韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：智慧城市數據中心是我國智慧城市建設的重要組成部分，與相關(guān)部門(mén)的開(kāi)放數據存取有著(zhù)密切的聯(lián)系。本文以智能城市數據中心機房監控系統為例，對其核心組成進(jìn)行分析研究，對未來(lái)智慧城市規劃建設提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：院智慧城市；數據中心；建設研究

0 引言

智能城市的建設，數據科學(xué)與技術(shù)發(fā)揮著(zhù)重要作用。通過(guò)高效的網(wǎng)絡(luò )建設，可以實(shí)現信息資源的交換、匯集，并利用現有的智能基礎設施為有關(guān)單位提供信息服務(wù)。自六十年代至今，數據中心經(jīng)歷了三個(gè)階段：計算中心、資訊中心、服務(wù)中心。維基百科把它稱(chēng)為“一個(gè)數據中心，是一個(gè)非常復雜的捐贈。"它不僅僅包括電腦、系統，也包括數據通訊、環(huán)境控制、監控及各種安保設備。數據中心在各行各業(yè)都扮演著(zhù)舉足輕重的角色，為客戶(hù)提供視頻、數據挖掘、高性能計算等服務(wù)。隨著(zhù)云計算技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)的應用與共享也在發(fā)生變化。云計算是傳統計算機和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)發(fā)展的結果，包括網(wǎng)格計算、并行計算、分布式計算、虛擬化和負載平衡等，它是一種全新的計算與資源使用方式。在云計算的背景下，數據中心從*初的數據存儲到基于服務(wù)和應用的信息技術(shù)。在海量的數據服務(wù)中， 只有微軟Azure、亞馬遜EC2、谷歌搜索引擎、Facebook等能夠提供海量的云計算服務(wù)。

1 智慧城市數據中心組成

1.1 硬件基礎設施

智慧城市的資料處理系統由電腦網(wǎng)路、伺服系統儲存、負荷平衡等組成。在此基礎上，以IRSAN為核心的基于LAN的系統，具有快速、安全、方便等特點(diǎn)。首先，對用戶(hù)基礎數據、主題數據和協(xié)作數據進(jìn)行監控和過(guò)濾，以達到合理、高效的局域網(wǎng)、服務(wù)器存儲、負載平衡等功能；其次，對相關(guān)的硬件進(jìn)行了測試和校驗，對服務(wù)器的存貯進(jìn)行檢驗，并對系統的負荷進(jìn)行測試，*終完成系統的裝入，完成智能城市信息系統的每日運營(yíng)與維修工作。如圖 1 所示為智慧城市數據規劃中心，合理設計智能數據中心，將實(shí)際需求、現狀評估、設計實(shí)施、運行維護等多個(gè)要素結合在一起，設計出指標和參數，實(shí)現對數據中心的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器的實(shí)時(shí)監測，為數據中心工作提供了良好的保障

1.2 中心數據庫

智慧城市的實(shí)質(zhì)是對大量的信息進(jìn)行智能化加工、收集、存儲、分類(lèi)、重組和再使用。從“經(jīng)驗治理"向“科學(xué)治理"轉變，是智慧城市建設的一個(gè)重要手段。數據存儲技術(shù)是數據存儲、建模、分析等技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，可以將大量數據存儲和分析；通過(guò)對數據模型的重構，建立了雪花、星型等數據的解析邏輯，實(shí)現了多維數據的高 效整合。通過(guò)使用數據模型技術(shù)，可以將多維數據的不同維度與實(shí)際的表格進(jìn)行直接或間接的聯(lián)系；它能夠分析和建模數據，為實(shí)時(shí)分析、統計分析等工作提供了強有力的支持。

1.3 大數據中心

城市數據的組織方式有很多種，基于地圖的空間結構是其中一種。都市生活節奏的加快，城市數據的時(shí)間尺度也隨之變化。因此，時(shí)空的多維性成為城市數據研究的又一熱點(diǎn)。在對數據進(jìn)行分析和應用時(shí)，充分考慮數據的時(shí)空演化特征，并從多個(gè)角度進(jìn)行數據之間的聯(lián)系分析。

