高速公路機(jī)電系統(tǒng)一體化機(jī)房應(yīng)用
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摘要：隨著機(jī)電系統(tǒng)在高速公路生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中的重要性逐步提高，系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是后期維護(hù)工作的主要目標(biāo)?，F(xiàn)有機(jī)電設(shè)備的工作環(huán)境主要依靠于機(jī)房整體環(huán)境，原有機(jī)柜在環(huán)境溫度、線纜布線、電源連接方面都容易產(chǎn)生故障點(diǎn)3本文主要討論如何將一體化機(jī)柜方案應(yīng)用于高速公路機(jī)電系統(tǒng)，以及如何加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行物理環(huán)境的細(xì)節(jié)優(yōu)化，對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行智能管理維護(hù)，減少故障隱患，從而能夠大幅降低事故發(fā)生概率。
關(guān)鍵詞：一體化機(jī)房；高速公路機(jī)房；機(jī)電系統(tǒng)
隨著機(jī)電系統(tǒng)在高速公路生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中的重要性逐步提高，系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行是后期維護(hù)工作的主要目標(biāo)?，F(xiàn)有機(jī)電設(shè)備的工作環(huán)境主要依靠于機(jī)房整體環(huán)境，原有機(jī)柜內(nèi)部的空間布局不利于空氣循環(huán)，機(jī)柜內(nèi)部的電源和布線也沒有專門的接口和槽道。在環(huán)境溫度、線纜布線、電源連接方面都容易產(chǎn)生故障點(diǎn)。本文主要討論如何將一體化機(jī)柜方案應(yīng)用于高速么V路機(jī)電系統(tǒng)，以及如何加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行物理環(huán)境的細(xì)節(jié)優(yōu)化，對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行智能管理維護(hù)，減少故障隱患，從而能夠降低事故發(fā)生概率。
一、高速公路機(jī)房現(xiàn)狀
高速公路機(jī)房應(yīng)用的四個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景及機(jī)柜數(shù)量需求分析如下所示。f1）收費(fèi)站：通常每個(gè)站點(diǎn)設(shè)置一個(gè)機(jī)房作為獨(dú)立建筑，需要2個(gè)通信機(jī)柜、2個(gè)IT機(jī)柜、1個(gè)配線機(jī)柜和1個(gè)電源電池機(jī)柜用于支撐收費(fèi)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、監(jiān)控系統(tǒng)的視頻存儲(chǔ)以及通信業(yè)務(wù)需求，一般配置民用空調(diào)。（2）路段分中心（各管理處）：個(gè)別路段管理處兼收費(fèi)站功能，配置10￣16個(gè)IT機(jī)柜、通信機(jī)柜、電源電池機(jī)柜配線機(jī)柜，管理收費(fèi)站業(yè)務(wù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和設(shè)備巡檢，對(duì)監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用存儲(chǔ)和監(jiān)控，此外，一般配置民用空調(diào)，也有配g工業(yè)空調(diào)。（3）區(qū)域中心：配Hl2￣20個(gè)IT機(jī)柜、通信機(jī)柜、電源電池機(jī)柜配線機(jī)柜，用于視頻調(diào)用、收費(fèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通信業(yè)務(wù)管理。配置工業(yè)空調(diào)。（4）省中心：需要20？30個(gè)IT機(jī)柜、通信機(jī)柜、電源電池機(jī)柜配線機(jī)柜，用于收費(fèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)取用、通信業(yè)務(wù)和拆賬業(yè)務(wù)的支撐。配置工業(yè)空調(diào)。綜上所述，在以上四個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景中，高速公路機(jī)電系統(tǒng)均配置專門配電機(jī)房。但是，傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)的機(jī)房及機(jī)柜面臨著諸多挑戰(zhàn)，如：外觀一致性差、接線雜亂、布局凌亂；設(shè)備品牌多，產(chǎn)品分批到貨，導(dǎo)致施工和交付周期長(zhǎng)；等等。這些問題的存在，無法滿足后期的智能運(yùn)維需求，因此，需要一種智能化的機(jī)房、機(jī)柜解決方案。
二、一體化機(jī)房方案特點(diǎn)
