大型数据中心弱电系统建设分析

吴建军

上海裕淳行建筑劳务有限公司 上海 201315

随着互联网、云计算、5G等新兴信息计算发展，大型数据中心作为计算、存储、传输海量数据的实体，逐渐转变为庞杂性的集中地，变成资源密集型、资本密集型、技术密集型产业。数据中心是按照统一标准建设，为集中存放的具备计算能力、存储能力、信息交互能力的IT应用系统提供可靠、稳定运行环境的建筑物。人工智能、5G、物联网等应用场景化，为数据中心进步打开新的发展空间。AI、5G、物联网等技术生态不断完善，场景化应用加速落地，基础设施服务服务将迎来蓬勃发展新时期。

1 项目概况

阿里巴巴浙江云计算数据中心仁和项目工程位于浙江省杭州市余杭区洛阳路88号，本工程总用地面积94667m2。本项目为二期，共D、E两栋楼，建筑面积合计46666.4m2。本项目弱电工程系统为：综合布线系统（包括机房生产网桥架系统、办公网综合布线系统）：项目共计建设3张网络，分别为业务网建设、办公网建设、设备网建设；安防系统（包含视频监控系统、门禁控制系统、入侵报警、一卡通系统）：动力与环境监控系统；暖通监控系统;综合管理显示系统。

2 弱电设施系统建设要点分析

2.1 综合布线系统

综合布线系统采用结构化布线系统，为了满足阿里巴巴浙江云计算数据中心仁和项目的信息通信的要求，该系统支持电话和多种计算机数据通信系统，可传输语音、数据和图象信息，能满足包括数据网、语音网、设备网，三套系统相互独立的通信连网的需求，实现管理上的物理隔离。

本系统可由六个子系统组成，工作区子系统、水平子系统、管理子系统（楼层分配线架）、干线子系统、设备间子系统（主配线架）、建筑群子系统组成。

工作区子系统采用6类UTP产品。具体要求：

水平铜缆采用6类低烟无卤UTP，要求线缆外层护套必须符合低烟无卤阻燃标准，中心结构有十字骨架支撑，且有效带宽达到1000MHz以上。

管理子系统位于楼层弱电间，语音、数据的UTP和光缆连接配线架设备全部采用标准的19英寸规格产品，并安装于19英寸机柜中。机柜已考虑所有配线架及网络设备的容量。

楼内数据主干设计从网络机房中心至各弱电间为10根万兆级的48芯单模光纤，总配线间与分配线间数据主干采用10根48芯单模光纤。其它网主干从网络机房至各弱电间为10根万兆级的12芯单模光纤。

间配线架采用模块化方式管理主干光缆。

数据主配线架采用光纤配线架或RJ45配线架，数据配线架须采用19英寸机架式，放置在标准机柜中。

数据中心机房综合布线整体结构示意图如下：

2.2 安全防范系统

各个安防子系统为各自独立的安防子系统，但要求各个安防子系统之间可 以相互联动，建设一套安防综合管理平台。各机房楼的视频监控系统、门禁系统、入侵报警、一卡通等需要接入综合楼 ECC 监控大厅及设备间，包含光纤布放、交换机调试（含光模块）、电脑硬件安装和客户端软件调试[2]。

2.3 动力与环境监控系统

动力与环境监控智能监控管理平台，监控范围包括对动力环境等基础设施的监控及其他子系统集成。

直接接入部分包括：高压电气设备（含柴油发电机、10KV 进线柜、馈线柜、直流电源屏、变压器、配电开关监测等）、UPS、ATS、STS、智能电表、精密配电列头柜、低压配电柜监测、高压直流系统、电池开关、柴发百叶等。要求对被监控设备进行实时的监测、展示。

间接接入部分包括：柴发供油控制系统(控制器北向接入本系统，只监不控)、柴发并机PLC控制器（控制器北向接入本系统，配电柜内的回路开关分合状态和报警状态）、10kV系统、电池监控控制单元（控制单元北向接入本系统，蓄电池监测）、BA系统。要求对被监控设备进行实时的监测、展示。

