摘    要：数据中心是主要存放计算机、服务器、交换机、存储器等网络核心设备的高标准机房。模块化数据中心的投用在神东煤炭集团公司还尚属首次, 这对提升矿井单位网络环境、提高办公效率, 节能降耗, 提升自动化、信息化水平有很大的促进作用。大柳塔煤矿以建设区域中央生产控制指挥中心为契机, 数据中心作为重点建设工程, 也随之成功投入使用。

关键词：数据中心; 机房; 一体化; 系统;

Abstract：Data center is a high standard computer room which mainly stores network equipment such as computer, server, switch, memory and so on. The modular data center plays a great role in promoting the network environment, improving office efficiency, saving energy and reducing consumption, and improving the level of automation and informatization. Daliuta Coal Mine takes the construction of regional central production control command center as an opportunity, and the data center as a key construction project has been put into use successfully.

Keyword：data center; computer room; integration; system;

0 引言

在高产、高效的现代化煤矿生产中, 信息化和智能化水平的提高也显得尤为重要[1]。伴随区域中央生产控制指挥中心的建立, 数据中心也随之在大柳塔煤矿成功应用。数据中心机房是矿井自动化生产和信息化网络办公的中枢神经, 其重要性显而易见。在移动互联网、云计算大力发展的今天, 机房作为设备的物理存放、信息载体的汇聚地, 其发展的数量和规模迅速扩大, 由此产生的能源消耗和运营成本也日益突出。在能源消费日益增长的今天, 模块化数据中心备受人们的关注, 各种节能技术和能效提升技术也随之出现[2,3]。所谓模块化数据中心是指, 在不同位置区域的各个具有独立功能的模块, 通过统一的输入、输出接口, 互相关联、组合后形成一个完整的数据中心[4]。为了避免出现大马拉小车等资源浪费现象, 以及为满足面向未来快速增长的发展需求, 选择一款适合自己企业使用的数据中心显得格外重要。通过招投标、对比分析、开会讨论等方式, 最终确定大柳塔煤矿数据中心建设采用华为技术公司的IDS 2000智能微模块数据中心。

1 大柳塔煤矿数据中心机房的设计原则

大柳塔煤矿数据中心位于大柳塔煤矿区域调度楼一层, 是全矿井办公自动化等数据和信息计算、交换、存储的核心区域, 具有高速的网络带宽和完备的机房设施。其设计不仅需要满足现代化网络办公、视频会议、工控自动化的各项需求, 还要满足面向未来快速增长的网络预留发展需求, 其设计理念必须要高标准、严要求、灵活性强。根据以往机房建设的基本原则和经验, 结合现有大柳塔煤矿的网络设备、设施和需求, 对数据中心在规划时应遵循以下原则设计。

1.1 安全可靠性

数据中心机房的安全可靠是运行的重中之重, 直接关系到矿井网络安全和网络稳定, 甚至影响到矿井安全生产。在对数据中心制定标书、设计之初, 就应充分考虑其结构是否合理, 是否便于日常机房的管理与维护, 确保机房运行后安全、可靠。

1.2 扩展性

在数据中心方案设计中, 要充分考虑为数据中心未来扩展业务留有空间, 对设备的网络互联层、核心层和分布层设备要考虑模块化设计。此外, 设备的端口密度要合理, 为未来扩展网络互联、减少设备投入做好准备[5]。可扩展的是数据中心机房是方案设计的基础, 可以为开发提供更多的业务需求。

1.3 标准化

在建设机房规划的初期, 就要按照国家的行业相关标准, 对机房的设计、建筑的结构、桥架装修、电气施工以及局域网、广域网的标准统一进行规划, 严把施工质量关, 做神东集团煤炭公司标准模块化数据中心机房的典范, 为其他单位借鉴经验和对标学习做表率。

1.4 可管理性

规划的数据中心需要建立一个全面完善的管理和监控体系。智能化的数据中心应具备先进的管理系统, 对机房的运行状态实时监控, 同时系统要记录机房各模块的历史故障信息, 并对故障隐患要提前预警, 真正做到数据中心无人值守、智能化、自动化功能, 方便管理人员对机房的后期维护, 减少人员工作量, 提高工作效率, 为保障数据中心安全、稳定的运行提供决策依据。

