МОДУЛЬНЫЙ ЦЕНТР ОБРАБОТКИ ДАННЫХ Российский патент 2016 года по МПК E04H1/00 

Изобретение относится к области программно-технических комплексов с использованием локальных и глобальных информационно-вычислительных сетей и предназначено для быстрого развертывания инфраструктуры центра обработки данных (ЦОД).

Основной проблемой, при масштабировании любого центра обработки данных, является масштабирование инженерной инфраструктуры. Концепция проектирования и развертывания модульных ЦОД основана на индустриальном подходе к формированию инженерной инфраструктуры и высоком уровне унификации компонентов. Она позволяет переместить строительные работы с объекта заказчика на завод производителя, что при повышении качества дает возможность ускорить развертывание ЦОД. Модульные решения обеспечивают хорошее масштабирование, а также существенное снижение капитальных и операционных затрат.

Известен модульный ЦОД (http://astmodular.com/solutions/product/non-iso-modular-data-center_2, 2014 г.) компании «Schneider Electric», содержащий контейнеры, формат которых не соответствует стандартному грузовому контейнеру, в которых размещены инженерные системы: система электроснабжения с источниками бесперебойного питания, система охлаждения, система охранной сигнализации и контроля доступа, система газового пожаротушения, кабельное и сетевое оборудование, стойки под серверы, системы хранения данных, телекоммуникационное оборудование и кабеленесущие конструкции.

Недостатком такого технического решения является то, что модульный ЦОД масштабируется путем наращивания модулей только в горизонтальной плоскости, что приводит к значительному увеличению занимаемой площади. Также недостатком такого технического решения является то, что модули имеют нестандартные транспортные размеры, что затрудняет их доставку к месту сборки автомобильным, железнодорожным или воздушным транспортом.

Известен модульный ЦОД (Modular Computing Environments), патент США №7738251, от 15.06.2010 г., МПК Н05К 7/20, B60F 1/00, G06F 15/16, F25D 23/12, F28F 7/00, G06F 13/00, содержащий модули в формате контейнеров с серверами, системами хранения данных, телекоммуникационным оборудованием, с размещенным под полом теплообменным устройством. Система охлаждения подает охлажденную жидкость по трубопроводу к расположенным под полом теплообменным устройствам в модулях. Модули укомплектованы инженерными системами: системой электроснабжения, системой технологического кондиционирования, системой пожаротушения.

