浅谈大型飞机维修机库数据中心建设的规划与设计

文│ 广州飞机维修工程有限公司 欧戈易

浅谈大型飞机维修机库数据中心建设的规划与设计

文│ 广州飞机维修工程有限公司 欧戈易

此文从数据中心国内外的建设标准规划入手，结合飞机场区内的大型飞机维修机库的行业环境特殊性，梳理数据中心各个关键领域，从双数据中心、选址与平面、电力及UPS、综合布线、空调等基础架构开始设计，以满足大数据与云计算的网络、服务器、存储设计，安全监控及展示等方面的需求。

飞机维修机库；机场库区；数据中心；主机房；综合布线；云计算

1 引言

笔者有幸参与过某大型飞机维修机库数据中心建设的规划与设计，总结出一些经验和教训，并在此文中将这些思路整理出来与业内人士共享，希望能对其他数据中心的建设提供一些帮助。

2 定义和设计原则

根据《电子信息系统机房设计规范》GB 50174-2008定义：数据中心主要用于电子信息处理、存储、交互和传输设备的安装和运行的建筑空间，包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域。机库的数据中心在设计和建设过程中，首先应严格遵守《电子信息系统机房设计规范》 GB 50174-2008内容，以国内A级机房为设计参照，同时参考国际《数据中心的通信基础设施标准》TIA 942，整个设计既符合国家的标准和规范，顺应国际先进的理念，又能根据机库运营特点进行数据中心设计，确保数据中心安全、稳定、可靠地运行，同时为维护人员创造健康适宜的工作环境。

3 双数据中心设计

为保障业务的连续性，信息行业上通常采取“两地三中心”的建设模式去保障信息系统正常运行。结合机场维修机库的特点，即机库均建立在同城同机场，距离比较近。

第一步，定义采用双数据中心（即物理位置分两个数据中心，逻辑上一个大数据中心）的方式，在相隔最远的两个机库建立两个数据中心，在硬件和软件层次上将两个中心同步，保证信息数据的安全。

第二步，梳理信息业务级别，按规范对两个容灾级别进行数据定义并设计。

（1）核心业务系统容灾级别，参考GB 20988-2007T第5级规范要求，RTO分钟级（小于1小时）、实时数据传送、关键数据实时复制、人机切换、系统和数据备份。

（2）非核心业务系统容灾级别，参考GB 20988-2007T第4级规范要求，RTO小时级（小于8小时，数据丢失不超过24小时）、网络传送、数据异地存储、系统备份。

4 选址和平面设计

机场区域建筑高度一般在5层以内，机库主体建筑是一个中间无柱的大型库区，附楼的一、二层通常用于一线生产区域，对机库数据中心的选址和平面设计必须充分考虑这些特点。

4.1 机库数据中心选址

（1）考虑防水，不建议选在顶层区域和伸缩缝区域。

（2）建议选择大楼3层或4层。可将该区域地板下沉到梁下，以增加数据中心净空高度，使其符合规范标准。

（3）由于楼板下沉设计，建筑结构上必须加固。

（4）按设计规范，楼板结构承重为16kN/m2。

（5）空调主机等设备下方必须安装承重支架，UPS后备电池间必须安装散力支架，电池间内的散力架投影面积不小于20m2。

4.2 数据中心布局

数据中心平面规划以国内A级机房为设计参照，规划中充分考虑高容积、高性价、可扩展冗余、分期投产设备扩容便利。

（1）数据中心设备间是设备放置的核心区域，规划放置小型机、存储设备、网络机柜、服务器机柜。

（2）配电间放置UPS主机、配电柜。

（3）电池间放置UPS后备电池。

（4）测试设备间定义为测试设备专区，布放测试机柜，把测试设备和生产设备分隔开，避免人员和设备互相干扰，影响生产设备的正常运行。

（5）外部接入间设置独立专区，用于电信运营商接入，每个运营商使用相互隔绝的独立柜，保障安全。

（6）介质库存放生产数据备份磁介质。

（7）精密空调间把数据中心精密空调室内机及空调室外机管井隔离开，便于空调维护人员定期维护，而不用进入数据中心核心区域。

（8）气瓶间放置七氟丙烷灭火剂。

4.3 主数据中心内设备间距

（1）用于搬运设备的通道净宽不应小于1.5m。

（2）面对面布置的机柜或机架正面之间的距离不应小于1.2m。

（3）背对背布置的机柜或机架背面之间的距离不应小于1m。

（4）当需要在机柜侧面维修测试时，机柜与机柜、机柜与墙之间的距离不应小于1.2m。

（5）成行排列的机柜，其长度超过6m时，两端应设有出口通道；当两个出口通道之间的距离超过15m时，在两个出口通道之间还应增加出口通道；出口通道的宽度不应小于1m，局部可为0.8m。