2.4 楼宇自控系统

楼宇设备自控系统目的是将阿里巴巴浙江云计算数据中心仁和项目内各种机电设备进行集中监测和控制综合管理各类机电设备的运行状态和安全状况，确保各类设备能够正常运行并合理地利用能源，使之达到经济效益、综合管理的最佳效果。

BAS系统主要针对冷水机组、空调系统、通排风系统、变配电系统、给排水系统、照明系统和电梯系统等，使受控设备在最佳的情况下运行，达到最佳最理想的环境与节能效果。特别是空调系统的能源与环境管理，将利用少量的能源来创造舒适的有利于健康的环境，激发室内生态概念、保障室内环境品质，创造一个绿色的室内空间。

自动控制技术和通信技术组成的高度自动化的楼宇设备自控系统，它确保建筑物成为具有最佳工作与生活环境、设备高效运行、整体节能效果最佳，而且安全的场所，它的整体功能可以概括为以下的四个方面。

（1）对建筑设备实现以最优控制为中心的过程控制自动化；（2）以运行状态监视和计算为中心的设备管理自动化；（3）以安全状态监视和灾害控制为中心的防灾自动化；（4）以运行为中心的能量管理自动化。

2.5 综合管理显示系统

本系统构建一个集控化、可视化、智慧化、公众化的数字化监控显示平台，提供功能强大的信息编辑、传输、发布和管理等服务。显示系统实现来自各弱电子系统的图像、控制信息等内容显示。同时也可作为总控中心显示业务相关的界面图像。系统实现7*24小时不间断的实时将监控图像传输，形成一套统一可视化管理,达到所有生产环节可视化，直接指挥，大大提高管理水平；系统应能无延迟、无丢帧地把所需画面实时地显示在大屏幕上，所有画面都能够单屏显示、多屏拼接显示、整屏放大显示和窗口方式显示等等；大屏幕显示应稳定，图像拼接平整美观、明亮清晰，能够混合计算机图形和视频图像。具备各种显示信号的接入能力。

通过微服务提供通行管理、安全管理、在线运维、工单巡检维保及资产管理等，掌握项目智能化各子系统、能耗及机电设备的实施运行情况和故障处理能力情况，提高运维效率和设施设备的生命周期管理。

3 弱电系统设备安装与调试

3.1 设备安装

设备安装阶段：项目视频监控点1126个，门禁点412个，动环监控点2862个，暖通监控点4856个，因此在设备安装前必须编制好各设备点位表及地址码，严格按照点表进行安装。设备安装点根据现场实际情况进行定位及安装加固，例如视频监控点多达400多个监控点需采用5.5m伸缩吊杆，在安装过程中需采用加固、加厚处理，以免后期监控画面有晃动。

数据中心高配间及电池室设备安装是管控重点，因弱电设备安装时高配间及电池室成品设备已经安装就位，在升降车施工过程中要做好监护工作，防止对成品设备进行碰撞。特别电池室，一旦碰撞很容易爆炸及火灾。在高配设备内安装传感器要严格把控金属碎屑的产生及掉落，以免引起放炮，造成经济损失。在电池室内安装传感器要做好金属碎屑及防电池短路措施。

3.2 综合布线

桥架施工：生产桥架设计的原则为所有机房包间都设计为两层梯形走线桥架，出机房包间至少有两条路由。从核心网络区机柜至服务器机柜应有两条路由，每条路由布线距离不超过100m，不同路由间距不小于10m。

光纤敷设：园区外光纤路由应具备四路由，至少三路由（任意两条路由不走同道路，间距大于200m，严禁“三同”，严禁架空）;至少有2个入局点要求分布在园区的对角点。

园区内楼宇间应具备四路由至少两路由管道（园区内走不同物理路由，且间距大于 50m）连接网络核心区。楼间传输管道不少于6根/路由，外径不小于110mm，管道推荐采用七孔梅花管以提高管道利用率，管道资源需一次到位，并全程做好混凝土包封保护，另需合理设置管井以便运营维护。

