杜博文

（河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，河南鄭州 450000）

1 模塊化數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 柜機(jī)冷通道系統(tǒng)

模塊化數(shù)據(jù)中心機(jī)柜根據(jù)鎖開(kāi)門的不同可以分為多個(gè)種類，如無(wú)門、玻璃門、雙開(kāi)網(wǎng)孔門等，一般情況下標(biāo)準(zhǔn)化的模塊化數(shù)據(jù)中心機(jī)柜主要采用前單開(kāi)后雙開(kāi)網(wǎng)孔門，且能夠有效滿足19英寸標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的安裝需求。在開(kāi)展安裝作業(yè)的過(guò)程中，模塊化數(shù)據(jù)中心機(jī)柜的側(cè)門與前后門都可以拆卸，因此安裝位置的可選擇性更大，具有一定的靈活性。對(duì)于相鄰兩個(gè)柜機(jī)的并柜操作，可以利用冰柜孔與并柜壓鉚螺母予以實(shí)現(xiàn)。

1.2 制冷系統(tǒng)

在制冷系統(tǒng)的選擇上，模塊化數(shù)據(jù)中心選用了氟泵自然冷節(jié)能空調(diào)，具有高效與節(jié)能的特點(diǎn)。在機(jī)組內(nèi)，分別設(shè)置了獨(dú)立的壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)以及氟泵制冷系統(tǒng)。如果室外溫度相對(duì)較低，可以運(yùn)行氟泵，降低機(jī)組的能源消耗。將風(fēng)冷直接蒸發(fā)式機(jī)組與氟泵循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，一方面能夠確保在夏天壓縮機(jī)能夠持續(xù)制冷，另一方面也可以促使冬季氟泵節(jié)能運(yùn)行。氟泵自然冷節(jié)能空調(diào)具有三種工作模式，分別為壓縮機(jī)模式、氟泵自然冷模式以及壓縮機(jī)模式，借助這三種模式，可以實(shí)現(xiàn)室外氣候條件與室內(nèi)符合需求的切換，具有智能化與動(dòng)態(tài)化的特點(diǎn)，能夠?qū)δ苄П冗M(jìn)行有效提升。

1.3 配電系統(tǒng)

在模塊化數(shù)據(jù)中心中，配電系統(tǒng)的主要作用有兩點(diǎn)，一方面為通信設(shè)備進(jìn)行交流電源分配，另一方面可以對(duì)相應(yīng)的電量參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。

配電柜由多個(gè)模塊或單元共同組成，主要包含柜體、總開(kāi)關(guān)模塊、支路開(kāi)關(guān)模塊、總斷路器、支路斷路器、零線模塊、智能監(jiān)控單元等。模塊化設(shè)計(jì)的方式在安裝的便捷性與配置的靈活性方面發(fā)揮了較大優(yōu)勢(shì)。每一臺(tái)柜機(jī)上都配置了兩條配電單元，且可以進(jìn)行拆卸與更換處理。除此之外，配電系統(tǒng)中還可以根據(jù)實(shí)際情況配置電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于電池單節(jié)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并提前預(yù)警。

1.4 不間斷電源系統(tǒng)

不間斷電源系統(tǒng)的模塊組成主要包含功率模塊、旁路模塊以及控制模塊等，模塊均支持熱插拔，維護(hù)較為方便，能夠?qū)ο到y(tǒng)可用性進(jìn)行一定改善。受到冗余配置與過(guò)度配置等因素的影響，傳統(tǒng)的高速公路機(jī)房UPS長(zhǎng)期在10%～40%的低負(fù)載率的狀態(tài)下運(yùn)行，導(dǎo)致機(jī)房的電力損耗幅度增加。

不同于傳統(tǒng)高速公路機(jī)房配置，模塊化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心的UPS即使是在低負(fù)載下也可以保持高效率運(yùn)行，如果負(fù)載率處于15%以下則為極低負(fù)載率，在這種情況下可以啟動(dòng)智能休眠功能，使部分模塊進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行效率的合理改善。系統(tǒng)休眠后仍然會(huì)保持至少一個(gè)模塊的冗余，系統(tǒng)負(fù)載增加時(shí)會(huì)立即對(duì)休眠的模塊進(jìn)行喚醒操作，以此對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性進(jìn)行有效保證。

1.5 封閉冷通道組件

封閉冷通道組件的構(gòu)成具有一定的復(fù)雜性，其構(gòu)成組件主要包含玻璃天窗組件、玻璃隔離門組件、鋼制假墻組件、消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)組件、環(huán)境監(jiān)控單元組件等。

