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国网某数据中心机房智能化系统工程的实施应用

原来来自:惠州天志电子 文章作者:惠州监控 发表时间:2013-05-07

北京华金泰房地产开发有限公司  盖卫东
[摘要]:本文主要介绍了国网某数据中心机房智能化建设中采用的诸多新技术和具有先进性能的产品设备,系统的成功实施对大型机房的智能化建设具有示范和指导意义。
[关键词]:数据中心  机房  智能化建设
1 前言
    国网某数据中心机房智能化工程于2008年5月开工,2008年12月底竣工验收,历时半年,工程建设规模近2000平方米,总投资约为3800万元。
    传统的机房工程是以保障机房内计算机等设备运行安全性为主要目的的综合性项目,通常包括建筑装修、电气系统,空调系统等几大系统,而通过新技术成果的实施应用,国网某数据中心机房的建设不仅变得更加“安全”,同时还具备以下优异的特性:
      (1)先进性:采用了全部端口1G接入、万兆骨干设计技术。
      (2)冗余性:核心链路均采用了双链路设计技术。
      (3)经济性:降低了整体寿命周期总成本。不但考虑购置成本,还考虑使用周期中的运行、管理,维护成本。
      (4)环保性;在尽可能低耗电、节能的同时,采用环保、可回收的材料。
      (5)安保性:所有重要区域均采用了集视频、射频、微波、红外等多种高安全等级的监测和报警技术。
      (6)扩容性:可根据今后设备的增加.方便地进行在线扩容容量,特别是满足了高功率密度机柜的扩容要求。
      (7)易管理性:对UPS、电池、配电柜、空调、机柜内温度、湿度等实现网络集中监控管理报警功能。
      (8)易维护性:提供预警提示功能如在配电回路过载、温度湿度过高、三相负载不平衡等潜在危险降临之前发出报警提示,提醒用户尽快整改避免断电、过温停机等重大事故发生:提供快速维护响应能力。
2 国网某数据中心机房智能化系统
2.1综合布线系统
    综合布线系统方案主要为3层的机房区部分以及地下UPS间的区域,整个系统采用六类UTP布线结合万兆光纤系统。
    根据各IT机房的需求.要求制定一套既统一又独立的网络布线方案。每家单位均有自己的内网区、外网区,存储区、内网区分为小机区、PC服务器区和网络布线区,各区均有相对独立的网络环境各IT机房的内、外网络最终汇总到光纤汇聚区分别与内、外网络相连。
    为响应各机房之间既独立又统一的原则,各个机房区域均设置各自的集中配线柜和各区域配线柜,各机房集中配线柜和各区域配线柜之间均进行连接。同时在集中监控室也分别设置本区域的内、外网络配线柜。
    综合布线系统采用物理星形拓扑结构,任何一个子系统可以独立地进入该布线系统,改变任何一个子系统时,不会影响其它子系统。当用户因发展而需增加设备时.不会因此改动整个系统。
语音、数据线缆均采用六类4对UTP双绞线;铜缆配线架使用六类RJ45快捷式配线架;光纤均采用OM3万兆多模光纤布线系统,光纤连接器采用LC多模,48口光纤配线架和跳线均使用SFP小型连接品,端接采用熔接方式;连接电话间的主干采用三类25对非屏蔽大对数和语音专用配线架。
    根据机房平面规划,本综合布线系统设计为6个物理上完全隔离的区域,每个机房均有自己独立的网络配线区、数据存储区、服务器区和小型机区。网络配线区作为区域数据交换核心,目前功能分区暂设为内网、外网两类,每类网络均为物理上完全隔离的网络设备、配线及网络管理。为了方便其中的业务网以后能进一步功能细分以及保证KVM的切换效果,设计考虑每组机柜均作为一个独立的功能区来设置区域配线柜,并安装数字KVM以及网络布线设备,分别负责本区域内服务器与网络设备配线的管理,各机房内区域配线柜和其核心配线柜之间均预留万兆光缆。
    设置1间独立的电话机房,作为网通的语音总配线、程控交换设备以及其它相关接入设备的综合维护管理室。来自各楼层配线间的语音大对数及本机房的语音铜缆、网通的外部数据进线均先引到此房间。
    设置1间独立的数据接入机房,作为数据宽带运营商接入设备的综合维护管理室。
    机房具体数据如下:
      (1)每台PC服务器机柜采用机架式配线架,提供6个KVM六类信息点、12个网络六类信息点、6个全双工光纤点、6个小型机KVM六类信息点、12个网络六类信息点,6个全双工光纤点;12个存储机柜采用机架式配线架提供网络六类信息点;每排小型机均提供1-2个语音检修和电话点,各监控室根据人员工位数量配置,每工位4个六类铜缆点,即语音、数据各2个。
      (2)每个房间一般均设计考虑1个语音点(钢瓶间除外),一般机房区域(光纤汇聚区)均按2个语音点/间来考虑,地下UPS电池间基本按1个语音点/间来预留。
语音配线连接采用1U高度100对高集成度的模块化语音专用配线架。
    数据配线采用六类非屏蔽线缆主干系统采用多模光纤,以LC方式端接。
