浅谈数据中心精细化建设策略分析

安科瑞  王明单

摘要：通过分析用户需求、建设和运维等多方对数据中心建设的要求；结合国家政策、数据中心发展趋势，创新性地引入关键因素多角度分析法。同时系统性地提出数据中心高质量发展中如何进行精细化建设的策略。

关键词：数据中心；数字化；精细化；上架率；PUE

0引言

近年来，全球数字化转型带来了数据的快速增长。数据中心作为数据的载体，承载了千行百业数字化转型信息系统基础的重任，已经成为社会不可或缺的“数字底座”。在国家十四五规划、新基建、东数西算与行业数字化的驱动下，数据中心进入持续高速发展期；同时也正由高速发展向高质量发展演进。数据中心需面对需求多样化、质量高要求、运营智能化和建设绿色低碳等多种重要因素，其精细化建设变得越来越重要。

1需求分析

数据中心的精细化建设需要对政策与趋势、用户需求和建设与运维要求进行综合分析。

1.1政策与趋势分析

目前，数据中心在规模化发展的基础上，其布局和发展进入了政策和行业驱动的新阶段。首先，一体化大数据中心政策推动数据中心布局优化，促进数据中心协同发展。全国一体化大数据中心、新型数据中心等政策文件的出台及东数西算工程的实施，为数据中心协同、一体化发展指明方向。数据中心的布局应结合国家的政策进行统筹和适度集约，并根据建设的需求对布局不断优化。其次，新型数据中心是数据中心高质量发展的重要方向。高技术、高算力、高能效和高安全成为信息数据中心的新特征，同时也提出了数云协同、数网协同和云边协同等协同新要求。通过对以上重要政策和发展趋势的分析掌握，能在数据中心的布局优化、网络建设、算力配置、产业协同、绿色低碳和安全可信等方面更好地把控重点和关键点。

1.2用户需求分析

首先，我国数据中心的用户需求迎来了行业增长、技术驱动和区域转移新机遇。

①数据中心机架规模持续稳步增长。大型以上数据中心规模增长迅速，2021年底我国在用数据中心机架规模近五年年均复合增速超过30%。

②储能、蓄冷、高密度、算力网络、智能运维、超融合架构等技术的创新，加速推动数据中心向大型化、智能化、绿色化方向发展。

③东数西算工程的实施，推动了市场热点的新布局和区域转移。

其次，用户需求也面临着增速放缓、需求转变和竞争白热化的挑战。

①互联网行业用户仍占据主导地位，IDC行业与互联网行业发展呈现共振效应；但市场饱和度增大，增速已放缓。

②用户需求由传统IDC业务的服务器租用为主，逐步转变为企业上云对算、存力和运力的不同需求。

③运营商、第三方及互联网企业数据中心业务得到规模发展，行业的竞争加剧。

再次，用户需求需要直面多样化新趋势。用户的需求呈现出了以下新特点：

①安全可靠要求。党政军、金融等用户对安全性、可靠性提出了更高的要求，不仅要求基础设施安全、信息安全、网络安全，对安全专享也提出更高的要求。

②定制化需求。根据用户对算力、网络、存储的不同需求，要求数据中心具备一定的定制化能力。满足不同功率、机架数、基础设施、网络、弹性和安全的要求。

③快速上架。标准化与定制化共存。标准化推动快速上架对用户和建设方均有益，不仅能满足用户业务快速启动的需求，也有利于建设方对上架率的控制，满足各级部门的考核。

④智能化提升。金融、政企等部分用户要求快速、实时掌握自有设备及相关基础设施信息。

⑤云需求增大。中小型用户逐渐向云迁移，算力需求迅速发展，对云需求越来越大。其中，AI等高算力需求增加显著，对配套设施也提出更高要求。

⑥高性价比。功能相近的情况下，大规模用户对成本会越来越重视，低PUE的绿色数据中心不仅节约能源，还拥有更低的成本，对大规模用户具备很好的吸引力。

1.3建设与运维要求

数据中心的方案应重点分析满足建设的需求和运营维护的需要。包括以下方面：

①满足绿色低碳。实现PUE、WUE（水资源利用率）等绿色节能指标，系统安全可靠，便于后期运维。

②降低TCO（总拥有成本）。综合考虑前期投资和后期运维费用，在满足绿色低碳、用户需求的前提下，实现整体TCO新低。

③规划与定制结合。机房统一规划不能满足部分用户定制化需求，对于需要物理安全专享需求的用户，后期改造难度大、浪费机柜位置、不美观，要求分期建设、规划与定制结合，减少后期改造，满足各类用户需求。

