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劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:智慧城市數(shù)據(jù)中心是我國智慧城市建設(shè)的重要組成部分,與相關(guān)部門的開放數(shù)據(jù)存取有著密切的聯(lián)系。本文以智能城市數(shù)據(jù)中心機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)為例,對其核心組成進(jìn)行分析研究,對未來智慧城市規(guī)劃建設(shè)提供一定的借鑒。
關(guān)鍵詞:院智慧城市;數(shù)據(jù)中心;建設(shè)研究
0 引言
智能城市的建設(shè),數(shù)據(jù)科學(xué)與技術(shù)發(fā)揮著重要作用。通過高效的網(wǎng)絡(luò)建設(shè),可以實現(xiàn)信息資源的交換、匯集,并利用現(xiàn)有的智能基礎(chǔ)設(shè)施為有關(guān)單位提供信息服務(wù)。自六十年代至今,數(shù)據(jù)中心經(jīng)歷了三個階段:計算中心、資訊中心、服務(wù)中心。維基百科把它稱為“一個數(shù)據(jù)中心,是一個非常復(fù)雜的捐贈。"它不僅僅包括電腦、系統(tǒng),也包括數(shù)據(jù)通訊、環(huán)境控制、監(jiān)控及各種安保設(shè)備。數(shù)據(jù)中心在各行各業(yè)都扮演著舉足輕重的角色,為客戶提供視頻、數(shù)據(jù)挖掘、高性能計算等服務(wù)。隨著云計算技術(shù)的飛速發(fā)展,信息技術(shù)的應(yīng)用與共享也在發(fā)生變化。云計算是傳統(tǒng)計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果,包括網(wǎng)格計算、并行計算、分布式計算、虛擬化和負(fù)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(shù)據(jù)中心從*初的數(shù)據(jù)存儲到基于服務(wù)和應(yīng)用的信息技術(shù)。在海量的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心組成
1.1 硬件基礎(chǔ)設(shè)施
智慧城市的資料處理系統(tǒng)由電腦網(wǎng)路、伺服系統(tǒng)儲存、負(fù)荷平衡等組成。在此基礎(chǔ)上,以IRSAN為核心的基于LAN的系統(tǒng),具有快速、安全、方便等特點(diǎn)。首先,對用戶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、主題數(shù)據(jù)和協(xié)作數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和過濾,以達(dá)到合理、高效的局域網(wǎng)、服務(wù)器存儲、負(fù)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(tǒng)的負(fù)荷進(jìn)行測試,*終完成系統(tǒng)的裝入,完成智能城市信息系統(tǒng)的每日運(yùn)營與維修工作。如圖 1 所示為智慧城市數(shù)據(jù)規(guī)劃中心,合理設(shè)計智能數(shù)據(jù)中心,將實際需求、現(xiàn)狀評估、設(shè)計實施、運(yùn)行維護(hù)等多個要素結(jié)合在一起,設(shè)計出指標(biāo)和參數(shù),實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的實時監(jiān)測,為數(shù)據(jù)中心工作提供了良好的保障
1.2 中心數(shù)據(jù)庫
智慧城市的實質(zhì)是對大量的信息進(jìn)行智能化加工、收集、存儲、分類、重組和再使用。從“經(jīng)驗治理"向“科學(xué)治理"轉(zhuǎn)變,是智慧城市建設(shè)的一個重要手段。數(shù)據(jù)存儲技術(shù)是數(shù)據(jù)存儲、建模、分析等技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù),可以將大量數(shù)據(jù)存儲和分析;通過對數(shù)據(jù)模型的重構(gòu),建立了雪花、星型等數(shù)據(jù)的解析邏輯,實現(xiàn)了多維數(shù)據(jù)的高 效整合。通過使用數(shù)據(jù)模型技術(shù),可以將多維數(shù)據(jù)的不同維度與實際的表格進(jìn)行直接或間接的聯(lián)系;它能夠分析和建模數(shù)據(jù),為實時分析、統(tǒng)計分析等工作提供了強(qiáng)有力的支持。
1.3 大數(shù)據(jù)中心
城市數(shù)據(jù)的組織方式有很多種,基于地圖的空間結(jié)構(gòu)是其中一種。都市生活節(jié)奏的加快,城市數(shù)據(jù)的時間尺度也隨之變化。因此,時空的多維性成為城市數(shù)據(jù)研究的又一熱點(diǎn)。在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和應(yīng)用時,充分考慮數(shù)據(jù)的時空演化特征,并從多個角度進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系分析。
智慧城市的建設(shè)中,需要的資料主要有:互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、行業(yè)應(yīng)用、信息等。智慧城市建設(shè)通常采用、行業(yè) 管理、大型企業(yè)等多種形式。因此,基于內(nèi)網(wǎng)和外聯(lián)網(wǎng),充分利用數(shù)據(jù)交換平臺,分析挖掘數(shù)據(jù),建立一個支持 各種智能系統(tǒng)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心,實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)處理,為用戶提供全面的數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)安全,見圖 2。
2 智慧城市數(shù)據(jù)中心建設(shè)
2.1 建設(shè)目標(biāo)
智能城市數(shù)據(jù)中心的建設(shè)目的是建立一個共享和監(jiān)控中心,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、共享和監(jiān)控等方面的應(yīng)用。因此,在建設(shè)智慧城市時,應(yīng)從四個層面展開:
