曹亞麗
(蘇交科集團(tuán)股份有限公司,江蘇 南京 210019)
數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)信息計(jì)算、交換和存儲(chǔ)的中心,為了保證服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行,數(shù)據(jù)中心須具備可靠的機(jī)房設(shè)施、高水平的網(wǎng)絡(luò)管理能力和完善的增值服務(wù)。因此,數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)既要滿足當(dāng)前系統(tǒng)的各項(xiàng)需求,又要滿足面向未來(lái)快速增長(zhǎng)的發(fā)展需求。在基礎(chǔ)設(shè)施方面需要滿足網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及工作人員對(duì)溫濕度、潔凈度、風(fēng)速、電源質(zhì)量、噪聲、照明、振動(dòng)、防火防盜、防雷、屏蔽和接地的要求。近年來(lái),依托華為、浪潮等IT廠商及百度、阿里巴巴和騰訊等IDC服務(wù)商在各行業(yè)的大力推廣,微模塊機(jī)房以其多種技術(shù)融合的優(yōu)勢(shì),逐漸成為數(shù)據(jù)中心的建設(shè)趨勢(shì)。傳統(tǒng)軌道交通弱電設(shè)備機(jī)房采用各專業(yè)獨(dú)立設(shè)置,即設(shè)計(jì)通信、信號(hào)以及綜合監(jiān)控等系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房及對(duì)應(yīng)的電源室。如果在網(wǎng)絡(luò)化控制中心(NCC),就需要設(shè)置每條線的通信、信號(hào)以及綜合監(jiān)控等系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房及對(duì)應(yīng)的電源室,對(duì)建筑面積有較大的需求。經(jīng)過(guò)方案對(duì)比論證可知,采用微模塊機(jī)房建設(shè)軌道交通弱電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心可以達(dá)到縮短建設(shè)周期、節(jié)省投資成本以及降低能耗的目標(biāo)。
該項(xiàng)目的建設(shè)目標(biāo)如下:1) 節(jié)約建設(shè)和運(yùn)營(yíng)投資成本。2) 節(jié)能。比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能30%。3) 具有可擴(kuò)展性。4)業(yè)務(wù)工作運(yùn)行規(guī)范、高效。5) 安全保障全面有力。6) 系統(tǒng)設(shè)施與建筑結(jié)構(gòu)和諧共存。7) 充分運(yùn)用新技術(shù)。8) 系統(tǒng)可靠性強(qiáng),維護(hù)操作方便快捷。
微模塊設(shè)備由配電系統(tǒng)(配電柜組成的配電鏈路)、機(jī)柜系統(tǒng)(服務(wù)器柜、網(wǎng)絡(luò)柜等)、冷通道系統(tǒng)(門(mén)、天窗和線槽等)以及動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)(軟硬件平臺(tái)、溫濕度和視頻等)組成。
配電系統(tǒng)采用綜合電源方案為通信、信號(hào)以及綜合監(jiān)控等系統(tǒng)設(shè)備供電。
該系統(tǒng)采用UPS不間斷電源,配置市電交流配電屏和蓄電池組。根據(jù)通信、信號(hào)以及綜合監(jiān)控等系統(tǒng)設(shè)備的功耗來(lái)計(jì)算UPS容量,采用1+1熱備冗余。交流配電屏負(fù)責(zé)從動(dòng)力照明專業(yè)處引接2路電源進(jìn)行自動(dòng)切換,對(duì)切換后的電源進(jìn)行一次分配,為UPS提供電源。交流配電屏還將UPS單元輸出端接入配電裝置的輸入端進(jìn)行分配,二次輸出至精密列頭柜。每列精密列頭柜負(fù)責(zé)為整列IT機(jī)柜設(shè)備供電,根據(jù)各IT機(jī)柜設(shè)備功耗分配電源空開(kāi)至機(jī)柜PDU。蓄電池采用密封免維護(hù)膠體蓄電池,其主要功能是在市電正常時(shí)將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能并儲(chǔ)存化學(xué)能;當(dāng)市電異?;蛲k姇r(shí),將儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能,為UPS電源的負(fù)載提供后備工作電源。每臺(tái)UPS配套的蓄電池后備時(shí)間為1 h。配電系統(tǒng)如圖1所示。