密封冷通道的天窗主要以平頂結(jié)構(gòu)為主，天窗由兩部分共同組成，分別為功能天窗與消防翻轉(zhuǎn)天窗，通過(guò)設(shè)置于微模塊頂部的天窗，可以對(duì)冷通道頂部的密封功能予以有效實(shí)現(xiàn)。端門主要設(shè)置于模塊的兩端，可以防止冷氣泄漏，同時(shí)實(shí)現(xiàn)人員進(jìn)出的門禁功能。

數(shù)據(jù)化模塊中心的封閉冷通道組件改善了傳統(tǒng)機(jī)房的冷卻解決方案，實(shí)現(xiàn)了機(jī)房局部熱點(diǎn)的難題，且冷通道內(nèi)的與模塊外的溫度較為均勻，空調(diào)運(yùn)行效率得到了大幅度提升。

1.6 安全管理系統(tǒng)

系統(tǒng)的活動(dòng)天窗配置了電磁鎖，并借助主用與備用兩路輸入保證電磁鎖的供電的穩(wěn)定性。在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，如果消防系統(tǒng)或監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出異常信息，驅(qū)動(dòng)單元會(huì)對(duì)這些異常信息進(jìn)行接收，便可以通過(guò)繼電器對(duì)天窗進(jìn)行控制。例如出現(xiàn)溫度過(guò)高或者煙火的情況時(shí)，安全管理系統(tǒng)會(huì)促使天窗自動(dòng)打開(kāi)，消防系統(tǒng)噴灑消防氣體，避免發(fā)生火災(zāi)。

2 模塊化數(shù)據(jù)中心在智慧高速中的具體應(yīng)用

2.1 在智慧高速收費(fèi)站點(diǎn)中的應(yīng)用

對(duì)于高速收費(fèi)站點(diǎn)而言，機(jī)房空間較小，且建筑承重十分有限，基于這兩個(gè)原因使得收費(fèi)站點(diǎn)的施工工期較長(zhǎng)，且施工質(zhì)量上也難以得到有效保障。除此之外，在收費(fèi)站點(diǎn)機(jī)房中，地面屬于防靜電地板，其架空高度約為250 mm，且需要對(duì)地面的平均承載力進(jìn)行保證，一般控制在450 kg/m2以上。針對(duì)此情況，在充分結(jié)合智慧高速收費(fèi)點(diǎn)基本特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，可在收費(fèi)站點(diǎn)機(jī)房?jī)?nèi)部對(duì)起單列式模塊化數(shù)據(jù)中心進(jìn)行設(shè)置，主要配置包括2個(gè)IT機(jī)柜、2個(gè)通信柜、1個(gè)電池柜、2套機(jī)架式UPS、1臺(tái)配電插框、1臺(tái)列間精密空調(diào)、1套冷通道組件。配置時(shí)可以按照一排進(jìn)行排列，每排的柜位設(shè)置為6個(gè)較為適宜。

2.2 在智慧高速管理中心機(jī)房的應(yīng)用

對(duì)于智慧高速管理中心機(jī)房而言，凈空一般設(shè)置為4 m以上，機(jī)房?jī)?nèi)部主要設(shè)置通信系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)。在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)部，設(shè)置大屏幕顯示器、監(jiān)控設(shè)備網(wǎng)管終端、維護(hù)終端、控制工作站等。為了對(duì)高速管理系統(tǒng)運(yùn)行的流暢性進(jìn)行有效保證，在機(jī)房的主設(shè)備中需要設(shè)置專線，保證穩(wěn)定的電力供應(yīng)，不可與生活用電混合。

為了能夠?qū)χ腔鄹咚俟芾碇行臋C(jī)房的各項(xiàng)需求進(jìn)行有效滿足，需要在機(jī)房設(shè)置雙列式模塊化數(shù)據(jù)中心，具體結(jié)構(gòu)與配置包括5個(gè)IT機(jī)柜、3個(gè)通信柜、1個(gè)通信電源柜、3個(gè)電池柜、1套模塊化UPS、1臺(tái)精密列頭配電柜、1臺(tái)列間精密空調(diào)、1套管理系統(tǒng)、1套冷通道組件。

設(shè)置時(shí)，可以將上述的配置以兩排予以排列，每一列設(shè)置8個(gè)柜位，為了備用需求，額外配置數(shù)據(jù)中心的UPS電池，根據(jù)需求配置64只12 V/100 Ah電池較為適宜。

3 模塊化數(shù)據(jù)中心應(yīng)用于智慧高速的優(yōu)勢(shì)

相較于傳統(tǒng)高速公路系統(tǒng)機(jī)房，模塊化機(jī)房具有多方面的優(yōu)勢(shì)，其總體的安全性能、維護(hù)性以及節(jié)能性都得到了很提升，借助模塊化數(shù)據(jù)中心，機(jī)房的維護(hù)與管理將變得更便捷、科學(xué)。