地監(jiān)測不同階段的運(yùn)營狀況。利用大量地圖 、POI、人口、車輛等數(shù)據(jù),結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等實時數(shù)據(jù),對各地區(qū)的用地狀況進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與數(shù)據(jù)分析;
加強(qiáng)對大數(shù)據(jù)應(yīng)用于城鎮(zhèn)管理。在領(lǐng)域,包括運(yùn)營方式、治安、電話、交通密度、突發(fā)事件處理、環(huán)境保 護(hù)等;
通過“生態(tài)孵化"促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,提高產(chǎn)業(yè)品質(zhì)。通過對工業(yè)公司進(jìn)行戰(zhàn)略布局,通過科技孵化、人才培養(yǎng)等多方面的支持,*終達(dá)到產(chǎn)城融合、工業(yè)落地、資源聚集和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目的;
要把群眾對公共服務(wù)、交通和醫(yī)療等生活服務(wù)的需求結(jié)合起來,做到全面的智慧提升,主動服務(wù),真正提升群眾的滿意度。
2.2 建設(shè)思路
數(shù)據(jù)中心的建設(shè)是一項既有軟體又有硬體的綜合系統(tǒng)。首先要掌握各個產(chǎn)業(yè)的經(jīng)營需求,全面地對各個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及現(xiàn)實需求進(jìn)行剖析,并依據(jù)信息需求,對各類公司進(jìn)行歸類,作出相應(yīng)的規(guī)劃。其次,數(shù)據(jù)中心的管理員(數(shù)據(jù)交流平臺)設(shè)置數(shù)據(jù)中心的使用權(quán),對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理;然后根據(jù)自身能力,將需要的資料從標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)中心中抽取出來,進(jìn)行同步或異步的更新,再交給數(shù)據(jù)中心進(jìn)行處理。
在網(wǎng)絡(luò)體系的設(shè)計上,采用了以二叉樹為基礎(chǔ)的樹型結(jié)構(gòu),以縱向擴(kuò)展為基礎(chǔ),提高了系統(tǒng)的整體功能。但是,這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜茈y解決傳統(tǒng)的樹型網(wǎng)絡(luò)在核心根節(jié)點(diǎn)中產(chǎn)生的海量信息流,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)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(nèi)減輕負(fù)荷,無法從根源上解決網(wǎng)絡(luò)的過載和熱點(diǎn)問題;由于網(wǎng)絡(luò)的頻寬限制,采用高接口的高性能器件會產(chǎn)生大量的器件開銷,使得大型的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)難以實現(xiàn)。因此,基于高帶寬、低延遲、高可靠性、低運(yùn)行開銷、易于管理和管理的特點(diǎn),數(shù)字中心系統(tǒng)中出現(xiàn)了許多新的拓?fù)?。Fat-Tree 解決了熱點(diǎn)問題,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(jī)的數(shù)量;VL2 解決了網(wǎng)絡(luò)中的熱點(diǎn)問題、提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)充性,但其線路較多;DCell 架構(gòu)可以很好地滿足業(yè)務(wù)擴(kuò)充,但其業(yè)務(wù)流的分配不均衡,且擴(kuò)展的顆粒尺寸較大;BCube 架構(gòu)以一個以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的容器為基礎(chǔ),它與當(dāng)前“Data Center in aBox"的理念相一致,具有很好的性能,不過需要更多的擴(kuò)充。
2.3 建設(shè)方案
2.3.1 核心軟硬件設(shè)施的構(gòu)建
第一,要包括目前的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、交換標(biāo)準(zhǔn)、平臺標(biāo)準(zhǔn)等;第二,要有網(wǎng)絡(luò)、存儲器、服務(wù)器、開關(guān)、傳感器等硬件架構(gòu);第三,包括實體、網(wǎng)路、資料、應(yīng)用、平臺等。其中的安全條款主要有:實體、網(wǎng)路、資料、應(yīng)用程式、平臺等。建立一個協(xié)調(diào)高效的軟件環(huán)境,保障數(shù)據(jù)中心的安全、穩(wěn)定的工作環(huán)境。
2.3.2 數(shù)據(jù)的采集
通過數(shù)據(jù)交換平臺、采集適配器、ETL軟件等采集接口,實現(xiàn)了 ODS 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)采集和非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的采集。
2.3.3 數(shù)據(jù)的處理
建立運(yùn)行管理平臺、數(shù)據(jù)管理平臺等軟件平臺,實現(xiàn)對系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一的標(biāo)識和加密,實現(xiàn)全生命周期管理和過程監(jiān)控,實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、入侵檢測、身份認(rèn)證等功能。數(shù)據(jù)加密、訪問控制和安全審計是確保數(shù)據(jù) 安全可靠的重要措施
2.3.4 合并
建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換平臺,在此基礎(chǔ)上,開發(fā)了多種業(yè)務(wù)接口,及時發(fā)布各類主要數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),并與其他智慧城市的業(yè)務(wù)系統(tǒng)對接,實現(xiàn)了信息資源的*優(yōu)化和*大限度的利用。