Недостатком такого технического решения является то, что модульный ЦОД имеет централизованную систему охлаждения, изначально спроектированную на максимальное количество модулей, предназначенную для переноса охлаждающей жидкости в теплообменные устройства всех серверных модулей. В случае работы не максимального количества модулей централизованная система охлаждения работает не на полную мощность. Такой способ организации системы охлаждения приводит к ее избыточности до момента физического ввода в эксплуатацию максимально возможного количества модулей.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является модульный центр обработки данных (прототип - патент РФ №2444868, от 13.07.2010 г.), который содержит, по меньшей мере, одну серверную ячейку с установленными в ней стойками (серверными стойками) с серверами, системами хранения данных; по меньшей мере, одну тамбурную ячейку, систему электроснабжения, принудительную воздушную систему охлаждения, систему охранной сигнализации и контроля доступа, систему пожаротушения, автоматизированную систему диспетчерского управления, кабельное и сетевое оборудование. Серверная ячейка снабжена экраном, разделяющим потоки холодного и горячего воздуха, с организацией потока холодного воздуха через оборудование. Серверная ячейка выполнена в виде изолированного помещения, с возможностью соединения с аналогичной ячейкой серверной или с ячейкой другого функционального назначения, такой как: ячейкой воздуховодной серверной, ячейкой коридорной, ячейкой воздуховодной коридорной, ячейкой охлаждения, ячейкой тамбурной, ячейкой динамического источника бесперебойного питания, ячейкой комплектного распределительного устройства и ячейкой бытовой. Все вышеперечисленные ячейки конструктивно объединены в модуль размещения и обеспечения серверных ячеек (серверный модуль), совмещаемый с другим модулем или другими модулями размещения и обеспечения серверных ячеек и возможностью, по меньшей мере, электрического соединения с модулем генератора электрической энергии, также серверная ячейка содержит: кронштейны и отверстия для крепления и размещения стоек, стойки укомплектованы заглушками для разделения зон холодного и горячего воздуха в направлении «фронтальная-тыльная» или «тыльная-фронтальная» в серверах, системах хранения данных, оборудовании телекоммуникационных систем, и устройствами, обеспечивающими прохождение холодного воздуха через охлаждаемое оборудование в направлении «снизу вверх» или «сверху вниз» при организации таких направлений охлаждения в серверах, системах хранения данных, оборудовании телекоммуникационных систем; датчики температуры и датчики влажности с программно-аппаратной системой контроля климатических параметров серверной ячейки; датчики наличия задымления и/или газоанализаторы с программно-аппаратной системой пожарной сигнализации, шторки и/или жалюзи для герметизации объема ячейки на случай возникновения пожара; автономную систему пожаротушения; по меньшей мере, одну систему для передачи и распределения электроэнергии для питания стоек, серверов, систем хранения данных и оборудования телекоммуникационных систем, с амперметрами и вольтметрами с программно-аппаратной системой контроля электрических параметров; по меньшей мере, одну систему для передачи и распределения электроэнергии для питания внутренних потребителей, например, пожарных клапанов, общего и аварийного освещения, с амперметрами и вольтметрами с программно-аппаратной системой контроля электрических параметров; оптоволоконную кабельную систему для подключения стоек и оборудования к системам связи; систему контроля и управления доступом; систему принудительного отвода горячего воздуха; систему дополнительного холодоснабжения; переходы для доступа к соседним ячейкам, кабельные энергетические и информационные каналы, соединяющие соседние ячейки; систему бесперебойного электропитания; системы непосредственного охлаждения жидким хладагентом; ячейка охлаждения содержит теплообменник с возможностью забора воздуха извне, охлаждения горячего воздуха, циркулирующего в модульном центре обработки данных, и выброса нагретого внешнего воздуха в окружающую среду, а также минимально достаточного для обеспечения вентиляции в процессе обмена воздуха из окружающей среды с воздухом, циркулирующим в модульном центре обработки данных; модуль размещения и обеспечения серверных ячеек содержит: по меньшей мере, одну зону доступа к ячейкам модуля, по меньшей мере, один переход, по меньшей мере, один коридор, систему электропитания с заданными параметрами качества электроэнергии, программно-аппаратную систему мониторинга контролируемых параметров ячеек, зон доступа к ячейкам модуля, переходов и коридоров, систему пожарной сигнализации, систему пожаротушения, шторки и/или жалюзи для герметизации объема модуля на случай возникновения пожара, систему освещения, систему контроля и управления доступом, по меньшей мере, один переход для перемещения в другой модуль; модуль генератора электрической энергии содержит: дизельный двигатель, систему охлаждения дизельного двигателя, генератор электрической энергии, вентиляционную камеру с электровентиляторами, градирню, электрощит, топливный бак, воздушный фильтр, расширительный бак, по меньшей мере, одну дверь; системы контроля и управления доступом модулей объединены в единую систему мониторинга, контроля и управления доступом, системы пожарной сигнализации модулей объединены в единую систему пожарной сигнализации.

Недостатками такого технического решения являются:

- принцип функционирования «принудительной воздушной системы охлаждения» предполагает наличие большого количества ячеек, а именно «ячеек охлаждения», «ячеек воздуховодных серверных», «ячеек коридорных», «ячеек воздуховодных коридорных», что требует значительного времени на изготовление и развертывание модульного ЦОД, влечет дополнительные затраты;

- при расположении модулей «вертикально относительно друг друга» нагретый воздух от «ячейки охлаждения», установленной ниже, поднимается вверх и поступает в воздухозабор «ячейки охлаждения», установленной выше, тем самым существенно снижая ее эффективность;

- длинные и объемные коридоры для протекания воздуха, образованные «ячейками воздуховодными серверными», «ячейками коридорными», «ячейками воздуховодными коридорными», способствуют потере эффективности системы охлаждения при движении воздушных масс от «ячейки охлаждения» к «серверной ячейке» и требуют дополнительно установки «системы принудительного отвода горячего воздуха»;

- применение «принудительной воздушной системы охлаждения» с таким значительным количеством «воздуховодных», «коридорных ячеек» и «ячеек охлаждения», а также «ячеек тамбурных, ячеек динамического источника бесперебойного питания, ячеек комплектного распределительного устройства и ячеек бытовых» требует значительной площади для размещения и времени для развертывания возводимого ЦОД.

Задачей изобретения является увеличение плотности размещения оборудования и инженерных систем с целью уменьшения площади, необходимой для размещения модульного ЦОД при сохранении его функциональности, эффективности, надежности, а также сокращение времени развертывания и масштабирования модульного ЦОД.

Технический результат изобретения состоит в:

- оптимизации конструктивных решений, позволяющей уменьшить площадь, необходимую для размещения модульного ЦОД, не ухудшая его функциональности, эффективности и надежности;

- унификации конструктивных решений и оптимизации взаимодействия инженерных систем, позволяющих существенно сократить время развертывания модульного ЦОД.

