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隨著IT基礎架構的轉型，以數據集中為重要標志的信息化建設在提高業務處理的效率、提升IT架構的可靠性和降低運維成本的同時，也對數據中心機房的快速部署、靈活擴容和穩定運行提出了更高的要求。筆者的工作單位中國人民銀行益陽市中心支行（以下簡稱“益陽市中支”）通過運用模塊化機房建設方案，分別對市縣兩級機構的機房統一實施更新改造，打造規范標準、安全可靠、運維便捷和綠色節能的機房，為業務運行提供安全可靠的IT基礎設施環境。
一、模塊化機房的定義
模塊化機房是指將IT機柜、配電柜、精密空調、冷通道、UPS主機、電池柜和動環監控系統等設備及設施按功能分類，通過工廠預制的方式生產成相應的功能模塊，在現場像搭積木一樣組合成整體的機房（如圖1所示）。
二、模塊化機房的技術優勢
1.組件標準，整體具備高可靠性
模塊化機房使用的組件采用模塊化、標準化和高可靠性設計，核心設備可以根據需求，靈活實現N+1、N+X和2N等冗余備份方案。整個系統穩定性高，安全可靠。
2.集成簡化，建設周期有效縮短
模塊化機房所有的功能模塊采用批量生產，預先測試、現場集成的方式供貨和部署，對基礎環境、供水供電等外部環境保障接口統一，甚至基礎設施和IT設備能一體化交付，可大幅減少機房規劃設計、建設實施和聯調驗收等環節的工作量。
3.分期建設，按需靈活拓展部署
模塊化機房按末端制冷、末端配電和末端布線的理念，按需部署組件，通過預留外部接口的方式，與機房基礎設施建設解耦，在降低初始投資的基礎上，可以通過靈活擴展供配電和制冷等組件適應未來需求。
4.綠色節能，運行成本大量節省
模塊化機房采用密封通道技術，隔離冷熱氣流，制冷系統的容量與負載需求匹配更精準，制冷效率更高，電能轉換率能高達95%，整體PUE可以不超過1.5，節省大量的運行費用。
5.智能管理，運行風險精準防控
模塊化機房所有組件自帶運行狀況內部監控功能，能獨立對組件進行可視化管理，支持通過標準的RS485、SNMP協議與機房整體環境監控系統集成，配合3D虛擬展示技術，實時集中顯示設備和設施的運行狀態、故障告警等功能。
三、益陽市中支及轄內支行機房狀況
益陽市中支組織架構包含中支本級和4個縣（市）支行共5家單位，均自行設計建設了供本單位業務使用的機房。實施改造前，5家單位的機房均暴露出安全隱患。中支本級的原有中心機房建成于2004年，建筑面積約370平方米，存在設備超期服役，老化現象造成故障頻發；空間規劃不合理和利用率低造成耗能偏大；各子系統獨立運行導致應急能力差等問題，且整體能效偏低，PUE值大于2.2。綜上原因，益陽市中支中心機房更新改造的必要性和緊迫性凸顯。2015年，長沙中支《湖南省人民銀行系統信息化“十三五”發展規劃》，將該改造項目列為全省重點信息化建設項目。2019年前后，轄內4個縣（市）支行根據益陽市中支關于支行機房標準化改造的要求，對各自單位的原有機房進行了升級改造，分別占用建筑面積為25-50平米。但因為當時無統一標準、經費緊張等原因，遺留下選址不合理導致安全基線無法達標、設備老舊和型號不一，造成運維困難以及未配備安防監控設施導致機房運行和管理存在風險等問題。
四、模塊化機房建設實踐
1.地市機構模塊化機房建設
（1）整體方案
