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數(shù)字時代智領(lǐng)未來 | 一文解讀數(shù)據(jù)中心智能化發(fā)展趨勢

總則

隨著數(shù)字化時代的來臨和5G萬物互聯(lián)的迅猛增長，數(shù)據(jù)中心作為數(shù)據(jù)存儲、處理和傳輸?shù)暮诵脑O(shè)施，其智能化發(fā)展已成為必然趨勢。數(shù)據(jù)中心智能化系統(tǒng)包含安防系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等子系統(tǒng)，在智能化設(shè)計中，需要根據(jù)業(yè)主的管理模式進行劃分，通常采用一總多分的模式。

網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

隨著人工智能與大數(shù)據(jù)的發(fā)展，未來的智能化系統(tǒng)必然是高度集成、相互連通的，通過統(tǒng)一的平臺進行顯示和操作，包括本地及云端。

在這一系統(tǒng)中，光纜是核心基礎(chǔ)。根據(jù)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》 GB50174-2017中第10.2.4的要求，承擔(dān)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主干和水平子系統(tǒng)應(yīng)采用OM3/OM4多模光纜、單模光纜或6A類及以上的對絞電纜，傳輸介質(zhì)各組成部分的等級應(yīng)保持一致，并采用冗余配置。

目前數(shù)據(jù)中心室內(nèi)主干和水平子系統(tǒng)大部分采用的是OM3及OM4多模光纜，隨著數(shù)據(jù)傳輸要求的提高，在傳輸速率達到400G以上時，可采用OM5多模光纜，相比OM3及OM4光纜，擁有更遠的傳輸距離。并且第10.2.6要求主機房布線系統(tǒng)中12芯及以上的光纜主干或水平布線系統(tǒng)宜采用多芯MPO/MTP預(yù)連接系統(tǒng)（圖1）。

圖1 多芯MPO/MTP預(yù)連接

MPO/MTP預(yù)連接系統(tǒng)適用于高密度的機柜，采用模塊化設(shè)計，便于日后的擴展和維護，對于大規(guī)模光纖連接項目，使用MPO/MTP預(yù)連接系統(tǒng)可顯著節(jié)約成本。并且可以借助3D可視化平臺，實現(xiàn)跳線、鏈路的查詢和顯示，提高系統(tǒng)可靠性和維護效率，降低運維管理成本。隨著AI、大數(shù)據(jù)及云計算的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)帶寬傳輸速率的要求不斷提高，光網(wǎng)絡(luò)將逐漸成為主流，而光網(wǎng)絡(luò)對比目前的以太網(wǎng)有以下幾點優(yōu)勢：

以太網(wǎng)系統(tǒng)圖

光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖

智能化發(fā)展

未來機房智能化的發(fā)展主要包含以下幾點：

1.基礎(chǔ)設(shè)施智能化

● 智能監(jiān)控系統(tǒng)：采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳感器，實時監(jiān)測數(shù)據(jù)中心的溫度、濕度、電源等環(huán)境參數(shù)，確保數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定運行。如下圖2為動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)圖：

圖2 動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)圖

● 智能調(diào)控系統(tǒng)：根據(jù)環(huán)境參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài)，自動調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的運行參數(shù)，如空調(diào)、UPS等，降低能耗。例如采用AI群控技術(shù)控制冷源系統(tǒng)，某項目實施前后經(jīng)過實測對比，CLF可以下降25%左右，制冷站節(jié)能率大于20%，預(yù)計全年節(jié)電量大于175萬度，年均PUE可以降至1.25以下。

● 智能存儲管理：采用AI算法對存儲資源進行智能調(diào)度和優(yōu)化配置，提高存儲設(shè)備的利用率和性能。

2.數(shù)據(jù)處理與分析

● 智能數(shù)據(jù)處理：利用機器學(xué)習(xí)等技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進行高效處理，挖掘潛在價值。

● 智能分析預(yù)測：基于歷史數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)中心運行狀態(tài)進行智能分析和預(yù)測，為決策提供支持。

3.運營管理智能化

● 智能資源配置：根據(jù)業(yè)務(wù)需求和市場變化，自動調(diào)整數(shù)據(jù)中心的計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源，提高資源利用率。

● 智能運維服務(wù)：采用AI算法和自動化技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的故障預(yù)測、預(yù)警和處理，降低運維成本。例如某項目在開閉站及變配電室采用無人值守的方式，設(shè)置巡檢機器人，實時監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)，并與回路的異常報警進行視頻聯(lián)動，預(yù)計每年可節(jié)省總?cè)肆?6人次、人工成本90萬元。

4.能效管理智能化

傳統(tǒng)機房的能耗管理通過數(shù)據(jù)表現(xiàn)并不理想，大部分項目的建設(shè)忽視了后期的運維，導(dǎo)致系統(tǒng)在運維階段無法達到預(yù)期效果。并且過于注重采購知名品牌的硬件，而忽視軟件的重要性，導(dǎo)致設(shè)備在運行時不夠智能化，很多工作仍然依賴人工操作。大量的運行數(shù)據(jù)無法有效地用于指導(dǎo)運行，甚至出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況，造成資源的浪費。然而，采用智能化的能效管理方式可以有效地解決傳統(tǒng)機房面臨的這些痛點問題。

