文│ 廣州飛機(jī)維修工程有限公司 歐戈易

淺談大型飛機(jī)維修機(jī)庫數(shù)據(jù)中心建設(shè)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)

文│ 廣州飛機(jī)維修工程有限公司 歐戈易

此文從數(shù)據(jù)中心國內(nèi)外的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃入手，結(jié)合飛機(jī)場區(qū)內(nèi)的大型飛機(jī)維修機(jī)庫的行業(yè)環(huán)境特殊性，梳理數(shù)據(jù)中心各個關(guān)鍵領(lǐng)域，從雙數(shù)據(jù)中心、選址與平面、電力及UPS、綜合布線、空調(diào)等基礎(chǔ)架構(gòu)開始設(shè)計(jì)，以滿足大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲設(shè)計(jì)，安全監(jiān)控及展示等方面的需求。

飛機(jī)維修機(jī)庫；機(jī)場庫區(qū)；數(shù)據(jù)中心；主機(jī)房；綜合布線；云計(jì)算

1 引言

筆者有幸參與過某大型飛機(jī)維修機(jī)庫數(shù)據(jù)中心建設(shè)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，并在此文中將這些思路整理出來與業(yè)內(nèi)人士共享，希望能對其他數(shù)據(jù)中心的建設(shè)提供一些幫助。

2 定義和設(shè)計(jì)原則

根據(jù)《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50174-2008定義：數(shù)據(jù)中心主要用于電子信息處理、存儲、交互和傳輸設(shè)備的安裝和運(yùn)行的建筑空間，包括服務(wù)器機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、存儲機(jī)房等功能區(qū)域。機(jī)庫的數(shù)據(jù)中心在設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中，首先應(yīng)嚴(yán)格遵守《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50174-2008內(nèi)容，以國內(nèi)A級機(jī)房為設(shè)計(jì)參照，同時參考國際《數(shù)據(jù)中心的通信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》TIA 942，整個設(shè)計(jì)既符合國家的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，順應(yīng)國際先進(jìn)的理念，又能根據(jù)機(jī)庫運(yùn)營特點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)，確保數(shù)據(jù)中心安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，同時為維護(hù)人員創(chuàng)造健康適宜的工作環(huán)境。

3 雙數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)

為保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性，信息行業(yè)上通常采取“兩地三中心”的建設(shè)模式去保障信息系統(tǒng)正常運(yùn)行。結(jié)合機(jī)場維修機(jī)庫的特點(diǎn)，即機(jī)庫均建立在同城同機(jī)場，距離比較近。

第一步，定義采用雙數(shù)據(jù)中心（即物理位置分兩個數(shù)據(jù)中心，邏輯上一個大數(shù)據(jù)中心）的方式，在相隔最遠(yuǎn)的兩個機(jī)庫建立兩個數(shù)據(jù)中心，在硬件和軟件層次上將兩個中心同步，保證信息數(shù)據(jù)的安全。

第二步，梳理信息業(yè)務(wù)級別，按規(guī)范對兩個容災(zāi)級別進(jìn)行數(shù)據(jù)定義并設(shè)計(jì)。

（1）核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)容災(zāi)級別，參考GB 20988-2007T第5級規(guī)范要求，RTO分鐘級（小于1小時）、實(shí)時數(shù)據(jù)傳送、關(guān)鍵數(shù)據(jù)實(shí)時復(fù)制、人機(jī)切換、系統(tǒng)和數(shù)據(jù)備份。

（2）非核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)容災(zāi)級別，參考GB 20988-2007T第4級規(guī)范要求，RTO小時級（小于8小時，數(shù)據(jù)丟失不超過24小時）、網(wǎng)絡(luò)傳送、數(shù)據(jù)異地存儲、系統(tǒng)備份。

4 選址和平面設(shè)計(jì)

