SMARTROW一体化机房整体解决方案_图文

1、 目录第一章 系统设计原则及规范 - 3 1.1设计原则 - 3 1.2设计依据 - 4第二章 SMARTROW 一体化整体解决方案技术优势及特点 - 5第三章 系统设计 - 6 3.1平面布置 - 6 3.2系统配置清单 - 7 3.3供配电系统方案说明 - 8 3.4制冷系统方案说明 - 12第一章 系统设计原则及规范艾默生网络能源公司的 BTS-SmartRow 系统 是结合艾默生公司的动力 一体化的成熟和成功经验,结合信息机房的发展,针对 200平米以内数据机房 (中心 推出的一体化数据中心基础架构解决方案产品, 实现机柜内设备的集中 制冷和监控,提高该小型数据中心的能源使用效率,为企

2、业 IT 应用提供完整的 基础设施解决方案,实现数据中心的快速建设。艾默生 SmartRow 系统集 一体化支撑封闭系统 、 交流不间断供电系统 、 配 电系统 、 整体制冷系统 及 集中监控系统 为一体,为客户提供 可靠 、 紧凑、高 效、节能、环保、快速部署、无忧管理 的全新体验。1.1 设计原则通用性本系统的设计符合国家设计标准。主要参考的国家标准和规范详见 1.2节。 可靠性设备具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能, 不影响其他设备正常工作; 交流配 电供电能统筹设计保证主设备的不间断供电;稳定性具有业界领先的技术、 领先的制造和领先的品牌; 严格的开发流程、 出厂检验、 来料质量控制最

3、大程度的确保了产品的高稳定性;安全性符合高等级的抗扰度国际标准,工作安全可靠;智能化设计系统主设备 UPS 、空调、服务器电源管理系统、动力监控均采用智能化设计; 经济性系统整体设计, 可合理设计设备容量, 减少设备成本; 同时动力交流配电解决也 降低了设备的额外成本,给后期设备维护带来一站式服务。1.2 设计依据系统设计需要遵从以下依据:1. GB 50174-2008电子计算机机房设计规范 ;2. YD/T 1095-2000信息技术设备用不间断电源通用技术条件 ;3. GB2887-2000计算机场地技术条件 ;4. GB7450-87电子设备雷击保护导则 ;5. CECS72:97 建

4、筑与建筑群综合布线系统工程设计规范 ;6. CECS89:97建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范 ;7. 客户机房建设要求;第二章 SmartRow 一体化整体解决方案技术优势及特点标准性系统的整体设计均为标准设计,可实现机房的模块化扩展;外观统一,设备物理 /协议无缝匹配满足一体化的管理需求;可靠性设备具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能,不影响其他设备正常工作; 统筹设计,在线 UPS+紧密制冷 +智能供配电保证主设备的不间断运行; 系统可用性达到 99.99999%。稳定性一体化解决方案在业界具有领先的技术、领先的制造和领先的品牌,并已申 请专利;节能特性系统通过高效的供配电、高效

5、的制冷系统大幅降低系统 PUE ;安全性符合高等级的抗扰度国际标准,工作安全可靠;可维护性整体采用一体化监控管理,可快速定位故障,便于故障的维护处理; 扩充性在系统设计中充分考虑到用户后期的扩容,做了合理的冗余设计; 智能化设计整系统均采用智能化设计;交付特性系统设计把工程整体产品化,交付简单快速,搬迁方便;第三章 系统设计3.1 平面布置图 1按照标书要求,设计机房平面布置图如图 1所示。布置 1个模块, 1个电池柜保障 1个小时后备时间。 冷通道内铺设通风地板。架高地板高度推荐为 350mm 。 3.2 系统配置清单 按照标书要求,方案配置清单如下: 3.3 供配电系统方案说明机房整体解决