以益陽市中支為例，其模塊化機房按《中國人民銀行計算機機房規范化工作指引》（銀辦發【2006】9號）中C類計算機機房和國家2星級綠色數據中心標準設計，部分關鍵和重要設備參照《電子信息系統機房設計規范》（GB50174-2008）中B級機房標準配備。機房整體面積107平方米，分別為主機房、辦公網機房、監控操作室、電池室和新風室等，其中電池室在辦公大樓負一層，其他分區在辦公大樓三樓原機房位置改建。主機房采用雙排單通道的布局部署一套華為FusionModule2000模塊化機房，包括1臺一體化智能配電柜、1個綜合布線柜、2個網絡機柜、2個運營商機柜、6個服務器機柜和2臺行間精密空調等。在通道加裝網孔隔斷門，使用門禁控制實現單向出入，劃分為運營商設備區和核心業務區。地市級機構模塊化機房分區和布局如圖2和圖3所示。
（2）主要設備部署情況
益陽市中支中心機房共部署供配電系統、UPS系統、照明系統、防雷接地系統、靜電防護系統、空調制冷系統、新風與排氣系統、自動消防系統、門禁系統、視頻監控、入侵報警系統、動力環境監控系統、機柜與冷通道系統、綜合布線系統和集中遠程管理系統等15個子系統。供配電系統設計負荷100KW，分別在大樓配電間市電和發電機輸出開關引入兩路供電線路，經智能配電柜中的ATS開關，提供三路UPS和多路動力設備供電，并配備210KW的應急發電機作為后備供電系統，用于應急制冷。UPS系統分為IT應急配電和輔助應急配電兩部分。IT應急配電使用2臺機架式20KW主機和80節容量為100Ah的電池，按2N冗余模式運行，為服務器機柜中的設備進行雙回路供電。輔助應急配電使用1臺機架式6KW主機和16節容量為100Ah的電池，為門禁系統、視頻監控等輔助系統供電。地市級機構模塊化機房配電柜系統如圖4所示。照明系統由工作照明、應急照明和疏散照明組成，均采用LED綠色光源。防雷接地系統采用三級防雷設計，在配電柜市電總輸出端設置二級防雷，在UPS輸出端安裝的C類防雷產品。接地系統采用聯合接地方式，使用銅排在地板下構成等電位聯結網格，機柜、線路、金屬管槽、墻面龍骨架、吊頂龍骨架和地板支架接地全部連接到網格中，銅排連接處使用熔錫工藝，進行防氧化處理，并使用螺桿加固連接。空調制冷系統配備2臺25KW制冷量的恒溫恒濕水平送風行間精密空調，按2N冗余模式運行，并設置成自動輪巡模式。新風與排氣系統為整個機房提供空氣正壓和緊急情況下的排煙功能，新風量達到2500立方/小時，排氣量達到3000立方/小時。自動消防系統采用無管網氣體自動滅火系統及消防報警系統，配有機房專用空氣呼吸器，具備與供電系統聯動功能，并與大樓消防報警系統集成。門禁系統采用雙向門禁模式，分別在房間進出門、通道兩端和隔離門等位置安裝支持國密算法IC卡技術的讀卡器。視頻監控采用數字網絡型監控設備，布放10個高清攝像頭和1臺硬盤錄像機，對所有分區實施無死角和全天候的監控，并與大樓安全保衛管理系統集成。動力環境監控系統在接入全省統一機房監控平臺的基礎上，通過智能接口卡采集配電系統、空調系統、UPS系統和新風與排氣系統等數據，監測漏水情況，顯示在監控大屏上，并通過短信和電話對非法入侵、設備運行異常等情況進行實時告警。綜合布線系統采用支持萬兆傳輸速率的超六類雙絞線和多模光纖，在所有的運營商、網絡和IT設備柜中分別布放24口網口和光纖配線架，所有線纜采用上走線和金屬線槽敷設的方式全部接入到綜合布線柜中統一進行配線。集中遠程管理系統分別采用1臺32口KVM-over-IP交換機和1臺16口Serial-over-IP交換機,對機房中所有服務器和網絡設備進行集中管理。
（3）建設周期和費用
該項目于2017年4月立項后啟動設計工作，同年7月設計方案獲得上級單位批復，10月完成項目采購，12月正式開工，2018年2月竣工，工期62天。2018年6月項目通過初驗，模塊化機房投入試運行，并于同年10月分別通過上級單位組織的終驗。通過第三方決算審計，項目累計投入190.1萬元。地市級機構模塊化機房實景如圖5所示。