智慧城市的建設中，需要的資料主要有：互聯(lián)網(wǎng)應用、行業(yè)應用、政府信息等。智慧城市建設通常采用政府、行業(yè) 管理、大型企業(yè)等多種形式。因此，基于政府內網(wǎng)和外聯(lián)網(wǎng)，充分利用數據交換平臺，分析挖掘數據，建立一個(gè)支持 各種智能系統的統一數據中心，實(shí)現數據之間的數據處理，為用戶(hù)提供全面的數據服務(wù)和數據安全，見(jiàn)圖 2。

2 智慧城市數據中心建設

2.1 建設目標

智能城市數據中心的建設目的是建立一個(gè)共享和監控中心，實(shí)現數據采集、共享和監控等方面的應用。因此，在建設智慧城市時(shí)，應從四個(gè)層面展開(kāi)：

地監測不同階段的運營(yíng)狀況。利用大量地圖 、POI、人口、車(chē)輛等數據，結合物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等實(shí)時(shí)數據，對各地區的用地狀況進(jìn)行全面的數據統計與數據分析；

加強對大數據應用于城鎮管理。在市政領(lǐng)域，包括運營(yíng)方式、治安、電話(huà)、交通密度、突發(fā)事件處理、環(huán)境保 護等；

通過(guò)“生態(tài)孵化"促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高產(chǎn)業(yè)品質(zhì)。通過(guò)對工業(yè)公司進(jìn)行戰略布局，通過(guò)科技孵化、人才培養等多方面的支持，*終達到產(chǎn)城融合、工業(yè)落地、資源聚集和經(jīng)濟發(fā)展的目的；

要把群眾對公共服務(wù)、交通和醫療等生活服務(wù)的需求結合起來(lái)，做到全面的智慧提升，主動(dòng)服務(wù)，真正提升群眾的滿(mǎn)意度。

2.2 建設思路

數據中心的建設是一項既有軟體又有硬體的綜合系統。首先要掌握各個(gè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)營(yíng)需求，全面地對各個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現狀及現實(shí)需求進(jìn)行剖析，并依據信息需求，對各類(lèi)公司進(jìn)行歸類(lèi)，作出相應的規劃。其次，數據中心的管理員(數據交流平臺)設置數據中心的使用權，對數據進(jìn)行管理；然后根據自身能力，將需要的資料從標準的數據中心中抽取出來(lái)，進(jìn)行同步或異步的更新，再交給數據中心進(jìn)行處理。

在網(wǎng)絡(luò )體系的設計上，采用了以二叉樹(shù)為基礎的樹(shù)型結構，以縱向擴展為基礎，提高了系統的整體功能。但是，這種網(wǎng)絡(luò )拓撲很難解決傳統的樹(shù)型網(wǎng)絡(luò )在核心根節點(diǎn)中產(chǎn)生的海量信息流，導致網(wǎng)絡(luò )的運行效率受到了很大的制約；采用高性能大容量的交換器，僅在一定范圍內減輕負荷，無(wú)法從根源上解決網(wǎng)絡(luò )的過(guò)載和熱點(diǎn)問(wèn)題；由于網(wǎng)絡(luò )的頻寬限制，采用高接口的高性能器件會(huì )產(chǎn)生大量的器件開(kāi)銷(xiāo)，使得大型的數據處理系統難以實(shí)現。因此，基于高帶寬、低延遲、高可靠性、低運行開(kāi)銷(xiāo)、易于管理和管理的特點(diǎn)，數字中心系統中出現了許多新的拓撲。Fat-Tree 解決了熱點(diǎn)問(wèn)題，即向中心交換器增加了“粗"的連接，但是它僅限于中心交換機的數量；VL2 解決了網(wǎng)絡(luò )中的熱點(diǎn)問(wèn)題、提高了系統的可擴充性，但其線(xiàn)路較多；DCell 架構可以很好地滿(mǎn)足業(yè)務(wù)擴充，但其業(yè)務(wù)流的分配不均衡，且擴展的顆粒尺寸較大；BCube 架構以一個(gè)以數據為基礎的容器為基礎，它與當前“Data Center in aBox"的理念相一致，具有很好的性能，不過(guò)需要更多的擴充。

