大型数据中心建设研究论文
2015年1月，国务院印发了《关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》(以下称《意见》)，以促进云计算创新发展，积极培育信息产业新业态。《意见》发展目标：到2020年，云计算应用基本普及，云计算服务能力达到国际先进水平，掌握云计算关键技术，形成若干具有较强国际竞争力的云计算骨干企业。云计算信息安全监管体系和法规体系健全。大数据挖掘分析能力显著提升。云计算成为我国信息化重要形态和建设网络强国的重要支撑，推动经济社会各领域信息化水平大幅提高。《意见》发布表明云计算产业发展已初具规模，已引起国家高度重视。
随着云计算等技术不断创新应用，推动数据中心市场爆发性增长，2016年中国数据中心市场预计将保持30%以上的年均增速达到550亿元，到2020年我国数据中心市场规模将超过1500亿元。定位于大数据、云计算重要承载基础的数据中心，不仅对广电网络现有的广播电视业务、宽带业务的发展产生积极作用，同时为广电的信息化提供支撑。作为党和政府的喉舌的广播电视，也需要借助数据中心的建设提升信息化服务能力，满足人民群众不断增长的需求。最终形成为个人提供便捷生活通道、为企业提供高效商务平台、为政府提供决策管理支持的基础平台，实现广电网络面向宽带广电的转型。
本文从科学选址、弹性扩展、绿色节能、经济可靠、智能可控几方面进行研究，论述如何建设科学、经济、可靠的数据中心。
1科学选址
大型数据中心建设投资大，建设使用周期长，工业和信息化部等五部委发布的《关于数据中心建设布局的指导意见》提出资源环境优先原则。充分考虑资源环境条件，引导大型数据中心优先在能源相对富集、气候条件良好、自然灾害较少的地区建设，推进“绿色数据中心”建设。地质环境、气候条件、能源供给是新建大型数据中心选址最重要的要素。
从安全的角度出发，大型数据中心选址要避开地质灾害多发地区，同时应远离国境线建设在内地。在投产运行期，数据中心的冷却所耗能源是占据IT设备用电外最大的比例。选择气候条件满足寒冷、适当湿度、洁净的空气达到节能的目的，降低运行成本。近年来，中国的数据中心发展迅猛，年耗电量超过全社会用电量的1.5%，数据中心的运行主要依赖电力供应，可靠充沛的电力是大型数据中心长期稳定运行的保障。
2015年发布的《贵州贵安新区绿色数据中心发展报告》，研究分析数据中心建设地区发展优势评价系数、年平均温度、年降水量、空气质量指数、地震带、信息传输企业固定资产、网民数、发电量、全社会用电量、互联网普及率等标准，经过建模、分数量化评价，内蒙古自治区和贵州省为超大型或大型数据中心选址的优选地区。
2弹性扩展
经过近些年数据中心建设摸索，数据中心已从单纯的楼宇式建设发展成为楼宇式、仓储式、集装箱式三种建设模式，综合三种建设模式的优缺点比较以及业务需求特点，现阶段大型数据中心突出模块化建设理念，具体表现在机柜微模块化、机房模块化、机楼模块化。
在机柜建设上，采用具备模块整合、简化系统、灵活配置、快速部署等特点的微模块进行建设。将机架、综合柜、整流柜、电池柜、交直流配电柜、配电线缆、走线架、防静电地板、制冷单元、冷热通道密闭、动环监控系统等纳人，形成一个相对完整的微模块系统，从而只需外界提供电力和冷通道。微模块组件可工厂预制，现场组装，简化建设方式，可灵活配置，快速部署。
基于模块化设计理念，机房模块化以满足Tier2、Tier3、Tier4标准机房混合使用为建设目标，以低成本、高标准、快速部署为建设要求，一次性进行规划，分期实施建设。如以一路10kV容量、两层4000m2为微模块，以气体灭火防护区划分，电源、空调模块化配套组合，满足机房不同等级要求。各类管线按最短化原则水平设计、减少交叉，机房配电与IT设备实现同层安装同层供电。降低土建成本，缩短部署时间，实现通用性强、管线短、分期扩展、资源复用等特点。
机楼模块化主要特点是“建筑模块化，集约布局、高效组织”，在空间结构上将机楼和配套动力中心作为基本模块，根据规划需求进行近远结合、灵活适应的空间布局，考虑初期需要数量分期建设机楼和动力中心组件，迅速投人运行使用，根据业务需求，逐步增加机楼和动力中心集群数，降低投资压力，形成较好的经济指标。
3绿色节能
