石化碼頭智能化計(jì)算機(jī)房建設(shè)研究

朱子愚

(天津港石油化工碼頭有限公司 天津300461)

石化碼頭智能化計(jì)算機(jī)房建設(shè)研究

朱子愚

(天津港石油化工碼頭有限公司 天津300461)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟硬件在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用越來越深入。這些應(yīng)用的核心設(shè)備是各種服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等，企業(yè)計(jì)算機(jī)房是這些設(shè)備的承載者。計(jì)算機(jī)房的建設(shè)管理水平直接影響企業(yè)的信息化水平，機(jī)房建設(shè)更是一門多學(xué)科綜合技術(shù)，運(yùn)營管理也是頭緒紛繁。采用高新技術(shù)建設(shè)的智能化機(jī)房將提高企業(yè)計(jì)算機(jī)房的運(yùn)營水平。以天津港石化碼頭公司智能化計(jì)算機(jī)房建設(shè)為例對(duì)現(xiàn)代化智能計(jì)算機(jī)房建設(shè)進(jìn)行了探討。

智能化 計(jì)算機(jī)房 機(jī)房建設(shè) 機(jī)房管理 信息化

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用越來越深入，各種服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備在企業(yè)中往往集中起來進(jìn)行統(tǒng)一的管理、維護(hù)，從而形成企業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)房或數(shù)據(jù)中心。由此可見，作為企業(yè)信息化的核心，計(jì)算機(jī)房的建設(shè)管理水平直接影響著現(xiàn)代企業(yè)的信息化水平。而計(jì)算機(jī)房建設(shè)是一門多學(xué)科綜合技術(shù)，包括硬件與軟件環(huán)境。機(jī)房建設(shè)必須滿足微電子設(shè)備對(duì)溫度、濕度和空氣潔凈度、電磁場強(qiáng)度、屏蔽、供電質(zhì)量、防雷、接地、振動(dòng)等多項(xiàng)技術(shù)的要求。鑒于企業(yè)中的計(jì)算機(jī)房要求高，管理頭緒紛繁復(fù)雜，因此采用高新技術(shù)管理模式——智能化機(jī)房管理勢在必行。

石化碼頭公司作為天津港集團(tuán)下重要的一線企業(yè)，在信息化建設(shè)方面始終走在集團(tuán)前列。然而，隨著信息化建設(shè)的不斷深入，各種軟硬件設(shè)備不斷增加，公司的信息化核心——計(jì)算機(jī)房的基礎(chǔ)設(shè)施已不堪重負(fù)，難以滿足公司未來信息化發(fā)展的需要。因此，對(duì)于石化碼頭公司計(jì)算機(jī)房的智能化改造已迫在眉睫。

1 智能化機(jī)房的概述

智能化計(jì)算機(jī)房最重要的一點(diǎn)就是擁有完善的機(jī)房管理平臺(tái)，從設(shè)備的智能化到統(tǒng)一管理平臺(tái)的智能化。智能化計(jì)算機(jī)房應(yīng)具備以下特點(diǎn)：①高安全性；②高可靠性；③高經(jīng)濟(jì)性；④準(zhǔn)確的機(jī)房預(yù)警；⑤標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的設(shè)計(jì)；⑥高管理性；⑦優(yōu)良的人機(jī)工程性；⑧高擴(kuò)容維護(hù)性。

基于以上幾個(gè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)建設(shè)的機(jī)房才能稱為智能化計(jì)算機(jī)房。

2 機(jī)房現(xiàn)狀及智能化改造的必要性

石化碼頭公司核心機(jī)房于2004年建成，總面積約為20,m2，有服務(wù)器機(jī)柜2臺(tái)，交換機(jī)柜3臺(tái)，各種類型服務(wù)器10余臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)20余臺(tái)，光線盒近5臺(tái)以及若干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。機(jī)房設(shè)置10,K UPS 1臺(tái)，后置64塊UPS電池組，設(shè)置機(jī)房空調(diào)兩臺(tái)。機(jī)房自建成投入運(yùn)行已經(jīng)10余年，目前承載能力已接近極限，無法滿足公司信息化的發(fā)展需求。具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