2.3 建設方案

2.3.1 核心軟硬件設施的構建

第一，要包括目前的數據標準、交換標準、平臺標準等；第二，要有網(wǎng)絡(luò )、存儲器、服務(wù)器、開(kāi)關(guān)、傳感器等硬件架構；第三，包括實(shí)體、網(wǎng)路、資料、應用、平臺等。其中的安全條款主要有：實(shí)體、網(wǎng)路、資料、應用程式、平臺等。建立一個(gè)協(xié)調高效的軟件環(huán)境，保障數據中心的安全、穩定的工作環(huán)境。

2.3.2 數據的采集

通過(guò)數據交換平臺、采集適配器、ETL軟件等采集接口，實(shí)現了 ODS 數據庫的數據采集和非結構數據的采集。

2.3.3 數據的處理

建立運行管理平臺、數據管理平臺等軟件平臺，實(shí)現對系統的關(guān)鍵數據、業(yè)務(wù)數據統一的標識和加密，實(shí)現全生命周期管理和過(guò)程監控，實(shí)現數據管理、入侵檢測、身份認證等功能。數據加密、訪(fǎng)問(wèn)控制和安全審計是確保數據 安全可靠的重要措施

2.3.4 合并

建立了相應的數據交換平臺，在此基礎上，開(kāi)發(fā)了多種業(yè)務(wù)接口，及時(shí)發(fā)布各類(lèi)主要數據和業(yè)務(wù)數據，并與其他智慧城市的業(yè)務(wù)系統對接，實(shí)現了信息資源的*優(yōu)化和*大限度的利用。

2.3.5 數據的處理與應用

根據智能城市決策分析的需要，收集、整理、建模、提取、分析等多種信息，以滿(mǎn)足智能管理、控制、傳輸等方面的改進(jìn)，提高智能決策和反應能力，有效促進(jìn)城市管理。智慧城市數據中心的建成，進(jìn)一步提高了城市的智能決策和快速響應能力，為城市整體管理做出了重大貢獻。

隨著(zhù)時(shí)間的推移，網(wǎng)絡(luò )的不斷發(fā)展，人們的生活、學(xué)習、工作都變得更加便捷。在智能交通系統中，運用基于傳感器、監控視頻 、GPS等技術(shù)的大數據技術(shù)，為用戶(hù)提供*優(yōu)的出行路徑。同時(shí)，通過(guò)對交通流量的統計，可以有效地分析和處理交通堵塞。大數據推動(dòng)著(zhù)城市的規劃與建設。比如，在政府一級，可以通過(guò)數據為大學(xué)提供專(zhuān)業(yè)支 持，既能加強政府間的協(xié)作，又能增強政府在城市管理中的作用。