2.縣級機構模塊化機房建設
（1）整體方案
以益陽市中支轄內4家縣級支行為例，支行的機房更新改造按照裝修標準、選址合理、配電規范、標識清晰和規范達標的原則，以實現機房建設、運行和管理標準化為主要需求。每家支行的機房均按《中國人民銀行電子信息系統機房建設規范》（銀辦發【2019】15號）中IV級機房標準設計，部分設備參照國標C級機房標準部署，分別選用位于辦公樓2、3層的20～30平米全封閉房間作為機房場地，對原機房進行遷址建設。每家支行采用單排單通道的布局配備1套模塊化機房，其中2個IT機柜、1臺列間精密空調和1臺精密配電柜，并預留1個IT柜的位置?？h級機構模塊化機房布局和設備部署如圖6所示。
（2）主要設備部署情況
縣級支行模塊化機房部署了與地市級機房功能相同的15個子系統，但根據實際情況，對部分子系統進行減配，例如消防系統改為手動滅火器結合火災自動報警方式，綜合布線系統不設專門的布線柜，改為超五類網線直接接入IT設備柜的方式。供配電系統負荷30KW，市電和發電機供電經大樓配電間ATS開關后，通過一路供電線路接入一體化配電柜。配電柜集成市配電、UPS主機和電池電源，按上下位置劃分成3個區域，上部安裝配電模塊，模塊中包含UPS輸入輸出配電、空調配電及6路IT設備配電，安裝有B、C級防雷器，中部采用導軌方式安裝UPS主機，并采用電池入列的方式將電池擺放在配電柜下方?？h級機構模塊化機房配電系統如圖7所示。UPS系統使用1臺機架式6KW主機和16節容量為65Ah的電池，為網絡設備、服務器、監控和門禁系統等重要設備提供應急電源?？照{制冷系統配備1臺12.5KW制冷量的恒溫恒濕水平送風行間精密空調，所有機柜頂部配備4組應急制冷風扇，用于緊急情況下機柜內冷熱空氣對流。綜合布線系統采用支持千兆傳輸速率的超五類雙絞線，在2個IT設備柜底部分別布放48口網口架，采用先上后下走線和金屬線槽敷設的方式連接大樓信息點。動力環境監控系統采用統一的機房監控平臺，按集中監控、分級告警的模式，將各子系統的運行狀態實時顯示在地市級機房內的監控大屏上，并根據情況向所在單位的管理人員實時告警。
（3）建設周期和費用
為更好地實現支行機房標準化要求，轄內支行機房的更新改造由益陽市中支整合成轄內縣（市）支行機房標準化改造項目進行建設。項目于2018年10月立項后啟動設計工作，同年12月完成項目采購。項目采用“建成一個，驗收一家”分步建設的方式實施，2019年3月第一家支行開工建設，至8月所有支行機房完成驗收，建設周期為160天。項目建成后，通過第三方決算審計，整個項目累計投入59.89萬元?？h級機構模塊化機房實景如圖8所示。
五、實踐效果
1.技術更新，提升安全可靠性能
使用模塊化機房技術完成兩級機構機房更新改造后，徹底化解了原來大量關鍵設備和設施超期服役帶來的風險隱患，建成了綠色節能環保的IT基礎平臺，為業務連續運行提供了安全可靠的基礎平臺。改造后，機房電源由一體化精密配電系統供電，解決了大樓內線路和原配電設備老化的問題，使IT設備運行的供電保障有了大幅提升。
2.節能綠色，產生較好的經濟效益
統計數據表明，相比改造前，模塊化機房投運后，地市級機構機房運行消耗的電能減少了18萬度/年，PUE值達到1.2，縣級機構機房運行消耗的電能減少30%，PUE值為1.1。
3.管理精細，提升運維管理質效
建設標準統一、配置統一、監控統一和運維統一的模塊化機房，使得設備、設施和線纜標識更加規范和清晰，運行狀態可視化，提高了運維工作的效率，并為推廣集中統一運維模式和統一監控無人值守模式奠定了基礎。
作者:馬國勝 單位:中國人民銀行益陽市中心支行