侯建發(fā)

(呼和浩特市地鐵運(yùn)營有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

0 引言

在高產(chǎn)、高效的現(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[1]。伴隨區(qū)域中央生產(chǎn)控制指揮中心的建立，數(shù)據(jù)中心也隨之在大柳塔煤礦成功應(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。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)營成本也日益突出。在能源消費(fèi)日益增長的今天，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)[2-3]。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[4]。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快速增長的發(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。通過招投標(biāo)、對比分析、開會討論等方式，最終確定大柳塔煤礦數(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 大柳塔煤礦數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)計(jì)原則

大柳塔煤礦數(shù)據(jù)中心位于大柳塔煤礦區(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、視頻會議、工控自動(dòng)化的各項(xiàng)需求，還要滿足面向未來快速增長的網(wǎng)絡(luò)預(yù)留發(fā)展需求，其設(shè)計(jì)理念必須要高標(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)有大柳塔煤礦的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、設(shè)施和需求，對數(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)中心未來擴(kuò)展業(yè)務(wù)留有空間，對設(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，為未來擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、減少設(shè)備投入做好準(zhǔn)備[5]?？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，就要按照國家的行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對機(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，并對故障隱患要提前預(yù)警，真正做到數(shù)據(jù)中心無人值守、智能化、自動(dòng)化功能，方便管理人員對機(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

大柳塔煤礦數(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[6]。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)故障無法啟動(dòng)造成機(jī)房溫度過高時(shí)，溫度傳感器便會聯(lián)動(dòng)天窗控制器自動(dòng)打開天窗來降低行間溫度。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，避免電磁信號干擾，影響通信質(zhì)量[7]。

2.3 節(jié)省機(jī)房使用面積降低能耗

無需進(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

通過各種傳感器，實(shí)現(xiàn)對機(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，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。

2.5 數(shù)據(jù)中心的布局

大柳塔煤礦模塊化數(shù)據(jù)中心的平面配置如圖1所示，大柳塔煤礦數(shù)據(jù)中心實(shí)景如圖2所示。

大柳塔煤礦數(shù)據(jù)中心共采購兩組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3所示。

圖1 大柳塔煤礦數(shù)據(jù)中心平面布置圖

圖2 大柳塔煤礦數(shù)據(jù)中心實(shí)景

圖3 供配電系統(tǒng)接口圖

3.2 空調(diào)系統(tǒng)

模塊化數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)采用華為公司的Netcol 5000-A風(fēng)冷行級精密空調(diào)，制冷量為35 kW，安設(shè)在機(jī)柜中部，靠近熱源設(shè)備安裝，并能根據(jù)機(jī)柜內(nèi)的設(shè)備負(fù)載量和溫控系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)中心智能化的供給行間散熱。空調(diào)系統(tǒng)包括有直流變頻的壓縮機(jī)、EC風(fēng)機(jī)和PTC電加熱和電極加濕，對保持機(jī)房行間的正壓通風(fēng)，減少灰塵侵入具有良好的效果，為打造大柳塔煤礦綠色、高效的數(shù)據(jù)中心起到積極作用。

3.3 照明系統(tǒng)

通道級照明采用16 W的一體式LED燈，節(jié)能環(huán)保，每組數(shù)據(jù)中心行間通道頂部兩側(cè)各安裝一排，簡潔美觀。在行間玻璃門開啟后，探測器監(jiān)測到人員進(jìn)入，自動(dòng)開啟通道照明。

3.4 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。

3.5 消防系統(tǒng)

微模塊化數(shù)據(jù)中心采用柜式七氟丙烷消防滅火系統(tǒng)，機(jī)房行間內(nèi)部安裝有煙霧傳感器、溫度傳感器、聲光報(bào)警器、天窗控制器等[8]。

溫濕度傳感器作為數(shù)據(jù)中心的主要環(huán)境監(jiān)測元件，對機(jī)房的運(yùn)行環(huán)境的溫度和濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測，并上傳至采集器，這對機(jī)房的環(huán)境安全、火災(zāi)預(yù)防及發(fā)揮電子設(shè)備的性能、延長IT設(shè)備的使用壽命、保障數(shù)據(jù)安全性有十分重要的作用。煙霧傳感器可檢測數(shù)據(jù)中心行間通道的煙霧情況，在通道門正上方安裝聲光報(bào)警器。天窗控制器作為數(shù)據(jù)中心的控制單元，可在溫度異常時(shí)通過信號傳輸控制行間天窗的開啟和關(guān)閉，是消防滅火的關(guān)鍵步驟。

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙霧傳感器和溫濕度傳感器接收到異常信號后，立即向消防主機(jī)發(fā)送火警指令，消防主機(jī)聯(lián)動(dòng)天窗控制器打開天窗，消防警鈴發(fā)出警報(bào)，氣體滅火控制器在延時(shí)0～30 s后，發(fā)送放氣指令，機(jī)房門外的“放氣誤入”指示燈被點(diǎn)亮，同時(shí)開始噴射阻燃?xì)怏w滅火劑進(jìn)行滅火。

3.6 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4所示。

圖4 NetEco管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

NetEco管理系統(tǒng)通過支持的SNMP(Simple Network Management Protocol，簡單網(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)行信息交互對接，并具有擴(kuò)展多協(xié)議的機(jī)制，用來滿足不同設(shè)備的訪問。

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)，起到對數(shù)據(jù)采集、處理、轉(zhuǎn)換和上傳的作用，安裝在列頭柜。

3.7 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)線或光纜來傳輸監(jiān)控信息，服務(wù)器、采集器等設(shè)備。設(shè)備的纜線連接是通過機(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 結(jié)語

神東煤炭集團(tuán)公司區(qū)域中央生產(chǎn)控制指揮中心的成立，使大柳塔煤礦模塊化數(shù)據(jù)中心機(jī)房充分發(fā)揮其施工簡單、建設(shè)期短、配置靈活等優(yōu)勢，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，開啟了大柳塔煤礦數(shù)字化礦山建設(shè)的全新模式。