    各机房内干线子系统是各区域分配线柜至集中配线柜的主馈路由,均由1根12芯室内OM3多模光缆组成,它的一端接在各机房的各个管理分配线柜的分配线架上,另一端端接在各机房集中网络配线柜的主配线架上。
2.2 门禁系统
    根据各机房的特点和应用需求,门禁系统将对主要通道和重点机房进行控制,主要通道可以允许大楼管理人员进出通过,外来人员不得擅自进入;机房只允许各相关工作人员进出。
    在门禁系统中采用感应式读卡器。具体使用中,持卡者进门时将卡片接近读卡机,如果是合法卡,电锁会自动打开,非法卡则被禁止访问。出门时只要按动出门按钮,电锁自动打开。当非正常或暴力开门时门输出报警信号,将报警信号传送到控制中心,系统以电子地图和声音信号报警。
    本门禁系统采用以色列某著名公司的智能化门禁控制系统,连接图如图1所示。其功能如下:
      (1)实时图文信息功能
    地图内的房门均为动态,实时反映一个门的图标由关变成开或各种报警状态,并且可以输入多幅地图,可以在不同的尾度来监视现场的情况。
      (2)时段管理功能
    系统可以设置用户群组并且可以根据用户群组的类型来设置不同的管制时区和节假日计划。每个管制时区可以设置多个时段,同时各个时段可以设置不同的开门流程(刷卡、禁止通行),并适合多目标对象的时段管理功能。
      (3)通道管理功能
    支持多卡认证,多卡加触发输入,自动布防,用户可以自己设置相关的通道特征,以实现相应的通道管理。
      (4)开门管理
    系统可任意对卡片的开门时间、门号进行设定,不属于此等级的持卡者则被禁止开门。对非法进入行为系统则会马上进行报警。
      (5) 警报管理功能
    支持火警在关门超时、胁迫进入、强行进入、非法卡介入、紧急呼叫等情况下,系统能及时报警并提供相关输出,并在监控中心显示。
      (6)卡片管理功能
    系统提供系统卡、警卫卡、巡检卡、成员卡。其中系统卡和警卫卡有超级开门权限,巡检卡可产生巡更记录,成员卡具备时段特征及时段管理。
      (7)实时监控功能
    即通道状态和人员进出情况及警报信息都可实时反映于监控室的电脑中。当门开时间超过设定值时,系统会产生报警。
      (8)记录存贮功能
    所有刷卡资料均由电脑实时显示,并在控制器上保留备份数据,便于在发生事故后进行查询。
      (9)数据同步及自检功能
    所有在控制器上设置的参数均可与上位机实现同步,方便用户管理整个系统。
      (10)联动控制功能
    系统输入点、输出点的可编程设置使本系统方便同其它系统结合。     
(11)消防联动功能
    本系统应具有消防联动功能,当火灾发生时,,门禁系统接收到消防控制中心给出的报警信号后,控制系统将门禁系统管辖的所有门打开以便人员疏散。
2.3 电视监控及报警系统
    整个数据中心由6个机房组成,其整体结构较为复杂。为此,专门设计了一套适合项目需求的、完整的公共安全防范体系。
      (1)系统设计摄像头和入侵探测器分别对各机房主出入口进行视频和非法入侵监控,并按系统预设方式报警通知相关人员。
      (2)安防系统针对整个中心机房的结构特点,设计配备了电视监控及报警系统,电视监控采用数字矩阵结合动态录像方式,并配备硬盘作为存储盘,保存录像资料,并与防盗系统配合实现报警联动,达到报警录像的同时录像。
      (3)设计可将视频和报警信号接入集中监控室显示屏系统内,以达到图像显示目的。
      (4)提供16路视频信号到大屏幕显示屏,既可同时显示全部图像画面,也可轮循显示16路大画面。
    电视监控系统主要在机房所在层面各主要出入口.房间、走廊及各主要通道设置摄像机,并针对不同的使用环境选择适当的前端设备。
    报警系统配合视频监控,在主要出入口、房间、走廊及主要通道设置报警探测器,中控室设置复核功能。
    在安防系统控制中心,电视监控子系统和防盗报警子系统的功能是相辅相成的,既相互独立又相互连接,下面以一路报警信号为例进行描述:
      (1) 报警信号联动描述
    当防范区发生报警时,报警信号经线路传送至报警主机,并将报警信号分送给视频监控系统或其它联动设备。
      (2)录像方式
    监控系统采用硬盘录像方式,主机内部可以设置为动态检测方式进行监控,一旦画面出现变化,通过内部软件的判断既可启动录像,也可在监视画面上输出提示,且有多种录像方式可选择。
      (3)图像显示与存储
    在安防系统控制中心的任意大屏幕单元上显示任意前端摄像机的监控图像,并可在屏幕上循环显示每一路监视图象。
2 .4 KVM管理系统
    如图2所示,系统采用数字KVM切换设备实现IP用户全域控制机房内的PC服务器、小型机以及网络设备。KVM主机连接至以太网后,监控中心的操作用户可通过TCP/IP,通过放置于机房内的中央集中认证系统的身份验证后,对所有连接至系统的服务器进行统一管理。