圖1 配電系統(tǒng)圖
設(shè)置電源網(wǎng)管設(shè)備,集中對(duì)電源設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括UPS、交流配電屏以及蓄電池單體等。電源監(jiān)控系統(tǒng)具有性能指標(biāo)監(jiān)控、維護(hù)管理、告警觸發(fā)及輔助處理等功能,可以集中監(jiān)控UPS電源設(shè)備的交流部件(輸入電源、輸出電源)、交流配電屏、整流部件、直流部件、逆變部件以及蓄電池等參數(shù),還可以對(duì)主要數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。其具有電池智能化管理功能,可以定期自動(dòng)地對(duì)電池進(jìn)行充、放電,預(yù)告電池壽命和當(dāng)前負(fù)載下的備用時(shí)間;具有電池容量在線監(jiān)測(cè)、設(shè)置電池放電終止電壓以及強(qiáng)制蓄電池退出功能,能夠在監(jiān)控系統(tǒng)終端上定期地對(duì)電池進(jìn)行充、放電維護(hù)。
機(jī)柜系統(tǒng)配置1個(gè)32柜位(包括2個(gè)精密列頭柜柜位)的微模塊通道。機(jī)柜分2排并柜組裝,每臺(tái)機(jī)柜配置PDU、垂直理線槽、盲板以及相應(yīng)的冷通道組件。機(jī)柜尺寸采用2種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜(600 mm×1200 mm×2200 mm 、800 mm×1200 mm×2200 mm)。通道距離為1 200 mm,方便維護(hù)人員操作維修,詳細(xì)情況如圖2所示。機(jī)柜前門(mén)采用單開(kāi)門(mén)設(shè)計(jì),后門(mén)采用雙開(kāi)門(mén)設(shè)計(jì)。機(jī)柜前后為網(wǎng)孔門(mén),可以滿足散熱要求。機(jī)柜前、后配機(jī)械鎖,根據(jù)各專業(yè)配置不同的鎖芯。機(jī)柜背面豎向安裝了3個(gè)PDU,雙路電源在機(jī)柜左、右側(cè)設(shè)PDU,單路電源在機(jī)柜右側(cè)設(shè)PDU,PDU可采用不同顏色進(jìn)行區(qū)分。機(jī)柜框架采用2.0 mm鋼材焊接制造,柜體門(mén)板采用厚度為1.5 mm的冷軋鋼板,機(jī)柜側(cè)板、頂蓋采用厚度為1.5 mm的冷軋鋼板(機(jī)柜采用冷加工工藝)。
圖2 機(jī)柜平面布局圖(單位:mm)
冷通道系統(tǒng)由活動(dòng)天窗、自動(dòng)門(mén)、機(jī)柜與線槽等組成,如圖3所示。
圖3 冷通道分解視圖
天窗采用單翻鋁合金天窗,寬度為600 mm。天窗主要由磁力鎖、線材等組成。旋轉(zhuǎn)天窗通過(guò)電磁鎖與頂板連接,工作狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)天窗處于水平狀態(tài),消防狀態(tài)下由報(bào)警聯(lián)動(dòng)觸發(fā)自動(dòng)將電磁鎖通電打開(kāi),旋轉(zhuǎn)天窗在重力作用下自動(dòng)打開(kāi),保證滅火氣體可以進(jìn)入密封冷通道。