④提高机架利用率。可以通过机架利用率=可用机架数/总机架数进行测算。高机架利用率有利于提高投资效益，用户机架需求变化、规划分配不合理都会导致零散机架增多，难以后续使用的情况，可通过合理规划机房布局、分配用户区域方法提升机架利用率。

⑤提高上架率。合理分期配置和建设，配合高机架利用率，有利于上架率的提升。提高上架率是企业和社会资源的节约。国家也在“东数西算”中，要求枢纽节点的上架率大于等于65%。

⑥提升负载率。设计时进行合理的计算，根据用户对功率需求特点进行合理的分配，并预留低压端子，剩余容量通过分布式不间断电源方式，实现适度的弹性，即满足负载率要求，又满足用户弹性需求。

2数据中心精细化建设策略研究

2.1满足统筹要求

数据中心将形成国家枢纽节点、省数据中心、边缘数据中心的梯次布局。首先，建设策略应满足国家统筹布局的要求，对拟选址所在区域的网络、能源、算力、数据、应用进行调研，确保符合国家，当地政策要求和数字经济发展趋势。其次，根据目标用户及其业务特点，选择与其适配的机房标准和机房等级进行建设，如有必要，可将不同等级的机房分区建设。

2.2用户需求驱动

根据用户合同、协议、意向及目标用户群分析，合理预测数据中心总体规模，确保总体规模与用户需求相匹配。考虑到用户需求的不确定性，数据中心的建设和配置可采用分期建设。前期建设确定性需求和少量不确定需求，并预留机房空间进行定制化建设，后期循环前期过程，遇到重大变化时及时纠偏。

2.3精细化方案选择

2.3.1关键因素多角度分析法

关键因素多角度分析法结合技术分析和工程实践，针对数据中心的精细化建设提出关键因素多角度分析法。该分析方法是主要聚焦用户需求和建设方案两大方面；根据满足需求和对建设方案影响的不同，重点考虑部分数据中心精细化建设的关键因素；通过分析和优化调整，实现建设方案的精细化。该分析法示意如图1所示。

其中，用户需求方面重点聚焦在弹性配置、快速交付、运维信息共享和安全专享等关键因素。目前，用户需求主要分为传统IDC业务和上云服务业务，但两种业务对数据中心建设实现的要求和成本影响差异较大。上云服务业务能很好地实现弹性配置、运维信息共享和快速交付，但其安全专享比例低；传统IDC业务安全专享比例高，但弹性配置、运维信息共享和快速交付较差。因此，同时考虑上云服务需求增加迅速，数据中心机房在建设和配置时，应结合传统IDC业务和上云服务业务的不同比重，综合整体的建设成本和周期，设置目标值和实现的最佳值。例如，客户对快速交付期望值肯定是越快越好，但可能带来的是建设成本的增加和资源配置的不合理。可以针对上云业务实现天或周交付为目标，传统IDC以月或季度为目标，再按上云业务和IDC业务的比例确定建设方案，实现快速交付的最佳值。

建设方案方面需重点关注绿色低碳PUE、智慧运营、可定制程度和TCO控制等因素。根据国家标准、企业的要求，确定关键因素的范围和目标值。例如，数据中心能效PUE应 满 足 即 将 实 施 的 国 家 标 准 中 要 求：1级 最 高PUE1.20，2级PUE1.30，3级 限 定 值1.50。可 将1.20-1.50设为关键因素的数值范围，建设方案的设计值作为目标值。

该分析方法应用时，最外围设置为客户或行业的理想值，第二圈设置为企业的目标值。建设方案的关键因素的数值测算出来后在图上显示，随后可针对性地进行判断和优化调整。

如 图1中 模 型 数 值 所 示，其 快 速 交 付 优 于 目 标 值；PUE、可定制率和TCO偏差符合目标值；智慧运营、运维信息共享、弹性比例和安全专享比例明显低于目标值。那么，下一步结合用户需求的具体业务类型和比重，结合建设方案的实施难度，加上对建设成本投资和TCO的整体控制，可以针对性地优化建设方案，或者调整安全专享比例的目标值。通过多次优化后，得到相对优化和合理的建设方案。