2.3.5 數(shù)據(jù)的處理與應(yīng)用
根據(jù)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,以滿足智能管理、控制、傳輸?shù)确矫娴母倪M(jìn),提高智能決策和反應(yīng)能力,有效促進(jìn)城市管理。智慧城市數(shù)據(jù)中心的建成,進(jìn)一步提高了城市的智能決策和快速響應(yīng)能力,為城市整體管理做出了重大貢獻(xiàn)。
隨著時間的推移,網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展,人們的生活、學(xué)習(xí)、工作都變得更加便捷。在智能交通系統(tǒng)中,運(yùn)用基于傳感器、監(jiān)控視頻 、GPS等技術(shù)的大數(shù)據(jù)技術(shù),為用戶提供*優(yōu)的出行路徑。同時,通過對交通流量的統(tǒng)計,可以有效地分析和處理交通堵塞。大數(shù)據(jù)推動著城市的規(guī)劃與建設(shè)。比如,在一級,可以通過數(shù)據(jù)為大學(xué)提供專業(yè)支 持,既能加強(qiáng)間的協(xié)作,又能增強(qiáng)在城市管理中的作用。
3 云計算時代的城市數(shù)據(jù)中心建設(shè)展望
3.1 建設(shè)背景
云計算是一種將網(wǎng)格、分布式和并行計算相結(jié)合的技術(shù),它是當(dāng)前社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一種業(yè)務(wù)方式。云計算依賴于數(shù)據(jù)中心,沒有了云數(shù)據(jù),云計算將不能使用企業(yè)或單位的數(shù)據(jù)來制定產(chǎn)品的組織規(guī)則。從本質(zhì)上說,云數(shù)據(jù)能夠?qū)Ω鱾€企業(yè)、事業(yè)單位的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,并將各個領(lǐng)域的數(shù)據(jù)資源集中起來進(jìn)行運(yùn)算,使其具有較高的代表性,對提高其應(yīng)用價值具有重要意義。為了提高計算的安全性和可靠性,云計算在實際應(yīng)用中需要滿足分布式的數(shù)據(jù)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(dān)心資料遺失造成的個人資料泄漏。云計算對用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)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(yùn)營,從而避免用戶的個人信息被侵犯。這種集約化的數(shù)據(jù)處理方法,不但提高了數(shù)據(jù)資源的使用效率,而且從根本上改變了數(shù)據(jù)的本質(zhì),使用戶的數(shù)據(jù)資源具有更高的指導(dǎo)意義。
3.2 數(shù)據(jù)中心建設(shè)存在的問題
隨著云計算技術(shù)的不斷發(fā)展,在數(shù)據(jù)中心的建設(shè)上也遇到了一些問題,這些問題已經(jīng)嚴(yán)重地制約了云計算的順利發(fā)展和數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。在云環(huán)境下,數(shù)據(jù)中心的建設(shè) 面臨著以下幾個問題:首先是網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)問題。傳統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的時延, 從而很大地影響到存儲過程,所以對其進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。第二,由于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的建設(shè),導(dǎo)致了數(shù)據(jù)和存儲網(wǎng)絡(luò)的分離,從而限制了數(shù)據(jù)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(shè)備,提高數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)越來越不穩(wěn)定,越來越開放,越來越安全。在當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心建設(shè)中,如何保證安全穩(wěn)定的運(yùn)行是一個迫切需要解決的問題。第五,過度使用能量。 由于云技術(shù)的引進(jìn),大大增加了數(shù)據(jù)中心的能耗。為了促進(jìn)數(shù)據(jù)中心的持續(xù)健康發(fā)展,需要尋找一條高效、綠色、節(jié)能的技術(shù)路線,以保證新數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。
4 安科瑞AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)
4.1平臺組成
安科瑞電氣緊跟數(shù)據(jù)中心發(fā)展形式,推出AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理解決方案,包含有電力監(jiān)控、動環(huán)監(jiān)控、消防監(jiān)控、能耗統(tǒng)計分析、智能照明控制以及新能源監(jiān)測幾個子系統(tǒng)。集成了變配電監(jiān)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(jiān)測及治理、蓄電池在線監(jiān)測、精密配電監(jiān)控、智能母線監(jiān)控以電氣火災(zāi)、應(yīng)急照明及疏散指示等多種子功能,能夠幫助用戶實時掌握數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行情況,保障數(shù)據(jù)中心可靠、安全、節(jié)約、有序、低碳的運(yùn)行,輔助運(yùn)維團(tuán)隊提升數(shù)據(jù)中心能效、資源利用率和可用性,提高運(yùn)維效率并降低運(yùn)維成本。
AcrelEMS數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng),為數(shù)據(jù)中心的能源管理提供全面的監(jiān)測和控制,主要分為電力監(jiān)控、動環(huán)監(jiān)控、能耗統(tǒng)計分析(能源管理)、蓄電池監(jiān)控、精密配電監(jiān)控、智能母線監(jiān)控、智能照明、消防相關(guān)的子系統(tǒng)。
