宋兵兵
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011
摘 要：數(shù)據(jù)中心是主要存放計算機、服務器、交換機、存儲器等網(wǎng)絡核心設備的高標準機房。這對提升礦井單位網(wǎng)絡環(huán)境、提高辦公效率，節(jié)能降耗，提升自動化、信息化水平有很大的促進作用。某煤礦以建設區(qū)域中央生產(chǎn)控制指揮中心為契機，數(shù)據(jù)中心作為建設工程，也隨之成功投入使用。
關鍵詞：數(shù)據(jù)中心；機房； 一體化；
0引言
在高產(chǎn)的現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)中，信息化和智能化水平的提高也顯得尤為重要。伴隨區(qū)域中央生產(chǎn)控制指揮中心的建立，數(shù)據(jù)中心也隨之在某煤礦成功應用。數(shù)據(jù)中心機房是礦井自動化生產(chǎn)和信息化網(wǎng)絡辦公的神經(jīng)，其重要性顯而易見。在移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算大力發(fā)展的今天，機房作為設備的物理存放、信息載體的匯聚地，其發(fā)展的數(shù)量和規(guī)模迅速擴大，由此產(chǎn)生的能源消耗和運營成本也日益突出。在能源消費日益增長的今天，模塊化數(shù)據(jù)中心備受人們的關注，各種節(jié)能技術和能效提升技術也隨之出現(xiàn)。所謂模塊化數(shù)據(jù)中心是指，在不同位置區(qū)域的各個具有獨立功能的模塊，通過統(tǒng)一的輸入、輸出接口，互相關聯(lián)、組合后形成一個完整的數(shù)據(jù)中心。為了避免出現(xiàn)大馬拉小車等資源浪費現(xiàn)象，以及為滿足面向未來快速增長的發(fā)展需求，選擇一款適合自己企業(yè)使用的數(shù)據(jù)中心 顯得格外重要。通過招投標、對比分析、開會討論等方式，確定某煤礦數(shù)據(jù)中心建設采用華為技術公司的 IDS 2000 智能微模塊數(shù)據(jù)中心。
1某煤礦數(shù)據(jù)中心機房的設計原則
某煤礦數(shù)據(jù)中心位于某煤礦區(qū)域調度樓一層，是全礦井辦公自動化等數(shù)據(jù)和信息計算、交 換、存儲的核心區(qū)域，具有高速的網(wǎng)絡帶寬和完備的機房設施。其設計不僅需要滿足現(xiàn)代化網(wǎng)絡辦公、視頻會議、工控自動化的各項需求，還要滿足面向未來快速增長的網(wǎng)絡預留發(fā)展需求，其設計理念要高標準、嚴要求、靈活性強。根據(jù)以往機房建設的 基本原則和經(jīng)驗，結合現(xiàn)有某煤礦的網(wǎng)絡設備、設施和需求，對數(shù)據(jù)中心在規(guī)劃時應遵循以下原則設計。
1.1安全可靠性
數(shù)據(jù)中心機房的安全可靠是運行的重中之重，直接關系到礦井網(wǎng)絡安全和網(wǎng)絡穩(wěn)定，甚至影響到礦井安全生產(chǎn)。在對數(shù)據(jù)中心制定標書、設計之初，就應充分考慮其結構是否合理，是否便于日常機房的管理與維護，確保機房運行后安全、可靠。
1.2擴展性
在數(shù)據(jù)中心方案設計中，要充分考慮為數(shù)據(jù)中心未來擴展業(yè)務留有空間，對設備的網(wǎng)絡互聯(lián)層、核心層和分布層設備要考慮模塊化設計。此外，設備的端口密度要合理，為未來擴展網(wǎng)絡互聯(lián)、減少設備投入做好準備�？蓴U展的是數(shù)據(jù)中心機房是方案設計的基礎，可以為開發(fā)提供更多的業(yè)務需求。
1.3 標準化
在建設機房規(guī)劃的初期，就要按照國家的行業(yè)相關標準，對機房的設計、建筑的結構、橋架裝修、電氣施工以及局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的標準統(tǒng)一進行規(guī)劃，嚴把施工質量關，做神東集團煤炭公司標準模塊化數(shù)據(jù)中心機房的典范，為其他單位借鑒經(jīng)驗和對標學習做表率。
1.4 可管理性