機(jī)場區(qū)域建筑高度一般在5層以內(nèi)，機(jī)庫主體建筑是一個中間無柱的大型庫區(qū)，附樓的一、二層通常用于一線生產(chǎn)區(qū)域，對機(jī)庫數(shù)據(jù)中心的選址和平面設(shè)計(jì)必須充分考慮這些特點(diǎn)。

4.1 機(jī)庫數(shù)據(jù)中心選址

（1）考慮防水，不建議選在頂層區(qū)域和伸縮縫區(qū)域。

（2）建議選擇大樓3層或4層。可將該區(qū)域地板下沉到梁下，以增加數(shù)據(jù)中心凈空高度，使其符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

（3）由于樓板下沉設(shè)計(jì)，建筑結(jié)構(gòu)上必須加固。

（4）按設(shè)計(jì)規(guī)范，樓板結(jié)構(gòu)承重為16kN/m2。

（5）空調(diào)主機(jī)等設(shè)備下方必須安裝承重支架，UPS后備電池間必須安裝散力支架，電池間內(nèi)的散力架投影面積不小于20m2。

4.2 數(shù)據(jù)中心布局

數(shù)據(jù)中心平面規(guī)劃以國內(nèi)A級機(jī)房為設(shè)計(jì)參照，規(guī)劃中充分考慮高容積、高性價(jià)、可擴(kuò)展冗余、分期投產(chǎn)設(shè)備擴(kuò)容便利。

（1）數(shù)據(jù)中心設(shè)備間是設(shè)備放置的核心區(qū)域，規(guī)劃放置小型機(jī)、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜、服務(wù)器機(jī)柜。

（2）配電間放置UPS主機(jī)、配電柜。

（3）電池間放置UPS后備電池。

（4）測試設(shè)備間定義為測試設(shè)備專區(qū)，布放測試機(jī)柜，把測試設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備分隔開，避免人員和設(shè)備互相干擾，影響生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。

（5）外部接入間設(shè)置獨(dú)立專區(qū)，用于電信運(yùn)營商接入，每個運(yùn)營商使用相互隔絕的獨(dú)立柜，保障安全。

（6）介質(zhì)庫存放生產(chǎn)數(shù)據(jù)備份磁介質(zhì)。

（7）精密空調(diào)間把數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)室內(nèi)機(jī)及空調(diào)室外機(jī)管井隔離開，便于空調(diào)維護(hù)人員定期維護(hù)，而不用進(jìn)入數(shù)據(jù)中心核心區(qū)域。

（8）氣瓶間放置七氟丙烷滅火劑。

4.3 主數(shù)據(jù)中心內(nèi)設(shè)備間距

（1）用于搬運(yùn)設(shè)備的通道凈寬不應(yīng)小于1.5m。

（2）面對面布置的機(jī)柜或機(jī)架正面之間的距離不應(yīng)小于1.2m。

（3）背對背布置的機(jī)柜或機(jī)架背面之間的距離不應(yīng)小于1m。

（4）當(dāng)需要在機(jī)柜側(cè)面維修測試時，機(jī)柜與機(jī)柜、機(jī)柜與墻之間的距離不應(yīng)小于1.2m。

（5）成行排列的機(jī)柜，其長度超過6m時，兩端應(yīng)設(shè)有出口通道；當(dāng)兩個出口通道之間的距離超過15m時，在兩個出口通道之間還應(yīng)增加出口通道；出口通道的寬度不應(yīng)小于1m，局部可為0.8m。

5 電力及UPS設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)范GB 50174-2008中A級機(jī)房的供配電要求，A級機(jī)房應(yīng)配置后備柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)市電發(fā)生故障時，后備柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)能承擔(dān)全部負(fù)荷的需要。但從機(jī)場飛機(jī)維修機(jī)庫的安全考慮，不建議建立柴油貯備庫區(qū)。而從機(jī)場有兩路獨(dú)立路由的供電配置分析，電力供應(yīng)是穩(wěn)定的，因此在設(shè)計(jì)大樓低壓供配電方案時，建議按一級負(fù)荷設(shè)計(jì)，取消柴油發(fā)電的配置。

