技術(shù)落后、大樓陳舊等原因而達(dá)不到C 類機(jī)房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，普遍存在以下3 個(gè)問題[2]。

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施落后，風(fēng)險(xiǎn)隱患明顯

機(jī)房使用的不間斷電源（UPS）、發(fā)電機(jī)大多是脫保設(shè)備，未購買維護(hù)保養(yǎng)服務(wù)；簡單使用空氣開關(guān)和民用排插，未使用配電柜和PDU 設(shè)備；采用民用空調(diào)控制溫濕度，難以調(diào)節(jié)至規(guī)范要求（溫度指標(biāo)為18～27 ℃，濕度指標(biāo)為35%～75%）；機(jī)房門禁部分使用機(jī)械鎖，部分使用指紋鎖，均缺乏門禁系統(tǒng)統(tǒng)一管理；網(wǎng)絡(luò)綜合布線未使用地下管道或架橋式搭建，強(qiáng)弱電未分開鋪設(shè)，容易造成電磁干擾導(dǎo)致信號(hào)不穩(wěn)定，兩端標(biāo)識(shí)不清晰，不易排查通信故障。

2.2 機(jī)房裝修不規(guī)范，節(jié)能減排不達(dá)標(biāo)

因?yàn)闄C(jī)房大多是由支行大樓的辦公室改造而成，所以并未使用機(jī)房專門的裝修材料布局，沒有采用機(jī)房吊頂方式，墻壁也未考慮保溫、隔熱、防火、平整、光滑、不起塵等要求，強(qiáng)弱電沒有合理分離，交叉混合使用，各種線纜沒有使用管槽、軟管等保護(hù)，沒有鋪設(shè)防靜電活動(dòng)地板。由于以上種種原因，導(dǎo)致能耗方面不符合節(jié)能減排的要求。

2.3 機(jī)房缺乏動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)管理，難以發(fā)現(xiàn)故障

機(jī)房各類設(shè)備陳舊、品牌不一致。大部分機(jī)房沒有部署監(jiān)控模塊，缺乏動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)測UPS、空調(diào)、配電、門禁系統(tǒng)、溫濕度等基礎(chǔ)設(shè)施，僅靠機(jī)房管理員每天到現(xiàn)場巡檢。且大部分機(jī)房管理員是支行辦公室人員兼職擔(dān)任，缺乏科技專業(yè)知識(shí)，特別是電氣、自動(dòng)化等專業(yè)知識(shí)。人員缺乏導(dǎo)致兼崗及知識(shí)儲(chǔ)備不足，巡檢和管理工作往往靠機(jī)房管理人員的主觀意識(shí)去判斷，故障難以被發(fā)現(xiàn)。

3 一體化機(jī)柜在支行的實(shí)施做法

3.1 立足實(shí)際，量身定制

分行按照《中國人民銀行縣（市）級(jí)支行機(jī)房建設(shè)技術(shù)規(guī)范》要求，結(jié)合支行機(jī)房普遍存在的問題和市場調(diào)研情況，選取成熟、規(guī)范、安全的科華產(chǎn)品，型號(hào)為KDU01-030-030，該產(chǎn)品根據(jù)需求定制，包含6 個(gè)模塊，即機(jī)柜主體、UPS 單元、配電單元、制冷單元、監(jiān)控單元及門禁系統(tǒng)，集成了UPS（輸出功率為3 kVA）、空調(diào)（制冷量為3 kW）、配電系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)（紐貝爾）、溫濕度、動(dòng)環(huán)監(jiān)控、配線架、PDU等功能的一體化機(jī)柜，具有強(qiáng)大的系統(tǒng)整合和極低的制冷消耗功率，以及集中管理本地、遠(yuǎn)程雙模式的實(shí)時(shí)監(jiān)控和豐富強(qiáng)大的告警記錄功能。

3.2 選取試點(diǎn)，制定方案

為保證該項(xiàng)目順利推進(jìn)，分行選取某中支縣支行作為試點(diǎn)支行，結(jié)合實(shí)際制定出《一體化機(jī)柜安裝實(shí)施方案》，試點(diǎn)支行按部就班地實(shí)施方案，并待一體化機(jī)柜成功上線后舉辦技術(shù)培訓(xùn)會(huì)分享經(jīng)驗(yàn)，由科華專業(yè)工程師講解一體化機(jī)柜原理和日常維護(hù)知識(shí)，試點(diǎn)支行分享經(jīng)驗(yàn)做法，讓廣東省科技隊(duì)伍充分了解一體化機(jī)柜的原理和功能，為廣東省順利推廣一體化機(jī)柜應(yīng)用做好鋪墊。

3.3 提前準(zhǔn)備，安全保障

首先，做好一體化機(jī)柜設(shè)備搬運(yùn)至支行機(jī)房工作，大多數(shù)支行機(jī)房都設(shè)置在2 樓以上且沒有電梯，或者電梯、樓梯大小空間不夠，由于一體化機(jī)柜長1.4 m，寬0.6 m，高2.4 m，質(zhì)量約250 kg，所以建議拆除機(jī)柜部分配件減輕質(zhì)量后搬運(yùn)；其次，支行機(jī)房先行布好一體化機(jī)柜輸入供電線路和空氣開關(guān)，一主一備共2 路，電纜規(guī)格為3 m×6 m，準(zhǔn)備好安裝底座（1 365 mm×600 mm），采用國際鍍鋅角鋼制作，機(jī)柜輸入線路與機(jī)房照明、空調(diào)電路相互獨(dú)立，電纜提前引到機(jī)柜底座位中間處，為割接做好準(zhǔn)備和節(jié)約時(shí)間；另外，為實(shí)現(xiàn)快速制冷和節(jié)能環(huán)保，一體化機(jī)柜空調(diào)室外機(jī)擺放位置與機(jī)柜位置小于10 m 為宜，空調(diào)排水管走靜電地板以下或管道，預(yù)留空調(diào)銅管走線位置；最后，厘清支行內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，繪制與實(shí)際一致的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，并制作一張?jiān)O(shè)備與端口（或接口）的對應(yīng)列表，所有線路兩端打好標(biāo)簽，提前與運(yùn)營商預(yù)約線路割接時(shí)間，以防出現(xiàn)問題時(shí)能快速查明，并在最短時(shí)間內(nèi)解決問題。