2.1 機(jī)柜標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

機(jī)房中的機(jī)柜型號(hào)各異，多為老式非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，無法進(jìn)行設(shè)備的有效集成。

2.2 機(jī)柜承載已達(dá)極限

目前公司內(nèi)各機(jī)柜均已滿載工作，已無空架可用，且機(jī)柜已出現(xiàn)機(jī)架塌陷情況。

2.3 溫控設(shè)備嚴(yán)重短缺

機(jī)房1共配置空調(diào)2臺(tái)，1臺(tái)已到達(dá)報(bào)廢期限，另外一臺(tái)作為備份的空調(diào)非機(jī)房專用精密空調(diào)，溫控設(shè)備現(xiàn)狀十分窘迫。

2.4 UPS系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)雙機(jī)備份

目前，公司機(jī)房雖已配置UPS后備電源，但并無備份。

2.5 機(jī)房智能化監(jiān)控設(shè)施缺失

公司機(jī)房屬于夜間無人值守機(jī)房，僅設(shè)置一個(gè)監(jiān)控探頭作為監(jiān)控設(shè)施，無法達(dá)到夜間無人值守機(jī)房的要求。

2.6 線路狀況不佳

隨著機(jī)房的多年運(yùn)行，各種設(shè)備不斷增加，導(dǎo)致機(jī)房內(nèi)各種線路已非常凌亂。

2.7 機(jī)房裝修老化

目前公司機(jī)房裝修已10年，出現(xiàn)了多處墻皮脫落、線槽開裂等現(xiàn)象。

基于以上描述，公司機(jī)房的現(xiàn)代化改造已勢在必行。

3 機(jī)房建設(shè)方案研究

基于前文所述，現(xiàn)從總體設(shè)計(jì)、裝修設(shè)計(jì)、電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)房空調(diào)設(shè)計(jì)、動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)幾個(gè)方面對(duì)公司計(jì)算機(jī)房智能化改造進(jìn)行闡述。

3.1 總體設(shè)計(jì)

機(jī)房作為石化碼頭建設(shè)的重要組成部分，其建設(shè)必須按照高起點(diǎn)、高要求、高品質(zhì)、高標(biāo)準(zhǔn)、高可靠性的原則進(jìn)行。機(jī)房的整體設(shè)計(jì)和實(shí)施要充分體現(xiàn)安全性、可靠性、可管理性、靈活性、實(shí)用性和先進(jìn)性的理念，要把石化碼頭的機(jī)房建設(shè)成為符合標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化智能機(jī)房。

3.2 機(jī)房場地及裝修設(shè)計(jì)

由于公司現(xiàn)有機(jī)房場地面積有限，因此機(jī)房場地及裝修設(shè)計(jì)方面的重點(diǎn)應(yīng)放在如何高效率地利用有限的場地進(jìn)行平面布置設(shè)計(jì)。基于上述設(shè)計(jì)要求并結(jié)合場地的實(shí)際情況，機(jī)房場地布置設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 機(jī)房場地布置設(shè)計(jì)圖Fig.1 Site layout of machine room

選用5個(gè)600,mm×1,100,mm×2,000,mm的艾默生Knurr Elite系列標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，1臺(tái)Liebert．CRV系列空調(diào)機(jī)組，1臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房機(jī)柜式配電柜(內(nèi)置環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、配電系統(tǒng)及UPS主機(jī))。在機(jī)房裝修設(shè)計(jì)方面采用全鋼地板的方案替代原有鋁制地板，解決鋁制地板易變形的缺點(diǎn)。增加隔斷屏蔽以解決原機(jī)房防輻射及信號(hào)干擾方面的缺失。

3.3 機(jī)房電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)房的供配電系統(tǒng)是一個(gè)綜合性供配電系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中不僅要解決計(jì)算機(jī)等微電子設(shè)備的用電問題，還要解決其他設(shè)備的用電問題。根據(jù)機(jī)房現(xiàn)有設(shè)備負(fù)載容量及未來的擴(kuò)展需要，采用2臺(tái)16,K UPS，雙總線(2,N)架構(gòu)供電方式(見圖2)。