В наиболее близком к устройству аналоге термин «ячейка» подразумевает функциональный элемент, причем совокупность конструктивно связанных в единое целое как различных, так и совпадающих по выполняемым функциям ячеек образует модуль. При соединении модуля с другими как различными, так и совпадающими по выполняемым функциям модулями образуется модульный ЦОД.

Для достижения заявленных технических результатов заявляемого изобретения целесообразно в качестве функциональных элементов использовать элементы заводской готовности, обозначаемые термином «модуль», причем внешние габаритные размеры этих модулей и конструктивы узловых соединений модулей друг с другом унифицированы. Совокупность конструктивно связанных в единое целое как различных, так и совпадающих по выполняемым функциям модулей образует модульный ЦОД.

Технический результат достигается тем, что модульный центр обработки данных включает, по меньшей мере, один серверный модуль 1, выполненный в виде помещения, с установленными в нем серверными стойками 5 (фиг. 2), включающими серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем, и тепловыми экранами 22 (фиг. 3), позволяющими изолировать потоки холодного и горячего воздуха и разделяющими помещение на холодный 12 (фиг. 3) и горячий 11 (фиг. 3) воздушные коридоры с направлением потока холодного воздуха через охлаждаемое оборудование. Кроме того, серверные стойки 5 укомплектованы заглушками для разделения зон холодного и горячего воздуха; кроме того, серверный модуль 1 содержит датчики температуры и датчики влажности с программно-аппаратными средствами контроля климатических параметров, а также датчики наличия задымления и/или газоанализаторы с программно-аппаратной системой пожарной сигнализации, автономную систему пожаротушения 9 (фиг. 2), систему передачи и распределения электроэнергии к стойкам с серверами, системами хранения данных и с оборудованием телекоммуникационных систем. Кроме того, в серверном модуле установлены система освещения, система пожарной сигнализации, система контроля и управления доступом, автоматизированная система диспетчерского управления. Кроме того, модульный центр обработки данных включает, по меньшей мере, один модуль генератора электрической энергии 21 (фиг. 1), содержащий дизельный двигатель, генератор электрической энергии, систему пожарной сигнализации, автономную систему пожаротушения, систему контроля и управления доступом в модуль генератора электрической энергии, автоматизированную систему диспетчерского контроля. Серверный модуль снабжен дополнительными модулями, а именно вводно-распределительным модулем 2 (фиг. 1), тамбур-шлюз модулем 4 (фиг. 1) и энергетическим модулем 3 (фиг. 1), при этом модульный центр обработки данных на различных стадиях масштабирования может содержать один или более одного серверных модулей 1, причем соединенных непосредственно между собой; кроме того, модульный центр обработки данных на различных стадиях масштабирования может содержать один или более одного энергетических модулей 3, соединенных непосредственно между собой. Кроме того, серверный модуль 1 (фиг. 1) и все дополнительные модули выполнены в формате грузовых контейнеров и соединены в единый конструктив в горизонтальной плоскости таким образом, что тамбур-шлюз модуль 4 (фиг. 1) соединен с серверным модулем 1 (фиг. 1) или несколькими серверными модулями, соединенными с вводно-распределительным модулем 2 (фиг. 1), который в свою очередь соединен с одним или несколькими энергетическими модулями 3 (фиг. 1); при этом в тамбур-шлюз модуле 4 (фиг. 1), предназначенном, в случае потребности замены серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем, для их распаковки и предварительной подготовки к размещению в серверных стойках 5, установлены лестница, система освещения, система пожарной сигнализации, система контроля и управления доступом. Кроме того, помещение серверного модуля 1 (фиг. 2) образовано из двух соединенных между собой грузовых контейнеров с отсутствием смежной стенки между ними, в каждом из которых установлен тепловой экран 22, один ряд серверных стоек 5 (фиг. 2) с размещенными между ними внутрирядными кондиционерами 6 (фиг. 2) системы кондиционирования, между которыми установлены усиливающие элементы 7 (фиг. 2) для каркаса серверного модуля 1 (фиг. 2), представляющие собой конструкцию из соединенных профилей, которые позволяют устанавливать модули в два и более этажей (фиг. 4); кроме того, в одном из торцов каждого из двух соединенных между собой грузовых контейнеров серверного модуля выполнено тамбурное помещение с боковыми проемами, обусловленными отсутствием боковых стенок, и отгороженное от помещения с серверными стойками 5 перегородкой с дверями 8 (фиг. 2). Кроме того, при добавлении в модульный центр обработки данных двух и более серверных модулей 1 тамбурные помещения, расположенные в ряд, образуют общий коридор 10 (фиг. 3); кроме того, на торцах серверного модуля установлены наружные блоки 18 (фиг. 2) системы кондиционирования; кроме того, автоматизированная система диспетчерского управления серверного модуля дополнительно оснащена устройствами для мониторинга состояния технологического оборудования по линиям беспроводной связи. Кроме того, вводно-распределительный модуль 2 (фиг. 2), предназначенный для присоединения модульного центра обработки данных к внешним электрическим сетям 13 (фиг. 5), к модулю генератора электрической энергии 21 (фиг. 1), а также для распределения электрической мощности посредством шинопровода 15 (фиг. 5) и кабельных соединений, на торцевой стороне имеет встроенные ворота, предназначенные для загрузки оборудования, и включает установленный в нем рядный щитовой массив 16 (фиг. 1) с автоматическими выключателями и системой автоматического ввода резерва. Кроме того, вводно-распределительный модуль 2 (фиг. 1) оборудован системой освещения, системой пожарной сигнализации, автономной системой пожаротушения, системой контроля и управления доступом и автоматизированной системой диспетчерского управления с устройствами для мониторинга состояния технологического оборудования по линиям беспроводной связи. Кроме того, энергетический модуль 3 (фиг. 1), предназначенный для обеспечения бесперебойного электроснабжения оборудования и инженерных систем, расположенных в серверном модуле 1 (фиг. 1), включает установленные в нем источники бесперебойного питания 17 (фиг. 1) с аккумуляторными батареями, электрические щиты 19 (фиг. 1), шинопроводы 15 (фиг. 5), систему кондиционирования 20 (фиг. 1), обеспечивающую необходимый температурный режим для оборудования энергетического модуля 3 (фиг. 1), систему вентиляции, систему освещения, систему пожарной сигнализации, систему контроля и управления доступом, автономную систему пожаротушения 9 (фиг. 1), автоматизированную систему диспетчерского управления с устройствами для мониторинга состояния технологического оборудования по линиям беспроводной связи. Кроме того, модуль генератора электрической энергии выполнен в виде дизель-генераторного модуля 21 (фиг. 1), установленного в непосредственной близости от вводно-распределительного модуля и предназначенного для обеспечения модульного ЦОД гарантированным электроснабжением, при этом в дизель-генераторном модуле 21 установлены система вентиляции, система освещения, автоматизированная система диспетчерского управления с устройствами для мониторинга состояния технологического оборудования по линиям беспроводной связи. Кроме того, каждый из вышеуказанных модулей выполнен в формате грузового контейнера заводской готовности с унифицированными узлами для механического соединения между собой через фитинги грузовых контейнеров, а система контроля и управления доступом, система пожарной сигнализации, автоматизированная система диспетчерского управления, установленные в модулях, объединены, соответственно, в единую систему контроля и управления доступом, единую систему пожарной сигнализации, единую автоматизированную систему диспетчерского управления для модульного центра обработки данных в целом.

