МОБИЛЬНЫЙ ЦЕНТР ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Полезная модель относится к области вычислительной техники, в частности, к мобильным вычислительным центрам.
МЦОД представляет собой быстро развертываемый экономичный центр обработки данных, встроенный в транспортный контейнер и оптимизированный для эффективного использования электроэнергии и пространства, а также для достижения максимальной производительности.
Известен МЦОД компании ЧЕРУС (http://www.cherus.ru/files//Mobile-_COD_1.pdf). МЦОД размещается в корпусе, который по габаритам аналогичен стандартным транспортным 20-футовым и 40-футовым контейнерам и оборудован всеми необходимыми инженерными системами - энергоснабжение, технологическое кондиционирование, пожаротушение, охранная сигнализация и контроль доступа; в соответствии с проектом в контейнере размещают ИТ-оборудование: серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем. При помощи дополнительных дверей-перегородок пространство МЦОД разделено на два помещения: тамбур-шлюз и помещение с оборудованием, что позволяет поддерживать в ней постоянную температуру и влажность. Параметры работы инженерных систем и оборудования контролируются автоматизированной системой диспетчерского управления, что позволяет сделать МЦОД "необитаемым" все время между профилактическим обслуживанием систем. В стандартном варианте МЦОД рассчитан на ощутимую холодопроизводительность системы охлаждения ИТ-оборудования 25 кВт, диапазон температур эксплуатации от -35С до+45С.
Для надежного функционирования ИТ-оборудования необходимо обеспечить соответствующие условия окружающей среды. В первую очередь нужно отводить большое количество тепла, выделяемого ИТ-оборудованием. По мере увеличения производительности вычислительных устройств с одновременным возрастанием энергопотребления и уменьшением в размерах, растет тепловая нагрузка на серверную стойку. Поэтому одним из наиболее существенных моментов создания ЦОД является организация системы охлаждения ИТ-оборудования, включая размещение кондиционеров и формирование воздушных потоков, охлаждающих оборудование.
В качестве прототипа выбран МЦОД (п. РФ №78384 «Мобильный центр обработки данных»), содержащий контейнер, снабженный фальшполом, установленные в нем стойки с ИТ-оборудованием, систему электроснабжения, систему охлаждения, систему охранной сигнализации и контроля доступа, систему газового пожаротушения, автоматизированную систему диспетчерского управления, кабельное и сетевое оборудование, размещенное под фальшполом, подвижной платформой, имеющей возможность перемещения поперек оси контейнера над фальшполом, с закрепленными на ней стойками с ИТ-оборудованием, кроме того, контейнер снабжен экраном, размещенным на расстоянии от потолка и отстоящим от боковой стенки контейнера, разделяющим потоки холодного и горячего воздуха, при этом поток холодного воздуха организован через передние панели оборудования, в качестве системы охлаждения используется принудительная воздушная система охлаждения, установленная над имеющимися окнами экрана. ИТ-оборудование состоит из серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем.
Недостатком данного МЦОД является сравнительно небольшая холодопроизводительность системы охлаждения, не позволяющая эффективно использовать свободные площади контейнера для размещения в нем максимального количества современного энергоемкого ИТ-оборудования.
Задачей данной полезной модели является обеспечение возможности существенного (в 1,5…4 раза) увеличения суммарной энергоемкости оборудования МЦОД, способного функционировать в широком диапазоне климатических условий.
