大型數據中心基礎設施智能化及自動化研究

于 劉

（上海航空工業（集團）有限公司，上海 200232）

大型數據中心基礎設施智能化系統包括水循環系統、空調系統和配電系統，這些系統的發展和應用情況，直接決定大型數據中心基礎設施系統是否具備智能化和數字化水平?；诖耍瑸榱四軌驈娀到y性能，需要對基礎設施系統進行優化升級，實現自主化管理和自動化監控，滿足大型數據管理需求的同時，為規范行業系統和提升管理效率奠定堅實的基礎。

1 大型數據中心基礎設施的定義和功能

1.1 定義

隨著互聯網時代的到來，信息技術已經滲透到各個行業當中，各類信息和數據的飛速蔓延，傳統的數據處理中心已經難以承擔這些重載，因此構建了能夠處理海量信息和數據的大數據中心，并配以完善的基礎設施。這些設施包括主機房、輔助區、動力支撐區以及安全保障區等。隨著技術的發展，這些基礎設施的功能也越來越齊全，不僅拓展了消防設施，也增加了動力站、空調機房、電池室以及柴油發電機房等，為數據信息的處理提供了堅實且可靠的平臺和資源。

與發達國家相比，我國大數據中心基礎設施的建設和籌劃的時間較短，因此在技術方面存在不嫻熟的情況，必須要對其進行必要的維護。基于此，在維護和管理的過程中，需要做到以下幾個方面：對于機房的維護和管理，要確保計算機服務器的正常運行以及網絡設備的安全有效等；對于機房監控設備的管理，其中包括對供配電監測系統的維護、對溫度環境的管理和監測、對門禁設備系統的檢查和更新以及對保安系統的日常管理等；在對機房空調系統進行維護的過程中，要保障主配電箱、新風設備和空調設備始終處于正常的運行狀態；在對消防系統進行維護的過程中，要合理配置滅火器控制裝置、手動警報按鈕裝置等。除了這些維護工作之外，還有個別零件的日常監測、機柜線路的整理等，都要事無巨細，做到日常監察，以保障基礎設施的穩定性和完善性。

1.2 功能

首先，對能源過程進行監控。該基礎中心能夠實現對數據的分析和處理，并掌握能源實際的消耗情況。而且，還能實現對曲線的動態化監控，滿足數字化系統建設的需要。具體來講，系統對每個機柜的發熱量進行動態監測和分析，可以形成圖像化反應，一旦出現高熱反應，可以立即發出警報，從而生成故障排除裝置，消除局部發熱的情況。

其次，能對能源消耗進行分析和管理。能源管理系統是數據中心的監控平臺，能夠為管理人員提供內容不同的管理機制和平臺，并通過頁面監控來實現對能源消耗情況進行精細化管理。在這類系統支撐下，無論是日常的能源消耗情況還是實時的能源需求量，都能有效地監測和清算出來，并對數據進行優化管理[1]。

再次，能夠對指標進行分析。在系統中引入數據中心消耗機制和計算方法，并對每個機柜的耗電量、單位面積、照明體積等進行有效分析，極大程度地滿足了計算要求，強化了數據處理以及計算質量。

最后，能夠生成智能報表。該系統能夠生成各種類型數據的報表，而且報表中所展現的內容不僅包括文字內容，還有很多圖片內容以及視頻內容等，并且切換成餅圖和狀圖等，以曲線和折線的形式呈現出來。

2 促進大型數據中心基礎設施智能化及自動化發展的措施研究

2.1 變配電系統智能化及自動化在數據中心的應用

為了能夠保障機箱系統以及網絡系統能夠始終處于工作的狀態，大型數據中心基礎設施系統需要在其中安裝有效的防止脫機裝置，例如在電氣二次裝置中安裝智能化和自動化裝置，保障系統即使在脫機或者是無法正常工作的情況下，傳輸和信息內容依然可以正常運行，強化系統升級效率。例如，ATS有CB和PC兩種級別，前者比后者多了一個短路保護裝置。在實際應用的過程中，系統中需要配備專業的轉換條件和轉換時間，配合電流和電路的穩定值，從而防止出現安全事故[2]。

