期货交易所数据中心可靠性研究与设计

周成虎，李 娜

(河南工程学院 电气信息工程学院, 河南 郑州 451191)

期货交易所数据中心可靠性研究与设计

周成虎，李 娜

(河南工程学院 电气信息工程学院, 河南 郑州 451191)

以某期货交易所数据中心为对象，针对数据中心的特殊性和重要性，研究网络安全、交易数据容灾备份、多供电系统协同、安全防范、防雷接地、精密空调等系统的设计方法，提出了可靠性设计与防灾减灾措施，针对实施中遇到的问题给出了解决方案,运行证明该方案切实可行，达到了预期目的.

期货交易所；数据中心；机房设计；可靠性

期货交易所电子数据的安全性关系到行业的兴衰.以某期货交易所为对象，研究网络安全、交易数据容灾备份、多供电系统协同、安全防范、防雷接地、精密空调等系统的设计方法，提出了可靠性设计与防灾减灾的措施.

1 期货交易所网络与数据安全的方案设计

期货交易所智能与信息系统包含布线系统、机柜系统、KVM管理系统、机房监控系统及监控中心显示系统,图1为期货交易所某个机房的KVM系统示意图.

图1 机房KVM系统示意图Fig.1 Computer room KVM system diagram

为了应对各种意外事故，期货交易所分别在地下及地上不同楼层设置了互为备用的机房，在地下室设置机房，主要是为了应对战争的影响；在地上的不同楼层设置机房则是为了避免洪水和火灾的影响.在极端情况下，任意一处机房均可承担全部数据的处理与保存任务.针对不同性质的网络用户，分别设置外网、内网、交易网与物管网等,对于核心的交易网实行全网物理隔离并安装网络保护设备.

通信线路是期货交易所与行情商、结算银行以及保证金监控中心交易的数据通道，通信系统和交易业务系统具有同等的安全保障要求，所以通信系统和通信机房的规划设计也是期货交易所设计的重要内容.通信系统和通信机房设计建设的基本要求如下：①通信机房按主机房的标准和要求进行供电、空调、监控等机房环境设计；②为中国电信、中国联通和中国移动等三家运营商的通信线路接入提供线缆敷设的管道、线槽和桥架，并为三家运营商提供相互独立的机房环境；③为保障通信接入容量和线路备份，运营商在技术中心通信机房安装通信设备，通过两路管井路由的光缆分别外连接入两个通信局，与主干传输网成环接入.

交易网与其他期货交易所的联络依靠运营商的专线光纤网络系统，具体架构如图2所示.

图2 交易网专线光纤网络架构示意图Fig.2 Exclusive dedicated fiber-optic network architecture diagram

由图2可知，从通信机房接入主机房的通信线缆，三家运营商走不同方向的进线槽或进线孔;一层和二层不同的机房区域，有各自的通信接入进线槽或进线孔.

为满足期货交易对通信系统的高保障要求，期货交易所的通信机房和园区通信机房分开设计.通信机房安装园区所需传输设备，园区通信机房安装园区语音、无线通信设备以及供期货交易所直属公司和深交所使用的通信系统.运营商接入园区的总光缆在期货交易所通信机房落地，根据需要从期货交易所通信机房分接光缆接入园区通信机房.三家运营商期货交易所专用通信机房的位置在二层的两个分别供联通和移动使用，电信使用三层的房间.园区通信机房在设计方案中位于二层连廊位置，机房的机柜、从通信机房到主机房的通信线缆由运营商自行提供和安装，其线缆为预端接线缆(包括预端接铜缆与光纤，避免光纤熔接).

2 期货交易所供电方案

数据机房建筑面积约一万平方米，机柜约两千台,采用双路市电电源供电，并设有4台1 800 kW柴油发电机，每路电源均可独立供电，所有设备均由UPS不间断电源供电[1-3],另配战时应急电源.在建筑内设备的接口处安装浪涌保护装置，并对大楼的出入缆线采取屏蔽、接地等措施，减少过电压对动力线路及网络系统的侵害.

供电回路与配电柜全部采用热插拔设计，断路器可带负载调相，四路配电柜中的三路为满负荷备份.UPS设备用于突然断电后柴油发电机启动之前的供电，其续流时间不长，但也采用一路主供电设备和三路满负荷备份设计相结合的办法.为了进一步降低火灾的影响，所有互备的电缆和光缆跨越楼层敷设时均经由不同电缆井到达供电设备.

在每列机柜的一端设置一台列头柜，这台列头柜向本列所有机柜供电.在每列机柜的另一端设置一台综合布线柜，这台布线柜向本列所有机柜提供综合布线接入和语音接入，并负责温湿度检测、地面积水等控制信号的中继.