6、方案的建设必须建立一个良好的供电系统中, 在这个系统中不 仅要解决计算机设备用电的问题, 还要解决保障计算机设备正常运行的其它附属 设备(如制冷系统、应急系统等的供配电问题。 按照 3.1节的平面设计方案, 机房内放置 1个模块。 按照系统负载需求及现 阶段机房机柜功耗经验值,每个机柜功耗估算为 2-3KW ,则机房总功耗为 *KW。本设计方案每模块的供配电配置如下图所示:图 4 模块供配电示意图动力配电系统(包括系统供电、制冷系统供电、 PDU 插座供电等 :该动力 配电系统按照每模块的最终容量设计(3KW/Rack ,完全避免了由于日后的密 度增加而导致系统容量不足的问题,有助于实现灵活设

7、备扩展。UPS 输入、输出配电(POD :该模块包括 UPS 的输入、输出、维修旁路 的配电,每组开关对应相关 UPS 的输入、 UPS 的输出、 UPS 的旁路及 UPS 的 维修旁路,用以满足日后对 UPS 维护扩容及机柜设备部署的需要。每个机柜中均采用了机架 PDU 给负载设备, 提供来自 UPS 配电系统的保障。 每 SmartRow 模块推荐选用 UPS 系统为 20KVA 单机系统(可根据需求改 为并机或双母线 。设计 UPS 后备时间为 *小时。 图 5 UPS外观图该款 UPS 具有如下特点: 输出功率因数高达 0.9,匹配最新服务器的用电特性 超高功率密度设计, 18KW 只

8、需要 3U 高度 超大尺寸 LCD 和 LED 显示,系统状态一目了然 三三和三单机型兼容,适合多种应用场合 支持并联运行(最大 3+1,或 4+0扩容并机 ,且无需并机插框 共用电池组设计,且电池节数 30-40节 (偶数节数 可灵活设置 超宽输入电压 /频率范围,适应恶劣电网环境 超强输出过载及短路能力,确保极限状态的系统安全 机架式 /塔式兼容,安装方式随心所欲 操作显示面板旋转设计,自由匹配安装方式 支持同步双母线系统,方案配置更多选择 可平滑接入艾默生易睿 TM 系统 输入标配防浪涌电路,实现卓越的抗电网浪涌能力 并机系统输入功率缓启动功能,减少对电网冲击 出色的节能环保特性: 输入

9、高功率因数高达 0.99,实现高电能利用率 整机效率高达 94%( ECO运行模式,效率高达 98% ,节能效益明显 满足欧盟 ROHS 环保指令 可调速智能风扇,风扇转速自适应调节,有效节能UPS 系统电池后备时间均需要达到 *小时, 根据恒功率法计算所需的电池 数量如下:W = (PL*2÷(Vf* (W/cell其中, W 为每单格电池所需的放电功率; PL 为负载功耗, 本方案 PL 取 18KW , 我司配套 UPS 的电池组电压为 384V (每组 32节 12V 电池 ; 为逆变器效率, UPS 逆变效率为 0.94。分别代入数据, 计算得 W=85.91W/cell。

10、 查 C&D电池恒功率放电表可知, 选用 1组共 32节 C&D GPL12750(75Ah 电池即可满足需求。附 CSB GPL12750(75Ah 恒功率放电表,如图 6 图 6(此电池计算基于实际负载,若负载有变化,电池后备时间需要另行计算3.4 制冷系统方案说明机房主要的热负荷来源于设备的发热量及维护结构的热负荷。 因此, 我们要 了解主设备的数量及用电情况以确定机房专用空调的容量及配置。 根据以往经验, 除主要的设备热负荷之外的其他负荷, 如机房照明负荷、 建筑维护结构负荷、 补 充的新风负荷、 人员的散热负荷等。 如不具备精确计算的条件, 也可根据机房设 备功耗及机

11、房面积,按经验进行测算。按照机房热负荷各组成部分精确计算。 设备热负荷(计算机及机柜热负荷 ;机房照明热负荷;建筑维护结构热负荷;补充的新风热负荷;人员的散热负荷等。(1设备热负荷:Q1=P×1×2×3 (kW Q1:计算机设备热负荷P :机房内各种设备名义总功耗(kW 1:同时使用系数2:利用系数3:负荷工作均匀系数通常, 1、 2、 3 取 0.70.8之 间 , 考 虑 制 冷 量 的 冗 余 , 通 常 1×2×3取值为 0.8。如果设备总功耗为实际运行总功率,根据邮电建筑设计规范 YD/T5003-2005 相关规定, 此时设备运行总

