本书按照工作任务顺序展开,专业知识与标准规范相结合,实践经验与实操规范相结合,职业技能与工作任务相结合,实训项目与技能鉴定相结合,循序渐进,层次清晰,图文并茂,好学易记。
本书依据中国电子学会发布的《数据中心基础设施运维与管理职业技能等级标准》和考核大纲编写。本书共12章,涵盖了数据中心概述、数据中心基础设施典型架构及基本要求、数据中心配电系统运行维护及应急、数据中心柴油发电机系统运行维护及应急、数据中心不间断电源系统运行维护及应急、数据中心水冷系统运行维护及应急、数据中心空调末端系统运行维护及应急、数据中心智能化及IT基础设施运行维护及应急、数据中心基础设施跨系统应急调度、维护作业手册编写、数据中心基础设施运维管理和数据中心常用工具及仪表等内容。
本书梳理了数据中心基础设施运维与管理人员应掌握的基本知识和职业技能,编写过程中充分结合了数据中心的实际场景和职业教育场景,提炼了新技术、新方法及前沿成果,从数据中心各个专业设备系统的组成、原理、安全运行、维护方法到应急处置和专业管理都进行了详细阐述,是运维管理人员不可或缺的工具书。
本书适合数据中心行业管理者,数据中心运行维护人员,与运营相关的技术支撑人员,承担数据中心外包运维服务、测试、搬迁的第三方服务公司人员,承接服务器托管的IDC、EDC及云基础设施的管理和运维人员阅读参考。
当前,随着5G、云计算、人工智能等新一代信息技术快速发展,信息技术与传统产业加速融合,数字经济蓬勃发展,数据中心作为各个行业信息系统运行的物理载体,已成为经济社会运行不可或缺的关键基础设施,在数字经济发展中扮演至关重要的角色。
党中央、国务院高度重视数据中心产业发展。2020年3月,中共中央政治局常务委员会会议明确提出“加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度”。国家“十四五”规划纲要从现代化、数字化、绿色化方面对新型基础设施建设提出了方针指引,党中央、国务院关于碳达峰、碳中和的战略决策又对信息通信业数字化和绿色化协同发展提出了更高要求。
数据中心运维、管理是实现安全高效、绿色低碳、高质量发展目标的关键之一,与数据中心的规划设计、建设施工同等重要,同时数据中心又是一个复杂的体系,涵盖多个专业领域,这对运维与管理人员提出了更高的要求,不再是简单的单个设备的开关机、合闸那样简单,运维人员需要对数据中心的整体架构、系统特性、设备复杂性、运维制度、运维体系、运维目标等多方面掌握后,才能做好这份工作。
《2021中国数据中心人才发展报告》显示,数据中心从业人员主要分布在华北、华东、华南地区,分别占全国数据中心从业人员的379%、324%和172%,西部省份人才储备明显弱于东部省份。数据中心运维与管理人才短缺已成为越来越多数据中心面临的难题。
为贯彻落实《国家职业教育改革实施方案》,中国电子学会充分发挥科技社团第三方作用,联合有关单位根据《职业技能等级标准开发指南》的有关要求,在2020年组织编制并正式发布了《数据中心基础设施运维与管理职业技能等级标准》,标准规定了数据中心基础设施运维与管理职业技能等级对应的工作领域、工作任务及技能要求。为培育数据中心基础设施运维与管理人才队伍提供基本依据。为提高职业技能培训的针对性和有效性,中国电子学会组织相关领域的专家学者依据标准和培训大纲编写了本书。
本书紧贴职业活动特点,定位于全国平均先进水平,内容涵盖数据中心运行维护管理人员应该掌握的各专业基础知识和工作内容、工作要求及操作方法等,为教学活动和培训考核提供规范和引导,将帮助有意或正在从事数据中心基础设施运维与管理工作的人员改善知识结构,掌握技术技能,提升创新能力。
本书编写过程受到了天翼云科技有限公司、雄安云网科技有限公司、中国电信股份有限公司浙江分公司、中国电信股份有限公司江苏分公司、中国电信股份有限公司苏州分公司、中国电信股份有限公司杭州分公司、中国通信建设集团有限公司、北京太极华保科技股份有限公司、广东华保数据有限公司、科华数据股份有限公司、广东华章数据技术有限公司、上海共启网络科技有限公司、中化金茂智慧能源科技(天津)有限公司、北京光环金网科技有限公司、北京金翰华科技有限公司、广州佳思电气科技有限公司、北京天映智达科技有限公司的大力支持,在此向各位参编人员深表感谢。
编者
前言
第1章数据中心概述1
1.1新基建背景下的数据中心及发展趋势1
1.1.1数据中心及发展历程1
1.1.2新基建背景下的数据中心2
1.1.3数据中心发展趋势2
1.2数据中心基础设施与IT基础设施6
1.2.1电气系统6
1.2.2通风空调系统8
1.2.3智能化系统及IT基础设施8
1.2.4消防系统8
1.2.5其他基础设施8
1.3数据中心运维工作及职业前景9
1.3.1工作目标9
1.3.2工作内容及要求9
1.3.3职业前景9
第2章数据中心基础设施典型架构及
基本要求11
2.1数据中心电气系统典型架构及基本
要求11
2.1.1电气系统典型架构11
2.1.2电气系统分段及定义12
2.1.3变电站系统典型架构13
2.1.4高压配电系统典型架构13
2.1.5变配电系统典型架构14
2.1.6柴油发电机系统典型架构14
2.1.7不间断电源系统典型架构15