3 云計算時(shí)代的城市數據中心建設展望

3.1 建設背景

云計算是一種將網(wǎng)格、分布式和并行計算相結合的技術(shù)，它是當前社會(huì )和經(jīng)濟發(fā)展的一種業(yè)務(wù)方式。云計算依賴(lài)于數據中心，沒(méi)有了云數據，云計算將不能使用企業(yè)或單位的數據來(lái)制定產(chǎn)品的組織規則。從本質(zhì)上說(shuō)，云數據能夠對各個(gè)企業(yè)、事業(yè)單位的數據進(jìn)行采集，并將各個(gè)領(lǐng)域的數據資源集中起來(lái)進(jìn)行運算，使其具有較高的代表性，對提高其應用價(jià)值具有重要意義。為了提高計算的安全性和可靠性，云計算在實(shí)際應用中需要滿(mǎn)足分布式的數據處理需求。對使用者而言，每天消耗的資料都能被安全地儲存在云端資料服務(wù)中，而不用擔心資料遺失造成的個(gè)人資料泄漏。云計算對用戶(hù)產(chǎn)生的數據進(jìn)行去敏感處理，才能將其直接用于企業(yè)的生產(chǎn)和運營(yíng)，從而避免用戶(hù)的個(gè)人信息被侵犯。這種集約化的數據處理方法，不但提高了數據資源的使用效率，而且從根本上改變了數據的本質(zhì)，使用戶(hù)的數據資源具有更高的指導意義。

3.2 數據中心建設存在的問(wèn)題

隨著(zhù)云計算技術(shù)的不斷發(fā)展，在數據中心的建設上也遇到了一些問(wèn)題，這些問(wèn)題已經(jīng)嚴重地制約了云計算的順利發(fā)展和數據中心的建設。在云環(huán)境下，數據中心的建設 面臨著(zhù)以下幾個(gè)問(wèn)題：首先是網(wǎng)絡(luò )的架構問(wèn)題。傳統的三層結構會(huì )產(chǎn)生較大的時(shí)延， 從而很大地影響到存儲過(guò)程，所以對其進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。第二，由于傳統的數據中心系統的建設，導致了數據和存儲網(wǎng)絡(luò )的分離，從而限制了數據中心的資源集成，加快了其發(fā)展。第三點(diǎn)是虛擬化。為了更好地利用虛擬設備，提高數據中心硬件資源的利用率，本文提出了一種新的虛擬技術(shù)。第四點(diǎn)，就是安全性。 云計算技術(shù)的不斷發(fā)展，使得數據中心業(yè)務(wù)越來(lái)越不穩定，越來(lái)越開(kāi)放，越來(lái)越安全。在當前的數據中心建設中，如何保證安全穩定的運行是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。第五，過(guò)度使用能量。 由于云技術(shù)的引進(jìn)，大大增加了數據中心的能耗。為了促進(jìn)數據中心的持續健康發(fā)展，需要尋找一條高效、綠色、節能的技術(shù)路線(xiàn)，以保證新數據中心的建設。

4 安科瑞AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理系統

4.1平臺組成

安科瑞電氣緊跟數據中心發(fā)展形式，推出AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理解決方案，包含有電力監控、動(dòng)環(huán)監控、消防監控、能耗統計分析、智能照明控制以及新能源監測幾個(gè)子系統。集成了變配電監測、電源備自投、電氣接點(diǎn)測溫、智能照明控制、電能質(zhì)量監測及治理、蓄電池在線(xiàn)監測、精密配電監控、智能母線(xiàn)監控以電氣火災、應急照明及疏散指示等多種子功能，能夠幫助用戶(hù)實(shí)時(shí)掌握數據中心的運行情況，保障數據中心可靠、安全、節約、有序、低碳的運行，輔助運維團隊提升數據中心能效、資源利用率和可用性，提高運維效率并降低運維成本。

AcrelEMS數據中心綜合能效管理系統，為數據中心的能源管理提供的監測和控制，主要分為電力監控、動(dòng)環(huán)監控、能耗統計分析（能源管理）、蓄電池監控、精密配電監控、智能母線(xiàn)監控、智能照明、消防相關(guān)的子系統。

4.2 平臺拓撲圖

4.3 能耗統計分析（能源管理）解決方案

4.3.1 系統介紹

建立高效的能耗監測管理系統，對建筑各類(lèi)耗能設備能耗數據進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，對采集數據進(jìn)行統計和分析。能夠合理的確定各區域建筑能耗經(jīng)濟指標及績(jì)效考核指標，發(fā)現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動(dòng)節能的意識。