Для решения поставленной задачи в мобильном центре обработки данных, содержащем контейнер с установленными в нем стойками с ИТ-оборудованием, систему электроснабжения, принудительную воздушную систему охлаждения, систему охранной сигнализации и контроля доступа, систему газового пожаротушения, автоматизированную систему диспетчерского управления, кабельное и сетевое оборудование, подвижную раму, размещенную над фальшполом, на которой закреплены стойки с ИТ-оборудованием, при этом рама вместе со стойками имеет возможность перемещения поперек оси контейнера, принудительная воздушная система охлаждения представляет собой моноблочные кондиционеры, установленные на наружных стенках контейнера и воздуховод, направляющий потоки холодного воздуха, выходящие из кондиционеров, расположенный с минимальным зазором над стойками с ИТ-оборудованием. В корпусе контейнера напротив каждого моноблочного кондиционера выполнены окна для возможности входа и выхода соответственно горячего и холодного воздуха. В контейнере организованы «холодная» и «горячая» зоны, находящиеся перед и за стойками с ТИ-оборудованием соответственно. В воздуховоде организован поток воздуха из «горячей» зоны в моноблочный кондиционер с дальнейшим выходом охлажденного воздуха в «холодную» зону. В воздуховоде может быть организован поток охлажденного моноблочным кондиционером воздуха с возможностью последующей подачи его в «холодную» зону. Поток горячего воздуха из контейнера с последующей подачей в него охлажденного воздуха может быть организован через систему дополнительных теплоизолированных воздуховодов, размещенных снаружи контейнера. Кондиционеры могут быть снабжены дополнительным оборудованием, обеспечивающим теплоизоляцию и нагрев кондиционера и воздуха, подаваемого на вход в кондиционер для работы в условиях холодного климата. Кондиционеры, размещенные на боковых стенках контейнера, выполнены съемными на время транспортировки. Все или часть кондиционеров размещены на задней торцевой стенки контейнера. Источник бесперебойного питания, входящий в систему электроснабжения, размещен в теплоизолированной с наружной стороны нише, выполненной в задней торцевой стенке контейнера и вентилируемой холодным потоком воздуха, отводимым от воздуховода над стойками с ИТ-оборудованием. Батарейный шкаф источника бесперебойного питания размещен в теплоизолированной с наружной стороны нише, выполненной в задней торцевой стенке контейнера. Теплоизолированная с наружной стороны ниша в задней торцевой стенке контейнера с размещенным в ней батарейным шкафом источника бесперебойного питания, может быть выполнена вентилируемой холодным потоком воздуха, отводимым от воздуховода над стойками с ИТ-оборудованием. ИТ-оборудование состоит из серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем. Мобильный центр обработки данных установлен на транспортном средстве. Контейнер разделен на два помещения: тамбур-шлюз и помещение с ИТ-оборудованием. Тамбур-шлюз снабжен дополнительной дверью, размещенной в боковой стенке контейнера, для прохода технического обслуживающего персонала. Тамбур-шлюз может быть снабжен отдельным кондиционером, размещенным снаружи или внутри контейнера, для работы в условиях тропического климата. Тамбур-шлюз может быть снабжен системой обогрева для работы в условиях холодного климата. Тамбур-шлюз может иметь возможность вентиляции потоком воздуха, отводимым от воздуховода над стойками с ИТ-оборудованием, для работы в условиях холодного климата.
На фиг.1 изображена схема МЦОД; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.2, на фиг.4 разрез В-В на фиг.2.
МЦОД содержит стандартный контейнер 1 с штатными дверями 2, разделенный перегородкой 3 с дверями на два помещения: помещение с ИТ-оборудованием 4 и тамбур-шлюз 5, снабженный дополнительной дверью 6. В помещении 4 на подвижной раме 7 над фальшполом закреплены стойки 8, на которых размещено ИТ-оборудование, состоящее из серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем (на фиг. не показано). Контейнер 1 снабжен системой электроснабжения (на фиг. показан входящий в состав системы электроснабжения источник бесперебойного питания 9 и батарейный шкаф 10), системой охранной сигнализации и контроля доступа, системой газового пожаротушения, автоматизированной системой диспетчерского управления, кабельным и сетевым оборудованием (на фиг. не показаны) и системой охлаждения. В качестве системы охлаждения используется принудительная воздушная система охлаждения на основе моноблочных кондиционеров наружной установки 11. Контейнер 1 также снабжен воздуховодами 12, расположенными с минимальным зазором над стойками с ИТ-оборудованием, направляющим потоки холодного воздуха в «холодный» коридор, образованный стенкой контейнера и передними стенками заполненных ИТ-оборудованием серверных стоек, откуда он поступает на охлаждение ИТ-оборудования. В зависимости от схемы размещения кондиционеров на наружных стенках контейнера, воздуховоды могут использоваться для направления потоков холодного, горячего, а также раздельных потоков холодного и горячего воздуха соответственно в «холодный» и «горячий» коридоры помещения с ИТ-оборудованием. При большом количестве моноблочных кондиционеров наружной установки 11, последние отбирают из контейнера 1 горячий воздух и подают назад в контейнер 1 холодный через систему теплоизолированных воздуховодов 13, проходящих снаружи контейнера.