12、功率按照全部转化为设备热负荷计算。 (2机房照明热负荷:Q2=C×S (kW C :根据国家标准计算站场地技术要求要求,机房照度应大于 200lx , 其功耗大约为 20W/m2。 以后的计算中, 照明功耗将以 20 W/m2为依据计算。 S :机房面积(3建筑维护结构热负荷Q3=K×S/1000(kW K :建筑维护结构热负荷系数(5060W/m2机房面积S :机房面积(4人员的散热负荷:Q4=P×N/1000(kW N :机房常有人员数量P :人体发热量, 轻体力工作人员热负荷显热与潜热之和, 在室温为 21和 24时均为 130W/人。(5新风热负荷主要按照

13、人员所需新风负荷量计算,一般较小,一般用机房空 调设计冗余量进行平衡。则,机房热负荷 Qt= Q1+Q2+ Q3+ Q4机房主要的热负荷来源于设备的发热量及维护结构的热负荷。 因此, 我们要 了解主设备的数量及用电情况以确定机房专用空调的容量及配置。 根据以往经验, 除主要的设备热负荷之外的其他负荷, 如机房照明负荷、 建筑维护结构负荷、 补 充的新风负荷、 人员的散热负荷等。 如不具备精确计算的条件, 也可根据机房设备功耗及机房面积,按经验进行测算。采用“功率及面积法”计算机房热负荷。Qt=Q1+Q2其中, Qt 总制冷量(kW Q1 室内设备负荷(=设备功率×0.8 。Q2 环境

14、热负荷(=0.120.18k W/m2 ×机房面积 。在实际工程方案设计中由于建筑物机构的复杂性与未来设备安装的不确定 性,通常可以参考下表经验数值,然后根据总面积计算出冷量需求。采用“面积估算法”估算机房热负荷。Qt=S×P/1000 (kW 其中, Qt 总制冷量(kW S 机房面积(m2P 机房热负荷系数表 3:负荷估算经验参考表 由于 SmartRow 是一款机柜系统,对于冷通道的封闭,实际冷量需求几乎 等同于设备的发热量,所以根据实际每柜的负荷 3KW 计算,本次每模块冷量需 求如下:1、空调总制冷量为 12KW ,无需配置 N+1的工作模式(后续有需求可随 时添

15、加 ;2、可采用风帽送风方式;本次设计采用艾默生公司提供的 SmartRow 方案,可以很好地满足使用要 求。空调室内室外机参数表如下: 本次设计的基本思路是使用 SmartRow 解决整体设备制冷需求。机房空调同属于 SmartRow 系统,设备安装在成排机柜外侧边,送风口对 应着冷通道,将冷风送至冷通道封中,主设备正面进风口,冷却主设备。 艾默生公司推出的 SmartRow 冷通道方案提升了制冷效率的方案。它搭载 的空调机组, 将制冷设备与发热设备距离缩短, 就近制冷, 不仅减少了机房中空 调摆放的占地,同时也减少了空调送风过程中的冷量损耗,提高了空调利用率; 最大限度减小冷空气与热空间混

16、合的几率,提高冷空气效率。3.5 监控方案艾默生 SmartRow 监控系统可分为两级结构,上层集中监控中心(易睿管 理器 RDU-M 和下层监控对象信号采集和管理设备(RDU-A 、各种传感器、摄像机 。易睿管理器与下层监控设备之间通过网络(LAN 或者 WAN 进行连 接。SmartRow 单模块监控系统包括以下组件: 系统主要功能包括:模块化结构设计:所有监控单元采用模块化设计,系统扩容维护方便 系统高可靠性:能够 7×24×365不间断地连续工作,平均无故障时间 (MTBF大于 20万小时,平均修复时间 (MTTR小于 2小时系统安全性控制:服务器采用 Linux