規(guī)劃的數(shù)據(jù)中心需要建立一個完善的管理和監(jiān)控體系。智能化的數(shù)據(jù)中心應具備先進的管理系統(tǒng)，對機房的運行狀態(tài)實時監(jiān)控，同時系統(tǒng)要記錄機房各模塊的歷史故障信息，并對故障隱患要提前預警，做到數(shù)據(jù)中心無人值守、智能化、自動化功能，方便管理人員對機房的后期維護，減少人員工作量，提高工作效率，為保障數(shù)據(jù)中心安全、穩(wěn)定的運行提供決策依據(jù)。
2模塊化數(shù)據(jù)中心的特點與布局
某煤礦數(shù)據(jù)中心采用的華為技術公司生產(chǎn)的 IDS2000 智能微模塊數(shù)據(jù)中心，其具有快速部署、綠色節(jié)能、柔性擴展、一體化集成和先進的管理系統(tǒng)等優(yōu)點，被廣泛使用。
2.1 一體化集成
一體化集成是指模塊數(shù)據(jù)中心將供配電系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、機房管理系統(tǒng)和綜合布線集于一身，設計新穎。其中供配電系統(tǒng)集成了市政 ATS 配電、模塊化 UPS 配電、空調組配電和機柜其他設備的 PDU 配電，適用于不同組網(wǎng)情況下的模塊配電。
2.2 安全可靠
模塊化數(shù)據(jù)中心頂部設計有天窗，當行間空調故障無法啟動造成機房溫度過高時，溫度傳感器便會聯(lián)動天窗控制器自動打開天窗來降低行間溫度。模塊化的 UPS 能實現(xiàn) N + 1 冗余，保障在設備正常工作狀態(tài)下可檢修旁路開關，避免因誤操作引起電氣事故，確保人員安全。此外，機柜還具有綜合布線系統(tǒng)，即在機柜頂部將強弱電、光纜、網(wǎng)線分不同的 槽位布置，避免電磁信號干擾，影響通信質量。
2.3 節(jié)省機房使用面積降低能耗
無需進行機房工程設計，省去架空地板，可在機柜頂部敷設纜線。通道行間照明，紅外自動感應，節(jié)約電能損耗。
2.4 監(jiān)控完善
通過各種傳感器，實現(xiàn)對機房各功能模塊的連 續(xù)監(jiān)控，機房管理系統(tǒng)可在線 Web 訪問，易于實現(xiàn)遠程管理。
2.5 數(shù)據(jù)中心的布局
某煤礦模塊化數(shù)據(jù)中心的平面配置如圖 1 所示，某煤礦數(shù)據(jù)中心實景如圖 2 所示。 某煤礦數(shù)據(jù)中心共采購兩組 IDS 2000 雙 排模塊化數(shù)據(jù)中心，西側模塊數(shù)據(jù)中心包含一體化配電柜、行間空調、UPS 電源、雙回路電源輸入柜、UPS 電源輸出柜、空調電源柜，東側模塊數(shù)據(jù)中心包括配電柜、行間空調、中控、監(jiān)控和 ODF 配線柜，其中還在數(shù)據(jù)中心機房預留有擴容區(qū)域。
3數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)功能
3.1供配電系統(tǒng)
數(shù)據(jù)中心IDS 2000 供配電系統(tǒng)的供電電壓為 380 V 三相電，主要為所有弱電機柜內的設備、應急照明、區(qū)域中央控制指揮中心智能調度臺和其他智能化設施供電。在數(shù)據(jù)中心的列頭柜配置一體化配電集成柜，為空調、監(jiān)控、UPS 和網(wǎng)絡設備供電。在行間中部配置 UPS 不間斷電源柜，當兩路輸入電源故障斷電時，機柜自動切換成 UPS 供電，保障設備不間斷持續(xù)工作。供配電系統(tǒng)接口圖如圖 2 所示。
圖1 某煤礦數(shù)據(jù)中心平面布置圖
圖2 供配電系統(tǒng)接口圖
3.2 防雷接地系統(tǒng)
防雷系統(tǒng): 防雷系統(tǒng)包括了直接防雷和防感應雷擊兩部分，直接防雷是在區(qū)域調度大樓的頂部安設的避雷設施，防感應雷擊是針對機房負載設備的配電裝置采取防雷措施。防雷系統(tǒng)主要包含兩部分: 一要對低壓配電室加裝防雷器，二要在 ATS 配電柜、一體化配電集成列頭柜、UPS 柜安裝 B 級防雷器，這樣就構成完整的防雷系統(tǒng)。