2.3.2建设方案的精细化

首先，建设方案应坚持绿色发展，满足PUE的要求。

①通过节能新产品、新技术、新工艺的应用，充分利用风、光等可再生能源，辅以储能技术、余热回收等手段，实现数据中心绿色低碳的目标。数据中心合理的PUE实现TCO最低才更佳，水资源缺乏的地区应严控WUE。数据中心的绿色发展应结合发展趋势，高效利用资源。绿色评价会从PUE逐步走向xUE，即包含1CUE1（碳使用效率）、PUE、WUE、GUE（出电率）等多维的评价体系。

②根据用户需求降低能耗提高电源利用率。合理预估总用电和各区域用电容量，取定合理的综合系数，匹配配电系统设备容量；通过电源和暖通技术实现机房间、模块间、模块内的功率调整；通过预留低压端子方式便于后期使用剩余容量。运营过程中应合理分配用户区域；并对用电情况进行监控，提高各区域负载率。

其次，建设方案要提高数据中心智能运营水平。对运维数据辅以AI算法，实时分析和处理运维问题。通过对数据中心智能化系统升级，向用户推送其相关的告警信息、能耗信息、动环信息；实时呈现和查询，便于用户快速了解机房和设备情况。

再次，建设方案要平衡和控制可定制率。合理地实现可定制化和标准化并存，同时满足可定制、弹性化和快速交付。

①采用数据中心模块化设计并提高数据中心预制化水平和弹性能力，满足用户业务快速上架的要求。

②适量扩大数据中心定制化服务范围，不仅能满足用户电源、暖通、工艺和布线的要求，还能扩展网络、信息安全、云定制的相关功能，实现一套完整的数据中心用户解决方案。

③根据用户有无物理安全专享需求不同可分为两类采用分楼栋、分楼层、分区域设置。为提高机架利用率和上架率，无物理安全专享的机房可根据其预测规模分期建设，并设置合理的销售策略，减少用户业务变化后零散机架的产生。有物理安全专享区域涉及机房出租将影响机架利用率。在满足消防与用户要求的情况下，选择合理的安全专享方案、优化用户组合是提高机架利用率和上架率的关键。

然后，建设方案要细化和严控TCO。对方案进行技术分析和投资效益分析，在满足绿色低碳、用户需求的前提下，实现整体TCO最低。

最后，建设方案可逐步实施全流程数字化服务。现有数据中心智能化系统主要为系统运行和维护服务，未来可面向设计、实施、验收、运维、运营的全流程数字化服务。

3安科瑞数据中心精密配电监控系统

3.1主页及系统介绍

开机进入主页，包含进线参数、开关状态、出线参数、报警查询等功能，按按钮可进入各功能界面查看。

数据中心IT服务器配电传统采用精密配电柜，占用空间较大，配电线缆多，新增设备不便，为了节省面积，智能小母线方案由于不占用机房面积、可按需灵活插拔，受到很多数据中心的青睐，被越来越多的应用。

安科瑞智能母线监控产品分为交流和直流母线监控两类，包括始端箱监测模块、插接箱监测模块以及触摸屏，另外还可以搭配母线槽连接器红外测温模块用于监测母线槽的运行温度，确保母线槽配电安全。通过标准网线手拉手简单组网，可以实现任意插接箱检修或更换时不影响其他在线运行的插接箱的数据上传通讯。

3.2开关状态

左侧一列为主路开关状态，主路跳闸SD状态、主路防雷开关状态、主路防雷故障点状态，默认为无源检测点，分闸为绿色，合闸为红色。主路右侧的皆为支路开关状态；默认为有源检测点，合闸为红色，分闸为绿色。

3.3报警查询

当前报警界面可查看实时报警和历史报警；开关量动作告警；任意数据的定时存储；进线过电流2段阀值越限告警，可任意设定告警值；进线过压、欠压、缺相、过频率、低频率越限告警; 声光告警功能。

3.4系统硬件配置

4结语

我国的数据中心正向新型数据中心演进，数据中心的建设也面临了市场、技术、运营和维护等多方的新要求。其中建设方案和策略的选择对投资和运营影响巨大，因此，需要重视提高数据中心建设的精细化水平。通过加强建设管理，才能更好地在确保绿色和安全的前提下，应对用户需求的新变化；并为用户提供泛在、智能、可持续的云服务能力，承载更多行业的数字化转型需求。

审核编辑 黄宇