基于FusionModul e智能微模块数据中心部署方案研究

董李鹏 张 锋

（阳城县人民政府办公室，山西 阳城 048100）

1 引言

数据中心是数据计算、交换和存储的中心，是各种软硬件资源以及关键业务系统的集成。数据中心需要具备安全可靠的机房基础环境、丰富的带宽资源、健壮的网络系统、成熟高效的运维管理[1]。随着信息技术的迅猛发展和产品的规范化，人们越来越重视数据中心的规划设计。传统的数据中心部署建设周期长、造价高，设备使用密度低、灵活性差[2]，已无法满足新业务的建设需求。因此在这种情况下，高标准、快部署、低能耗、精管控、高可靠的模块化数据中心优势不断显现，其逐渐成为未来数据中心发展的主流趋势。

2 模块化数据中心

2.1 模块化数据中心架构

模块化数据中心（Modular Data Center，MDC）是一整套完整的数据中心解决方案，主要是将供电、机柜、通道、制冷、配电、布线、动环、管理等专业系统进行整合[3]，依据流程优化思想，严格按照设计标准，通过工厂预制的方式生产成相应的功能模块，采用现场搭积木的方法快速部署完成。自美国Sun公司于2007年发布了世界首个移动式数据中心产品Sun Blackbox后，这种全部集成、灵活配置、节能环保的解决方案得到了众多信息企业的关注，随后各方力量争相吸纳其先进理念，陆续推出各类模块化数据中心产品[2]，如艾默生SmartSolutions、华为FusionModule。

2.2 FusionModule智能微模块

华为FusionModule2000智能微模块数据中心解决方案采用一体化集成设计。结合业界领先的人工智能技术，FusionModule智能微模块集成了iPower智能供配电、iCooling智能温控和iManager智能营维等智能特性，如图1所示，以AI技术对数据中心供配电、温控、管理系统进行智能优化分析，有效降低数据中心系统能耗，提高数据中心可靠性和可用性，使得数据中心更加简单、高效、可靠。

图1 FusionModule功能体系

iPower智能供配电：通过智能化监控系统，对供配电全链路进行检测，做到可视可管。具备告警收敛和故障主动隔离技术，通过对故障告警进行智能分析，迅速定位根因告警，减少告警风暴和故障排查时间。故障主动隔离可将故障部件主动切断，避免故障蔓延导致业务中断，全面提升供配电系统可靠性。

iCooling智能温控：通过对温控系统建立数学模型，应用AI技术进行智能分析，计算最优化制冷状态，并将运行数据存入本地数据库，不断学习优化，智能寻优，有效降低温控系统能耗，确保机房温度场稳定[4]。

iManager智能营维：包含电力管理、空间管理和冷量管理，通过可视化的3D视图，全方位帮助运营者管理数据中心，并通过人工智能技术执行故障预测、资产自动盘点等工作，降低数据中心运营成本，打造绿色智能数据中心[4]。

3 部署案例

2019年以来，阳城县确立了四轮驱动、两路并进、四箭齐发、五城同建的高质量发展“4245”战略，启动以数字化、网络化、智能化为主要特征的智慧城市建设，而智慧城市的物理根基则在于云数据中心。根据前期调研，发现部分单位虽有自建机房，但均未按照标准建设，存在环境差、能耗高、安全弱等问题。基于此，县政府与华为合作，采用华为智能微模块数据中心解决方案，参照B级标准建设，打造全县统一的大数据中心，以实现资源共享、系统集成、数据融通的目标。

大数据中心总建筑面积1100 m2，一层为数据机房和指挥中心，二层为5G展厅及多功能会议室。其中，机房占地300m2，安装3组模块，60个机柜，预留40个机柜用来扩容，全部采用双排1200mm宽密封通道设计。数据机房基础设施清单如表1。

3.1 供配电系统

采用双电源+双回路供电，保障数据中心7*24小时业务不中断。引入630KVA和1000KVA两路市电，经过自动转换开关后接入低压配电系统，直接供电给UPS、空调及其他系统。机房中的IT设备由两台200KVA容量的模块一体化UPS供电，配置3个50kVA功率模块，输出功率100KW。UPS采用N+1冗余供电结构，AC/DC、DC/AC双变换设计，电池为阀控式密封铅酸蓄电池，共计2组80块，并配有智能电池监控管理系统，实现电池信息的采集及预警，在保证供电安全和可靠性的基础上方便实现扩容和维护。机房配电系统示意图如图2所示。

图2 机房供配电系统示意图

表1 数据机房基础设施

3.2 空调系统

采用风冷行级精密空调+密封通道的制冷方式，EC风机无极调速，水平送风方式，前送风，后回风，实现冷热空气隔离。每一组模块配备两台精密空调，成斜对角之势，每台制冷量42KW，显热比为1。值得注意的是，在使用空调的过程中，需用下封板将空机架遮挡，这样可使得充足的冷风在气流的作用下与机柜中服务器快速热交换，提高冷量的利用率。此外，空调结合iCooling智能寻优算法，通过温控系统子部件联动调优，使得整体PUE（评价数据中心能源效率的指标）降低8%[5]。

3.3 机柜及通道系统

采用双排密封冷通道，如图3所示，模块包括（1）端门、（2）控制天窗、（3）翻转天窗、（4）声光告警器、（5）智能母线槽、（6）走线槽、（7）门禁机、（8）PAD、（9）机柜。

图3 双排密封冷通道

3.4 动环监控系统

动环监控系统是指针对机房中的动力设备及环境变量进行集中监控，包括视频监控及动力能源环境监控。视频监控主要针对机房内部、配电室、出入口门禁等部位进行不间断、无死角监控，根据设计要求，加装12台高清摄像机、配备VCN存储，可存取一个月的监控视频；动力能源环境监控主要是针对机房内供配电、空调、温湿度、漏水检测、烟雾等环境参数进行不间断采集，加装了18个温湿度传感器、18个烟感探测器、3个漏水感应器、2套氢气检测系统和配套的监控板、采集器、电源线缆、信号线缆等设备，采用ECC800采集器获取各类传感器中的数据，可及时发现故障部件或异常参数，并及时通过特殊颜色、告警声音等方式传递，此外，管理员可每天登录系统查看历史数据和故障信息，根据提示处理即可。为了便于集中管理，NetEco6000管理平台可通过标准的北向SNMP接口将所有采集器的监控信息纳管。图4为智能管理界面。

3.5 气体消防系统

采用“无管网式”七氟丙烷气体灭火系统，具备无污染、毒性小、安全系数高等特征。根据设计要求，采购8套灭火设备，每个灭火剂瓶组在20℃时的贮存压力为2.5MPa，最大工作压力4.2MPa，喷放时间10s。当其处于自动状态下，一旦输入端烟感、温感同时报警，信号即刻传至控制器，待延迟30s后，控制器启动电源，打开电磁阀执行器，驱动气瓶对准目标喷射灭火。

图4 NetEco6000管理界面

4 结束语

面对日益严重的能源危机，未来城市的发展已逐步趋向于智慧、绿色、宜居，而新一代的数据中心，更需要破除不断上涨的能源成本和不断增长的计算需求。以华为Fusion-Module智能微模块为代表数据中心解决方案已成为节能减排技术产品的典范，引领着数据中心基础设施建设的前进方向。目前，阳城大数据中心整体运行良好，能源效率指标PUE为1.05，能耗极低，我们在此基础上部署了云计算、大数据、指挥调度、视频融合、空间地理信息、智慧城市使能6大平台，各个单位可共享大数据应用平台，且已有12部门67个业务系统集中上云，保障了各系统安全稳定、集约高效运行。