Возможность практической реализации изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид модульного центра обработки данных (компоновочное решение минимальной конфигурации модульного ЦОД); на фигуре 2 - общий вид компоновочного решения серверного модуля; на фигуре 3 - вариант размещения серверных модулей в количестве свыше одного (4-е серверных модуля), вид сверху; на фигуре 4 - пространственная схема компоновочного решения трехэтажной конфигурации модульного ЦОД с вариантом размещения серверных и энергетических модулей в количестве свыше одного (5-ть серверных и 5-ть энергетических модулей на каждом этаже); на фигуре 5 - структурная схема электрических и информационных взаимосвязей модулей в модульном ЦОД в варианте 4-х серверных модулей.

Устройство работает следующим образом. Изготовленные на заводе в формате грузовых контейнеров модули ЦОД, с установленными в соответствии с заявляемым изобретением конструктивными элементами, доставляют на место сборки ЦОД любым доступным транспортом, пригодным для перевозки грузовых контейнеров, которые выполнены в стандартных типоразмерах в соответствии с требованиями Международной организации по стандартизации (ИСО). Преимуществом изготовления модульных компонентов в заводских условиях является осуществление более точного контроля над процессами производства, а также проведение тестирования и испытаний каждого из модулей со стороны опытного персонала, что позволяет избежать ошибок при соединении модулей, сокращает время настройки оборудования и ускоряет введение ЦОД в эксплуатацию. Кроме того, доставленные с завода на место сборки модули могут быть собраны быстро на минимальной площади с образованием всей необходимой инфраструктуры модульного ЦОД. За счет модульности ЦОД может легко масштабироваться, быть быстро демонтирован и перемещен на новое место.