    各子机房数字KVM系统均可独立运行,管理中心可实现对各自系统设备的操作管理。系统规划共计29套服务器KVM控制主机,能提供对300套服务器的远程操作,同时提供5套网络控制主机,能提供对80套网络设备的远程操作。
    每个机房集中远程管理系统从设计上分为两层结构,分别为接入层和管理层,接入层位于数据机房内,实现被管理设备的接入和汇聚,管理层实现对各地机房设备的集中管理。从设备的管理方面也分为了两个层面,分别为区域配线柜和内,外网集中配线区域。其中区域配线柜为DKX2的放置区域,管理服务器;内、外网集中配线区域为。SX放置的区域,管理网络设备和小型机。
    接入层使用基于Over  IP技术的信息接口产品(DCIM)对数据机房中的各种IT基础设施进行汇聚,使用六类线线缆从被管理设备的I/0口(键盘.鼠标、显示器端口)连接到接入层设备DKX的端口上;将串口设备的CONSOLE口通过CAT6线缆连接到集中管理设备DSX的设备管理口,由集中管理设备使用Over  IP技术将模拟信号转换成IP数据包并连接到IP网络,可从远程对被管设备进行管理.当数据机房中的管理员需要在本地访问被管理设备时,可选择使用Raritan集中管理设备提供的本地管理接口来进行操作。
    管理层使用Raritan纯硬件的集中管理平台CommandCenter,连接到IP网络来集中管理接入层中的设备。用户只要登陆管理层即可通过整合的界面访问各数据机房的所有设备,而不用考虑被管理设备是连接在哪台接入层设备上。为了保证集中远程管理系统的可靠性,管理层设备可选择提供双机热备功能,当主设备本身或网络连接出现问题时,用户可使用备份设备来访问控制各地的设备以提高系统的可用性。当安装了管理层设备后,使用者不能直接连接下级控制设备,而需要访问管理层设备,通过统一的界面进行集中的身份验证和权限分配后才能访问各台被管理设备。
2.5 环境集中监控系统
    机房包含许多重要精密设备,环控系统的设置是为了保障设备安全可靠运行,对机房环境进行买时监控。
    如图3所示,系统设计监控范围包括:各机房和UPS室的配电系统监控(含电量参数、重要开关状态)、环境系统监控(含温湿度、漏水)、设备系统监控(含精密空调、UPS、新风机)。
    各子机房监控合用一套管理平台,总监控中心设于集中监控室内,集中监控各机房内的关键设备数据。
    为了实现上述所有功能,考虑到安全性能,采用国产某
品牌CM-DESK集中监控系统,将各子系统集成在一个统一的平台上,通过ActiveX、  DCOM、  ODBC等先进的软件技术,达到所有子系统无缝集成、数据共享、一体化运作的应用目的,可方便地实现对各个智能设备买时运行状态、运行参数的显示、处理和存储,及时侦测故障和报警,并可实现各子系统之间的数据流动,具有强大的联动功能,同时,本系统的故障自动检测及自恢复功能和专家诊断功能、丰富的事件历史记录以及丰富的报警功能,也极大地减轻了机房维护人员的负担在提高各机房系统可靠性的同时,也提高了整个机房层的运行效率,实现了对于机房的科学管理。系统监控内容如下:
      (门67路电源电量参数和67路主电源开关状态
      (2) 6台UPS监控;
      (3) 30台空调监控;
      (4)   4套新风系统监控
      (5)88个温湿度监控
      (6) 30处足位漏水监控。
    系统的功能特点如下:
      (1)实时数据检测
    系统能够对分散的动力设备及环境检测设备实时监视、显示并记录其运行数据、分析相关数据进行报警。
      (2)全面自动告警功能
    报警万式灵活。通过设足阀值和状态值,可以对所有设备的运行参数和状态异常设定自动报警,报警的万式为现场多媒体报警(装有多媒体语音卡)、电话语音报警(装有电话语音卡)、发送短信息报警(装有短信发送器),可以将报警画面自动弹出,并提供处理支持画面。
      (3)系统管理
    包括报警参数的设置、管理员权限的设置
      (4)报表及日志管理
    数据报表、报警报表.操作记录报表,并可按需求打印.
      (5)历史曲线查询
    对所有设定的参数可实现历史曲线记录功能,以便事故时提供查询。
      (6)操作处理支持系统
    通过对相关操作、故障的处理方法可以设置相应的技术支持系统。
      ( 7)  ODBC接口
    开放的数据接口可与第三万软件集成。
      (8)别网络化
    可通过网络全面监视机房运行情祝。
      (9)系统可扩展性
    系统可以很轻松地实现扩容,例如增加监控设备、增加监控内容,甚至可以将网络管理系统集成进来,在一个平台中统一管理。
结束语
    机房(特别是重要机房)的智能化建设与一般办公建筑的智能化建设相比,具有更强的专业性和重要性,国网某数据中心机房的智能化建设大量采用了诸多新技术和具有先进性能的产品设备,系统的成功实施对大型机房的智能化建设具有示范和指导意义。

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