结合工信部下发的《国家绿色数据中心试点工作方案》相关要求，在建设规划时充分考虑绿色数据中心技术创新和推广，从机房机架布局、制冷系统、IT设备、自然冷源、热能回收等多方面实现绿色节能，打造PUE小于1.5的数据中心。建设规划过程中，根据建筑规模、安装设备的散热特点、所在地区气象条件、能源状态、节能技术特点等进行技术与经济比较，综合采用绿色节能措施。其中主要方式有：
自然冷源利用。根据大型数据中心建设地自然条件，采用智能通风自然冷却技术。可规划采用集中式水冷冷冻水空调系统，并配套板式换热器，结合当地气候情况全部或部分使用外界自然环境的免费冷源，结合智能新风节能系统，全方位多角度地实现自然冷源梯级利用。
机房内采用封闭冷/热通道技术。将冷、热气流完全隔离，提高冷量的`利用效率。冷热通道隔离、机柜面对面摆放，室内风机送风量可减少30%，室内风机可省电约2/3;封闭热通道后室内风机送风量可减少12.5%，室内风机可省电约1/3。
行间制冷技术。行间制冷为高密度机柜设计，可解决高密机柜局部过热问题，行间空调靠近机柜安装，定向短距离水平送、回风，减少冷量传输损失。
高压直流系统。采用直流不间断电源系统，即高压直流系统(336V开关电源系统)，具有与开关电源相同的优点：模块化设计，可维护性好，同时蓄电池组直接挂接在供电母线上，可靠性高。
优化设计。机房各类管线按最短化、最粗化原则，水平设计、减少交叉，机房配电与IT设备实现同层安装同层供电，提高传送效率，减少通道损耗。
采用DPS供备电方式。以每个机架为供电单元，将电源直接放置在服务器机柜内，后备蓄电池组采用锂电池集成在设备内部，无需单独建设电力室。DPS分布式设备故障仅影响一架负载，将供电风险影响范围缩小至机架，减少故障时产生的单位故障时间，为整体负载提供稳定可靠的供电保障。DPS系统自身散热较少，减少了空调耗电，所采用的磷酸铁锂电池相对于传统的铅酸蓄电池转换效率高。此外，DPS系统根据用户服务器进场时间分批开启设备，减少系统^广空载时间。
余热回收技术。辅助办公用网房采用水源热泵机组，利用稳定水源，提高冬季制热效率，减少运行能耗。
4经济可靠
经济与可靠需要从设备冗余度、使用度、安全性、可维护、等级标准综合寻找投资和效益的平衡点。主要途径有：
(1)备份供电系统优化。采用高压油机发电机组实现大容量和远距离传送电力，相比传统低压发电机组减少传输损耗，适合大型数据中心集中供电;用电容量与机房利用之间能更好匹配，机房利用率得以提升。在园区内设集中动力中心机楼，集中安装发电机组，为发电机组共用共享创造条件。通过发电机组复用减少园区发电机组配置数量，降低数据中心建设和运营成本。设置集中动力中心后，可根据不同用户需求确定不同供电保障程度，分等级向用户供电。根据业务分类，合理调整发电机与UPS组合，减少UPS用量。
(2)智能控制。机房环境使用集中监控、统一运维、联动管理等功能，实现数据中心维护管理的高效率、高安全、绿色节能和操作智能化，提高可靠性，降低运维强度。
5智能可控
为实现安全、可靠、有效的运行维护，数据中心对设施监控、资产管理、容量管理、能效管理、变更管理、可用性管理等各方面功能都提出了更高的要求。
数据中心机房智能控制系统包括运维管理平台、综合动力环境监控、专业监控平台及机房资源管理等子系统。
运维管理平台为机房运维人员提供日常操作维护、事件及工单管理、运维分析等功能，同时逐步完善运维知识库。综合动力环境监控对机房动力和环境进行实时动态监控，及时发现存在问题，并通过长期数据统计分析，及时掌握发展趋势，对可能出现的问题进行防范。同时在出现问题时进行准确定位，及时解决。专业监控平台包括建筑设备监控、智能照明、变配电监控、智能网络监控、安防监控、消防监控。机房资源管理针对机房的空间、电力等与业务直接相关的资源进行管理，支撑业务运营。
数据中心智能监控管理系统掌握数据中心基础设施运行情况，在3D智能可视化的基础上管理数据中心资产、资源、能耗，提高基础设施可用性、资源利用率、管理效率与能效，提供集中监控、统一运维、联动管理等功能，实现数据中心维护管理的高效率、高安全、绿色节能和操作智能化。
6结束语
大型数据中心的建设是大量新技术和新工艺结合的成果，是在技术快速发展趋势下寻找平衡的过程，需要在实践中持续探索，以满足新技术发展应用。
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