2 模块化数据中心的特点与布局

大柳塔煤矿数据中心采用的华为技术公司生产的IDS2000智能微模块数据中心, 其具有快速部署、绿色节能、柔性扩展、一体化集成和先进的管理系统等优点, 被广泛使用。

2.1 一体化集成

一体化集成是指模块数据中心将供配电系统、空调系统、照明系统、防雷接地系统、消防系统、机房管理系统和综合布线集于一身, 设计新颖[6]。其中供配电系统集成了市政ATS配电、模块化UPS配电、空调组配电和机柜其他设备的PDU配电, 适用于不同组网情况下的模块配电。

2.2 安全可靠

模块化数据中心顶部设计有天窗, 当行间空调故障无法启动造成机房温度过高时, 温度传感器便会联动天窗控制器自动打开天窗来降低行间温度。模块化的UPS能实现N+1冗余, 保障在设备正常工作状态下可检修旁路开关, 避免因误操作引起电气事故, 确保人员安全。此外, 机柜还具有综合布线系统, 即在机柜顶部将强弱电、光缆、网线分不同的槽位布置, 避免电磁信号干扰, 影响通信质量[7]。

2.3 节省机房使用面积降低能耗

无需进行机房工程设计, 省去架空地板, 可在机柜顶部敷设缆线。通道行间照明, 红外自动感应, 节约电能损耗。

2.4 监控完善

通过各种传感器, 实现对机房各功能模块的连续监控, 机房管理系统可在线Web访问, 易于实现远程管理。

2.5 数据中心的布局

大柳塔煤矿模块化数据中心的平面配置如图1所示, 大柳塔煤矿数据中心实景如图2所示。

大柳塔煤矿数据中心共采购两组IDS 2000双排模块化数据中心, 西侧模块数据中心包含一体化配电柜、行间空调、UPS电源、双回路电源输入柜、UPS电源输出柜、空调电源柜, 东侧模块数据中心包括配电柜、行间空调、中控、监控和ODF配线柜, 其中还在数据中心机房预留有扩容区域。

3 数据中心的系统功能

3.1 供配电系统

数据中心IDS 2000供配电系统的供电电压为380 V三相电, 主要为所有弱电机柜内的设备、应急照明、区域中央控制指挥中心智能调度台和其他智能化设施供电。在数据中心的列头柜配置一体化配电集成柜, 为空调、监控、UPS和网络设备供电。在行间中部配置UPS不间断电源柜, 当两路输入电源故障断电时, 机柜自动切换成UPS供电, 保障设备不间断持续工作。供配电系统接口图如图3所示。

图1 大柳塔煤矿数据中心平面布置图

图2 大柳塔煤矿数据中心实景

图3 供配电系统接口图

3.2 空调系统

模块化数据中心空调系统采用华为公司的Netcol 5000-A风冷行级精密空调, 制冷量为35 kW, 安设在机柜中部, 靠近热源设备安装, 并能根据机柜内的设备负载量和温控系统, 为数据中心智能化的供给行间散热。空调系统包括有直流变频的压缩机、EC风机和PTC电加热和电极加湿, 对保持机房行间的正压通风, 减少灰尘侵入具有良好的效果, 为打造大柳塔煤矿绿色、高效的数据中心起到积极作用。

3.3 照明系统

通道级照明采用16 W的一体式LED灯, 节能环保, 每组数据中心行间通道顶部两侧各安装一排, 简洁美观。在行间玻璃门开启后, 探测器监测到人员进入, 自动开启通道照明。

3.4 防雷接地系统

防雷系统:防雷系统包括了直接防雷和防感应雷击两部分, 直接防雷是在区域调度大楼的顶部安设的避雷设施, 防感应雷击是针对机房负载设备的配电装置采取防雷措施。防雷系统主要包含两部分:一要对低压配电室加装防雷器, 二要在ATS配电柜、一体化配电集成列头柜、UPS柜安装B级防雷器, 这样就构成完整的防雷系统。