5.1 數(shù)據(jù)中心供配電

供配電系統(tǒng)采用雙總線模式，由大樓總配電室（地下室）I段和II段母線分別敷設(shè)4路市電至數(shù)據(jù)中心A、B配電間，給數(shù)據(jù)中心UPS及輔助設(shè)備供電；供配電回路采用雙總線容錯供電方式，接入大樓2組不同變壓器低壓側(cè)輸出配電柜，以預(yù)留開關(guān)。

5.2 數(shù)據(jù)中心不間斷電源（UPS）

數(shù)據(jù)中心不間斷電源設(shè)計(jì)包括UPS配電輸入輸出柜、互投柜、UPS機(jī)及電池柜等，設(shè)計(jì)要求采用2組UPS雙總線方式給數(shù)據(jù)中心區(qū)域負(fù)載供電，組內(nèi)UPS采用并機(jī)方式聯(lián)結(jié)，UPS的后備電池按各自滿載功率30min配置，同時滿足雙總線聯(lián)結(jié)后備時間1h。每個機(jī)柜設(shè)置2路16A單相獨(dú)立不同配電間UPS電源，采用工業(yè)防水連接器接機(jī)柜PDU，每臺機(jī)柜配置1臺雙電源自動切換STS，設(shè)置2個不同回路三相電源工業(yè)防水連接器。

5.3 樓層弱電配線間供電

采用集中UPS供電，配置1臺小型UPS供各樓層弱電間設(shè)備（交換機(jī)、門禁、監(jiān)控）、數(shù)據(jù)中心內(nèi)各功能區(qū)應(yīng)急照明等使用。

5.4 精密空調(diào)供電

采用雙總線供電方式。新風(fēng)、排風(fēng)、排煙經(jīng)2路市電，接ATS輸出供電回路。

5.5 市電維修插座供電

每個分區(qū)必須設(shè)立獨(dú)立回路市電維修插座，各功能區(qū)4個及以下插座數(shù)的由一個供電回路供電，多于4個以此原則類推。低壓配電線全部采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的阻燃雙塑型銅芯電纜電線，通過鍍鋅線槽（管）敷設(shè)到端口，相、零、地線顏色按國家標(biāo)準(zhǔn)分清。

6 空調(diào)設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)范要求，對數(shù)據(jù)中心設(shè)備間、測試間、電信接入間采用精密空調(diào)進(jìn)行溫/濕度調(diào)節(jié)。考慮到數(shù)據(jù)中心層高，冷空氣往下、熱空氣往上的自然規(guī)律，宜采用下送風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)，機(jī)柜布局采用“冷熱通道”布局，即機(jī)柜面對面、背靠背擺放，以此在機(jī)柜前面形成冷通道，在機(jī)柜的背面形成熱通道，冷通道上需鋪設(shè)風(fēng)口地板。UPS配電間、電池間從節(jié)約成本的角度考慮，應(yīng)采用獨(dú)立柜式商用空調(diào)進(jìn)行溫/濕度精密調(diào)節(jié)，確保滿足使用需求。介質(zhì)庫、氣瓶間、維修間采用中央空調(diào)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。

7 綜合布線設(shè)計(jì)

綜合布線是數(shù)據(jù)中心的神經(jīng)傳輸系統(tǒng)，通過它可使語音設(shè)備、數(shù)據(jù)設(shè)備、交換設(shè)備及各種控制設(shè)備與信息管理系統(tǒng)連接起來，并能與外部通信網(wǎng)絡(luò)相連。綜合布線系統(tǒng)在運(yùn)行過程中重新改造是非常困難，因此最初的選型、設(shè)計(jì)、施工，必須專業(yè)、慎重，并考慮到未來15～20年的發(fā)展。