На первом этапе развертывания собирают минимальную конфигурацию модульного ЦОД, состоящую из серверного модуля 1 (фиг. 1), вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1), энергетического модуля 3 (фиг. 1), тамбур-шлюз модуля 4 (фиг. 1) и дизель-генераторного модуля 21 (фиг. 1), которые соединяют друг с другом через фитинги грузовых контейнеров.

Сначала на площадку доставляют и устанавливают вводно-распределительный модуль 2 и дизель-генераторный модуль 21 (фиг. 1). Вводно-распределительный модуль 2 (фиг. 1), содержащий электрощитовой массив 16 (фиг. 1), присоединяют к внешней электрической сети 13 (фиг. 5), а также электрически присоединяют 14 (фиг. 5) к дизель-генераторному модулю 21 (фиг. 5) для обеспечения гарантированным электроснабжением. Торцевая сторона вводно-распределительного модуля 2 с расположенными на ней воротами является лицевой стороной модуля. Все остальные модули, в зависимости от функциональной принадлежности, устанавливаются и присоединяются механически друг к другу боковыми стенками слева или справа относительно лицевой стороны вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1). Установленные в модулях шинопроводы 15 (фиг. 5) обеспечивают передачу электрической мощности от вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1) к источникам бесперебойного питания 17 (фиг. 1), установленным в энергетических модулях 3 (фиг. 1).

Энергетический модуль 3 (фиг. 1) устанавливают справа от вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1) по отношению к его лицевой стороне. Указанные модули 3 и 2 механически соединяют друг с другом через фитинги грузовых контейнеров, затем соединяют соответствующие шинопроводы 15 (фиг. 5) вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1) и энергетического модуля 3 (фиг. 1), что обеспечивает работу установленных в энергетическом модуле 3 (фиг. 1) источников бесперебойного питания 17 (фиг. 1), системы кондиционирования 20 энергетического модуля 3 (фиг. 1), электрических щитов 19 (фиг. 1), системы освещения, системы контроля и управления доступом в помещение, системы пожарной сигнализации, автономной системы пожаротушения 9 (фиг. 1), при срабатывании которой перед процессом тушения происходит аварийное отключение источников бесперебойного питания 17 (фиг. 1), системы кондиционирования 20 энергетического модуля 3 (фиг. 1) и системы вентиляции. Огнетушащее вещество удаляется из помещения с помощью системы вентиляции энергетического модуля 3.

Следующим по порядку сборки устанавливают серверный модуль 1 (фиг. 1). Его располагают слева от вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1) по отношению к его лицевой стороне. Серверный модуль 1 (фиг. 1) состоит из двух частей (фиг. 2), каждая из которых выполнена в формате грузового контейнера и доставляется к месту сборки модульного ЦОД в виде самостоятельного контейнера. Каждая из частей имеет один рядный массив серверных стоек 5 (фиг. 2) с размещенными между ними внутрирядными кондиционерами 6 (фиг. 2). Одна боковая стенка каждой части, предназначенная для сопряжения этих контейнеров между собой для образования серверного модуля, в целях транспортировки выполнена в виде транспортировочной стенки (заглушки), которую в процессе сборки удаляют, соединяя эти контейнеры между собой. В каждой части установлен тепловой экран 22 (фиг. 3), разделяющий воздушные пространства в серверном модуле (фиг. 2) на «холодный коридор» 12 (фиг. 3) и «горячие коридоры» 11 (фиг. 3). Соединенные части серверного модуля (фиг. 2) образуют изолированное помещение с серверными стойками 5 (фиг. 2) и тамбурное помещение, отгороженное от серверного помещения перегородкой с дверями 8 (фиг. 2). Части серверного модуля (фиг. 2) выполнены таким образом, что при их соединении лицевые панели одного ряда серверных стоек 5 (фиг. 2) с размещенными между ними внутрирядными кондиционерами 6 (фиг. 2) расположены напротив лицевых панелей другого ряда серверных стоек 5 с внутрирядными кондиционерами 6, при этом в сочетании с тепловыми экранами 22 (фиг. 3) между этими рядами образуется «холодный коридор» 12 (фиг. 3), а между тыльными сторонами рядов серверных стоек 5 и стенками серверного модуля образуются «горячие коридоры» 11 (фиг. 3). Принцип работы системы кондиционирования серверного модуля 1, образованной из внутрирядных кондиционеров 6, заключается в том, что воздух из «холодного коридора» 12 (фиг. 3) проходит через серверное оборудование в стойках 5, остужая его, и выбрасывается в «горячий коридор» 11 (фиг. 3). Нагретый воздух из «горячего коридора» 11 (фиг. 3) забирается внутрирядными кондиционерами 6 (фиг. 2) через их воздушные фильтры, остужается и снова подается в «холодный коридор» 12 (фиг. 3). Данные кондиционеры относятся к классу инверторных прецизионных кондиционеров, в которых применены компрессоры и вентиляторы, управляемые постоянным током, и электронные терморегулирующие вентили, не требующие периодической регулировки. Внутрирядными кондиционерами осуществляется контроль температуры не только приточного, но и охлажденного воздуха. Реализована функция адаптивного ограничения мощности, для предотвращения срабатывания защиты от высокого давления во фреоновом контуре, что обеспечивает работоспособность ЦОД в критических ситуациях, связанных с загрязнением наружных блоков системы кондиционирования 18 (фиг. 2) при высокой температуре наружного воздуха.

