UPS不间断电源系统-保障设备输出稳定电压

按《数据中心设计规范》（GB 50174—2017）、《综合布线系统工程设计规范》（GB 50311—2016）、《民用建筑电气设计标准》（GB 51348—2019），为保障污染源普查质量管理工作安全、可靠、稳定的运行，需要建设相应的综合保障机房，其中机房环境主要包括环境补偿系统、供配电子系统、消防与安防子系统、环境监控子系统；网络建设主要包括综合布线子系统、网络通信子系统、网络安全子系统；中心服务器建设主要包括服务器分类与配置、外围设备。

1.机房环境建设

（1）环境补偿系统

环境补偿系统主要包括空调、新风两部分。空调与新风系统，是运行环境的保障。高可靠的机房设备运行环境，包括温度、湿度、洁净度，需使系统终年在恒温恒湿条件下运行。只有窗户密封才能保证系统温、湿度正常。机房里的计算机设备要产生大量的热量，而且对环境中的灰尘数量有严格的要求，这些都对空调系统提出了更高的要求。为使机房保持恒定的温度和湿度，需要选用机房专用的精密空调。同时机房还必须补充新风，自然界的新风只有通过新风系统处理后才能进入机房，形成内部循环，并对新风进行过滤，使之达到一定的洁净度要求。

（2）供配电子系统

机房供配电系统是保证计算机服务器设备、关键网络设备、场地设备和辅助设备的用电安全和可靠的基本条件。高品质的机房供电系统体现在：无断电故障、高容错；在不影响负载运行的情况下可进行在线维护；有防雷、防火、防水等功能。机房供电设计包括负荷等级和额定容量的确定、电源的可靠性设计、防雷和接地技术措施等。

供电方式：通过配电柜及UPS不间断电源系统，提供计算机设备配电及辅助设备配电，如服务器用电、网络设备用电、外设用电、终端用电、空调系统用电、照明系统用电、维护系统用电等。其有配电柜及UPS不间断电源系统组成。

配电柜是机房电力分配管理的核心，一般分普通配电柜和精密配电柜。普通配电柜满足一般操作需求，可以控制各回路的开关，但是不能智能通信；精密配电柜可具有实时监测每一回路的电流大小、电流超限自动报警，以及电能计量等诸多功能，还可以通过多种通信协议实现远程控管。

UPS不间断电源系统是一种含有储能装置，以逆变器为主要单元，稳压稳频输出的电源保护设备，电能以直流形式贮存在蓄电池中，这使UPS在外电故障的情况下可以向外输出电压。因此，UPS具有净化电源、不间断供电的作用。

防雷接地：机房防雷主要是抑制通过电力电缆传导的雷电瞬间过压和雷击电磁脉冲，使电子网络设备不受雷电损害或使雷击损害降低到最低程度，机房一般采用综合接地系统，将直流工作接地、交流工作接地、安全保护接地以及防雷保护接地一起接在小于2Ω的接地体上。

（3）消防与安防子系统

消防与安防子系统是机房必不可少的一个保障，消防为防火提供了更多的防损伤保护，同时也提供了火灾防范措施。安防则对机房设备加强监控和管理，使机房设备运行安全和稳定，实现信息采集和处理的实时化、报警信息处理自动化。

消防：消防包括火灾探测器、消防联动系统、消防灭火系统三部分，火灾探测器主要包括感温探测器和感烟探测器；消防联动系统是指与楼宇报警系统联动，实现报警自动化；消防灭火系统是指常规的消防栓、消防通道、报警警铃和指示灯、自动／手动灭火设备和器材。

安防：安防主要包括门禁系统、视频监控系统两部分，门禁系统是指出入口门禁安全管理系统，它是新型现代化安全管理系统，集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，是解决重要部门出入口安全防范管理的有效措施。视频监控系统是由摄像、传输、控制、显示、记录登记5大部分组成。摄像机通过同轴视频电缆、网线、光纤将视频图像传输到控制主机，控制主机再将视频信号分配到各监视器及录像设备，同时可将需要传输的语音信号同步录入到录像机内。门禁系统与视频监控系统是安全防范系统的重要组成部分。