3 强弱电井及机房过电压保护与接地设计

防止过压的主要措施是在各级配电箱柜加装过压型SPD，其标称放电电流应相互配合，高压和低压动力线路至少两级过电压保护.

由运营商引入的通讯线路和跨区域的通讯线路全部采用光纤，光纤不会受到过电压的影响.铠装光纤的外壳有可能带来过电压，要在铠装光纤的端口处将铠装可靠接地，每根光纤独立安装SPD[4].光纤交换机和光电交换机及各类弱电设备的供电线路统一由专用的UPS电源供电，不得就近取电，其供电系统也加装SPD进行保护.

期货交易所采用联合接地，可有效解决水暖、电梯等设备可能带来的过电压影响.此外，必须考虑两级以上漏电流保护.图3为接地系统示意图.

图3 接地系统示意图Fig.3 Schematic diagram of earthed system

对于UPS输入配电柜和精密空调配电柜，其接地要求如下：①零线铜母线排、保护接地线的铜母线应分开设置，做出明显标志且零线铜母线排与机架作绝缘处理.铜母线规格、接线螺孔数量及孔径根据开关容量及数量确定.②期货交易所的防雷接地系统按联合接地方式设计，其接地电阻要求小于0.1 Ω.③楼内接地点应避开雷电流主通道，力求将接地母线连接到建筑物的基础中部，禁止将每层的门窗接地线、屋顶设备接地线与机房设备的接地线就近连接在一起.值得注意的是，有些防雷引下线也在建筑物中部，机房内的接地母线不能就近与防雷引下线相连，以避免瞬时雷电流过大对接地系统造成影响.防静电地板内的等电位连接线不可就近与强电的接地母线相连.④在每个强弱电井内各设置2根接地铜母线自接地网沿桥架引到顶层作为垂直接地干线.

由于机房动力线缆较重，采用下走线的方式，在防静电地板下设置电源线槽，内设置50×5 mm2的接地铜母线排，各列数据机柜外壳就近与接地铜排连接，主电源槽道内的铜母线分别与基础内2根水平接地干线连接.机房弱电线缆较轻，采用上走线的方式，在机柜上方设置弱电线槽，采用支架固定在机柜顶端，内部设置40×4 mm2的铜母线排，采用镀锡方式防止接触点氧化，机柜内的设备外壳就近与弱电接地铜条连接.图4为抗静电地板支架接地的照片.

抗静电地板采用重复并联接地，在地板下设置2 m×2 m的金属网格，该网格与活动地板支架作多点可靠连接，每个小格与接地体(保护接地排)可靠相连，作为抗静电接地.图5为机柜上方弱电线槽照片.

图4 抗静电地板支架接地照片Fig.4 Anti-static floor bracket grounding photos

图5 机柜上方弱电线槽照片Fig.5 The photo of weak wire slot above cabinet

4 结语

期货交易中心电子数据的安全关系到行业的兴衰，地位非常重要.以某期货交易所为对象，研究网络安全、交易数据容灾备份、多供电系统协同、安全防范、防雷接地等系统的设计方法，提出了可靠性设计与防灾减灾的措施，针对实施中遇到的问题给出了解决方案.目前，该项目运行良好，实现了预期的设计目标.

[1] 高鸿峰,何禹,於斌．校园网无人值守核心机房的设计与管理[J]．通信学报，2006，27(Z1)：117-120．

[2] 刘彦明．交互式多媒体网络实验机房应用研究[J]．电力系统保护与控制，2008,36(15)：99-102．

[3] 陈峰，高玲．校园网环境中多机房管理系统的实现研究[J]．计算机工程与应用，2014，40(14)：159-161．

[4] 王亮，李伟，赵厚滨．利用多机切换技术实现通信网的集中监控[J]．电力系统通信，2005(157)：1-3．

Researchanddesignofafuturesexchangedatacenterreliability

ZHOU Cheng-hu，LI Na

(SchoolofElectricalInformationandEngineering,HenanInstituteofEngineering,Zhengzhou451191,China)

This paper targets a futures tower data center, specificities and characteristics of high importance for data centers, researches on data disaster recovery, network security, transaction coordination, security, lightning protection and grounding of power supply system, precision air conditioning systems design methodology. The idea is proposed of reliability design and disaster and measures, on the problems encountered in the implementation of the solution. It has been proved that the solution is practical and the desired purpose has been achieved.

building futures；data center；computer room design；reliability

2014-04-30

国家自然科学基金资助项目(61104006);河南省教育厅科学技术研究重点项目(14A510010);郑州市科技局民生科技进步工程资助项目(131PZDGC136)

周成虎(1973-)，男，河南息县人，讲师，主要研究方向为激光、非接触电能传输与物联网通信技术.

TU17

A

1674-330X(2014)00-0048-04