4 主要成效

4.1 大大縮短建設(shè)周期，架構(gòu)便于擴(kuò)展

一體化機(jī)柜可以根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求定制功能模塊，將供配電、制冷、監(jiān)控、門禁和布線等基礎(chǔ)設(shè)施模塊化至機(jī)柜內(nèi)，后續(xù)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求自由擴(kuò)容擴(kuò)展。一體化機(jī)柜模塊可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)和現(xiàn)貨供應(yīng)，出廠前可以預(yù)先測試單元模塊和標(biāo)準(zhǔn)化連接方式，減少現(xiàn)場配置與調(diào)試時(shí)間，提高設(shè)備安裝和調(diào)試效率[3]。傳統(tǒng)的機(jī)房從規(guī)劃設(shè)計(jì)到申報(bào)審批，從土建到裝飾裝修，從暖通到機(jī)電工程，涉及專業(yè)眾多，過程復(fù)雜、工程量巨大、建設(shè)周期較長，一體化機(jī)柜模塊化建設(shè)僅需1 個(gè)月，較傳統(tǒng)機(jī)房縮短了3～4 個(gè)月。

4.2 建設(shè)成本低，節(jié)能效果明顯

支行傳統(tǒng)機(jī)房建設(shè)成本約18 萬（含裝修和基礎(chǔ)設(shè)施，以6 000 元/m2，面積共30 m2為例測算），一體化機(jī)柜模塊化建設(shè)成本約6 萬，約節(jié)省67%。一機(jī)化機(jī)柜占地面積為0.84 m2，采用密封閉保溫設(shè)計(jì)，低能耗、低噪聲，有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力；空調(diào)設(shè)計(jì)在機(jī)柜內(nèi)，冷空氣在機(jī)柜全密閉下運(yùn)行，內(nèi)部循環(huán)，制冷效果更快更佳，節(jié)能效果明顯。

4.3 智能綠色運(yùn)維管理，保障機(jī)房安全穩(wěn)定運(yùn)行

一體化機(jī)柜的動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)可以接入人民銀行內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)控UPS、空調(diào)、配電系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、溫濕度運(yùn)行情況。該系統(tǒng)對供電電壓、電流、頻率、負(fù)載、功率、溫濕度、指紋運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行智能分析，發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)出報(bào)警情況，中支機(jī)房管理員可通過動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)隨時(shí)了解支行機(jī)房運(yùn)行情況，及時(shí)采取有效措施規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，解決以往機(jī)房運(yùn)行狀況難掌握、難管理的問題。

5 結(jié)論及建議

5.1 選擇成熟品牌，延長原廠質(zhì)保服務(wù)年限

在采購一體化機(jī)柜時(shí)，首先，盡量選擇成熟品牌和維護(hù)保養(yǎng)網(wǎng)點(diǎn)較多的廠商，具有功能模塊齊全、配件充足的能力；其次，延長原廠質(zhì)保服務(wù)時(shí)間，一般情況下設(shè)備質(zhì)保時(shí)間是3 年，將其維修保養(yǎng)時(shí)間延長至6 年，每年4 次按季度進(jìn)行現(xiàn)場巡檢，實(shí)現(xiàn)與電子設(shè)備報(bào)廢年限同步，優(yōu)化資產(chǎn)處置；最后，選擇具有技術(shù)力量的廠商，定期對設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行安全檢查，且有解決故障的能力。

5.2 增加智能報(bào)警模塊，提高智能運(yùn)維管理

在考慮功能模塊需求的同時(shí)，建議增加智能報(bào)警模塊，將短信和電話報(bào)警功能納入動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，由于機(jī)房管理員大多是兼職人員，不能時(shí)刻監(jiān)控動(dòng)環(huán)系統(tǒng)，增加該模塊后可實(shí)現(xiàn)不在崗或下班后依然能接收報(bào)警信息的功能，達(dá)到7×24 h 保障一體化機(jī)柜穩(wěn)定運(yùn)行。

5.3 制訂運(yùn)維手冊，開展應(yīng)急演練

傳統(tǒng)機(jī)房的運(yùn)維手冊不適用于一體化機(jī)柜，傳統(tǒng)機(jī)房的各種基礎(chǔ)設(shè)施都是分開的，各種設(shè)備操作也是不一樣的，一體化機(jī)柜集成了各種功能模塊，建議支行機(jī)房管理員與廠商技術(shù)員共同制定運(yùn)維手冊，在發(fā)生故障時(shí)可以先按照運(yùn)維手冊排查，提高運(yùn)維響應(yīng)能力。支行機(jī)房管理員應(yīng)同步更新機(jī)房應(yīng)急演練方案，結(jié)合一體化機(jī)柜模塊化模式模擬發(fā)生場景，定期開展應(yīng)急演練，提高處理突發(fā)事件的水平。