5 电力及UPS设计

根据规范GB 50174-2008中A级机房的供配电要求，A级机房应配置后备柴油发电机系统，当市电发生故障时，后备柴油发电机应能承担全部负荷的需要。但从机场飞机维修机库的安全考虑，不建议建立柴油贮备库区。而从机场有两路独立路由的供电配置分析，电力供应是稳定的，因此在设计大楼低压供配电方案时，建议按一级负荷设计，取消柴油发电的配置。

5.1 数据中心供配电

供配电系统采用双总线模式，由大楼总配电室（地下室）I段和II段母线分别敷设4路市电至数据中心A、B配电间，给数据中心UPS及辅助设备供电；供配电回路采用双总线容错供电方式，接入大楼2组不同变压器低压侧输出配电柜，以预留开关。

5.2 数据中心不间断电源（UPS）

数据中心不间断电源设计包括UPS配电输入输出柜、互投柜、UPS机及电池柜等，设计要求采用2组UPS双总线方式给数据中心区域负载供电，组内UPS采用并机方式联结，UPS的后备电池按各自满载功率30min配置，同时满足双总线联结后备时间1h。每个机柜设置2路16A单相独立不同配电间UPS电源，采用工业防水连接器接机柜PDU，每台机柜配置1台双电源自动切换STS，设置2个不同回路三相电源工业防水连接器。

5.3 楼层弱电配线间供电

采用集中UPS供电，配置1台小型UPS供各楼层弱电间设备（交换机、门禁、监控）、数据中心内各功能区应急照明等使用。

5.4 精密空调供电

采用双总线供电方式。新风、排风、排烟经2路市电，接ATS输出供电回路。

5.5 市电维修插座供电

每个分区必须设立独立回路市电维修插座，各功能区4个及以下插座数的由一个供电回路供电，多于4个以此原则类推。低压配电线全部采用符合国家标准的阻燃双塑型铜芯电缆电线，通过镀锌线槽（管）敷设到端口，相、零、地线颜色按国家标准分清。

6 空调设计

根据规范要求，对数据中心设备间、测试间、电信接入间采用精密空调进行温/湿度调节。考虑到数据中心层高，冷空气往下、热空气往上的自然规律，宜采用下送风的空调系统，机柜布局采用“冷热通道”布局，即机柜面对面、背靠背摆放，以此在机柜前面形成冷通道，在机柜的背面形成热通道，冷通道上需铺设风口地板。UPS配电间、电池间从节约成本的角度考虑，应采用独立柜式商用空调进行温/湿度精密调节，确保满足使用需求。介质库、气瓶间、维修间采用中央空调进行温度调节。

7 综合布线设计

综合布线是数据中心的神经传输系统，通过它可使语音设备、数据设备、交换设备及各种控制设备与信息管理系统连接起来，并能与外部通信网络相连。综合布线系统在运行过程中重新改造是非常困难，因此最初的选型、设计、施工，必须专业、慎重，并考虑到未来15～20年的发展。

7.1 综合布线系统铜缆部分采用Cat . 6A线缆

（1）为满足公司自身业务的需求，Cat. 6A适用于未来10～15年IT技术的发展，匹配主流的IT设备和存储发展速度，符合虚拟化和云计算发展趋势，满足飞机制造厂商和航材提供商对工程图纸的发布技术，并支持广泛的移动智能化技术发展需求等。

（2）可预见航空公司对网络的要求日渐提高，在飞机现场开卡、制作维修方案、远程诊断方案视频确认等，需要更高带宽的网络。

（3）目前最新的综合布线产品Cat. 7支持 40G/10G带宽，是今后15～20年的主流产品，而Cat. 6A是近几年开始流行的主流产品，综合评估性价比，宜选取万兆Cat. 6A产品，以满足公司未来业务需求。

7.2 综合布线系统光纤部分采用OM4多模光纤

（1）从传输距离、速度综合考虑，参考OM4万兆传输长度标准，数据中心内万兆传输应采用OM4多模光纤。

（2）虽然多模比单模光纤造价略高，但考虑到光纤的性能和设备选型的隐性，及与之配套的IT网络设备接口等，单模、多模光纤之间有3～4倍的差距，所以设计必须从整体成本优化考虑，因此建议采用多模光纤。

