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摘要：設計并實現了現代化綠色計算機房建設技術方案，該技術方案主要包括四大塊功能：1.開發了低成本安防監控系統，實現了機房的智能化實時監控與狀態感知，極大提高機房管理能力，保障機房安全可靠運行。2.實行空調室內機優化改造工程，通過優化設備位置、增加靜壓箱及鏤空地板等技術手段，增強送風量及送風距離，大幅提升空調制冷效率。3.自主優化更新機房加濕運維模式，采用定制水槽、定時加濕的方法，利用空調送風風力加速水表面積蒸發過程實現自然加濕，大幅提升了加濕效果。4.實行上走線工程標準化實施與目視化管理相結合的模式，進一步提高機房的規范化管理。

關鍵詞：監控；機房；空調；加濕；規范化

一、前言

在現代信息技術快速發展的背景下，石油企業現代化計算機房的安全管理受到廣泛關注，這主要是因為其運行環境較為復雜，一旦出現問題不僅會影響到整個系統的正常運行，也容易造成各種各樣的安全事故，進而帶來更大的損失。隨著油田信息化建設的高速發展，信息設備的大量投入，使得傳統機房管理模式以及運維技術已經不能適應現代化信息安全的管理需要[1]。目前，研究院計算中心機房保障著全油田A1、A2系統、油田勘探開發數據庫、地震資料處理集群、公共服務器、集群存儲、核心網絡等眾多的油田及院內重點設備，由于機房場地設施陳舊、監控設備缺失、運維人員短缺等原因，存在著一定安全風險和管理隱患。隨著油田信息化建設的高速發展，信息設備的大量投入，使得傳統機房管理模式以及運維技術已經不能適應現代化信息安全的管理需要。為保證計算機房的安全高效運行，需要嚴格做好運維與安全監控管理工作，探索新的管理模式與管理實踐，采取有效、高效的措施進行管理優化，建設具有現代化優勢的綠色計算機房，從而提高其運行的安全性、可靠性和穩定性[2]。

二、功能模塊

（一）低成本安防監控系統

當前，數據中心、云計算中心已經成為支撐現代化企業正常運營的中心，機房區域的精細化管理舉足輕重，任何一個由于環境因素或人為失誤而造成的意外系統中斷或設備損壞都可能會帶來巨大的損失，而為了減少這種損失，需要先進、可靠的機房監控預警系統來實時采集和感知系統和設備的運行狀態[3]。監控預警系統必須能夠隨時隨地觀察和監控到機房的情況，并能及時地發出預防性報警，通知有關人員采取措施，防止事故發生。完善的機房監控系統應該具備三大特點：a.能夠實現從設備運行情況到機柜微環境再到機房整體環境多層次的監控；b.有豐富的閾值設置以監測出危機的存在，并能有豐富的預警方式和預警流程，保證相關人員能夠收到警訊，達到預警的目的；c.網絡化、智能化，能夠隨時隨地通過網絡查看機房內的情況。本系統總體上分為硬件部分和軟件部分。硬件部分包括服務器、存儲、交換機、傳感器等部署在機房內部。軟件部分分為兩類：一類是通過對硬件智能出口的數據采集部：僅采集原始數據（如溫度、氣體、濕度、濃度等），并以UDP協議上傳到服務器；另一類則是與圖像監控相關：從攝像頭讀取監控數據，利用FPU運行機器學習的預訓練模型推理，分析出攝像頭捕捉到的圖像中的物體名稱、位置、大小等屬性參數，再將參數包以UDP協議上傳到云臺上。如圖1。利用智能攝像頭、水侵、溫度傳感器等低成本商用安防設備，自建“無線+有線”的物聯網模式。同時，利用智能攝像頭、水侵、溫度傳感器等安防設備，自建“無線+有線”的物聯網絡模式。自動報警信息服務是本系統的核心功能之一，對機房自動監控平臺的自動化效率產生直接影響。自動報警信息服務使用了一套算法來自動監控是否監控數據出現異常。如果出現異常，根據管理員的設置異常信息反饋機制，通過自動報警方式及時發現問題，并在第一時間進行解決。利用以上主要功能來監控計算機房的環境數據，通過數據閾值設定和對比自動判斷數據異常，對監控數據進行處理，提供時間區間監控數據展示，方便監控平臺管理員回溯監控數據。系統大屏幕可24小時實時監控機房區域運行情況，相關人員可通過手機實時獲取監控視頻、溫濕度、漏水等異常機房狀態。本系統的設計與開發，確保在最短部署時間內恢復對計算機房的監控和安全管理，有效解決了特殊情況發生期間人員無法到現場、無法實時巡檢的問題，保障了機房環境的安全[4]。