4.3.2系統功能

1)搭建數據中心智慧能源管理系統的基本框架，對各個(gè)用能環(huán)節進(jìn)行實(shí)時(shí)監測；

2）排碳數據化：通過(guò)系統可實(shí)現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實(shí)現低碳辦公數據化；

3）區域能效比：實(shí)現建筑單位內區域能耗對比，方便能耗考核；

4）同期能效比：實(shí)現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

5）能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

6）能耗競爭排名：各個(gè)功能區能耗對比，實(shí)現能耗排名，增強工作人員的節能意識；

7）對能耗的使用數據進(jìn)行綜合的分析、統計、打印和查詢(xún)等功能，并根據能耗監測管理系統的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營(yíng)管理部門(mén)提供可靠的依據；

8）能耗數據采集，隨時(shí)查詢(xún)，并根據采集數據進(jìn)行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀表故障進(jìn)行報警，提高系統信息化、自動(dòng)化水平。

4.3.3產(chǎn)品選型

4.4 安科瑞蓄電池監測系統解決方案

4.4.1產(chǎn)品介紹

安科瑞公司ABAT系列鉛酸蓄電池在線(xiàn)監測系統是在線(xiàn)電池監測產(chǎn)品，可以提前對失效的鉛酸蓄電池進(jìn)行預警及電池均衡，符合ANSI/TIA-942標準要求。

??該系統具有監測電池的電壓、內阻與內部溫度功能，安裝、維護與接入非常方便。系統主要由ABAT-S模塊、ABAT-C模塊及ABAT-M采集器組成，可通過(guò)采集器查詢(xún)告警與實(shí)時(shí)數據、設置參數等，可選配監測平臺實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化集中管理。

4.5 安科瑞智能母線(xiàn)監測解決方案

4.5.1產(chǎn)品介紹

數據中心IT服務(wù)器配電傳統采用精密配電柜，占用空間較大，配電線(xiàn)纜多，新增設備不便，為了節省面積，智能小母線(xiàn)方案由于不占用機房面積、可按需靈活插拔，受到很多數據中心的青睞，被越來(lái)越多的應用。

安科瑞智能母線(xiàn)監控產(chǎn)品分為交流和直流母線(xiàn)監控兩類(lèi)，包括始端箱監測模塊、插接箱監測模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線(xiàn)槽連接器紅外測溫模塊用于監測母線(xiàn)槽的運行溫度，確保母線(xiàn)槽配電安全。通過(guò)標準網(wǎng)線(xiàn)手拉手簡(jiǎn)單組網(wǎng)，可以實(shí)現任意插接箱檢修或更換時(shí)不影響其他在線(xiàn)運行的插接箱的數據上傳通訊。

4.5.2 產(chǎn)品選型

4.6 安科瑞精密配電管理系統解決方案

4.6.1產(chǎn)品介紹

系統可以展示精密配電柜內進(jìn)線(xiàn)和饋線(xiàn)回路電氣參數，包括電流電壓功率電能以及開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并可以對數據進(jìn)行報警設置和分級，數據取自精密配電柜測量模塊。

5 小結

在未來(lái)的生產(chǎn)和生活中，數據中心的重要性與日俱增， 確保數據中心能夠滿(mǎn)足云計算時(shí)代的需求，提升服務(wù)的可靠性和效率，從而達到節能環(huán)保的目的。新一代數據中心的發(fā)展方向是：減少I(mǎi)T運營(yíng)成本，提高管理效率，提高業(yè)務(wù)靈活性，提高安全性，提高可靠性，減少能源消耗。

參考文獻

[1]丁都，張滿(mǎn)，李舜.智慧供水：破解水務(wù)行業(yè)發(fā)展困局[J].上 海信息化，2020( 11 )：44-46.

[2]王晶晶.智慧城市數據中心建設研究

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版

作者簡(jiǎn)介：韓歡慶，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數據中心的設計與應用。