17、操作系统,系统稳定可靠,不易受 到病毒感染和黑客攻击用户权限管理:对所有操作人员按其工作性质分配不同的权限,并有完 善的密码管理功能,有效的保证系统及数据的安全UPS 系统:实时显示并保存各 UPS 通讯协议所提供的能远程监测的运 行参数和各部件状态,包括输入、输出电压、输出电流、输出频率、整 流器状态、逆变器状态、电池状态、旁路状态、负载状态、各部分的工 作参数。实时判断 UPS 的部件是否发生报警,当 UPS 的某部件发生故障或越限时,监控主系统发出报警。机房精密空调系统:监测空调机运行状态,故障时进行报警。监视空调 各部件(压缩机、风机、加热器、加湿器、去湿器、滤网等 的运行 状态与参数

18、,包括压缩机状态、风机状态、加湿器状态、去湿器状态、 加热器状态、空调的温度、湿度值、远程控制空调的开机和停机、远程 设置空调的温度与湿度等。配电系统监控:实时监测配电柜中的市电质量, 包括有输入电压、 电流、 频率、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率等。采用智能三相综 合电力参数监测仪表, 将三相交流电量按线性关系转换为规格化的数字 量用于实现整体监控, 结构紧凑、 电路先进、 测量功能强大。 集数字化、 智能化、网络化于一身,使测量过程及数据分析处理实现自动化,减少 人为失误, 能够全面替代电量变送器、 电度表、 数显仪表、 数据采集器、 记录分析仪等仪器组成先进智能的电气自动化监测系

19、统。机房或机柜环境量监控包括:温湿度, 门磁, 漏水, 烟感, 红外移动等。 多种告警通知方式: 短消息 /电话 /E-mail邮件 针对每个用户,定制告警通知方式: 可以按照设备类型 /告警级别通知用户提供可灵活定制的告警映射功能:提供类似软 PLC 的功能, 可以根据告 警信息来控制输出继电器。完善的数据管理功能:设备数据:设备主要数据查询历史数据:历史数据查询日志数据:日志数据查询清除数据:清除历史数据和日志数据。艾默生易睿管理器是一套机房基础设施管理平台软件, 采用模块化设计, 由 若干个不同功能的模块单元组成, 实现机房基础设施的集中监控与管理。 机房网 络基础设施包括 UPS 、精

20、密空调、智能配电柜、 PDU 、机柜、机房与机架环境 及视频图像等。易睿管理器的主要功能包括: 图 8 监控拓扑图采用高性能、功能强大的可编程媒体处理器 Hi3510, 单芯片 SOC ,内置 (ARM+DSP和高速视频协议处理器采用优化 H.264视频压缩算法,轻松实现高清晰图像的低网络带宽传输 支持 WIFI/802. 11b/g无线网络 影像分辨率 : 640 x 480, 320 x 240 支持远程系统升级支持动态域名解析,支持 LAN 和 Internet (ADSL、 Cable Modem 支持多种网络协议:TCP/IP, UDP , SMTP , PPPoE, Dynamic

21、 DNS,DNSClient, SNTP, BOOTP, DHCP, FTP, SNMP , WIFI/802. 11b/g支持双向语音对讲和语音广播移动侦测报警功能(可设区域和灵敏度支持图像屏蔽图像抓拍异常自动恢复功能,网络中断后可自动连接。按照标书要求。 本次设计推荐选用艾默生易睿 TM 监控系统, 实现配电、 设 备(UPS 、空调等 、机房环境、机房安全等的集中监控。该监控系统具有如下特点及优势:可以在一个监控平台内(RDU 平台实现对机房环境、机房设备、机 房安全、机房门禁系统的集中监控,极大地提高了机房管理人员的工作 效率;组网方式灵活,能够方便地实现异地集中监控;基于 B/S架构