7.1 綜合布線系統(tǒng)銅纜部分采用Cat . 6A線纜

（1）為滿足公司自身業(yè)務(wù)的需求，Cat. 6A適用于未來10～15年IT技術(shù)的發(fā)展，匹配主流的IT設(shè)備和存儲發(fā)展速度，符合虛擬化和云計(jì)算發(fā)展趨勢，滿足飛機(jī)制造廠商和航材提供商對工程圖紙的發(fā)布技術(shù)，并支持廣泛的移動智能化技術(shù)發(fā)展需求等。

（2）可預(yù)見航空公司對網(wǎng)絡(luò)的要求日漸提高，在飛機(jī)現(xiàn)場開卡、制作維修方案、遠(yuǎn)程診斷方案視頻確認(rèn)等，需要更高帶寬的網(wǎng)絡(luò)。

（3）目前最新的綜合布線產(chǎn)品Cat. 7支持 40G/10G帶寬，是今后15～20年的主流產(chǎn)品，而Cat. 6A是近幾年開始流行的主流產(chǎn)品，綜合評估性價(jià)比，宜選取萬兆Cat. 6A產(chǎn)品，以滿足公司未來業(yè)務(wù)需求。

7.2 綜合布線系統(tǒng)光纖部分采用OM4多模光纖

（1）從傳輸距離、速度綜合考慮，參考OM4萬兆傳輸長度標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)萬兆傳輸應(yīng)采用OM4多模光纖。

（2）雖然多模比單模光纖造價(jià)略高，但考慮到光纖的性能和設(shè)備選型的隱性，及與之配套的IT網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口等，單模、多模光纖之間有3～4倍的差距，所以設(shè)計(jì)必須從整體成本優(yōu)化考慮，因此建議采用多模光纖。

（3）數(shù)據(jù)中心內(nèi)實(shí)現(xiàn)四網(wǎng)合一，保障公司靈活連接生產(chǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)、存儲網(wǎng)、生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)、運(yùn)營商網(wǎng)及外部網(wǎng)絡(luò)，避免數(shù)據(jù)中心投產(chǎn)后在進(jìn)行光纖投資和敷設(shè)過程對數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生影響。

8 滿足大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)

大數(shù)據(jù)與云計(jì)算是IT信息技術(shù)發(fā)展的趨勢，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)必須緊密配合這一發(fā)展要求，從基礎(chǔ)架構(gòu)考慮，包括供電、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化等方面。

8.1 熱點(diǎn)峰值

供電系統(tǒng)，需要考慮到大數(shù)據(jù)與云計(jì)算虛擬架構(gòu)產(chǎn)生的用電“熱點(diǎn)”，遷移產(chǎn)生的用電峰值，在供電設(shè)計(jì)中必須加以考慮，建議小型機(jī)和存儲按5K～8K的供電容量設(shè)計(jì)，虛擬服務(wù)器區(qū)按3K～5K的供電容量設(shè)計(jì)。

8.2 數(shù)據(jù)交換帶寬

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)交互核心，在大數(shù)據(jù)與云計(jì)算相互促進(jìn)的背景下，10G/40G/100G等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與接口技術(shù)逐步走向成熟。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須考慮帶寬設(shè)計(jì)不落后于整體應(yīng)用發(fā)展。

8.3 虛擬化技術(shù)

服務(wù)器虛擬化是虛擬化整合過程中常被關(guān)注的方面，可以提高服務(wù)器利用率、提高靈活性、降低IT環(huán)境成本。對于過渡期的解決方案框架，數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)虛擬化平臺與現(xiàn)有物理平臺并存，逐漸將虛擬化引入生產(chǎn)環(huán)境中，從非核心業(yè)務(wù)開始接管物理平臺設(shè)備。物理服務(wù)器從服務(wù)單一業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向多個業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)物理平臺到云平臺的轉(zhuǎn)變。

8.4 存儲架構(gòu)