4.2 平臺拓?fù)鋱D
4.3 能耗統(tǒng)計分析(能源管理)解決方案
4.3.1 系統(tǒng)介紹
建立高效的能耗監(jiān)測管理系統(tǒng),對建筑各類耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實時測量,對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各區(qū)域建筑能耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及績效考核指標(biāo),發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費(fèi)情況,提高人員主動節(jié)能的意識。
4.3.2系統(tǒng)功能
1)搭建數(shù)據(jù)中心智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架,對各個用能環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān)測;
2)排碳數(shù)據(jù)化:通過系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析(包括水、電、能量),實現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化;
3)區(qū)域能效比:實現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對比,方便能耗考核;
4)同期能效比:實現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對比,方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析;
5)能耗評估管理:按照能源消耗定額標(biāo)準(zhǔn)約束值、標(biāo)準(zhǔn)值、引導(dǎo)值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標(biāo);
6)能耗競爭排名:各個功能區(qū)能耗對比,實現(xiàn)能耗排名,增強(qiáng)工作人員的節(jié)能意識;
7)對能耗的使用數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能,并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運(yùn)營管理部門提供可靠的依據(jù);
8)能耗數(shù)據(jù)采集,隨時查詢,并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,監(jiān)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(tǒng)信息化、自動化水平。
4.3.3產(chǎn)品選型
4.4 安科瑞蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)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監(jiān)測系統(tǒng)是在線電池監(jiān)測產(chǎn)品,可以提前對失效的鉛酸蓄電池進(jìn)行預(yù)警及電池均衡,符合ANSI/TIA-942標(biāo)準(zhǔn)要求。
??該系統(tǒng)具有監(jiān)測電池的電壓、內(nèi)阻與內(nèi)部溫度功能,安裝、維護(hù)與接入非常方便。系統(tǒng)主要由ABAT-S模塊、ABAT-C模塊及ABAT-M采集器組成,可通過采集器查詢告警與實時數(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)等,可選配監(jiān)測平臺實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集中管理。
4.4.2 產(chǎn)品選型
4.5 安科瑞智能母線監(jiān)測解決方案
4.5.1產(chǎn)品介紹
數(shù)據(jù)中心IT服務(wù)器配電傳統(tǒng)采用精密配電柜,占用空間較大,配電線纜多,新增設(shè)備不便,為了節(jié)省面積,智能小母線方案由于不占用機(jī)房面積、可按需靈活插拔,受到很多數(shù)據(jù)中心的青睞,被越來越多的應(yīng)用。
安科瑞智能母線監(jiān)控產(chǎn)品分為交流和直流母線監(jiān)控兩類,包括始端箱監(jiān)測模塊、插接箱監(jiān)測模塊以及觸摸屏,另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用于監(jiān)測母線槽的運(yùn)行溫度,確保母線槽配電安全。通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線手拉手簡單組網(wǎng),可以實現(xiàn)任意插接箱檢修或更換時不影響其他在線運(yùn)行的插接箱的數(shù)據(jù)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(tǒng)解決方案
4.6.1產(chǎn)品介紹
系統(tǒng)可以展示精密配電柜內(nèi)進(jìn)線和饋線回路電氣參數(shù),包括電流電壓功率電能以及開關(guān)狀態(tài),并可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行報警設(shè)置和分級,數(shù)據(jù)取自精密配電柜測量模塊。
4.6.2 產(chǎn)品選型
5 小結(jié)
在未來的生產(chǎn)和生活中,數(shù)據(jù)中心的重要性與日俱增, 確保數(shù)據(jù)中心能夠滿足云計算時代的需求,提升服務(wù)的可靠性和效率,從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。新一代數(shù)據(jù)中心的發(fā)展方向是:減少IT運(yùn)營成本,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(xiàn)
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作者簡介:劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事數(shù)據(jù)中心的設(shè)計與應(yīng)用