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模塊化數據中心

1 成果簡介本項目是基于云計算技術開發的模塊化數據中心，將成為未來云服務端的主要模式，是新一代的綠色智能數據中心。設計思路：是一種具有通用性和便于維護的模塊化（集裝箱式）數據中心，為微數據中心模式的運行提供硬件支撐，這種模塊化數據中心相比于現有的數據中心更有利于分散部署和運行維護，與目前業內的其它廠商的集裝箱數據中心相比，不過多追求于單位面積所容納的數據處理能力，而是側重于 IT 設備、供配電設備以及制冷設備的模塊化設計，側重于利用物聯網技術加強集裝箱數據中心的綜合監控能力和遠程運維能力，提高數據中心整體的模塊化程度，降低數據中心的維護、維修難度，縮短數據中心的部署和維修時間，提高數據中心的組態性，降低云計算的運行成本。本項目開發的模塊化數據中心為軟件與硬件相融合的產品。在完成集裝箱數據中心設計的同時，開發一整套云計算管理中間件，用于對整個云計算平臺的管理、維護，為應用提供安全、高性能、可擴展、可管理、可靠和可伸縮的軟件支撐平臺。圖 1 加工定制現場根據模塊化數據中心的功能要求，依據國家有關標準和規范，結合各種系統運行特點進行總體設計。設計方案以功能完善、技術規范、安全可靠為主，確保系統的可靠安全運行，滿足微數據中心運行模式對集裝箱數據中心的要求。模塊化數據中心包括六個子系統和一個云計算服務管理平臺。（ 1）智能 IT 設施系統；（ 2）箱體及智能機柜；（ 3）智能電源管理系統；（ 4）智能制冷系統；（ 5）智能防雷保護系統；（ 6）物聯網智能監控系統。其中子系統（ 6）除了包括對模塊箱體內部溫度、濕度和外部溫度的環境監控、箱體內動力設備的監控、空調制冷設備的監控，還包括消防系統和安全門禁系統，是一個基于先進物聯網技術和理念的綜合監控系統。模塊化數據中心的設計思路以最優化的綜合統籌設計和系統實施，提高這種綠色智能數據中心關鍵設備的供給能力。針對微數據中心模式的應用，模塊化數據中心的設計從整體規劃、集成、服務、運營、管理等幾個方面綜合考慮。2 技術指標（ 1）安全可靠性云數據中心必須具有高可靠性的，不能出現單點故障。要對數據中心布局、結構設計、設備選型、日常維護等方面進行高可靠性的設計和建設。在關鍵設備采用硬件備份、冗余等高可靠性技術的基礎上，采用物聯網技術及相關的軟件技術提供較強的管理機制、控制手段和監控與安全保密等技術措施提高云數據中心的安全可靠性。（ 2）靈活性與可擴展性集裝箱數據中心具有良好的靈活性和可擴展性，能夠根據今后業務的不斷深入發展的需要，擴大設備容量和提高用戶數量和質量的功能。具備支持多種網絡傳輸、多種物理接口的能力，提供技術升級、設備更新的靈活性。（ 3）通用性目前的市場上的集裝箱數據中心在機架的設計上往往按照特定的 IT 設備的安裝尺寸進行設計，力求空間的充分利用而犧牲通用性，我們設計的云數據中心要能夠適應多數的服務器結構，以滿足一定階段內利用集裝箱對傳統數據中心改造的要求，側重于數據中心的通用性。（ 4）標準化雖然集裝箱數據中心尚處于發展的初級階段，未出臺針對集裝箱數據中心的國際、國家標準，但在系統的結構設計中務求基于國際標準和國家頒布的有關標準，包括各種建筑、機房設計標準，電力電氣保障標準以及計算機局域網、廣域網標準，堅持統一規范的原則，并為多模塊部署的增容奠定基礎。3 應用說明針對模塊化數據中心最大的特點是便于部署和完善的遠程監控能力，結合清華大學信息技術研究院在海量數據處理方面的優勢，綜合云計算平臺的應用，提出一種新的計算基礎設施運營方式，稱之為微數據中心模式。所謂微數據中心模式是針對一個單位或者一個特定區域，根據這個單位或者特定區域的應用需求部署模塊化數據中心，這個數據中心為該局部范圍提供云平臺服務，用戶不需要高性能的計算機即可擁有高性能的計算能力和高性能計算機提供的服務，不需要都具備高速電信服務商互聯網連接即可獲得高性能的網絡連接，與此同時可以享受云平臺所提供的各種服務。微數據中心的部署方式不同于現有的分散數據中心方式，微模式利用模塊化可伸縮、便于維護的特點，將數據中心部署到用戶側，使其更接近于用戶的應用。模塊化數據中心內部設備完全采用模塊化設計，利用物聯網的技術實現模塊化設備的有效監控和科學管理。數據中心出現故障時不需要現場專業的技術人員維護、維修，僅僅由操作人員即可通過完善的物聯網監控系統和科學的設備管理系統即可完成數據中心的維護、維修，最大程度上的模塊化設計又可以保證數據中心的快速修復，這樣將極大降低分散部署數據中心的維護、維修費用，從而為微數據中心運行模式提供實際支撐。作為一種新型的計算基礎設施運營方式，為了實現一種比“ 濕租” 模式更進一步的應用方式，提供用戶和客戶所需計算平臺，在模塊化數據中心設計的同時將開發一整套云計算服務管理平臺。實現對整個云平臺的管理、維護，為應用提供安全、高性能、可擴展、可管理、可靠和可伸縮的服務，實現基于云計算的產品創新和應用模式創新。4 效益分析超過 70%的全球前 1000 企業都將在今后 5 年內對數據中心的設備進行更新與擴展，應用和計算密度的快速增長，使得資本壓力不斷上升，數據中心的電力消耗在過去 10 年增長了 5 倍，一臺 1U 服務器的使用成本高達采購成本的 2 倍，并且還在繼續增加、能源價格飆升也導致更加困難的局面，用于空調冷卻的電力甚至超過了計算用的電力。傳統數據中心IDC 能源的巨大消耗急需呼喚新一代數據中心的出現。因此，模塊化數據中心將有 70%市場需求率。模塊化數據中心的設計與升級方便，一體化交付，貨到即用，靈活部署，智能化管理技術保證數據中心上線后可以無人值守，具有便捷的移動性、易部署性和智能性，可以作為移動式數據中心、企業政府的數據中心以及大型云數據中心的部署模塊。項目研發初期投資 1000 萬元。形成建設規模達年產 50 套模塊化數據中心后，年銷售總額預計超 30000 萬元。5 合作方式商談。6 所屬行業領域信息領域。

清華大學 2021-04-13

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