（1）冷通道封閉。

模塊化機(jī)房采用冷通道封閉，將空調(diào)送冷風(fēng)封閉起來(lái)，應(yīng)用于機(jī)架設(shè)備，冷量利用率得到了有效提高。使用冷通道封閉可以將模塊的外部環(huán)境與內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行隔離，模塊內(nèi)的空調(diào)無(wú)須再考慮到房間的制冷問(wèn)題，有效節(jié)省了環(huán)境熱負(fù)荷與溫濕度的能耗。

（2）柔性擴(kuò)容。

將模塊化數(shù)據(jù)中心應(yīng)用于智慧高速中，所有的部件都采用了模塊化設(shè)計(jì)，并配置了標(biāo)準(zhǔn)的接口，項(xiàng)目后期可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行擴(kuò)容，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行配置設(shè)計(jì)。

（3）部署效率。

采用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊進(jìn)行配置，部署的周期約為6～12 d，減少了現(xiàn)場(chǎng)安裝與調(diào)試的時(shí)間。模塊化數(shù)據(jù)中心對(duì)于場(chǎng)地的限制相對(duì)較小，可以有效實(shí)現(xiàn)水泥地面與架高地板的地面安裝，對(duì)于機(jī)房的最低凈高要求僅為28 m，根據(jù)相關(guān)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，相較于傳統(tǒng)機(jī)房的配置，運(yùn)用模塊化數(shù)據(jù)中心的智慧機(jī)房的占地面積可以節(jié)省40%左右。

（4）智能化管理。

在模塊化數(shù)據(jù)中心機(jī)房中，配置了3D可視化智能管理平臺(tái)，并將多元異構(gòu)技術(shù)、AI技術(shù)、VR技術(shù)有效融入其中，在此基礎(chǔ)上采用了開(kāi)放式的系統(tǒng)接口。將眾多傳統(tǒng)機(jī)房的運(yùn)維系統(tǒng)納入統(tǒng)一的運(yùn)維大數(shù)據(jù)平臺(tái)，在運(yùn)維與管理方便發(fā)揮了巨大的優(yōu)勢(shì)，且功能十分豐富，主要包含3D網(wǎng)管管理、智能巡檢、特色大屏展示、容量管理、DCIM資產(chǎn)管理、告警管理、用戶管理等。借助3D可視化智能管理平臺(tái)，大幅度提高了運(yùn)維可視化、診斷智能化以及移動(dòng)終端化，智能性與高效性得到了充分展現(xiàn)。

（5）節(jié)能環(huán)保。

模塊化數(shù)據(jù)中心機(jī)房的節(jié)能性與環(huán)保性體現(xiàn)在多個(gè)方面，例如封閉冷通道技術(shù)可以對(duì)能耗進(jìn)行降低，可以提升機(jī)房空調(diào)的回風(fēng)溫度，空調(diào)能效比得到了有效提升。對(duì)于高熱密度的場(chǎng)景，模塊化數(shù)據(jù)中心中采用了列間空調(diào)予以制冷，制冷效率得到了顯著提升；對(duì)于負(fù)載發(fā)熱量波動(dòng)的場(chǎng)景，借助變?nèi)萘繖C(jī)房空調(diào)產(chǎn)品，能夠有效實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)冷涼跟隨，具有較好的高效性與節(jié)能性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)模塊化數(shù)據(jù)中心在智慧高速中的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究。首先對(duì)模塊化數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行了詳細(xì)介紹，主要包含柜機(jī)冷通道系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)、封閉冷通道組件以及安全管理系統(tǒng)等，在此基礎(chǔ)上闡述了模塊化數(shù)據(jù)中心在智慧高速中收費(fèi)站點(diǎn)與中心機(jī)房的具體應(yīng)用，并從冷通道封閉、柔性擴(kuò)容、部署效率、智能化管理與節(jié)能環(huán)保分析了模塊化數(shù)據(jù)中心在智慧高速中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。綜上所述，高速公路傳統(tǒng)機(jī)房在設(shè)計(jì)合理性、建設(shè)空間、經(jīng)濟(jì)性、可操作性、平臺(tái)兼容性以及智能化等方便的弊端日益凸顯，已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代化智慧高速的建設(shè)需求。將模塊化數(shù)據(jù)中心應(yīng)用于高速機(jī)房建設(shè)，發(fā)揮了巨大優(yōu)勢(shì)，有效提升了運(yùn)維與管理效率，且更便捷智能。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，模塊化數(shù)據(jù)中心與智慧高速的結(jié)合將逐漸深入，發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用與優(yōu)勢(shì)。