圖2 計(jì)算機(jī)房供電拓?fù)鋱DFig.2 Topological graph of computer machine room

3.4 機(jī)房空調(diào)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)的可靠運(yùn)行依賴于機(jī)房嚴(yán)格的環(huán)境條件，即機(jī)房溫度、濕度、潔凈度及控制精度，這必須由長期可靠運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)來保證。GB,50174—2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定了機(jī)房溫度、濕度及溫度變化率，對(duì)應(yīng)公司機(jī)房情況應(yīng)在機(jī)房的溫控設(shè)計(jì)中遵循該標(biāo)準(zhǔn)的B級(jí)要求，對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)參數(shù)如表1所示。

表1 計(jì)算機(jī)房的溫控設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Temperature control design standard of computer machine room

根據(jù)計(jì)算選用一臺(tái)恒溫恒濕帶加熱功能，容量為20,KW的機(jī)柜間制冷風(fēng)冷機(jī)房精密空調(diào)，采取上送風(fēng)或水平送風(fēng)方式。

3.5 動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控重點(diǎn)主要在于兩個(gè)方面：對(duì)機(jī)房內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行狀況的監(jiān)控和對(duì)機(jī)房內(nèi)人員的監(jiān)控。

3.5.1 機(jī)房設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行狀況的監(jiān)控

采用多媒體及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)各應(yīng)用系統(tǒng)及機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接各應(yīng)用系統(tǒng)的系統(tǒng)控制臺(tái)，通過切換控制在監(jiān)控屏幕上顯示所需要的重點(diǎn)監(jiān)控的系統(tǒng)信息。設(shè)備運(yùn)行環(huán)境中央監(jiān)控系統(tǒng)要求可以根據(jù)需要對(duì)供配電系統(tǒng)、UPS、精密空調(diào)系統(tǒng)、機(jī)房環(huán)境提供24,h全天候集中監(jiān)控。

3.5.1.1 配電系統(tǒng)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)測配電柜中的市電質(zhì)量，采用智能三相綜合電力參數(shù)監(jiān)測儀表，將三相交流電量按線性關(guān)系轉(zhuǎn)換為規(guī)格化的數(shù)字用于實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。

3.5.1.2 UPS系統(tǒng)監(jiān)控

實(shí)時(shí)顯示并保存各UPS通訊協(xié)議所提供的能遠(yuǎn)程監(jiān)測的運(yùn)行參數(shù)和各部件狀態(tài)，實(shí)時(shí)判斷UPS的部件是否發(fā)生報(bào)警，當(dāng)UPS的某部件發(fā)生故障或越限時(shí)，監(jiān)控主系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警。

3.5.1.3 機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控

監(jiān)測空調(diào)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，故障時(shí)進(jìn)行報(bào)警。監(jiān)視空調(diào)各部件的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制空調(diào)的開機(jī)和停機(jī)、遠(yuǎn)程設(shè)置空調(diào)的溫度與濕度等。

3.5.1.4 機(jī)房環(huán)境監(jiān)控

機(jī)房環(huán)境監(jiān)控主要包括對(duì)于機(jī)房的溫度、濕度監(jiān)控及火災(zāi)預(yù)警幾個(gè)方面。

由于受氣流及設(shè)備分布的影響，機(jī)房內(nèi)部分區(qū)域溫濕度值會(huì)發(fā)生較大變化，根據(jù)機(jī)房實(shí)際面積，加裝具備網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的溫濕度傳感器，監(jiān)測機(jī)房內(nèi)的溫濕度。

此外，為了預(yù)防機(jī)房火災(zāi)，方便用戶預(yù)判機(jī)房環(huán)境情況，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)每30～50,m2配置1個(gè)煙感探測器來檢測機(jī)房煙霧情況。

3.5.2 機(jī)房內(nèi)人員的監(jiān)控

對(duì)于機(jī)房內(nèi)的人員監(jiān)控主要采用視頻監(jiān)控和紅外監(jiān)控的方式。機(jī)房視頻監(jiān)控系統(tǒng)建成統(tǒng)一的數(shù)組網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)房區(qū)域監(jiān)控?zé)o死角，用于監(jiān)控機(jī)房內(nèi)人員出入情況等。此外，配置紅外監(jiān)控系統(tǒng)以防止非法入侵。

