中工网内蒙古
1、立项背景
中国移动呼和浩特数据中心机房楼采用集中化的全水冷制冷方式，制冷系统对于数据中心稳定运行十分重要，同时对于运行配合也有着严苛的要求。这套系统主要存在：
1.1故障影响范围大：数据中心单套制冷系统需要承担3000个机架的制冷负荷，制冷系统发生故障时，其下端所有的IT负载将受到影响，此类故障可以称为“无差别攻击”，代价惨重。
1.2抢修窗口时间短：制冷系统的故障恢复窗口时间非常短，当数据中心满载情况下，制冷系统中断3分钟，IT负载就会因为过热而宕机。
1.3能耗占比高：呼和浩特数据中心制冷系统的PUE因子在0.15~0.35之间，制冷系统耗电量占数据中心总耗电量的30%左右，制冷系统的运行是否高效节能，对数据中心的低成本运营起着决定性的作用。
2、详细技术内容
本成果主要从制冷系统可靠性和制冷系统节能高效运行两个方向展开研究，通过对现网运行情况的详细分析，对制冷系统提出了三方面的优化。
2.1 提升硬件可靠性
2.1.1 被控设备供电可靠性优化——即冷冻水泵、冷却水泵配电结构优化，
通过对现状分析，当一路变配电系统故障，将会导致全部的冷冻水泵或冷却水泵供电中断，进而使整个制冷系统瘫痪。通过对水泵配电路由的调整，使一路低压配电中断时，不会出现同时影响三套制冷组的运行。优化前后见设计图。
2.1.2 控制设备供电可靠性优化——即BA冷机群控系统供电可靠性升级
将BA冷机群控系统单路UPS供电调整为1+1双路UPS供电，当一路UPS发生故障时，由另一套UPS向冷机群控系统提供供电保障，供电升级后，使BA冷机群控系统的供电可靠性由原来的98%提升到99.994%。优化前后见设计图。
2.1.3 控制系统架构可靠性优化
BA冷机群控系统网路架构在优化前，采用单总线结构，总线中的一台DDC发生故障会导致后端串联的控制设备全部通信故障。本成果将单总线调整为三条总线结构，并将3套制冷组的设备进行重新配置，让每套制冷组对应一条总线，优化后即便某台设备发生故障，只影响本身所在的制冷组。优化前后见设计图。
2.1.4 控制器双电源切换可靠性优化
因BA冷机群控系统控制器为单电源设备，双路供电切换存在长时延间断的问题，自主研制单电源设备双路切换供电模块，将高延时中断切换转为零延时无感切换，实现BA冷机群控系统控制器双电源不间断供电，将原需2.5s的切换时间缩短至20ms以内，实现单电源控制器无感知切换双路供电。
2.2 提升逻辑控制可靠性
2.2.1 智能故障切换控制
通过对各制冷单元故障场景分析，实现智能化的精确切换，有效避免因单套故障制冷组导致的整体制冷中断，确保制冷系统安全可靠运行。
2.2.2 自动化应急释冷控制
对制冷站蓄冷罐及释冷泵需要应急工作的场景进行统计分析，调整优化蓄冷罐及蓄冷泵启动工作条件，有效确保制冷单元故障情况下实现自动化应急释冷，实现制冷不中断。
2.2.3 冷却塔冬季防结冰轮询控制
数据中心配置开式逆流冷却塔，冬季运行结冰情况严重，当冷却塔大面积结冰后，导致冷塔进风量受阻，换热能力呈现指数级下降。通过分析冷却塔结冰原因，结合BA系统智能控制、风量控制等，从三个层面对冷却塔防冰进行整体优化，完成冷却塔温度热场模拟、结构优化，风量控制、风机正反转智能逻辑编制，创新运用超声波进行辅助除冰，实现冬季冷却塔有效除冰和防冰，保障制冷系统换热率良好。
2.3 节能运行模式研究
通过对负载冷量总需求与室外温度的函数关系研究，提出制冷系统关于末端负载总冷量需求、室外环境温度与设备开启数量关系的经济运行模式并应用。
3、主要技术创新点
3.1高可靠性硬件架构：通过对制冷系统硬件优化改造，成果最终形成一套适应于超大型数据中心的冷源群控系统高可靠性硬件架构设计方案，为行业内数据中心建设标准提供参考和应用实践。
3.2高可靠性安全控制逻辑：从冷源中断根源入手，设计、开发、部署、应用三大类（智能切换、自动化应急释冷、冷塔防结冰轮询）运行逻辑，能够适用于数据中心冷源中断的所有情况，突破现有使用场景安全隐患，提升了制冷系统的可靠性。
3.3无感知切换双路供电：成果创新采用二级级联继电器作为单电源控制器双路供电切换模块，通过外部继电器之间的级联互锁功能，实现双路电源自动切换，在流程控制上实现了切换与供电的互锁切换，在供电方面实现了可靠、稳定供电。
4、专利情况
通过对成果创新点的归纳总结，形成了五项发明专利，详见专利情况。
5、推广情况
为从规划设计源头打造低成本、高效率的数据中心，我数据中心将该方案的要点及时提交了集团设计院，经评审多个要点由集团设计院写入了《中国移动数据中心机电工程建设指导意见V3.0》，用于指导数据中心存量机房机电工程的扩容、新建。
6、经费来源
中国移动通信集团内蒙古有限公司自筹。