（4）环境监控子系统

机房环境监控系统是一个综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、新型传感技术等的计算机网络，提供的是一种以计算机技术为基础、基于集中管理监控模式的自动化、智能化和高效率的技术手段。主要监控内容有配电柜参数监控、UPS监控、精密空调监控、温湿度监控、消防报警监控、新风机监控、视频监控等。动力环境监控的各个子系统均通过ICP系列采控模块采集数据，以RS485方式传输至智能控制器，进入嵌入式主机。嵌入式主机有专用的通讯芯片，通过内部管理模块的控制，现场的数据按预先的安排，有条不紊地进入软件系统，由于响应的时间迅速，可实现监控计算机能对设备达到实时监控。

2.计算机网络

（1）综合布线子系统

综合布线子系统采用地板布线，充分利用了地板下的空间，并且注意地板下漏水、鼠害和散热等，同时也保证在每个机柜下方开凿相应的穿线孔，穿线孔包括地板和线槽。具体内容有：强电布线、弱电布线和接地布线。

强电布线：机房进行强电布线时，应根据整个机房的布局和UPS的容量来安排，在规划中的每个机柜和设备附近，安排相应的电源插座，插座的容量应根据接入设备的功率来定，并留有一定的冗余，一般为10A或16A。电源的线缆直径应根据电源插座的容量并留有一定的余量。

弱电布线：机房弱电布线中主要包括同轴细缆、超五类网线和电话线等，布线时应注意在每个机柜、设备后面都有相应的线缆，并应考虑以后的发展需要，各种线缆应分门别类用扎带扎好。

接地布线：机房内都是高性能的计算机和网络通信设备，故对接地有着严格的要求，接地也是消除公共阻抗，防止电容耦合干扰，保护设备和人员的安全，是保证计算机系统稳定可靠运行的重要措施。在机房地板下应布置信号接地用的铜排，以供机房内各种接地需要，铜排再以专线方式接入该处的弱电信号接地系统。

（2）网络通信子系统

系统采用两种方式进行网络通信，分别是互联网/移动互联网、环保专网。

互联网/移动互联网：互联网是指网络与网络之间所串连成的庞大网络，这些网络以一组通用的协议相连，形成逻辑上的单一巨大网络，移动互联网是互联网发展的产物，将移动通信和互联网二者结合起来，成为一体。(www.xing528.com)

环保专网：环保专网是一定区域范围内的专线连接，这种连接是环保相关单位内部网之间的物理连接，其他非环保单位都不能进入该网络。环保专网保证了信息流的安全性。

网络安全子系统：污染源普查质量管理信息化对网络安全有着严格的要求，应着重打造三个安全体系：“安全管理”“安全防御”“安全运维”，其中安全防御是重中之重。

安全管理指建立由安全策略、管理制度、操作规程等构成的统一信息安全管理制度体系。安全防御包含主动防御与被动防御，涉及相关网络安全硬件与软件应用及数据安全等内容，避免由于防护不力造成的涉密信息泄露和网络攻击破坏。

安全运维则包含运维管理制度的标准化、运维内容的规范化两部分，其中运维内容包括：硬件、网络、软件、数据四个方面的运维内容规范标准。在这里网络安全子系统主要是指“安全防御”，由于污染源普查质量管理信息化系统是基于Internet技术，必须充分考虑对安全的要求并支持多级多种安全管理。

