本書按照工作任務順序展開,專業知識與標準規范相結合,實踐經驗與實操規范相結合,職業技能與工作任務相結合,實訓項目與技能鑒定相結合,循序漸進,層次清晰,圖文并茂,好學易記。
本書依據中國電子學會發布的《數據中心基礎設施運維與管理職業技能等級標準》和考核大綱編寫。本書共12章,涵蓋了數據中心概述、數據中心基礎設施典型架構及基本要求、數據中心配電系統運行維護及應急、數據中心柴油發電機系統運行維護及應急、數據中心不間斷電源系統運行維護及應急、數據中心水冷系統運行維護及應急、數據中心空調末端系統運行維護及應急、數據中心智能化及IT基礎設施運行維護及應急、數據中心基礎設施跨系統應急調度、維護作業手冊編寫、數據中心基礎設施運維管理和數據中心常用工具及儀表等內容。
本書梳理了數據中心基礎設施運維與管理人員應掌握的基本知識和職業技能,編寫過程中充分結合了數據中心的實際場景和職業教育場景,提煉了新技術、新方法及前沿成果,從數據中心各個專業設備系統的組成、原理、安全運行、維護方法到應急處置和專業管理都進行了詳細闡述,是運維管理人員不可或缺的工具書。
本書適合數據中心行業管理者,數據中心運行維護人員,與運營相關的技術支撐人員,承擔數據中心外包運維服務、測試、搬遷的第三方服務公司人員,承接服務器托管的IDC、EDC及云基礎設施的管理和運維人員閱讀參考。
當前,隨著5G、云計算、人工智能等新一代信息技術快速發展,信息技術與傳統產業加速融合,數字經濟蓬勃發展,數據中心作為各個行業信息系統運行的物理載體,已成為經濟社會運行不可或缺的關鍵基礎設施,在數字經濟發展中扮演至關重要的角色。
黨中央、國務院高度重視數據中心產業發展。2020年3月,中共中央政治局常務委員會會議明確提出“加快5G網絡、數據中心等新型基礎設施建設進度”。國家“十四五”規劃綱要從現代化、數字化、綠色化方面對新型基礎設施建設提出了方針指引,黨中央、國務院關于碳達峰、碳中和的戰略決策又對信息通信業數字化和綠色化協同發展提出了更高要求。
數據中心運維、管理是實現安全高效、綠色低碳、高質量發展目標的關鍵之一,與數據中心的規劃設計、建設施工同等重要,同時數據中心又是一個復雜的體系,涵蓋多個專業領域,這對運維與管理人員提出了更高的要求,不再是簡單的單個設備的開關機、合閘那樣簡單,運維人員需要對數據中心的整體架構、系統特性、設備復雜性、運維制度、運維體系、運維目標等多方面掌握后,才能做好這份工作。
《2021中國數據中心人才發展報告》顯示,數據中心從業人員主要分布在華北、華東、華南地區,分別占全國數據中心從業人員的379%、324%和172%,西部省份人才儲備明顯弱于東部省份。數據中心運維與管理人才短缺已成為越來越多數據中心面臨的難題。
為貫徹落實《國家職業教育改革實施方案》,中國電子學會充分發揮科技社團第三方作用,聯合有關單位根據《職業技能等級標準開發指南》的有關要求,在2020年組織編制并正式發布了《數據中心基礎設施運維與管理職業技能等級標準》,標準規定了數據中心基礎設施運維與管理職業技能等級對應的工作領域、工作任務及技能要求。為培育數據中心基礎設施運維與管理人才隊伍提供基本依據。為提高職業技能培訓的針對性和有效性,中國電子學會組織相關領域的專家學者依據標準和培訓大綱編寫了本書。
本書緊貼職業活動特點,定位于全國平均先進水平,內容涵蓋數據中心運行維護管理人員應該掌握的各專業基礎知識和工作內容、工作要求及操作方法等,為教學活動和培訓考核提供規范和引導,將幫助有意或正在從事數據中心基礎設施運維與管理工作的人員改善知識結構,掌握技術技能,提升創新能力。
本書編寫過程受到了天翼云科技有限公司、雄安云網科技有限公司、中國電信股份有限公司浙江分公司、中國電信股份有限公司江蘇分公司、中國電信股份有限公司蘇州分公司、中國電信股份有限公司杭州分公司、中國通信建設集團有限公司、北京太極華保科技股份有限公司、廣東華保數據有限公司、科華數據股份有限公司、廣東華章數據技術有限公司、上海共啟網絡科技有限公司、中化金茂智慧能源科技(天津)有限公司、北京光環金網科技有限公司、北京金翰華科技有限公司、廣州佳思電氣科技有限公司、北京天映智達科技有限公司的大力支持,在此向各位參編人員深表感謝。
編者
前言
第1章數據中心概述1
1.1新基建背景下的數據中心及發展趨勢1
1.1.1數據中心及發展歷程1
1.1.2新基建背景下的數據中心2
1.1.3數據中心發展趨勢2
1.2數據中心基礎設施與IT基礎設施6
1.2.1電氣系統6
1.2.2通風空調系統8
1.2.3智能化系統及IT基礎設施8
1.2.4消防系統8
1.2.5其他基礎設施8
1.3數據中心運維工作及職業前景9
1.3.1工作目標9
1.3.2工作內容及要求9
1.3.3職業前景9
第2章數據中心基礎設施典型架構及
基本要求11
2.1數據中心電氣系統典型架構及基本
要求11
2.1.1電氣系統典型架構11
2.1.2電氣系統分段及定義12
2.1.3變電站系統典型架構13
2.1.4高壓配電系統典型架構13
2.1.5變配電系統典型架構14
2.1.6柴油發電機系統典型架構14
2.1.7不間斷電源系統典型架構15
2.1.8數據中心電氣系統基本要求16