Для усиления каркаса серверного модуля 1 между каждым внутрирядным кондиционером 6 и близстоящей серверной стойкой 5 установлены усиливающие элементы 7 (фиг. 2) из соединенных профилей, которые позволяют устанавливать модули в два и более этажей (фиг. 4). Усиливающие элементы 7 (фиг. 2) размещены таким образом, что они не мешают монтажу и обслуживанию установленного в серверных стойках 5 оборудования.

Вентиляционная система серверного модуля 1 предназначена для создания в помещении с серверными стойками избыточного давления воздуха по отношению к смежным помещениям с целью предотвращения попадания в него пыли и удаления из помещения остатков огнетушащего вещества и продуктов горения после срабатывания автономной системы пожаротушения 9 (фиг. 2). После установки и соединения серверного модуля 1 (фиг. 1) с уже установленными модулями в единый конструктив, через шинопроводы 15 (фиг. 5), установленные в модулях, выполняют электрическое присоединение серверного модуля к источникам бесперебойного питания 17 (фиг. 1), установленным в энергетическом модуле 3 (фиг. 1).

Тамбур-шлюз модуль 4 (фиг. 1) в процессе сборки минимальной конфигурации модульного центра обработки данных является завершающим модулем. Его присоединяют к боковой стороне серверного модуля 1 (фиг. 1), противоположной вводно-распределительному модулю 2 (фиг. 1). В тамбур-шлюз модуле 4 (фиг. 1) установлены система освещения, система пожарной сигнализации, система контроля и управления доступом. Его функциональное предназначение это: в случае потребности замены серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем служит местом для распаковки и предварительной подготовки этого оборудования к размещению в серверных стойках 5 (фиг. 2), а также используется как складское помещение. В тамбур-шлюз модуле 4 (фиг. 4) установлена лестница для перехода на верхние этажи. Тамбур-шлюз модуль 4 (фиг. 2) в совокупности с тамбурным помещением серверного модуля, отгороженным от помещения с серверными стойками 5 (фиг. 2) перегородкой с дверями 8 (фиг. 2), обеспечивает стабильный температурно-влажностный режим в помещении с серверными стойками, удобный эксплуатационный доступ в помещения с серверными стойками.

В завершение сборки минимальной конфигурации модульного ЦОД, описанной выше, инженерные системы, такие как система контроля и управления доступом, система пожарной сигнализации, автоматизированная система диспетчерского управления, установленные в модулях, объединяют по линиям беспроводной связи, соответственно, в единую систему контроля и управления доступом, единую систему пожарной сигнализации, единую автоматизированную систему диспетчерского управления для модульного центра обработки данных в целом.

Модульный ЦОД обладает легкой масштабируемостью, т.е. возможностью увеличения количества размещаемого информационно-технологического оборудования пользователя путем наращивания числа модулей в условиях непрерывного функционирования. При этом, на различных стадиях масштабирования, согласно изобретению, он может содержать один или более одного серверных модулей, соединенных непосредственно между собой, и, кроме того, один или более одного энергетических модулей, соединенных непосредственно между собой.

Масштабирование вышеописанной минимальной конфигурации модульного центра обработки данных в горизонтальной плоскости осуществляют следующим образом. Справа от энергетического модуля 3 (фиг. 1) к его боковой стороне поочередно устанавливают и соединяют между собой через фитинги грузовых контейнеров необходимое количество дополнительных энергетических модулей 3 (фиг. 4). Через шинопроводы 15 (фиг. 5) в данные энергетические модули 3 (фиг. 1) подают электроэнергию от вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1). Для установки необходимого количества дополнительных серверных модулей 1 (фиг. 1) предварительно демонтируют тамбур-шлюз модуль 4 (фиг. 1), отсоединяя его от серверного модуля 1 (фиг. 1). Слева от серверного модуля 1 (фиг. 4) по отношению к его лицевой стороне поочередно присоединяют через фитинги грузовых контейнеров необходимое количество дополнительных серверных модулей 1 (фиг. 1), затем тамбур-шлюз модуль 4 (фиг. 4) механически соединяют с последним добавленным серверным модулем 1 (фиг. 4). Дополнительно установленные серверные модули 1 (фиг. 1) присоединяют к источникам бесперебойного питания 17 (фиг. 1), установленным в энергетических модулях 3 (фиг. 1), через шинопроводы 15 (фиг. 5).