（二）空調優化改造

計算機房空調制冷系統送風氣流走向的科學規劃是解決機房環境溫度問題的必要條件，也是實現節能增效的有效途徑。目前機房專用空調上送風方式主要采用風帽直接吹送和風管送風兩種常見方式，但在空調實際安裝過程中，容易受到空間的限制，導致氣流短路循環，冷凝器的熱量無法及時散出，導致系統高壓偏高，高壓跳機，影響設備運行。另外，數據中心機房普遍存在的問題是冷凝器大規模集中布置，容易出現嚴重的散熱集中問題。對于室外機散熱不良的問題，常規解決方法是對空調外機移位，加強通風，或者增設水噴淋冷霧系統等方法。這些方法比較簡單，在空曠的場合下可以起到一定的效果。但在室外空間有限的情況下，倘若將空調外機移位，放大空調外機散熱量，會造成氣流短路，使風冷型冷凝器的熱量無法散出，導致系統高壓偏高，甚至高壓跳機影響空調正常運行，進而影響機房環境和設備安全。此外，兩種送風方式由于造成機房內空調送風斷面過大，且系統調節性能較差，易造成局部發熱源部分送風量不足，熱量不能及時散發而造成局部過熱現象[5]。且上送風方式由于在整個機房空間內冷、熱氣流混合交叉現象嚴重，制冷效率偏低。因此，如何解決機房空調的散熱問題，對數據中心機房場地建設和維護來說都是一個必須解決的事情。為解決目前機房內存在的局部過熱問題并使機房內氣流組織的合理高效從而實現較好的節能效果，制定并實施集送風、加濕、更換大孔徑鏤空地板一體化的綜合方案，空調采用下送風口連接新型消音靜壓箱（豎向分配氣流）方式，并在送風路徑上均勻布置加濕水槽，在機柜之間配置大孔徑鏤空地板，這樣在下送風過程中，風會加速水槽水蒸發，從大孔徑鏤空地板中吹出，循環往復，最終充滿整個機房，大幅提升空調風冷循環效果和制冷效率，節約能耗，同時使機房整體濕度達到標準。靜壓箱作用：使送風系統減少動壓損失、增加靜壓、穩定氣流、減少振動、降低噪音、增加送風距離、提高通風系統的綜合性能。實現原理：機房空調風管為低壓型，定制大邊長為1.5m的靜壓箱，不銹鋼板材厚度為1.2mm（長期風蝕下保持密閉，達到集風降噪效果）。另外箱體內部與空調出風口連接斷面設有緩沖槽和吸聲導流片，可有效穩定氣流，減少噪音。機房在層高滿足的條件下優先采用“下送風+靜壓箱”模式。此模式送風方案在工程應用中，要達到理想的效果，應注意以下環節：a.地板下只準通風，嚴禁布放線纜（消防用線纜除外）；b.架空層下有效凈空高度一般應控制在350~500mm范圍內；c.送風距離易小于15m。若送風距離超過15m,可以考慮兩側安裝空調送風或地板下安裝風管進行遠距離輸送；d.地板架空層下的水泥樓面應鋪設不燃燒材料制造的隔熱保溫層和保護層，防止樓層水泥面或下層天花板結露。通過此模式的設計和準備，采取國際標準安裝施工，按照機房30次/小時的循環風量標準及滿足649.6KW設備制冷要求，調整空調設備為南北橫向放置，增加靜壓箱及更新大孔距鏤空地板，增強送風量及送風距離，降溫效果明顯，大幅提升制冷效率。如圖2。

（三）優化自主加濕模式

計算機房的整體運行環境尤其是溫濕度等參數，對硬件設備的安全性和穩定性起著至關重要的作用。機房原始采用定期更換加濕罐的方式進行加濕，這不僅大大提高了運維成本，加濕罐搬運的安全性問題也日益凸顯。由此可見，機房管理的重點是合理優化場地環境布局，提高場地設備效率，并淘汰高能耗、低性能的老舊空調設備。為此，我們結合原有機房場地設備運行實際情況開展分析調研，對機房場地設備和環境設施進行優化改造，提高了設備利用率和冷熱交換效率，并實現了減少場地設備投資，有效降低運營投資成本的目標，提出了三類解決方案：a.解決機房機房制冷能力不足問題。依據現代化機房設計理念，制定優化方案，將原來的20臺效率低的老舊空調，整合為11臺，減少了工作設備數量，提升了單臺空調制冷性能，保障了機房所需制冷量。b.解決機房制冷量利用率低的問題。依據機房場地環境，將計算中心主機房七臺空調位置進行優化調整，采取國際標準安裝施工，新增了靜壓箱架，使冷風更集中，傳送距離更遠，大幅提升空調制冷利用率，節能降耗效果明顯。c.?提高空調室外機散熱效率。一是利用二樓機房室外平臺空間大的特點，將三樓機房室外小平臺上的空調室外機遷移到二樓大平臺上，解決了室外機西曬和空氣流通不暢等問題。調整后，空調高壓故障率明顯減少，提高了夏季抗高溫能力。二是調整原室外機擺放不合理的方式和布局，改臥式為立式，增大了設備通風接觸面，使氣流更流暢，也使得設備便于維護，降低了設備故障率。根據以上解決方案，機房采用優化自主加濕模式，參考B類機房溫度18~28℃、濕度30%~70%的運行標準，利用水分子物理蒸發原理，采用定制水槽定時加濕方法，利用空調送風風力加速水表面積蒸發過程實現自然加濕，加濕及降溫效果明顯，大幅度節省加濕罐費用。如圖3。