數(shù)據(jù)中心建設(shè)領(lǐng)域中已相對(duì)成熟的一體化機(jī)房解決方案，可以很好地解決高速公路機(jī)電系統(tǒng)機(jī)房現(xiàn)有問題。目前的機(jī)電系統(tǒng)機(jī)房建設(shè)，是由業(yè)主或者集成商從不同的廠家采購不同產(chǎn)品組裝而成的。而一體化機(jī)房解決方案，出廠前廠家會(huì)將空調(diào)、電源、UPS、接線端子等所有的終端配置均配g好，提高整體機(jī)房、機(jī)柜的使用效果和穩(wěn)定性、安全性。一體化機(jī)房有如下特點(diǎn)。1、自動(dòng)化（1）機(jī)柜可連續(xù)無故障運(yùn)行5萬小時(shí)以上：采用先進(jìn)的電機(jī)、風(fēng)扇、整體數(shù)控設(shè)備和壓縮機(jī)，確保長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行無故障。（2）自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)運(yùn)行：控制模塊可以根據(jù)柜內(nèi)環(huán)境溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)控制空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行將柜內(nèi)溫度控制在最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行的區(qū)間。（3）空調(diào)無水化：采用冷凝水蒸發(fā)技術(shù)可快速霧化空調(diào)冷凝水。（4）柜內(nèi)自動(dòng)滅火：提供的滅火裝置能夠探測(cè)溫度變化和煙霧，自動(dòng)切斷電源，釋放氣溶膠滅火。2、遠(yuǎn)程工作（1）可通過以太網(wǎng)或帶外管理方式遠(yuǎn)程管理，85％以上操作可遠(yuǎn)程完成。（2）中控系統(tǒng)支持SNMP協(xié)議，能夠遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控柜的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)。（3）內(nèi)g的遠(yuǎn)程撥號(hào)通訊模塊可以在網(wǎng)絡(luò)中斷情況下，通過PSTN撥號(hào)調(diào)制解調(diào)器登錄到設(shè)備的Console接口上進(jìn)行遠(yuǎn)程配置管理。3、優(yōu)先預(yù)警（l）故障可提前預(yù)知并告警。（2）當(dāng)新增設(shè)備接入后接近PDU負(fù)載能力時(shí)對(duì)該設(shè)備自動(dòng)斷電？（3）當(dāng)某臺(tái)設(shè)備電流電壓異常時(shí)對(duì)此設(shè)備自動(dòng)斷電。（4）設(shè)備的進(jìn)出風(fēng)口溫差異常時(shí)，可以提前預(yù)警此設(shè)備的風(fēng)扇故障。4、節(jié)省成本（1）總體成本降低，節(jié)能。（2）通過靜壓艙和導(dǎo)流板設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)冷量均勻分配；通過密封板實(shí)現(xiàn)清確送風(fēng)。（3）和新建C類機(jī)房相比，每臺(tái)可節(jié)省建設(shè)費(fèi)用8．3萬元，如果涉及機(jī)房搬遷，節(jié)省費(fèi)用會(huì)更高。（4）使用機(jī)柜大幅提升設(shè)備運(yùn)行率，網(wǎng)絡(luò)故障率降低。（5）可遠(yuǎn)程在線處理問題，大幅減少出差次數(shù)，年運(yùn)維成本節(jié)省50％以上。
三、一體化機(jī)房方案優(yōu)勢(shì)
目前高速公路機(jī)電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備普遍安裝于標(biāo)準(zhǔn)19英寸網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器機(jī)柜或開放式機(jī)架上，僅提供整理和支撐作用，不具備從物理層面上對(duì)設(shè)備進(jìn)行智能維護(hù)管理等功能。而基層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)往往地處偏遠(yuǎn)，無法實(shí)時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，存在出現(xiàn)故障時(shí)維護(hù)人員無法及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)等問題。為提高基層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的管控能力及運(yùn)維管理水平，一體化機(jī)房解決方案提供的機(jī)柜包含了空調(diào)、新風(fēng)、UPS、門禁、動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)、煙感、滅火等機(jī)房所有要素，可根據(jù)實(shí)際環(huán)境按需組合，支持遠(yuǎn)程集中操作控制，方便遠(yuǎn)程管理與監(jiān)控，大大降低了運(yùn)維成本．且機(jī)柜布局合理，為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供合理的安裝和布線空間，有效保護(hù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安全可靠運(yùn)行。柜機(jī)內(nèi)部集成了密集的動(dòng)環(huán)監(jiān)控點(diǎn)，能對(duì)每臺(tái)單獨(dú)設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口溫度、單臺(tái)設(shè)備功耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以對(duì)柜內(nèi)的任意單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行帶外管理并控制電源供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)設(shè)備的精細(xì)化管控。