浅谈数据中心一体化系统方案

摘要：随着计算机网络技术、信息传输技术的迅速发展，高新技术逐渐渗透到各个领域，计算机数据的存储、备份、管理已成为科技发展的必然趋势；信息化的飞速发展使得企业信息系统的数据量与日俱增，这推动了数据中心的巨大变革。随着数据中心的规模变得越来越大，设备越来越多，系统越来越复杂，关键性越来越高，数据中心的“心脏”——网络能源系统也面临着越来越高的挑战。

关键词：数据中心一体化系统；网络能源系统；系统设计；数据中心建设

中图分类号：TP389文献标识码：A文章编号：1009－2374(2009)12－0027－02

一、数据中心一体化系统概述

随着计算机技术的发展和普及，计算机系统数量与日俱增，其配套的环境设备也日益增多，计算机机房已成为各大单位的重要组成部分。机房的环境设备(供配电、UPS、空调、消防、保安等)必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。一旦机房环境设备出现故障，就会影响到计算机系统的运行，对数据传输、存储及系统运行的可靠性构成威胁，如事故严重又不能及时处理，就可能损坏硬件设备，造成严重后果。对于银行，证券，海关，邮局等需要实时交换数据的单位的机房，机房管理更为重要，一旦系统发生故障，造成的经济损失更是不可估量。目前许多机房的管理人员不得不采用24小时专人值班，定时巡查机房环境设备，这样不仅加重了管理人员的负担，而且更多的时候，不能及时排除故障，对事故发生的时间及责任也无科学的管理。尤其目前国内普遍缺乏机房环境设备的专业管理人员，在许多地方的机房不得不安排软件人员或者不太懂机房设备管理甚至根本不懂机房设备维护的人员值班，这对机房的安全运行无疑又是一个不利因素。正是为了解决上述问题，推出机房场地设备监控系统，实现了机房设备的统一监控，减轻了机房维护人员负担，提高了系统的可靠性，实现了机房的科学管理。

二、设计原则

(一)整体性原则

数据机房所有系统的设计根据业务发展需要与设备使用要求进行整体规划，统筹考虑，保证整体可用性。

(二)先进性与实用性相结合原则

系统设计立足于高起点，采用国际先进、成熟、实用的技术，构建合理并适当超前的技术体系架构，用以确保长时间的技术领先。各系统通过集成，实现资源和信息共享，增强对机房的运营管理能力，提高设备利用率，降低能耗，实现现代化科学的机房管理。系统软、硬件配置采用模块化、开放式结构，以适应系统灵活组织、扩展和系统集成整体提升的需要。

(三)可靠性原则

数据机房具有高可靠性，保证为用户提供连续不间断的7×24小时服务；在设计和建设时要减少单点故障的存在，对可能存在单点故障的环节在设计上要尽可能减少其对整个系统的影响。由市电到机柜及服务器的整个供电系统可用性不少于99.99％，机房各系统都具有足够的备份能力。

(四)安全性原则

具有完整的安全策略和切实可靠的安全手段保障数据中心运行系统基础环境的安全。在防火、防水、防虫、防鼠、防盗、接地、防雷、防电磁干扰、降噪等方面采取有效措施；在考虑地面承重能力时，采取相应的技术措施。

(五)可管理性原则

各系统应具有较强的集中式管理加分布式实施的可管理性逻辑，并且为分布式实施调整提供清晰的管理逻辑。

(六)灵活性及可扩展性原则

各系统应具有可持续发展的能力，在系统设计上具有较大的灵活性。在设计时应考虑部分设备分期实施，统一规划考虑扩充设备，确保日后可以方便增容。

(七)节能、环保、减排的原则

数据中心设计及建设要采用切实有效的措施或技术来充分体现节能、环保、减排的要求，建设绿色的数据中心。

(八)舒适性原则

数据中心应能提供良好的工作环境，要保持空气新鲜，机房内的温度、湿度要符合国家标准，为工作人员提供适宜的工作环境。

(九)可持续发展原则

各系统设计及产品选型都应具有超前性和扩充性，系统实施方案具有可扩展性。如精密空调应采用模块化组成结构，机组扩容简便，简单增加模块即可；配电开关及配电柜在设计上要预留足够开关容量；对隐蔽性工程要有足够的前瞻性，为了保证较长时间内的系统扩容、变更、升级等可能性而预留相应预埋管线和接口等。

三、系统组成

(一)机房装饰系统

给机房工作人员提供一个舒适、安全的工作环境，这是数据中心一体化建设不可缺少的环节。

(二)电气系统

供配电系统是保证计算机设备、场地设备和辅助设备安全可靠运行的基础，其设计原则是：满足计算机机房的使用要求；保证供电可靠性和灵活性；保证人身安全；便于施工、维修和管理；技术先进，经济合理。本项目中计算机设备按一级负荷供电。按照《电子计算机机房设计规范》(GB50174-93)和《电子计算机场地通用规范》(GB／T-2887-2000)，在本项目中按A级供电方式设计、施工。机房的配电系统设计为“双路市电+柴油发电机组+UPS双总线冗余+独立的双回路”的高可靠性的供电方式。能源中心内设有低压总配电室，为数据中心大楼提供双路电源。针对数据中心机房区提供独立的两路市电与柴油发电机互投后的电源至UPS电源室的两套UPS系统，给计算机负载提供双总线方式供电；提供双路市电及柴油发电机互投后的电源给精密空调、通风设备、照明等市电负载供电，同一区域互为备份的两台空调的电源来自另一组市电系统。