存儲架構(gòu)規(guī)劃雙數(shù)據(jù)中心核心數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時同步，應(yīng)用服務(wù)器可以任意靈活選擇存儲數(shù)據(jù)源。充分考慮使用的連續(xù)性，在兩個數(shù)據(jù)中心之間，和數(shù)據(jù)中心內(nèi)部不同物理機(jī)之前，當(dāng)某一點(diǎn)出現(xiàn)問題，不影響信息應(yīng)用服務(wù)的正常使用。

9 安全監(jiān)控及展示系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心機(jī)房是信息化建設(shè)的中心，也是亮點(diǎn)工程，受到各方面的關(guān)注。通過安全監(jiān)控和展示系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，一方面可以提高管理效率和管理質(zhì)量以及信息系統(tǒng)運(yùn)作的安全性和可用性；另一方面，當(dāng)有外單位和領(lǐng)導(dǎo)參觀時，不需要進(jìn)入數(shù)據(jù)中心內(nèi)部就可以直觀了解數(shù)據(jù)中心運(yùn)作，極大地提升企業(yè)形象，為企業(yè)IT管理做出良好的宣傳效果。

從技術(shù)層面分析，安全監(jiān)控系統(tǒng)要充分考慮三大類系統(tǒng)的建設(shè)：

（1）動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

針對UPS、精密空調(diào)、柜式商用空調(diào)、新排風(fēng)主機(jī)、配電柜、數(shù)據(jù)中心環(huán)境溫度、數(shù)據(jù)中心漏水進(jìn)行監(jiān)控。

（2）視頻監(jiān)控

對數(shù)據(jù)中心出入口、設(shè)備通道進(jìn)行無盲點(diǎn)監(jiān)控及錄像。提供接入監(jiān)控接口，公司保衛(wèi)中心可對該攝像頭進(jìn)行接入監(jiān)控管理。

（3）門禁控制

對數(shù)據(jù)中心全部出入口設(shè)置門禁系統(tǒng)，定義權(quán)限和保存出入記錄。安全監(jiān)控及展示系統(tǒng)既是安全工程，也是形象工程，建設(shè)中必須充分考慮實(shí)用性與美觀相結(jié)合。

10 結(jié)束語

大型飛機(jī)維修機(jī)庫的數(shù)據(jù)中心建設(shè)是一個復(fù)雜而龐大的工程，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)到實(shí)施驗(yàn)收、運(yùn)作，涉及到多個專業(yè)領(lǐng)域的子系統(tǒng)。本文僅集中對數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)與規(guī)劃環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)闡述。對于機(jī)庫的數(shù)據(jù)中心建設(shè)，首先要了解機(jī)庫信息系統(tǒng)運(yùn)作現(xiàn)狀和現(xiàn)有的問題，了解飛機(jī)維修機(jī)庫的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略和發(fā)展趨勢，用科學(xué)的規(guī)范進(jìn)行規(guī)劃評估，然后嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和原則，同時向國際發(fā)展趨勢靠攏，結(jié)合機(jī)庫運(yùn)維的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匕醇榷ǖ脑O(shè)計(jì)藍(lán)圖實(shí)施，最后充分利用數(shù)據(jù)中心的性能進(jìn)行日常運(yùn)維。

【1】 GB 50174-2008，電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

【2】 TIA 942，Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers[S].

【3】 09DX009，電子信息系統(tǒng)機(jī)房工程設(shè)計(jì)與安裝[S].北京：中國計(jì)劃出版社出版.

【4】 《智慧數(shù)據(jù)中心》編委會.智慧數(shù)據(jù)中心[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011（9）：10-13，15-18，48.

【5】 杭州華三通信技術(shù)有限公司.新一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)理論與實(shí)踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011（10）：52，506.

【6】 Neil Rasmussen.制定數(shù)據(jù)中心功率密度規(guī)范的指導(dǎo)原則[J].施耐德電氣白皮書，2011：10.

【7】 趙糧.智能驅(qū)動的下一代安全[J].綠盟技術(shù)內(nèi)刊，2012（7）：10.

【8】 鄭悅.技術(shù)智商化[J].IT經(jīng)理世界，2012（12）：76.