若园区内设有 2 栋及以上机房楼时，每栋楼应设置两个网络核心区，每个区配置与楼间缆数量匹配的专业ODF，楼间缆优先采用G.652D大芯数管道型带状光缆机房应设置2个运营商接入间，每个运营商接入间配置需要配置4个5KW标准机架和4个0KW无源标准机架及2个专用ODF架。

运营商接入间和网络核心需设置层间缆，运营商接入间ODF需要与本楼内核心包间互联，互联采用光缆交叉全连接，光缆采用束状光纤144芯G.652D单模[3]。

图2 数据中心D、E运营商与大楼设备间的界面示意图

3.3 系统调试

所有点位均需要按照点位所属设备类型，对该点位进行点位ID 标记，要求在弱电系统具备时，需同步完成相应的点位ID映射工作（在机房上业务前或是初验前需完成点位的映射工作，含集成其它系统的点位）。现场设备点汇聚到个专业软件，实现设计及阿里规格书功能。数据中心最重要的是动环和BA系统，大型数据中心都是耗能大户，这样能耗的降低都能带来短期投入长期收益的目标。

运行目标：1）现场设备监控服务器必须具有实时采集监控信号/数据的能力。所有监控数据在现场设备监控服务器内必须完成数据分析、处理、存储、报警输 出等；2)现场设备监控服务器要求具备独立脱网运行的能力，不依赖于综合监控 管理平台，当网络出现中断的情况下，不影响监控系统的正常运行；3)系统需有自诊断功能，保证整个系统的可靠运行，任何硬件设备故障，有报警提示；4)系统实时数据库和历史数据库要求独立运行；数据库类型为SQL或ORACLE或MongoDB或HIVE；5)电源要求：双路UPS供电，在每个动环监控弱电柜内配置 STS 切换设备；6)系统使用同一的标准时钟，除最高管理员外，系统时钟不可更改; 7)支持远程IE用户不小 50个同时访问[4]。

4 智能化建筑弱电系统建设质量控制措施

4.1 加强综合布线系统管理

综合布线系统采用模块化结构，以便于系统以后的扩容。今后系统修改和终端设 备变化时，无需影响终端用户的使用，只需在配线间进行跳线的管理即可。

综合布线系统必须为国际著名品牌的标准化产品。各种线缆、配线架、模块 和面板、跳线、连接器等为全系列同一品牌的产品。综合布线厂商具有ISO9001，ISO14001认证，能提供良好的质保和培训，整个布线系统在工程验收后由厂家提供至少20年的系统质量保证。

4.2 实现建筑内部区域网一子系统集成

本数据中心有四个管理软件平台：安防综合管理系统平台、动环及环境监控平台、暖通设备监控监控平台、网管综合管理平台。所建设的各管理平台要求无缝兼容并满足综合管理平台硬件接口接入、软件接口接入、系统集成数据接口接入等，实现平台统一集成，分布式管理。

各平台都能独立运行，实现各自的系统功能，建设各专业的电子地图及投屏功能。各系统开放本专业的系统端口，通过ECC弱电设备间核心网络机柜，打通各软件的网络接口及协议。

5 结束语

本文基于阿里巴巴浙江云计算数据中心仁和项目弱电系统实施问题，就项目实施过重的全过程展开分析，最终经过BIM技术及精细化管理制度的应用，证明了阿里巴巴浙江云计算数据中心仁和项目弱电系统方案有效性+最终结果，基于此证明了大型数据中心弱电系统实施分案的可行性，并提出了项目精细化管理的建议。综上所述，本文撰写取得了在项目技术团队的共同努力下，保质保量的完成了业主方的节点目标，赢得了业主及相关各方的认可。在施工的技术关键时期，面对施工现场技术复杂、设计变更等诸多不利因素，项目技术团队发挥攻坚不畏的精神，顺利实现业主的节点计划。