結(jié)合公司機(jī)房的場地情況，配置1個(gè)紅外探測器，2個(gè)高清IP視頻攝像頭用于整個(gè)機(jī)房設(shè)備圖像監(jiān)控，并可在后臺(tái)進(jìn)行錄像保存和調(diào)用，可與告警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能告警聯(lián)動(dòng)的功能。

上述所有智能設(shè)備(見圖3)的監(jiān)控均通過RJ45接口接入1臺(tái)管理器主機(jī)，并采用RS-485方式及MODBUS協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)配置和采集。而管理主機(jī)配置G網(wǎng)無線Modem用于短信和電話實(shí)時(shí)告警，通知機(jī)房維護(hù)人員第一時(shí)間得到信息關(guān)注機(jī)房告警狀態(tài)，以便快速地采取相應(yīng)措施“防患于未然”。

圖3 機(jī)房監(jiān)控智能設(shè)備Fig.3 Intelligent devices for machine room monitoring

3.6 防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.6.1 防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)房中由于單位空間內(nèi)工作電子器件眾多，因此極易受到雷擊的傷害。首先，在機(jī)房UPS配電柜內(nèi)安裝模塊化二級(jí)電源防雷器從而避免配電系統(tǒng)遭受雷擊入侵。另一方面，對(duì)于信號(hào)線路雷擊的成因和解決方式則相對(duì)復(fù)雜一些。采取外線進(jìn)入的信號(hào)線屏蔽、多點(diǎn)接地和安裝防雷器等保護(hù)措施，來防止雷電對(duì)設(shè)備的侵入。

3.6.2 接地保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)房的接地保護(hù)設(shè)計(jì)要考慮交流保護(hù)接地及計(jì)算機(jī)直流工作地線接地兩方面因素。交流保護(hù)接地就是將電氣設(shè)備的金屬外殼等通過接地裝置與大地直接連接起來，以防止因絕緣損壞等原因造成的觸電危險(xiǎn)。

此外，由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中邏輯電路一般工作電平低，信號(hào)幅度小，易受地電位差和外界磁場的干擾，因此需要一個(gè)良好的直流工作接地，以消除地電位差和磁場的影響。機(jī)房直流工作接地可采用串聯(lián)法、匯集法、網(wǎng)格法。

4 結(jié) 論

經(jīng)過以上6個(gè)方面的考慮，計(jì)算機(jī)房的設(shè)計(jì)實(shí)施方案基本完成。按照該方案設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)房將徹底解決現(xiàn)有機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、無法增容、溫控缺失、布局不合理、線路狀況不佳、配電不合理、缺乏智能化環(huán)境監(jiān)控、裝修老化等一系列問題。真正建成具有高安全性、高可靠性、高經(jīng)濟(jì)性、高管理性、高擴(kuò)容性、具備準(zhǔn)確機(jī)房預(yù)警和優(yōu)良人機(jī)功能的標(biāo)準(zhǔn)化智能機(jī)房。■

［1］ 姜飛. 機(jī)房的建設(shè)與維護(hù)[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)：學(xué)術(shù)交流，2007(2)：379-381.

［2］ 宋麒. 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與設(shè)計(jì)的探討[J]. 湖北成人教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2007(6)：98-99.

［3］ 黃宗建，周偉. 網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房建設(shè)解決方案[J]. 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)，2008(11)：97-98.

Intelligent Computer Room Construction for Petrochemical Engineering Wharfs

ZHU Ziyu
(Tianjin Port Petrochemical Engineering Wharf Co.，Ltd.，Tianjin 300461，China)

Along with the development of information technology，the applications of computer hardware and software in various industries are becoming more and more deep．Key equipment of these applications include servers，network switches，etc．Enterprise computer room is the carrier of these equipments．The construction and management level of the computer room directly affects the enterprise’s informatization level．Adopting new techniques to build intelligent computer room will improve the operational level．In this paper，the author takes the intelligent computer room construction of Tianjin port petrochemicals terminal company as an example to discuss the intelligent computer room construction.

intelligent；computer room；computer room construction；computer room management；informatization

TU244.5

：A

：1006-8945(2016)10-0111-04

2016-09-02