接地系統(tǒng): 將網(wǎng)絡設備的機殼、機柜的柜門、柜 體等可能帶電的金屬表面通過接地線或直接接觸與大地相連，構成安全保護接地，通過不低于 16 mm2 的銅導線將等電位帶接入接地匯流排，與大樓總接地相連，形成接地系統(tǒng)。其中，機柜體的各金屬部件 或零件之間要良好的搭接，對柜體、柜門等外殼進行 絕緣保護或噴漆處理。機柜門使用不小于 2． 5 mm2 的電纜線與柜體緊固相連，各柜體內部均設計有一個接地排或主接地點供設備接地用，接地用不小于 M8 的螺栓連接。
3.3機房管理系統(tǒng)
微模塊數(shù)據(jù)中心的機房管理采用 NetEco 基礎設施管理系統(tǒng)，此系統(tǒng)由管理軟件和其他部件構成，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)中心的溫濕度、空調系統(tǒng)、供配電系 統(tǒng)、UPS 后備電源、消防及監(jiān)控等多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，將各子系統(tǒng)和分散環(huán)節(jié)集中統(tǒng)一管理，為智 能化微模塊數(shù)據(jù)中心的全系統(tǒng)監(jiān)控提供了可靠保 障。NetEco 管理系統(tǒng)架構圖如圖3 所示。
3.4 機房管理系統(tǒng)
微模塊數(shù)據(jù)中心的機房管理采用 NetEco 基礎設施管理系統(tǒng)，此系統(tǒng)由管理軟件和其他部件構成，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)中心的溫濕度、空調系統(tǒng)、供配電系 統(tǒng)、UPS 后備電源、消防及監(jiān)控等多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，將各子系統(tǒng)和分散環(huán)節(jié)集中統(tǒng)一管理，為智 能化微模塊數(shù)據(jù)中心的全系統(tǒng)監(jiān)控提供了可靠保 障。NetEco 管理系統(tǒng)架構圖如圖 3 所示。
圖3 NetEco 管理系統(tǒng)架構圖
NetEco 管理系統(tǒng)通過支持的 SNMP ( Simple Network Management Protocol，簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議) 的標準網(wǎng)管接口，同其他系統(tǒng)進行信息交互對接，并具有擴展多協(xié)議的機制，用來滿足不同設備的訪問。 RH 2288 機架服務器是 NetEco 管理系統(tǒng)的監(jiān)控主機，主要負責數(shù)據(jù)的處理和分析。 NetEco 管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要通過采集器 ECC 500，它將各部件的監(jiān)控接口進行統(tǒng)一接入，向上提供給監(jiān)控主機，起到對數(shù)據(jù)采集、處理、轉換和上傳的作用，安裝在列頭柜。
3．5 綜合布線
綜合布線是模塊化數(shù)據(jù)中心的一大亮點，利用網(wǎng)線或光纜來傳輸監(jiān)控信息，服器、采集器等設備。設備的纜線連接是通過機柜頂部的四路走線槽，走線槽從里至外分別是強電、弱電、光纜、網(wǎng)線，做到電源和信號分線槽敷設，兩個模塊單元之間用走線架連接，確保纜線布置合理，消除電磁干擾。
4安科瑞ANDPF精密列頭柜介紹
4.1產(chǎn)品介紹
隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心能耗問題也越來越突出，可靠的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案，是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率，降低設備能耗的有效方式。
AMC系列數(shù)據(jù)中心精密配電系統(tǒng)是針對數(shù)據(jù)機房末端設計的，能夠綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)，為交直流電源配電柜提供精確的電參量信息，并可通過通訊將數(shù)據(jù)上傳到動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個數(shù)據(jù)機房的實時監(jiān)控和有效管理，為實現(xiàn)綠色IDC提供可靠保證。