2.1.8数据中心电气系统基本要求16
2.2数据中心通风空调系统典型架构及
基本要求17
2.2.1水冷冷冻水系统17
2.2.2风冷冷冻水系统21
2.2.3水冷氟系统(集中冷却水空调
系统)24
2.2.4双冷源空调25
2.2.5水系统架构25
2.2.6风冷直膨空调29
2.2.7数据中心通风空调系统基本
要求32
2.3数据中心智能化及IT基础设施典型
架构及基本要求33
2.3.1数据中心基础设施综合管理
系统34
2.3.2环境与设备监控系统37
2.3.3安全防范系统39
2.3.4综合布线系统40
2.3.5消防系统42
2.3.6IT基础设施42
2.3.7基本要求43
第3章数据中心配电系统运行维护
及应急51
3.1变电站系统51
3.1.1气体绝缘金属封闭成套开关设备
原理、组成及运行维护53
3.1.2电力变压器原理、组成及运行
维护55
3.1.310kV配电简述57
3.1.4变电站系统运行维护及应急57
3.2高压配电系统59
3.2.1高压开关柜原理、组成及运行
维护59
3.2.2PT柜简述71
3.2.3直流系统简述71
3.2.4高压双电源柜原理、组成及运行
维护72
3.2.5高压配电系统运行维护及应急73
3.3变配电系统81
3.3.1干式变压器原理、组成及运行
维护81
3.3.2低压密集母线简述84
3.3.3低压成套配电原理、组成及运行
维护84
3.3.4接地与防雷简述91
3.3.5变配电系统运行维护及应急91
第4章数据中心柴油发电机系统运行
维护及应急101
4.1柴油发电机系统101
4.1.1柴油发电机系统组成101
4.1.2柴油发电机系统要求101
4.1.3柴油发电机系统组网102
4.2柴油发电机组103
4.2.1柴油发电机组原理和组成103
4.2.2柴油发电机组运行与维护109
4.3柴油发电机输出配电与并机114
4.3.1单机输出配电原理、组成及
运行114
4.3.2并机系统原理、组成及运行115
4.4柴油发电机外部供油117
4.5柴油发电机机房环境117
4.6柴油发电机系统运行维护及应急118
4.6.1基本要求118
4.6.2预防性维护119
4.6.3预防性测试120
4.6.4系统应急122
第5章数据中心不间断电源系统运行
维护及应急123
5.1不间断电源系统123
5.1.1不间断电源系统组成123
5.1.2不间断电源系统分类123
5.1.3不间断电源系统要求123
5.2蓄电池123
5.2.1阀控式密封铅酸蓄电池原理
和组成123
5.2.2阀控式密封铅酸蓄电池运行
与维护124
5.2.3锂离子电池原理和组成128
5.2.4锂离子电池运行与维护129
5.3交流不间断电源130
5.3.1交流不间断电源系统原理
和组成130
5.3.2交流不间断电源系统运行
与维护131
5.4直流不间断电源140
5.4.1直流不间断电源系统原理
和组成140
5.4.2直流不间断电源系统运行
与维护142
5.4.3新技术产品(巴拿马不间断
电源系统)简述149
5.5IT机柜供配电150
5.5.1IT机柜供配电原理和组成150
5.5.2IT机柜供配电运行与维护155
第6章数据中心水冷系统运行维护
及应急158
6.1冷机158
6.1.1冷机分类158
6.1.2离心机组原理和组成159
6.1.3冷机操作163
6.1.4冷机运行164
6.1.5冷机维护164
6.1.6冷机应急168
6.2水泵171
6.2.1水泵原理和组成171
6.2.2水泵操作173
6.2.3水泵运行174
6.2.4水泵维护174
6.2.5水泵应急176
6.3冷却塔179
6.3.1冷却塔原理和组成179
6.3.2冷却塔操作181
6.3.3冷却塔运行182
6.3.4冷却塔维护182
6.3.5冷却塔应急185
6.4板式换热器189
6.4.1板式换热器原理和组成189
6.4.2板式换热器操作190
6.4.3板式换热器运行190
6.4.4板式换热器维护190
6.4.5板式换热器应急191
6.5蓄冷罐192
6.5.1蓄冷罐原理和组成192
6.5.2蓄冷罐操作193
6.5.3蓄冷罐运行194
6.5.4蓄冷罐维护195
6.5.5蓄冷罐应急196
6.6水系统管网196
6.6.1基础知识196
6.6.2操作和运行197
6.6.3水系统管网维护197
6.6.4水系统应急198
第7章数据中心空调末端系统运行
维护及应急200
7.1房间级末端200
7.1.1风冷直膨末端201
7.1.2冷冻水型末端202
7.2列间级末端202
7.2.1风冷直膨列间末端203
7.2.2冷冻水型列间末端203
7.2.3热管列间末端204
7.3机柜级末端204
7.3.1热管背板末端205
7.3.2水冷背板末端205
7.4服务器级末端(液体冷却技术)206
7.4.1冷板式206
7.4.2喷淋式液冷206
7.4.3浸没式液冷207
7.5末端设备选择、操作、巡视和维护207
7.5.1末端设备选择207
7.5.2末端设备操作208
7.5.3末端设备运行208
7.5.4末端设备维