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

總則

隨著數(shù)字化時(shí)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(chǔ)、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(shì)。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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等子系統(tǒng)，在智能化設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)業(yè)主的管理模式進(jìn)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(tái)進(jìn)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(jì)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(duì)絞電纜，傳輸介質(zhì)各組成部分的等級(jí)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(dá)到400G以上時(shí)，可采用OM5多模光纜，相比OM3及OM4光纜，擁有更遠(yuǎn)的傳輸距離。并且第10.2.6要求主機(jī)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(jī)柜，采用模塊化設(shè)計(jì)，便于日后的擴(kuò)展和維護(hù)，對(duì)于大規(guī)模光纖連接項(xiàng)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(tái)，實(shí)現(xiàn)跳線、鏈路的查詢和顯示，提高系統(tǒng)可靠性和維護(hù)效率，降低運(yùn)維管理成本。隨著AI、大數(shù)據(jù)及云計(jì)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(duì)比目前的以太網(wǎng)有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

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(jī)房智能化的發(fā)展主要包含以下幾點(diǎn)：

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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(yùn)行。如下圖2為動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)圖：

圖2 動(dòng)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(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)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(xiàng)目實(shí)施前后經(jīng)過實(shí)測(cè)對(duì)比，CLF可以下降25%左右，制冷站節(jié)能率大于20%，預(yù)計(jì)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(chǔ)管理：采用AI算法對(duì)存儲(chǔ)資源進(jìn)行智能調(diào)度和優(yōu)化配置，提高存儲(chǔ)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(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理，挖掘潛在價(jià)值。

● 智能分析預(yù)測(cè)：基于歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能分析和預(yù)測(cè)，為決策提供支持。

3.運(yùn)營管理智能化

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

● 智能運(yùn)維服務(wù)：采用AI算法和自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的故障預(yù)測(cè)、預(yù)警和處理，降低運(yùn)維成本。例如某項(xiàng)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(jī)器人，實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)，并與回路的異常報(bào)警進(jìn)行視頻聯(lián)動(dòng)，預(yù)計(jì)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(jī)房的能耗管理通過數(shù)據(jù)表現(xiàn)并不理想，大部分項(xiàng)目的建設(shè)忽視了后期的運(yùn)維，導(dǎo)致系統(tǒng)在運(yùn)維階段無法達(dá)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(yùn)行時(shí)不夠智能化，很多工作仍然依賴人工操作。大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)無法有效地用于指導(dǎo)運(yùn)行，甚至出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況，造成資源的浪費(fèi)。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(jī)房面臨的這些痛點(diǎn)問題。

● 智能能耗監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(duì)數(shù)據(jù)中心能源系統(tǒng)進(jìn)行智能調(diào)節(jié)和控制，降低能耗。

能源管理系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)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(dá)到“監(jiān)控管一體化”，實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備可監(jiān)可控。對(duì)大樓內(nèi)各種能源（資源）的供應(yīng)與使用環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線計(jì)量、智能化監(jiān)測(cè)、控制與調(diào)節(jié)、故障監(jiān)測(cè)、安全報(bào)警與保護(hù)。我們可以通過軟件直觀地看到每項(xiàng)數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，如下圖3所示：

圖3 能效管理平臺(tái)

而在節(jié)能降耗的前提下，對(duì)于改造或者新建的數(shù)據(jù)中心機(jī)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(shì)，并且相比傳統(tǒng)機(jī)房，還具備以下優(yōu)點(diǎn)：

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(dòng)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(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)連通起來，提升預(yù)知能力，將火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)和影響降至最低，例如可以實(shí)現(xiàn)安防與消防的一體化設(shè)計(jì)，將智能算法集成在熱成像的攝像機(jī)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(gè)優(yōu)點(diǎn)：

● 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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(yàn)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(yàn)水平，及時(shí)性差，而智慧消防可以實(shí)時(shí)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(jì)算等分析技術(shù)，對(duì)收集到的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(duì)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(duì)監(jiān)測(cè)、維保、處置等全流程進(jìn)行數(shù)字化管理，實(shí)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(tái)，對(duì)救援人員、車輛、裝備等實(shí)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(duì)員的現(xiàn)場(chǎng)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(yuǎn)程控制、智能機(jī)器人等，進(jìn)行早期處置，實(shí)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(xiàng)內(nèi)容。而智慧消防可以結(jié)合3D可視化的平臺(tái)，全面監(jiān)管每一個(gè)末端設(shè)備探測(cè)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(yùn)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(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)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(gè)子系統(tǒng)全方位集成的平臺(tái)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(yùn)行管理的重要技術(shù)。在提高建筑物的智能化水平和運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)全生命周期的綠色低碳，提高安全性和可靠度，降低運(yùn)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(jì)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(bǔ)充和支持。

綜述

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