2.2數據中心通風空調系統典型架構及
基本要求17
2.2.1水冷冷凍水系統17
2.2.2風冷冷凍水系統21
2.2.3水冷氟系統(集中冷卻水空調
系統)24
2.2.4雙冷源空調25
2.2.5水系統架構25
2.2.6風冷直膨空調29
2.2.7數據中心通風空調系統基本
要求32
2.3數據中心智能化及IT基礎設施典型
架構及基本要求33
2.3.1數據中心基礎設施綜合管理
系統34
2.3.2環境與設備監控系統37
2.3.3安全防范系統39
2.3.4綜合布線系統40
2.3.5消防系統42
2.3.6IT基礎設施42
2.3.7基本要求43
第3章數據中心配電系統運行維護
及應急51
3.1變電站系統51
3.1.1氣體絕緣金屬封閉成套開關設備
原理、組成及運行維護53
3.1.2電力變壓器原理、組成及運行
維護55
3.1.310kV配電簡述57
3.1.4變電站系統運行維護及應急57
3.2高壓配電系統59
3.2.1高壓開關柜原理、組成及運行
維護59
3.2.2PT柜簡述71
3.2.3直流系統簡述71
3.2.4高壓雙電源柜原理、組成及運行
維護72
3.2.5高壓配電系統運行維護及應急73
3.3變配電系統81
3.3.1干式變壓器原理、組成及運行
維護81
3.3.2低壓密集母線簡述84
3.3.3低壓成套配電原理、組成及運行
維護84
3.3.4接地與防雷簡述91
3.3.5變配電系統運行維護及應急91
第4章數據中心柴油發電機系統運行
維護及應急101
4.1柴油發電機系統101
4.1.1柴油發電機系統組成101
4.1.2柴油發電機系統要求101
4.1.3柴油發電機系統組網102
4.2柴油發電機組103
4.2.1柴油發電機組原理和組成103
4.2.2柴油發電機組運行與維護109
4.3柴油發電機輸出配電與并機114
4.3.1單機輸出配電原理、組成及
運行114
4.3.2并機系統原理、組成及運行115
4.4柴油發電機外部供油117
4.5柴油發電機機房環境117
4.6柴油發電機系統運行維護及應急118
4.6.1基本要求118
4.6.2預防性維護119
4.6.3預防性測試120
4.6.4系統應急122
第5章數據中心不間斷電源系統運行
維護及應急123
5.1不間斷電源系統123
5.1.1不間斷電源系統組成123
5.1.2不間斷電源系統分類123
5.1.3不間斷電源系統要求123
5.2蓄電池123
5.2.1閥控式密封鉛酸蓄電池原理
和組成123
5.2.2閥控式密封鉛酸蓄電池運行
與維護124
5.2.3鋰離子電池原理和組成128
5.2.4鋰離子電池運行與維護129
5.3交流不間斷電源130
5.3.1交流不間斷電源系統原理
和組成130
5.3.2交流不間斷電源系統運行
與維護131
5.4直流不間斷電源140
5.4.1直流不間斷電源系統原理
和組成140
5.4.2直流不間斷電源系統運行
與維護142
5.4.3新技術產品(巴拿馬不間斷
電源系統)簡述149
5.5IT機柜供配電150
5.5.1IT機柜供配電原理和組成150
5.5.2IT機柜供配電運行與維護155
第6章數據中心水冷系統運行維護
及應急158
6.1冷機158
6.1.1冷機分類158
6.1.2離心機組原理和組成159
6.1.3冷機操作163
6.1.4冷機運行164
6.1.5冷機維護164
6.1.6冷機應急168
6.2水泵171
6.2.1水泵原理和組成171
6.2.2水泵操作173
6.2.3水泵運行174
6.2.4水泵維護174
6.2.5水泵應急176
6.3冷卻塔179
6.3.1冷卻塔原理和組成179
6.3.2冷卻塔操作181
6.3.3冷卻塔運行182
6.3.4冷卻塔維護182
6.3.5冷卻塔應急185
6.4板式換熱器189
6.4.1板式換熱器原理和組成189
6.4.2板式換熱器操作190
6.4.3板式換熱器運行190
6.4.4板式換熱器維護190
6.4.5板式換熱器應急191
6.5蓄冷罐192
6.5.1蓄冷罐原理和組成192
6.5.2蓄冷罐操作193
6.5.3蓄冷罐運行194
6.5.4蓄冷罐維護195
6.5.5蓄冷罐應急196
6.6水系統管網196
6.6.1基礎知識196
6.6.2操作和運行197
6.6.3水系統管網維護197
6.6.4水系統應急198
第7章數據中心空調末端系統運行
維護及應急200
7.1房間級末端200
7.1.1風冷直膨末端201
7.1.2冷凍水型末端202
7.2列間級末端202
7.2.1風冷直膨列間末端203
7.2.2冷凍水型列間末端203
7.2.3熱管列間末端204
7.3機柜級末端204
7.3.1熱管背板末端205
7.3.2水冷背板末端205
7.4服務器級末端(液體冷卻技術)206
7.4.1冷板式206
7.4.2噴淋式液冷206
7.4.3浸沒式液冷207
7.5末端設備選擇、操作、巡視和維護207
7.5.1末端設備選擇207
7.5.2末端設備操作208
7.5.3末端設備運行208
7.5.4末端設備維