天窗開(kāi)啟,與通道內(nèi)的消防告警信號(hào)聯(lián)動(dòng),在消防狀態(tài)下電磁鎖打開(kāi),旋轉(zhuǎn)天窗在重力作用下自動(dòng)打開(kāi),保證滅火氣體可以進(jìn)入密封冷通道。 通道門(mén)采用自動(dòng)平移門(mén),通道門(mén)開(kāi)啟后不妨礙機(jī)房?jī)?nèi)的通道通行及設(shè)備搬運(yùn)。通道門(mén)及天窗采用鋼化玻璃材質(zhì),端門(mén)鋼化玻璃面積大于或等于總面積的98%,厚度大于或等于8 mm,透光率大于或等于90%。通道門(mén)頭支持全彩氛圍燈設(shè)計(jì),門(mén)框內(nèi)部?jī)?nèi)嵌門(mén)型燈帶,通過(guò)I/O管理模塊達(dá)到燈帶RGB顏色全彩可調(diào)的目的,可以根據(jù)需求變換燈帶的顏色。該燈帶作為外顯裝置可以與監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)告警聯(lián)動(dòng),當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)告警后,燈帶會(huì)變化顏色,提示管理人員微模塊機(jī)房的運(yùn)行狀態(tài),不同的告警等級(jí)關(guān)聯(lián)不同的燈帶顏色,從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)顯示的目標(biāo)。通道照明燈選用T5照明燈,適用于交流220 V的場(chǎng)景,搭配人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)人來(lái)燈亮、人走燈滅的目標(biāo)。
機(jī)柜頂部設(shè)置上走線槽,強(qiáng)、弱電分開(kāi)設(shè)置(弱電線槽寬為150 mm,強(qiáng)電線槽寬為300 mm)。走線槽內(nèi)采用不同顏色的固線器對(duì)線纜進(jìn)行標(biāo)識(shí),固定件采用膨脹錨栓進(jìn)行固定。冷通道設(shè)置尾纖槽,尾纖敷設(shè)在尾纖槽內(nèi)。每個(gè)機(jī)柜都配置了接地線,可以將其引至上走線槽內(nèi)的接地銅排。密閉通道所有部件均由工廠預(yù)制完成,現(xiàn)場(chǎng)組裝即可,不需要現(xiàn)場(chǎng)切割成型。
通過(guò)RS485總線將各個(gè)設(shè)備連接起來(lái),形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)智能型動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)采集、計(jì)算分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警觸發(fā)、報(bào)警處理以及邏輯控制功能,可以通過(guò)Web瀏覽的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢以及維護(hù)管理。該系統(tǒng)還具備聲光報(bào)警功能,支持回放時(shí)對(duì)錄像場(chǎng)景的自定義區(qū)域進(jìn)行智能搜索。 動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī)、交換機(jī)、硬盤(pán)錄像機(jī)(NVR)以及門(mén)禁控制器等,可集中擺放在某一個(gè)機(jī)柜內(nèi),便于施工與后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)。該設(shè)備具備多種數(shù)據(jù)接口,可接入配電柜、溫濕度、漏水、煙感以及視頻等各種監(jiān)控對(duì)象,從而提供完善的報(bào)警處理機(jī)制。該系統(tǒng)配置了1塊大于或等于10寸的觸摸展示屏,可以實(shí)時(shí)展示微模塊的運(yùn)行狀態(tài)。動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)如圖4所示。
圖4 動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)圖
該系統(tǒng)具備以下功能:1) 系統(tǒng)安全。對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的視頻、門(mén)禁以及消防設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,支持不同訪問(wèn)級(jí)別,還可以對(duì)多種角色的權(quán)限進(jìn)行設(shè)置。2) 視頻監(jiān)控。采用高清半球數(shù)字?jǐn)z像機(jī),支持PoE供電。采用NVR對(duì)視頻進(jìn)行集中控制和管理,視頻錄像至少可以保存90 d。攝像機(jī)可以實(shí)時(shí)監(jiān)視各路視頻圖像,還可以靈活設(shè)置錄像方式。