При соединении серверных модулей 1 их тамбурные помещения образуют общий коридор 10 (фиг. 3), расположенный перед входами в серверные помещения. Общий коридор 10 (фиг. 3) позволяет оптимально разместить шинопровод 15 (фиг. 5) системы электроснабжения и сократить время на электрическое присоединение добавляемых модулей, за счет удобного доступа к узлам соединения секций шинопровода 15 (фиг. 5).

После завершения масштабирования на 1-ом этаже, развитие модульного центра обработки данных переходит на следующий этаж. Порядок масштабирования каждого из последующих этажей аналогичен порядку масштабирования первого этажа, при этом вводно-распределительный модуль 2 каждого этажа электрически присоединяют к отдельному дизель-генераторному модулю 21.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что контейнерные решения модульных ЦОД, а также состав оборудования и систем, используемых в их инфраструктуре, широко известны. Однако перераспределение информационно-коммуникационного оборудования и обеспечивающей инфраструктуры в сравнении с известным уровнем техники в вышеописанных модулях и, кроме того, соединение этих модулей в указанной связи в заявляемую функционально-распределенную структуру модульного ЦОД проявляют новые свойства, которые приводят к возможности достижения технического результата - более быстрого развертывания и масштабирования модульного ЦОД на минимальной площади с сохранением его функциональности, эффективности, надежности. При этом разные по функциональности оборудование и системы ЦОД, требующие соблюдения различных условий эксплуатации (повышенной или пониженной рабочей температуры, влажности, степени огнестойкости, ограниченного количества передислокаций и т.п.), установлены в отдельных модулях с соблюдением требований к регламентированному микроклимату и исключением влияния различного по назначению оборудования друг на друга. Также обеспечено более быстрое присоединение оборудования и систем всех модулей к электрической сети и оптимизирован процесс интеграции инженерных систем.

Заявляемое изобретение может быть реализовано с использованием существующей аппаратуры и оборудования, средств электросвязи и вычислительной техники и является промышленно применимым.

Изобретение относится к области программно-технических комплексов и предназначено для быстрого развертывания инфраструктуры центра обработки данных (ЦОД). Технический результат - уменьшение площади, необходимой для размещения модульного ЦОД, не ухудшая его функциональности, эффективности и надежности, унификация конструктивных решений и оптимизация взаимодействия инженерных систем, позволяющих существенно сократить время развертывания модульного ЦОД. Достигается тем, что модульный центр обработки данных включает тамбур-шлюз модуль, модули серверный, вводно-распределительный, энергетический и дизель-генераторный, выполненные в формате грузовых контейнеров заводской готовности и соединенные между собой в функционально-распределенную структуру модульного ЦОД, с возможностью увеличения количества размещаемого информационно-технологического оборудования пользователя путем наращивания числа модулей в условиях непрерывного функционирования с возможностью масштабирования как в горизонтальной плоскости, так и при развитии модульного ЦОД с переходом на следующие этажи. 5 ил.