22、, 不需要安装任何客户端软件或其他第三方软件, 安全可 靠;覆盖微型机房、小型机房、中型机房、分布式机房、模块化机房的全方 位解决方案;支持 emerson 传感器及设备的即插即用;超强的设备接入能力,无工程化设计;人机界面友好,容易掌握,在完善监控功能的同时不增加管理人员的掌 握难度。提供丰富的告警方式, 如现场告警、 屏幕告警、 短信告警、 邮件告警等; 告警阀值可灵活设置,体现人性化管理。具有完善的数据管理功能艾默生 SmartRow 监控系统可分为两级结构,此次方案暂时用 RDU-A 实现对机房动力环境的统一监控。监控示意图如下: 按照行业通用规范及设计经验,建议采用一体化监控,配置如

23、下。每个 SmartRow 模块布置 1条带式漏水感应绳, 将带式水浸传感器吸附在空调出风面下部,检测空调区域是否有漏水发生。安装方式如下图: 图 10布置 4路门磁传感器。在冷通道框一侧的 4个框架顶部及门框顶部分别粘 贴安装 4 个门磁传感器,实现对柜门开启的实时监测及告警。如图 11 所 示。图 11在冷热通道内各布置 3个温湿度传感器及温度传感器,共 6个。可直接安 装在机柜门及立柱上, 用于对系统进风温湿度及出风温度做做整体的检测。 具体安装如图 12所示。 图 12在监控平台 RDU-A (RDU-M 处配置短信告警,用于通知管理人员机房安全告警。布置 0路视频监控,满足对机房的实

24、时安防监控(可选对于本项目选用的艾默生的 20KVA UPS 产品可无缝接入 SmartRow 监控 系统。只需给 UPS 可选用 1块 UF-RS485卡,直接接入 RDU 监控平台。监控数据包括:1. 输入电压 2. 输出电压 3. 输出电流 4. 直流输入电压 5. 输入频率 6. 输出频率 7. 旁路电压 8. 旁路电流 9. 输出有功功率 10. 输出视在功率 11. 输出负载百分比 12. 供电方式 13. 电池自检使能状态 14. 开机状态 15. 蓄电池电压状态 16. 通信状态 用户可以通过监控平台实时浏览 UPS 的详细状态,发送控制指令到设备, 设置设备参数,如有新告警产

25、生,可观察到自动弹出的动态告警。对于本项目中一体化制冷系统也可无缝接入 SmartRow 监控系统。并无需 选用任何监控卡,就可直接接入 RDU-A 系统。监控数据包括:1. 回风温度 2. 回风湿度 3. 开关机状态 4. 风机状态 5. 制冷状态 6. 电加热状态 7. 加湿状态 8. 除湿状态 9. 通信状态用户可以通过监控平台实时浏览空调的详细状态, 远程开关机, 设置设备参 数,如有新告警产生,可观察到自动弹出的动态告警。环境监控包括温湿度检测、漏水检测、烟雾探测、等。1温湿度检测由于气流及设备分布的影响, 温湿度值会有较大的区别, 应根据主机房实际面积, 加装温湿度传感器, 检测机

26、房内的温、湿度。通过 RDU-A 可实时浏览温湿度传感器的相关信息, 发送控制指令到设备, 设置设备参数,如有新告警产生,可观察到自动弹出的动态告警。 IRM-S02TH 智能温湿度传感器(简称传感器 ,用于测量并显示环境温湿 度, 通过 RJ45接口以 RS-485方式支持 MODBUS 协议, 进行数据配置和采集。 可应用于通信机房、 IT 数据中心等需要温湿度测控的室内场所。传感器外观如下图所示。 尺寸(高×宽×深 :97mm×44mm×22mm重量:约 100g2漏水检测为了方便用户及时定位空调漏水情况,采用带式漏 水检测。可检测感应线上任何点的

27、漏水情况,通过RDU-A 实时浏览水浸传感器的状态,设置传感器的告警电平,可观察到自动弹出的水浸告警。IRM-S01W 型带式水浸传感器(简称传感器是基于液体导电原理,用探 测电缆或电极检测是否有水存在, 再用传感器转换电平输出。 传感器具有现场报 警指示功能,以利于现场调试,黄灯电源指示,绿灯告警指示。主要性能指标如下 3开关量模块 4DI机房环境监控量中存在非常多的开关量信号,如烟感、水浸、消防告警等, 通过配置 4DI 开关量模块,可以方便地把这些信号量接入 RDU 监控平台。IRM-S04DIF RJ45接口智能数字量输入传感器 (简称传感器 , 用于测量并 显示 4路数字量(如红外、