● 智能能耗監(jiān)測：實時監(jiān)測數(shù)據(jù)中心的能源消耗情況，為企業(yè)制定節(jié)能減排策略提供依據(jù)。

● 智能節(jié)能控制：通過AI算法對數(shù)據(jù)中心能源系統(tǒng)進行智能調(diào)節(jié)和控制，降低能耗。

能源管理系統(tǒng)可以對機房的變配電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、主要用能設(shè)備達到“監(jiān)控管一體化”，實現(xiàn)終端設(shè)備可監(jiān)可控。對大樓內(nèi)各種能源（資源）的供應(yīng)與使用環(huán)節(jié)進行實時在線計量、智能化監(jiān)測、控制與調(diào)節(jié)、故障監(jiān)測、安全報警與保護。我們可以通過軟件直觀地看到每項數(shù)據(jù)，并且進行數(shù)據(jù)分析，如下圖3所示：

圖3 能效管理平臺

而在節(jié)能降耗的前提下，對于改造或者新建的數(shù)據(jù)中心機房，可以考慮采用微模塊的方式，微模塊具有部署靈活、高度集成、安裝省心省力等優(yōu)勢，并且相比傳統(tǒng)機房，還具備以下優(yōu)點：

5.智慧消防

智慧消防借助物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的快速發(fā)展，使消防工作更自動化、智能化、系統(tǒng)化與精細(xì)化。所謂的“智慧”就是利用網(wǎng)絡(luò)將各個獨立的系統(tǒng)連通起來，提升預(yù)知能力，將火災(zāi)的風(fēng)險和影響降至最低，例如可以實現(xiàn)安防與消防的一體化設(shè)計，將智能算法集成在熱成像的攝像機中，在后端配置深度學(xué)習(xí)智能分析服務(wù)器，從而提升預(yù)知感應(yīng)能力。

智慧消防有以下幾個優(yōu)點：

● 隱患感知：傳統(tǒng)消防主要依靠人工巡查和檢查，而智慧消防則通過安裝智能傳感器和監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)自動化、智能化的感知和監(jiān)控。

● 預(yù)警方式：傳統(tǒng)消防主要通過人的力量和經(jīng)驗判斷來發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，預(yù)警方式單一且受限于人為因素和經(jīng)驗水平，及時性差，而智慧消防可以實時采集、處理、分析數(shù)據(jù)，并通過短信、電話、語音、APP等多種方式預(yù)警。

● 數(shù)據(jù)處理：傳統(tǒng)消防數(shù)據(jù)處理主要依靠人工分析和處理，而智慧消防是通過大數(shù)據(jù)、云計算等分析技術(shù)，對收集到的各類數(shù)據(jù)進行實時分析和處理，提供更準(zhǔn)確、全面的消防安全信息。

● 消防管理：傳統(tǒng)消防管理方式相對粗放，缺乏系統(tǒng)化和科學(xué)化的管理手段，而智慧消防則通過信息化、智能化技術(shù)，對監(jiān)測、維保、處置等全流程進行數(shù)字化管理，實現(xiàn)全面、有效的消防安全監(jiān)管。

● 指揮調(diào)度：傳統(tǒng)消防的指揮調(diào)度主要依靠人工判斷和決策，而智慧消防則通過智能化系統(tǒng)平臺，對救援人員、車輛、裝備等實現(xiàn)快速、精準(zhǔn)指揮調(diào)度。

● 救援方式：傳統(tǒng)消防的救援方式主要依靠消防隊員的現(xiàn)場操作，而智慧消防可以通過協(xié)同消防救援站、微型消防站，以及遠程控制、智能機器人等，進行早期處置，實現(xiàn)更高效的救援。

● 在可視化監(jiān)管方面：傳統(tǒng)消防的監(jiān)管方式比較單一化，只是單方面監(jiān)管某一項內(nèi)容。而智慧消防可以結(jié)合3D可視化的平臺，全面監(jiān)管每一個末端設(shè)備探測器。

6.數(shù)字孿生集控系統(tǒng)

數(shù)字孿生是利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實的概念，可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。

目前，數(shù)字孿生智慧集控系統(tǒng)已逐步應(yīng)用于智能建筑領(lǐng)域。通過與涉及二十多個子系統(tǒng)全方位集成的平臺以及成熟穩(wěn)定的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配合，數(shù)字孿生集控系統(tǒng)未來必然是用于監(jiān)控和優(yōu)化建筑物運行管理的重要技術(shù)。在提高建筑物的智能化水平和運行效率，實現(xiàn)全生命周期的綠色低碳，提高安全性和可靠度，降低運維成本及能耗等方面將發(fā)揮重要作用。相比系統(tǒng)集成（IBMS），數(shù)字孿生系統(tǒng)能夠在系統(tǒng)集成收集的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用傳感器技術(shù)、云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能等多種技術(shù)手段，與系統(tǒng)集成互相補充和支持。

綜述

總之，數(shù)據(jù)中心智能化的發(fā)展趨勢是多方面的，包括自動化運維、云計算融合、人工智能應(yīng)用、綠色節(jié)能、高可用性和高可擴展性等。這些趨勢將有助于提高數(shù)據(jù)中心的運維效率和可靠性，降低成本和能源消耗，推動數(shù)據(jù)中心全生命周期的可持續(xù)發(fā)展。