网络安全主要包括两个部分，第一部分是参考等保要求的网络安全环境，主要包括建立全面的网络防病毒体系；应用防火墙技术控制访问权限，实现网络安全集中管理；应用入侵检测技术保护主机资源，防止内外网攻击；应用安全漏洞扫描技术主动探测网络安全漏洞，进行定期网络安全评估与安全加固；应用实时监控与恢复系统，实现系统安全可靠的运行；应用网络安全紧急响应体系，防范安全突发事件。第二部分是系统应用及数据安全部分，主要指应用系统基于RBCA的权限管理及信息加密，通过权限管理让系统可以精准的划分应用范围，确保信息安全的可定义性和可执行性；数据安全主要指数据的保密性、完整性及数据备份容灾等，数据保密可使信息资源得到保护防止篡改，数据的完整性及备份容灾可确保数据的可靠性、高可用性。整个安全防御通过完善的安全管理策略及安全制度的落地，规范化了网络安全管理的标准，而通过安全监控的手段，也可及时的发现网络安全异常及处理。

3.中心服务器建设

（1）服务器分类与配置

服务器是网络环境中的高性能计算机，它在网络操作系统的控制下，侦听网络上的其他计算机提交的服务请求。服务器作为网络的节点，存储、处理网络上80%的数据和信息。服务器的构成与微机基本相似，有处理器、硬盘、内存、系统总线等，它们是针对具体的网络应用特别制定的，因而服务器与微机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在很大差异。尤其是随着信息技术的进步，网络的作用越来越明显，对信息系统的数据处理能力、安全性等的要求也越来越高。面向用途划分，服务器可分为面向计算类的服务器、面向数据库的服务器、面向通讯与网络系统的服务器、面向多媒体视像会议的服务器，以及面向可视化与虚拟现实应用的服务器六类。

由于污染源普查质量管理系统的数据体量巨大，对数据共享、交换的效率需求高，所以采用高性能服务器的配置显得尤为重要。污染源普查质量管理系统主要采用了三类服务器，其中大数据处理采用了面向计算类的服务器，数据库及空间数据库部分采用了面向数据库的服务器，整体网络监控管理采用了面向通讯与网络系统的服务器。

（2）外围设备

外围设备即计算机系统中除主机外的其他设备。包括输入和输出设备、外存储器、模数转换器、数模转换器、外围处理机等。是计算机与外界进行通信的工具，例如：打印机、磁盘驱动器或键盘。在计算机和其他机器之间，以及计算机与用户之间提供联系。将外界的信息输入计算机，取出计算机要输出的信息，存储需要保存的信息和编辑整理外界信息以便输入计算机。

污染源普查质量管理的外围设备主要包括常规的输入和输出设备，如：扫描机、传真机、投影仪、字符输入设备键盘、电脑屏幕等，同时还包括外存储器，如共享存储。

（3）基于共享存储的服务器建设

由于在污染源普查质量管理信息处理系统中保存了大量的关键业务数据，一旦信息发生丢失或破坏，将带来灾难性的影响和损失。所以污染源普查质量管理采用了基于共享存储的服务器集群建设方式，保护业务关键数据的完整性和维持应用程序的连续运行。

集群主要有两个方面：ORACLE数据库集群、服务器分流访问。

①ORACLE数据库集群

污染源普查质量管理的ORACLE数据库集群主要采用RAC方式，有如下特点：

双机并行：RAC是一种并行模式，并不是传统的主备模式。也就是说，RAC集群的所有成员都可以同时接收客户端的请求。

高可用性：RAC是Oracle数据库产品高可用性的解决方案，能够保证在集群中只要有一个节点存活，就能正常对外提供服务。

易伸缩性：RAC可以非常容易地添加、删除节点，以满足系统自身的调整。

低成本：能使用较低廉的服务器来实现高可用性、高吞吐量的集群环境，这要比通过对某台高端服务器增加硬件实现高可用性、高吞吐量花费的成本低很多。

高吞吐量：随着节点数的增加，整个RAC的吞吐量也在不断增长。

②服务器分流访问

污染源普查质量管理采用服务器分流访问，减少对单一服务器的压力，保障系统稳定高可用性。主要采用统一的虚拟IP及多台应用服务器，客户端通过访问统一的虚拟IP，由分流设备自动分流至闲置服务器进行应用操作访问。同时服务器实现HA双机热备，具备单点故障容错能力，主服务发生故障时备服务器接管的机制，实现在线故障自动切换，实现系统7×24小时不间断运行，避免停机造成的损失。