在物理安全方面，遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜采用了電控門鎖和側(cè)板內(nèi)部鎖緊控制，只有刷卡認(rèn)證或遠(yuǎn)程控制可以打開。采用一體化機(jī)房方案，主要具備一體化集成、安全可靠、節(jié)省機(jī)房占地面積、節(jié)約能源、安裝省時(shí)省力省心、架構(gòu)兼容、部署快速靈活和監(jiān)控完善等優(yōu)勢(shì)。U）—體化集成：？體化集成機(jī)柜系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、機(jī)房管理系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和綜合布線系統(tǒng)，高集成設(shè)計(jì)，提供完整的解決方案；一體化供配電系統(tǒng)，集成ATS配電、UPS配電、空調(diào)配電和IT設(shè)備配電；為服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)柜設(shè)置不同的供電電源，支撐混合密度組網(wǎng)」（2）安全可靠：支持通道級(jí)門禁（可選）和機(jī)柜級(jí)門禁（可選），避免無關(guān)人員進(jìn)入，提高機(jī)房安全性；集成消防系統(tǒng)（可選），提高機(jī)房安全性；支持雙路電源輸入；一體化UPS均配置手動(dòng)維修旁路，正常工作時(shí)手動(dòng)維修旁路開關(guān)處于鎖定狀態(tài)，避免由于誤操作引起電氣事故；一體化UPS，能可靠實(shí)現(xiàn)N＋1冗余，提高系統(tǒng)的性；強(qiáng)電和弱電，光纖和網(wǎng)線均分開走線，減少電磁干擾；電子膨脹閥自帶備用電源模塊，當(dāng)整機(jī)掉電后，保證電子膨脹閥正常關(guān)閉；空調(diào)PTC電加熱具有自動(dòng)復(fù)位和不可恢復(fù)雙重保護(hù)功能。（3）節(jié)省機(jī)房占地面積和節(jié)約能源：無需專業(yè)機(jī)房，辦公大樓房間改造即可；可直接安裝在樓宇水泥地面上，減少外配套工程。機(jī)房面積《5〇〇m2；支持通道級(jí)照明，節(jié)省電力能源；供貨周期短，快速安裝，有效降低成本3（4）安裝省時(shí)、省力、省心：無需架空地板，去工程化設(shè)計(jì)；標(biāo)準(zhǔn)化，減少安裝的時(shí)間和工作量。（5）架構(gòu)兼容：支持T1環(huán)境；模塊化配電，支持柔性升級(jí)。（6）快速靈活部署：集成化設(shè)計(jì)支持主設(shè)備隨辦公點(diǎn)搬遷；根據(jù)房間尺寸和單柜功耗，單排或雙排可選，靈活部署，滿足擴(kuò)容要求；適配企業(yè)web和內(nèi)部業(yè)務(wù)，1T柜內(nèi)靈活安裝服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。（7）監(jiān)控完善：可通過多種傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)各功能模塊不間斷監(jiān)控；監(jiān)控系統(tǒng)支持web訪問，輕松實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理各功能模塊。
四、一體化機(jī)房經(jīng)濟(jì)效益分析
一體化機(jī)房整體建設(shè)成本低廉。以建設(shè)一個(gè)具備門禁、煙感、溫濕度、漏水等功能的標(biāo)準(zhǔn)C類機(jī)房費(fèi)用為例，費(fèi)用最低為17．8萬元。而遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜標(biāo)配一般在9．5萬元，其作用可代替一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)C類機(jī)房，則每臺(tái)可節(jié)省建設(shè)費(fèi)用8．3萬元，且用戶可自主進(jìn)行模塊選擇。如果涉及機(jī)房搬遷，節(jié)省費(fèi)用會(huì)更高。在運(yùn)維費(fèi)用方面，使用遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)房可大提升設(shè)備運(yùn)行率，降低故障率，并支持遠(yuǎn)程在線處理問題。每個(gè)機(jī)柜內(nèi)平均存放4臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備每年故障率約為5％，按照機(jī)柜其設(shè)計(jì)10年使用壽命計(jì)算，現(xiàn)場(chǎng)故障處理柜內(nèi)設(shè)備費(fèi)用節(jié)約4000元。
五、結(jié)束語
高速公路機(jī)電系統(tǒng)機(jī)房數(shù)目和機(jī)房設(shè)備愈來愈多，數(shù)據(jù)中心規(guī)模也已經(jīng)變得比較龐大，各種設(shè)備給機(jī)房的建設(shè)、運(yùn)維工作帶來了較大壓力。一體化機(jī)房解決方案高可靠性，為業(yè)主帶了穩(wěn)定的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)。高效率為業(yè)主帶來了超過預(yù)期的低PUE。智能化運(yùn)維，減少了人工巡檢量，降低了運(yùn)維成本，解決了由于缺乏有效技術(shù)手段和防范措施而延誤的故障處理時(shí)間。伴隨著和高速公路機(jī)電系統(tǒng)需求的變化，相信后期一體化機(jī)房解決方案憑借著其高穩(wěn)定性、高性價(jià)比的特點(diǎn)，將會(huì)逐步在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
作者：石磊 潘秀 單位：河北曲港高速公路開發(fā)有限公司