Модульный центр обработки данных, включающий, по меньшей мере, один серверный модуль, выполненный в виде помещения, с установленными в нем серверными стойками, включающими серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем, и тепловыми экранами, позволяющими изолировать потоки холодного и горячего воздуха и разделяющими помещение на холодный и горячий воздушные коридоры с направлением потока холодного воздуха через охлаждаемое оборудование, кроме того, серверные стойки укомплектованы заглушками для разделения зон холодного и горячего воздуха, кроме того, серверный модуль содержит датчики температуры и датчики влажности с программно-аппаратными средствами контроля климатических параметров, а также датчики наличия задымления и/или газоанализаторы с программно-аппаратной системой пожарной сигнализации, автономную систему пожаротушения, систему передачи и распределения электроэнергии к стойкам с серверами, системами хранения данных и с оборудованием телекоммуникационных систем, кроме того, в серверном модуле установлены система освещения, система пожарной сигнализации, система контроля и управления доступом, автоматизированная система диспетчерского управления, кроме того, модульный центр обработки данных включает, по меньшей мере, один модуль генератора электрической энергии, содержащий дизельный двигатель, генератор электрической энергии, систему пожарной сигнализации, автономную систему пожаротушения, систему контроля и управления доступом в модуль генератора электрической энергии, автоматизированную систему диспетчерского контроля, отличающийся тем, что серверный модуль снабжен дополнительными модулями, а именно вводно-распределительным модулем, тамбур-шлюз модулем и энергетическим модулем, при этом модульный центр обработки данных на различных стадиях масштабирования может содержать один или более одного серверных модулей, причем соединенных непосредственно между собой, кроме того, модульный центр обработки данных на различных стадиях масштабирования может содержать один или более одного энергетических модулей, соединенных непосредственно между собой, кроме того, серверный модуль и все дополнительные модули выполнены в формате грузовых контейнеров и соединены в единый конструктив в горизонтальной плоскости таким образом, что тамбур-шлюз модуль соединен с серверным модулем или несколькими серверными модулями, соединенными с вводно-распределительным модулем, который в свою очередь соединен с одним или несколькими энергетическими модулями, при этом в тамбур-шлюз модуле, предназначенном, в случае потребности замены серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем, для их распаковки и предварительной подготовки к размещению в серверных стойках, установлены лестница, система освещения, система пожарной сигнализации, система контроля и управления доступом, кроме того, помещение серверного модуля образовано из двух соединенных между собой грузовых контейнеров с отсутствием смежной стенки между ними, в каждом из которых установлен тепловой экран, один ряд серверных стоек с размещенными между ними внутрирядными кондиционерами системы кондиционирования, между которыми установлены усиливающие элементы для каркаса серверного модуля, представляющие собой конструкцию из соединенных профилей, которые позволяют устанавливать модули в два и более этажей, кроме того, в одном из торцов каждого из двух соединенных между собой грузовых контейнеров серверного модуля выполнено тамбурное помещение с боковыми проемами, обусловленными отсутствием боковых стенок, и отгороженное от помещения с серверными стойками перегородкой с дверями, кроме того, при добавлении в модульный центр обработки данных двух и более серверных модулей тамбурные помещения, расположенные в ряд, образуют общий коридор, кроме того, на торцах серверного модуля установлены наружные блоки системы кондиционирования, кроме того, автоматизированная система диспетчерского управления серверного модуля дополнительно оснащена устройствами для мониторинга состояния технологического оборудования по линиям беспроводной связи, кроме того, вводно-распределительный модуль, предназначенный для присоединения модульного центра обработки данных к внешним электрическим сетям, к модулю генератора электрической энергии, а также для распределения электрической мощности посредством шинопровода и кабельных соединений, на торцевой стороне имеет встроенные ворота, предназначенные для загрузки оборудования, и включает установленный в нем рядный щитовой массив с автоматическими выключателями и системой автоматического ввода резерва, кроме того, вводно-распределительный модуль оборудован системой освещения, системой пожарной сигнализации, автономной системой пожаротушения, системой контроля и управления доступом и автоматизированной системой диспетчерского управления с устройствами для мониторинга состояния технологического оборудования по линиям беспроводной связи, кроме того, энергетический модуль, предназначенный для обеспечения бесперебойного электроснабжения оборудования и инженерных систем, расположенных в серверном модуле, включает установленные в нем источники бесперебойного питания, аккумуляторные батареи, электрические щиты, шинопроводы, систему кондиционирования, обеспечивающую необходимый температурный режим для оборудования энергетического модуля, систему вентиляции, систему освещения, систему пожарной сигнализации, систему контроля и управления доступом, автономную систему пожаротушения, автоматизированную систему диспетчерского управления с устройствами для мониторинга состояния технологического оборудования по линиям беспроводной связи, кроме того, модуль генератора электрической энергии выполнен в виде дизель-генераторного модуля, установленного в непосредственной близости от вводно-распределительного модуля и предназначенного для обеспечения модульного центра обработки данных гарантированным электроснабжением, при этом в дизель-генераторном модуле установлены система вентиляции, система освещения, автоматизированная система диспетчерского управления с устройствами для мониторинга состояния технологического оборудования по линиям беспроводной связи, кроме того, каждый из вышеуказанных модулей выполнен в формате грузового контейнера заводской готовности с унифицированными узлами для механического соединения между собой через фитинги грузовых контейнеров, а система контроля и управления доступом, система пожарной сигнализации, автоматизированная система диспетчерского управления, установленные в модулях, объединены, соответственно, в единую систему контроля и управления доступом, единую систему пожарной сигнализации, единую автоматизированную систему диспетчерского управления для модульного центра обработки данных в целом.