1UPS系统。1#UPS母线输入配电柜：1#母线采用1套UPS输入配电柜，该柜配置2路输入开关，其中1路1250M3P开关为UPS中输入电源开关，另1路为I#UPS系统的外部维修旁路开关，为二期UPS扩容及检修提供便利条件。输出配置3路630／3P输出开关，分别为3台UPS提供交流输入电源，输出配置2路100A／3P开关，为UPS机房空调提供电源。该柜的输入电源由低压配电机房引电。

2精密空调配电柜系统。二层主机房配置1台精密空调总输入配电柜，二层VIP机房空调配置1台精密空调总输入配电柜，空调配电柜的总输入开关可以选配分励脱扣选件，配合消防系统的使用。空调配电柜的电源均从动力机房低压开关柜引电。

3服务器电源管理系统SPM(server Power Management)。随着信息设备的进一步集中，更多的数据中心被建立。新一代数据中心对供电系统的可靠性及可管理性要求越来越高。IT用户需要对信息设备的供电系统进行更可靠与更灵活的配电、更精细化的管理、更准确的成本消耗等。

4柴油发电机系统。本柴油发电机组作为全部负荷的备用电源，应满足的运行方式为：正常情况下，机组应始终处于准备起动状态，当市电中断供电时，机组应立即起动，机组启动延时时间延时0至3秒(可调)，能自动起动机组(共有三次

连续自启动功能)，四台机组同时自启动，四台机组同时并机，达到100％额定负荷所需时间小于15～30秒(可调)。市电恢复时，发电机组应能继续带载运行约180秒(可调)，直至市电供电稳定，才转换由市电供电带负载，机组继续维持0～300秒(可调)运行冷却后自动停机。机组与电力系统问有防止并列运行的联锁装置，此装置也用于市电电源与发电机组之间的切换。

(三)空调系统

当室外温度较高时，系统处于全部机械制冷工作模式，冷量全部由压缩式制冷系统提供，然后与板式换热器进行能量交换，给室内循环提供冷量。

当室外处于过渡季节时，冷媒先在冷凝器中被部分冷却(预冷)，然后再在压缩式制冷系统的蒸发器中再次冷却，压缩式制冷系统根据需要起动，平衡板换的热负荷，这种自然冷却系统与压缩式机械制冷系统需要同时工作的情况叫做部分自然冷却模式。

当室外温度较低时，冷媒直接在冷凝器中被冷却，并能完全平衡板换的热负荷，这种完全靠自然冷却系统的情况叫做全部自然冷却模式，全部制冷负荷由自然冷却冷凝器“免费”提供，不需要开压缩式制冷系统，达到节能效果。

(四)通风系统

引进新风，保证室内良好的工作环境，为消防排烟补风：节能，通过全热新风换气机，在用室外的新鲜空气置换室内空气时，保证室内的冷热量70％的存留；机房新风前端加预热段，避免冬季室内产生结露。

新风、排风系统可满足过渡季节及冬季排出室内的余热(冬季制冷机组不开的情况)，以保证机房全年运行的可靠性，同时达到节能的目的。

新风系统采用初效中效两级过滤，以保证空调机房内无尘环境的洁净要求，并保证室内空气正压，防止开门过程中机房外的有灰尘的空气进入室内。

(五)设备环境监控系统

数据机房内的环境温度、湿度、水浸以及低压配电1路进线等进行集中监控、调测及数据核对等。监控中心数据存储功能服务器架设在首层配电室，以便于对其日常维护，数据备份及故障处理。设立在监控中心的监控终端可实时的对各机房进行监控。当监控现场发生报警时，立即启动短信报警，将详细的报警内容完整正确地发送给管理人员，保障机房安全，同时可实现电子邮件、声光、网络显示等报警方式，并人性化地设置同一现场同一报警的发送间隔时间。遵循监控系统网络结构方面的建设原则，并根据实际情况，监控系统采用SS-SU二级架构。

(六)机柜系统

服务器机柜的规划和选择是IDC数据中心中非常重要的环节。因为其数量的多少、单个机柜功率的多少、机柜的尺寸等因素直接决定了机房的面积、UPS系统的大小、空调系统的大小以及整个大楼配电系统的规模和综合布线系统的规模。同时机柜的尺寸、通孔率及摆放方式等因素又直接影响到服务器的散热效果，并与机房的气流组织形式及空调系统的节能有很大关系，所以务必引起高度重视。

(七)综合布线系统

数据中心机房是企业运营的核心，例如在电信、金融等行业中，网络所承载的是关系到核心业务的重要且敏感的数据，因此对整体系统安装的工程质量管理和控制变得尤其重要。一个现代化的机房，除了严格按照有关标准进行设计施工，确保安全可靠、美观舒适以外，还应充分体现现代科技所带来的创新和智能化。

(八)消防系统

数据机房消防系统包括两大部分即气体灭火系统、消防自动报警系统。

四、结语

随着时代不断发展的需要，数据中心的建设已经越来越多，但是数据中心并不是简单地把各个系统搭建起来，需要考虑多方面的因素以提升数据中心的运营效率，同时尽量降低对能源的消耗和数据的安全性。

作者简介：曹继业(1977－)，男，吉林吉林人，吉化集团信息网络技术有限公司工程师。