（3）数据中心内实现四网合一，保障公司灵活连接生产数据网、存储网、生产设备网、运营商网及外部网络，避免数据中心投产后在进行光纤投资和敷设过程对数据中心产生影响。

8 满足大数据与云计算的基础架构

大数据与云计算是IT信息技术发展的趋势，数据中心的建设必须紧密配合这一发展要求，从基础架构考虑，包括供电、网络架构、服务器虚拟化、存储虚拟化等方面。

8.1 热点峰值

供电系统，需要考虑到大数据与云计算虚拟架构产生的用电“热点”，迁移产生的用电峰值，在供电设计中必须加以考虑，建议小型机和存储按5K～8K的供电容量设计，虚拟服务器区按3K～5K的供电容量设计。

8.2 数据交换带宽

网络架构是数据中心的数据交互核心，在大数据与云计算相互促进的背景下，10G/40G/100G等网络基础与接口技术逐步走向成熟。数据中心网络基础设计必须考虑带宽设计不落后于整体应用发展。

8.3 虚拟化技术

服务器虚拟化是虚拟化整合过程中常被关注的方面，可以提高服务器利用率、提高灵活性、降低IT环境成本。对于过渡期的解决方案框架，数据中心设计虚拟化平台与现有物理平台并存，逐渐将虚拟化引入生产环境中，从非核心业务开始接管物理平台设备。物理服务器从服务单一业务转向多个业务，实现物理平台到云平台的转变。

8.4 存储架构

存储架构规划双数据中心核心数据实现实时同步，应用服务器可以任意灵活选择存储数据源。充分考虑使用的连续性，在两个数据中心之间，和数据中心内部不同物理机之前，当某一点出现问题，不影响信息应用服务的正常使用。

9 安全监控及展示系统

数据中心机房是信息化建设的中心，也是亮点工程，受到各方面的关注。通过安全监控和展示系统进行统一管理，一方面可以提高管理效率和管理质量以及信息系统运作的安全性和可用性；另一方面，当有外单位和领导参观时，不需要进入数据中心内部就可以直观了解数据中心运作，极大地提升企业形象，为企业IT管理做出良好的宣传效果。

从技术层面分析，安全监控系统要充分考虑三大类系统的建设：

（1）动力环境监控系统

针对UPS、精密空调、柜式商用空调、新排风主机、配电柜、数据中心环境温度、数据中心漏水进行监控。

（2）视频监控

对数据中心出入口、设备通道进行无盲点监控及录像。提供接入监控接口，公司保卫中心可对该摄像头进行接入监控管理。

（3）门禁控制

对数据中心全部出入口设置门禁系统，定义权限和保存出入记录。安全监控及展示系统既是安全工程，也是形象工程，建设中必须充分考虑实用性与美观相结合。

10 结束语

大型飞机维修机库的数据中心建设是一个复杂而庞大的工程，从规划、设计到实施验收、运作，涉及到多个专业领域的子系统。本文仅集中对数据中心设计与规划环节进行详细阐述。对于机库的数据中心建设，首先要了解机库信息系统运作现状和现有的问题，了解飞机维修机库的业务战略和发展趋势，用科学的规范进行规划评估，然后严格按照国家标准和原则，同时向国际发展趋势靠拢，结合机库运维的实际情况进行设计，严谨地按既定的设计蓝图实施，最后充分利用数据中心的性能进行日常运维。

【1】 GB 50174-2008，电子信息系统机房设计规范[S].

【2】 TIA 942，Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers[S].

【3】 09DX009，电子信息系统机房工程设计与安装[S].北京：中国计划出版社出版.

【4】 《智慧数据中心》编委会.智慧数据中心[M].北京：电子工业出版社，2011（9）：10-13，15-18，48.

【5】 杭州华三通信技术有限公司.新一代网络建设理论与实践[M].北京：电子工业出版社，2011（10）：52，506.

【6】 Neil Rasmussen.制定数据中心功率密度规范的指导原则[J].施耐德电气白皮书，2011：10.

【7】 赵粮.智能驱动的下一代安全[J].绿盟技术内刊，2012（7）：10.

【8】 郑悦.技术智商化[J].IT经理世界，2012（12）：76.