4.2安科瑞精密配電產(chǎn)品解決方案
1）交流系統(tǒng)
功能要求
遙測：輸入分路的三相電壓、三相電流、頻率、有功功率、有功電度；
遙信：輸入分路的過壓/欠壓，缺相，過流，頻率過高/過低，輸入分路的開關狀態(tài)，具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)電壓、電流、頻率等參數(shù)的越限報警功能。
配置方案如圖4，
圖4 交流系統(tǒng)配置方案
2）直流系統(tǒng)
功能要求
遙測：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；
遙信：輸入分路的過壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態(tài)，具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限報警功能。
配置方案如圖5，
圖5 直流系統(tǒng)配置方案
4.3產(chǎn)品選型
表1 精密列頭柜產(chǎn)品選型表
5安科瑞智能小母線監(jiān)控系統(tǒng)介紹
5.1產(chǎn)品介紹
針對數(shù)據(jù)中心智能小母線的監(jiān)控要求,安科瑞推出了AMB系列小母線監(jiān)控解決方案，該方案包括采集模塊、配套附件、監(jiān)控系統(tǒng),能對母線運行過程中的各種參數(shù)進行監(jiān)控，發(fā)生故障則進行告警，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
AMB檢測單元是針對數(shù)據(jù)中心智能小母線插接箱/始端箱的監(jiān)控要求新設計的產(chǎn)品，該檢測單元安裝固定在插接箱/始端箱內部，插接箱/始端箱采用方式與母線連通，它集成全部電力參數(shù)的測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、功率因數(shù))以及電能監(jiān)測和考核管理。同時可以實時監(jiān)控母線接口溫度，配合2路Rs45通訊接口（1進1出）或LORA無線通訊，采用MODBUS-RTU協(xié)議可以方便可靠的將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至主控箱和后臺系統(tǒng)，保證系統(tǒng)可靠運行。
5.2產(chǎn)品選型
安科瑞智能母線測控儀表選型如表2，
注：AMB100用于始端箱、AMB110用于插接箱、A-交流系統(tǒng)、D-直流系統(tǒng)可選配AMB10顯示器，顯示器只循環(huán)顯示電壓、電流參數(shù)。
6結束語
區(qū)域中央生產(chǎn)控制指揮中心的成立，使某煤礦模塊化數(shù)據(jù)中心機房充分發(fā)揮其施工簡單、建設期短、配置靈活等優(yōu)勢，實現(xiàn)了網(wǎng)絡資源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一備份和統(tǒng)一監(jiān)控。對提高辦公效率、集中管理 IT 設備、降低能耗、提高空間和設備利用率、提升礦井信息化、智能化起到了積極作用，開啟了某煤礦數(shù)字化礦山建設的全新模式。
【參考文獻】
[1]唐亮.模塊化數(shù)據(jù)中心的應用實踐研究[J].信息化建設，2016,19( 5):46-46.
[2]侯建發(fā).淺談模塊化數(shù)據(jù)中心在大柳塔煤礦的應用[J].陜西煤炭，2019（02）：83-86.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.
作者簡介：
宋兵兵，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為絕緣監(jiān)測及剩余電流監(jiān)測， QQ：3007723194 手機：13482141563（微信同號）