2.2 空調自控系統在數據中心中的應用

空調系統的自動化裝置，能夠在很大程度上強化使溫度實現自動控制，保證空氣的清潔。例如，部分地區利用春秋冬等季節較低的氣溫，可以利用板式換熱器以及冷卻塔來實現制冷工作，進而優化空調的節能效果。同時，freecooling技術也利用了流量、壓力和溫度等全面加強了對空調自動裝置的控制，進而保障空調能夠對室內溫度進行控制。同時，該系統還能對冷卻系統進行加熱維護，當壓力差達到一定范圍的時候，將冷水升溫到正常狀態，從而強化系統節能效果。

2.3 空調水智能化檢測在數據中心中的應用

大數據中心通常采取冷卻裝置對機房冷源進行控制，從而實現智能化控水，因此其安全性直接影響到系統的安全性能。在實際應用的過程中，空調的冷卻水系統會因為外界影響因素而受到污染甚至是腐蝕。而且在陽光的照射下也會產生大量微生物影響水質。水系統自動檢測及自動加藥設備，通過控制，可以保證水的電導率在合理范圍內，進而保證補水量更精確，以實現接水的目的[3]。

2.4 RFID技術在數據中心中的應用

大型數據中心中，無論是基礎設施還是機械化設備都相對較多，而且具有很強的復雜性，在鋪設初期要進行采購安裝，然后進行必要的養護和清潔管理。因此，該技術的應用大多存在于大型企業的運行中，例如對企業的IT設備進行資金管理，可以實現便捷操作和有效應用的特點，對于縮小管理成本、強化智能化設備管理效率來講具有重要的意義。例如將該技術應用到物聯網領域當中，可以觸及到感知中心，進而強化系統應用效率。

3 大型數據中心基礎設施未來的發展趨勢研究

3.1 邊緣數據中心的連通性會大大增強

以IT行業為例，大型數據中心基礎設施正在推動該行業的各類資源逐漸向用戶和工業流程的方向轉移。也就是說，雖然數據流通和處理中心，仍然是大數據庫存管理和銷售管理的核心方向，但是隨著物聯網技術的崛起以及傳感器等設備的升級等，微型數據中心以及網絡機柜的數量和質量也會隨之上升，甚至用戶或消費者直接通過客戶端就能到達訪問地址，更加地便捷和流暢。基于此，為了能夠有效地順應這些變化，大數據中心基礎設施必須要緊跟時代的步伐，將原有的智能化配置向微數據中心逐漸傾斜，從而實現快速部署分布式IT模式，以實現資源和工作任務的集中管理。除此之外，該行業中現有的遠程IT位置以及網克羅機柜也會被重新地進行評估和利用，只有這樣才能突出電源冷卻的關鍵屬性，進而有效地對數據進行搜集和整理。

3.2 從熱管理升級到可持續發展

從技術升級的角度來看，數據中心制冷技術，在過去的幾年當中，變化速度比任何數據中心系統都要快。也就是在有效降低能源成本的情況下，傳統的、標榜最大冷卻的方式已經被取代，反而是基于智能控制方法的引導下能夠使智能熱控制技術實現最大限度的升級。雖然現如今能源效率的問題依然沒有得到妥善的解決，但是在一些特殊的地理位置上，制冷劑以及冷卻水的使用卻已經實現了智能化的熱管理目標，對于推出更經濟、高效且可靠的熱管理技術來講具有重要的鋪墊作用。

3.3 安全責任擴展到數據中心管理

現如今，雖然大數據處理技術的加密系統以及一系列基礎設施，已經基本能夠實現文件或信息的高效安全存儲，但是依然不乏存在個別信息泄露的情況。依照幾年前波特蒙研究所出具的研究數據顯示，在數據中心中斷事故中，網絡攻擊依然居高不下。雖然互聯網所連接的設備數量越來越多，也能基本實現自動化和額智能化的管理，但是其安全管理的成本也越來越高。基于此，數據中心以識別漏洞為主要的研究方向，對構成設備管理的一些潛在威脅因素進行了一一的剔除，不僅可以有效地識別基礎設施上的端口是否存在異常的問題，而且也極大地減小了由于黑客攻擊所造成的數據泄露等事故處理成本。

4 結束語

大數據時代的來臨，并伴隨著新工業技術的逐漸發展，大型數據中心基礎設施智能化及自動化管理，能夠在很大程度上促進技術的更新，為各行各業的發展提供堅實的技術保障?；诖?，在大型數據中心基礎設施的構建中，需要依托高新技術，強化變配電系統智能化、空調自控系統、RFID技術在大型數據中心的應用效率，提升設備自動化效率的同時，為整個新工業行業的發展提供動力。