28、烟感、门磁、水浸等 ,通过 RJ45接口以 RS-485方式支持 MODBUS 协议,进行数据配置和采集。可应用于通信机房、 IT 数据 中心等需要数字量信号测控的室内场所。传感器的外观和接口如下图所示。 尺寸(高×宽×深 :97mm×44mm×24mm 重量:约 100gDoor1/DI 1Door2/DI 2接口 6接口 5左视图右视图 图 133.6 机柜方案机架式设备采用前进风后出风的方式, 空气从前至后进行水平流动。 左右和 上下没有气流流动。 因此要求机柜为前进后出方式, 前门提供冷空气, 后门出热 空气。 传统的玻璃门机柜以及顶部安装散热风

29、扇都会严重影响机柜内设备的散热, 因为气流没法从前至后水平流动,而只能上下流动。建议选用艾默生旗下 knurr 品牌系列机柜解决方案。 机柜源自艾默生旗下德 国机柜名门 Knurr 品牌。德国 Knurr 公司成立于 1931年,从业 70多年来一直 致力于服务器机柜的研发设计与生产,积累了大量宝贵的机柜设计和使用经验, 是欧洲三大机柜供应商之一,在全球 32个国家和地区拥有 7家工厂。机柜凭借全球开发, 本地化生产的资源优势,以高性价比的方式给客户带来业界最高水平的服务器机柜产品及解决方案,帮助客户优化 IT 机房环境,简化 客户的设计及管理工作。 以独特的产品平台、 强大的用户定制能力和全

30、面的产品 满足不同客户的需求。此款系列机柜主要有以下主要特点: 极高的性能价格比 极优异的性能指标 静态承重达 1300Kg 通孔率达 75% 灵活的热量管理为服务器提供基础保障 近乎完美的细节处理 机柜带锁,实现真正的机柜安全 更优化的并柜控制 整体焊接结构,强度更高 丰富的选件 良好的兼容性3.7 机柜管理系统 KVM 是多电脑切换器的简称, KVM 的意思是 “键盘 Keyboard 、 显示器 Video 、 鼠标 Mouse ” ,这三项加起来称为一组KVM 切换器。 KVM Console Drawer 即三合一抽拉式控制台,也称 LCD ,是 一种将键盘、鼠标(触摸板和显示器集成

31、在一起的机架系统附件设备。制造企业信息化程度较高,希望通过 KVM节省机房空间,一旦出问题能够进入机房通过 KVM 快速定位,迅速解决问题。 需求特点分析其服务器数量在 816台之间,单台 KVM 能满足需求。 服务器管理需求特点 机柜服务器 16台,希望通过一套键盘鼠标进 行维护 , 只需要进入机房操作 , 机房共用一套键盘、鼠 标和显示器(可折叠三合一 LCD ,节省机柜空间;KVM 需要支持 CAT5布线或集成式线缆,方便部署;需支持多平台, 如:IBM AIX, RedHat Linux、 MS-Windows 2003 Server等各种操作系统;因其有非即插即用 OS ,需要 IQ

32、 转换头支持 Keep-alive 功能。 操作模式特点:进入机房通过 LCD 对服务器进行操作; 方案配置简要说明BTS D-3116DP 1本地 /1远程×16端口 可以同时连接 16台服务器; 平时通过 LCD 对服务器进行操作;LCD17 17"LCD 显示器, 键盘, 鼠标一体 支持分辨率 1280×1024 抽拉 式机身设计,占用少于 1U 的机架空间;本方案优势:节省空间与成本可同时连接多台服务器计算机,可协助企业大幅提升机房管理效能 , 并省去 额外采买的显示器, 键盘及鼠标外设, 对机房或桌面空间也能节省。 内置多个热插拔连接端口, 可以选择 IQ , 也可以选择 IAC 集成式线缆, 适当降低投资成本; 多平台支持AutoView 系列可支持各种操作系统平台,除即插即用操作系统 Wind