接地系统:将网络设备的机壳、机柜的柜门、柜体等可能带电的金属表面通过接地线或直接接触与大地相连, 构成安全保护接地, 通过不低于16 mm2的铜导线将等电位带接入接地汇流排, 与大楼总接地相连, 形成接地系统。其中, 机柜体的各金属部件或零件之间要良好的搭接, 对柜体、柜门等外壳进行绝缘保护或喷漆处理。机柜门使用不小于2.5 mm2的电缆线与柜体紧固相连, 各柜体内部均设计有一个接地排或主接地点供设备接地用, 接地用不小于M8的螺栓连接。

3.5 消防系统

微模块化数据中心采用柜式七氟丙烷消防灭火系统, 机房行间内部安装有烟雾传感器、温度传感器、声光报警器、天窗控制器等[8]。

温湿度传感器作为数据中心的主要环境监测元件, 对机房的运行环境的温度和湿度实时监测, 并上传至采集器, 这对机房的环境安全、火灾预防及发挥电子设备的性能、延长IT设备的使用寿命、保障数据安全性有十分重要的作用。烟雾传感器可检测数据中心行间通道的烟雾情况, 在通道门正上方安装声光报警器。天窗控制器作为数据中心的控制单元, 可在温度异常时通过信号传输控制行间天窗的开启和关闭, 是消防灭火的关键步骤。

当火灾发生时, 烟雾传感器和温湿度传感器接收到异常信号后, 立即向消防主机发送火警指令, 消防主机联动天窗控制器打开天窗, 消防警铃发出警报, 气体灭火控制器在延时0～30 s后, 发送放气指令, 机房门外的“放气误入”指示灯被点亮, 同时开始喷射阻燃气体灭火剂进行灭火。

3.6 机房管理系统

微模块数据中心的机房管理采用NetEco基础设施管理系统, 此系统由管理软件和其他部件构成, 实现了对数据中心的温湿度、空调系统、供配电系统、UPS后备电源、消防及监控等多系统的数据采集与监控, 将各子系统和分散环节集中统一管理, 为智能化微模块数据中心的全系统监控提供了可靠保障。Net Eco管理系统架构图如图4所示。

图4 Net Eco管理系统架构图

NetEco管理系统通过支持的SNMP (Simple Network Management Protocol, 简单网络管理协议) 的标准网管接口, 同其他系统进行信息交互对接, 并具有扩展多协议的机制, 用来满足不同设备的访问。

RH 2288机架服务器是NetEco管理系统的监控主机, 主要负责数据的处理和分析。

NetEco管理系统的数据采集主要通过采集器ECC 500, 它将各部件的监控接口进行统一接入, 向上提供给监控主机, 起到对数据采集、处理、转换和上传的作用, 安装在列头柜。

3.7 综合布线

综合布线是模块化数据中心的一大亮点, 利用网线或光缆来传输监控信息, 服务器、采集器等设备。设备的缆线连接是通过机柜顶部的四路走线槽, 走线槽从里至外分别是强电、弱电、光缆、网线, 做到电源和信号分线槽敷设, 两个模块单元之间用走线架连接, 确保缆线布置合理, 消除电磁干扰。

4 结语

神东煤炭集团公司区域中央生产控制指挥中心的成立, 使大柳塔煤矿模块化数据中心机房充分发挥其施工简单、建设期短、配置灵活等优势, 实现了网络资源的统一管理、统一部署、统一备份和统一监控。对提高办公效率、集中管理IT设备、降低能耗、提高空间和设备利用率、提升矿井信息化、智能化起到了积极作用, 开启了大柳塔煤矿数字化矿山建设的全新模式。

参考文献：

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[3]李铭远.论改建微模块数据中心的优势[J].信息与电脑 (理论版) , 2018, 30 (13) :147-149.
[4]李崇辉.模块化在金融业数据中心机房建设中的应用研究[J].中国金融电脑, 2015, 26 (4) :63-69.
[5]崔博文.智能安全管理系统在煤矿中的应用[J].内蒙古煤炭经济, 2016, 34 (9) :1-1, 15.
[6]闫伟.浅谈微模块数据中心的建设与发展[J].智能建筑与城市信息, 2016, 23 (1) :67-71.
[7]范细妹.浅谈数据中心机房的建设[J].现代物业 (中旬刊) , 2018, 17 (2) :44-45.
[8]刘克雷, 舒州.浅析模块化UPS的高可靠性[J].通信电源技术, 2014, 31 (S1) :90-91.