（四）上走線+目視化結合模式

計算機房原有線路為地板下走線方式，各類線纜占據地板下空間，嚴重影響機房空調送風效果，且換線、清理、線路檢查等情況發生時也存在一定安全隱患。因此，本文參考機房國標施工標準，設計并實現了機房上走線改造工程，完成了計算機房上走線橋架安裝與電纜敷設，新增網線和電纜等已全部按類別分類上架；相比之前，除線纜鋪設規整、美觀外，還極大地減少了各種線纜對空調送風的阻擋，便于線路檢查，可及時發現線纜過熱、起火、老鼠啃咬等風險隱患，有效防止水侵危害，減少數據通信線纜本身的信號傳輸串擾等問題，大大降低維修成本，提升運維效率。按照QHSE管理規范與相關安全標準，充分利用標識牌，定置劃線讓物在其位，安全標識讓機房場地內相關人員警惕危險，隨時了解機房管理規程、操作流程、安全事項、環保要求，清楚相關設備負責人及運行狀態，自主提醒與警示異常現象，提高維護效率和服務質量。如圖4。

（五）應用效果及效益

1.實施機房空調設備“下通風”+“強散熱”+“降能耗”方案，優化機房空調設備管理模式，解決了機房環境高溫問題、高耗能問題，提高了機房專用空調室外機散熱效率。解決了空調送風受阻，線纜過熱、水侵危害、信號傳輸串擾等問題，大幅提升空調風冷循環效果和制冷效率，總體節約大量資金，使機房整體濕度達到標準。2.搭建并完善“軟硬件一體”“無線+有線”的物聯網+安防管理平臺，主要實現了數據自動采集、異常數據識別與反饋、自動報警、高效響應等功能，實現了機房全面監控管理。契合綠色發展理念，有利于推進綠色建筑高質量發展，為員工營造良好的辦公運維環境，提高運維效率和服務質量，最終使機房評價達到綠色一星級標準。3.優化機房線路布局改造方案，設計并實施機房“上走線工程”，減少了由于蟲鼠啃咬等帶來的安全隱患和信號傳輸串擾，大大降低維修成本，提升運維效率。實現了計算機房基礎設施目視化管理和規范化運維，大幅提升機房整體質量環境和綜合管理能力，使空調設備風冷循環效果和制冷利用率得到提升，在溫濕度達標的同時最大限度節約能源和費用，提高了運維效率和服務質量，適合在油田計算機房推廣使用。4.通過對空調風向和風道的調整改進、對機房線纜上走線實施改造、低成本安防系統建設以及機房規范化管理，實現了機房場地環境設施和管理模式的優化升級，提高了空調設備利用率和冷熱交換效率，從而減少場地設備投資規模340余萬元，改造后設備年節約電費41.29萬元，有效降低了投資和運營成本，機房管理能力得到大幅提升。

三、結語

本文主動探索現代化綠色計算機房建設方案，結合機房現代化管理標準規范，設計并實現了提高機房運行環境和運行效率新辦法、新途徑。從設備位置優化調整與技術改進、上走線方案實施、自主優化加濕、低成本安防系統建設、目視化規范管理等方面，對機房場地環境設施進行了優化改造，利用科學管理與智能化技術，全面提高了機房運維管理能力，不僅節省高額的投資、運維成本，還提高了管理效率，最大程度地保障機房平穩運行，機房環境安全可靠性得到大幅提高。從整體的角度來看，計算機房的現代化建設和管理包括很多方面，伴隨著互聯網技術的發展，有越來越多的新技術能夠應用到機房的建設當中，計算機機房的現代化建設是必不可少的，更應該緊隨時代的腳步大力發展。隨著?5G?及智能化新技術的來臨，相信計算機房管理還會更加多元化發展。隨著?5G?及智能化新技術的來臨，相信計算中心機房管理還會更加多元化發展。通過制度完善、平臺搭建、管理提升等措施，計算機網絡研究室以技防代替人防，結合設備設施基礎現狀，利用科學管理與智能化技術，全面提高了機房運維管理能力，不僅節省高額的投資、運維成本，還提高了管理效率，最大程度地保障機房平穩運行，機房環境安全可靠性得到大幅提高。

參考文獻

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作者：馮保民 閆沖 叢峰 修偉