3) 門(mén)禁監(jiān)控。機(jī)房管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)門(mén)的狀態(tài)并記錄相關(guān)狀態(tài)。門(mén)禁控制器采用TCP/IP方式進(jìn)行通信,支持多種開(kāi)啟方式(人臉識(shí)別、IC 讀卡以及密碼等);實(shí)時(shí)監(jiān)控人員進(jìn)出的情況并記錄相關(guān)信息;可對(duì)門(mén)控器進(jìn)行遠(yuǎn)程管理操作;支持防盜報(bào)警功能;能夠與消防聯(lián)動(dòng);對(duì)非法開(kāi)門(mén)或長(zhǎng)時(shí)間未關(guān)門(mén)的情況進(jìn)行報(bào)警。4) 漏水監(jiān)測(cè)。當(dāng)檢測(cè)到發(fā)生漏水時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。5) 煙霧探測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用空氣采樣式煙霧探測(cè)技術(shù)。 6) 消防聯(lián)動(dòng)。機(jī)房?jī)?nèi)部消防系統(tǒng)可與樓宇消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)快速遏制火源的功能。煙感探測(cè)器、聲光報(bào)警器一旦產(chǎn)生告警信號(hào),就會(huì)將信號(hào)上報(bào)至管理系統(tǒng)并發(fā)出聲光告警。7) 天窗控制器。當(dāng)機(jī)房?jī)?nèi)任意1個(gè)煙感探測(cè)器檢測(cè)到煙霧超標(biāo)時(shí),控制天窗打開(kāi),同時(shí)上傳告警信號(hào)。聲光告警器工作,發(fā)出聲光報(bào)警。天窗控制器可以接收消防系統(tǒng)的控制信號(hào),實(shí)現(xiàn)開(kāi)窗功能??梢圆捎媚J(rèn)配置的煙感,也可將消防煙感、溫感接入模塊通道內(nèi),實(shí)現(xiàn)探測(cè)報(bào)警和聯(lián)動(dòng)控制的功能。8) 時(shí)鐘同步。該系統(tǒng)具備時(shí)鐘同步功能。
該項(xiàng)目的工作重點(diǎn)在于前期收集各專業(yè)(通信、信號(hào)以及綜合監(jiān)控系統(tǒng))的需求,包括機(jī)柜數(shù)量、機(jī)柜尺寸、設(shè)備電源功耗、線纜數(shù)量、各專業(yè)的接口界面以及需要實(shí)現(xiàn)的功能。與樓宇裝修專業(yè)確定機(jī)房裝修、空調(diào)通風(fēng)以及低壓配電等要求。所有需求穩(wěn)定后,廠家開(kāi)始生產(chǎn)微模塊設(shè)備,經(jīng)工廠監(jiān)造、出廠檢驗(yàn)以及開(kāi)箱報(bào)驗(yàn)層層質(zhì)量把關(guān)后,將設(shè)備運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝、安裝。
由于機(jī)柜內(nèi)的設(shè)備由各專業(yè)提供,因此制定了詳細(xì)的施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工管理、線纜敷設(shè)工藝、成品保護(hù)和進(jìn)度安排提出要求。各施工單位按照計(jì)劃安排各專業(yè)設(shè)備進(jìn)場(chǎng)、設(shè)備安裝和配線,按規(guī)定進(jìn)行線纜綁扎和標(biāo)識(shí)。各專業(yè)設(shè)備一切就緒后,微模塊設(shè)備完成系統(tǒng)調(diào)試和驗(yàn)收工作。
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工可以得出微模塊機(jī)房的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)如下:1)快速部署,縮短建設(shè)周期。可以批量生產(chǎn)微模塊,從而提高設(shè)備的交貨速度?,F(xiàn)場(chǎng)安裝操作采用標(biāo)準(zhǔn)化組裝方式,可以加快安裝速度,還可以縮短微模塊數(shù)據(jù)中心的建設(shè)周期,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心實(shí)施階段需要7~8個(gè)月,采用微模塊建設(shè)只需要3~4個(gè)月。2) 安全可靠。結(jié)合供配電、機(jī)柜冷通道、制冷以及集中監(jiān)控等系統(tǒng)于一體,采用冗余設(shè)計(jì),保障微模塊安全、可靠地運(yùn)行。3) 節(jié)能高效。采用風(fēng)冷行級(jí)精密空調(diào)、密閉冷熱通道系統(tǒng),配合綠色節(jié)能配電方案,數(shù)據(jù)中心全年P(guān)UE值可小于1.5。4) 可擴(kuò)展。微模塊方案擴(kuò)展性好,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心分期建設(shè)。模塊與土建分離,大樓主體及基礎(chǔ)水電一次性規(guī)劃,可以實(shí)現(xiàn)快速部署、靈活擴(kuò)容的目標(biāo)。5) 運(yùn)營(yíng)管理簡(jiǎn)單。微模塊機(jī)房可以無(wú)人值守,實(shí)現(xiàn)7×24 h智能管理,通過(guò)配電系統(tǒng)和動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)可以快速進(jìn)行故障定位和問(wèn)題處理。
該項(xiàng)目的制冷系統(tǒng)采用精密空調(diào)+密封通道的制冷方式,提高了制冷效率,從而達(dá)到節(jié)能的目的。弱電機(jī)房采用專用空調(diào)機(jī)組,其中1臺(tái)為備用機(jī)組,空調(diào)的制冷量根據(jù)設(shè)備的總制冷量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。機(jī)房空調(diào)為下送風(fēng),微模塊冷通道下須布設(shè)通孔地板,非冷通道區(qū)域布設(shè)封閉地板,保證精準(zhǔn)制冷。在冷通道的兩端設(shè)置空調(diào)送風(fēng)口,可縮短送風(fēng)距離。設(shè)備及機(jī)架采用“冷熱通道”的布置方式,將機(jī)柜并柜擺放,這樣在兩排機(jī)柜的通道內(nèi)形成1個(gè)冷空氣區(qū)(“冷通道”),冷空氣流經(jīng)設(shè)備后形成的熱空氣排放到兩排機(jī)柜背面的“熱通道”中,熱空氣回到空調(diào)系統(tǒng),使整個(gè)冷通道機(jī)房氣流、能量流流動(dòng)通暢,提高了冷通道機(jī)房精密空調(diào)的利用率,進(jìn)一步提高制冷效果。由于該項(xiàng)目通信、信號(hào)以及綜合監(jiān)控等系統(tǒng)設(shè)備較多,32個(gè)機(jī)柜已基本用完,因此微模塊冷通道內(nèi)未設(shè)置空調(diào)。如果在冷通道內(nèi)直接設(shè)置列間空調(diào),那么制冷效果就更好。
該微模塊機(jī)房整合通信、信號(hào)以及綜合監(jiān)控等系統(tǒng)設(shè)備,減少了機(jī)房面積,降低了土建建設(shè)成本。該項(xiàng)目首次在微模塊冷通道內(nèi)設(shè)置信號(hào)機(jī)柜,信號(hào)機(jī)柜有特殊要求,信號(hào)機(jī)柜須采用電磁抗擾屏蔽柜,保護(hù)柜內(nèi)安裝的設(shè)備免受外界電磁波的干擾,機(jī)柜EMC/EMI測(cè)試指標(biāo)須符合規(guī)范要求。
在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,將信號(hào)機(jī)柜發(fā)往信號(hào)集成商指定位置,待信號(hào)集成商完成設(shè)備安裝和相關(guān)測(cè)試后,由信號(hào)集成商發(fā)往微模塊機(jī)房,最后完成安裝工作。
綜上所述,微模塊機(jī)房在軌道交通中具有明顯的優(yōu)勢(shì),它可以解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)周期長(zhǎng)、耗資成本大、場(chǎng)地利用率低、運(yùn)行能耗高和運(yùn)營(yíng)難度大的問(wèn)題。該技術(shù)不僅可以應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心,而且還可以逐步應(yīng)用在其他行業(yè)中。