В данной конструкции МЦОД работа системы охлаждения организована следующим образом. Холодный воздух, выходящий из кондиционеров 11, поступает через выпускные окна воздуховода 12 или напрямую через проемы в стенке контейнера 1 в «холодный» коридор к передним панелям ИТ-оборудования, где он забирается системами охлаждения ИТ-оборудования, охлаждает его, при этом нагретый воздух выбрасывается через задние стенки оборудования и поступает в область между задними стенками заполненных ИТ-оборудованием серверных стоек и стенкой контейнера 1 («горячий» коридор), где он забирается кондиционерами напрямую через проемы в стенке контейнера 1 или через приемные окна в воздуховоде 12. Если в какой-то части стойки 8 отсутствует оборудование, то это место закрывается заглушкой, для того, чтобы нагретый от оборудования поток воздуха не смешивался с холодным воздухом и эффективно забирался системой охлаждения. Благодаря наличию воздуховода 12, расположенного с минимальным зазором над стойками с ИТ-оборудованием в такой конструкции МЦОД потоки охлажденного кондиционерами и нагретого ИТ-оборудованием воздуха не смешиваются, что позволяет повысить эффективность системы охлаждения.
При необходимости применения большого количества кондиционеров последние отбирают из контейнера 1 горячий воздух и подают холодный назад в контейнер через систему теплоизолированных воздуховодов 13, проходящих снаружи контейнера. Применение наружных воздуховодов позволит значительно увеличить количество устанавливаемых на контейнер кондиционеров, тем самым повысить холодопроизводительность системы охлаждения. Наружные воздуховоды, не увеличивающие габаритные размеры МЦОД, кроме длины, выполняются несъемными, остальные - быстросъемными.
Применение моноблочных кондиционеров наружной установки и воздуховода, позволит значительно (в 1,5…4 раза) увеличить ощутимую холодопроизводительность системы охлаждения, по сравнению со сплит-системами без увеличения внутреннего объема контейнера. Моноблочные кондиционеры наружной установки выпускаются в антивандальном исполнении и не требуют установки дополнительных защитных решеток или сеток. Моноблочные кондиционеры наружной установки не требуют, в отличие от сплит-систем, установки клапанов сброса избыточного давления, кроме того, в условиях холодного климата легче нагревать и теплоизолировать кондиционер, выполненный единым блоком. Монтаж моноблочных кондиционеров наружной установки, в отличие от сплит-систем, не требует специалистов высокой квалификации и производится быстро (по сведениям завода-изготовителя, за 25 минут устанавливается один кондиционер). Все кондиционеры, монтируемые на боковых стенках, выполнены быстросъемными и снимаются на время транспортировки, при этом МЦОД может перевозиться любым транспортом, пригодным для перевозки контейнеров соответствующего размера. Все кондиционеры, монтируемые на задней торцевой стенке, выполнены несъемными и не требуют перевода в транспортное и рабочее положения, в отличие от наружных блоков сплит-систем, так как жестко монтируются на раму, при этом такие кондиционеры не увеличивают, кроме длины, габаритные размеры МЦОД. Применение несъемных кондиционеров, монтируемых на задней стенке, позволяет сократить время на развертывание МЦОД.
В случае необходимости разместить в МЦОД большое количество оборудования, включая мощные источники бесперебойного питания, батарейный блок или сам источник бесперебойного питания последний или может быть размещен в теплоизолированной с наружной стороны нише, выполненной в задней торцевой стенке контейнера (на фиг. не показано). Ниша может быть выполнена вентилируемой потоком холодного воздуха из воздуховода, проходящего над стойками с ИТ-оборудованием для обеспечения нормальных температурных условий размещаемого в ней оборудования.
Тамбур-шлюз оснащен дополнительной дверью 6, размещенной в боковой стенке контейнера 1, для прохода технического обслуживающего персонала. Применение дополнительной двери позволит минимизировать неблагоприятные внешние воздействия (мороз, повышенная влажность) на оборудование, размещенное в тамбур-шлюзе, при входе технического обслуживающего персонала, так как при этом не требуется открытие штатных дверей 2 большого размера. Штатные двери контейнера 2 не закрываются изнутри, и дополнительная дверь 6 позволит находиться персоналу внутри МЦОД при всех закрытых дверях. Кроме того, дополнительную дверь 6 можно оборудовать системой контроля доступа. Тамбур-шлюз 5 может быть снабжен отдельным кондиционером (на фиг. не показано), размещенном снаружи или внутри контейнера 1, для работы в условиях тропического климата. При этом избыточная влажность в тамбур-шлюзе 5 после того, как были открыты наружные двери, быстро нормализуется. Тамбур-шлюз 5 может быть снабжен системой вентиляции воздухом, отводимом от воздуховода 12 над стойками с ИТ-оборудованием или системой обогрева для работы в условиях холодного климата.
Данная разработка может использоваться как в области военной техники, так и в гражданских целях, когда необходим мобильный вычислительный центр. Например, это могут быть нефтедобывающие компании, которые с помощью такого центра, установленного на океанской платформе, смогут анализировать данные геологической разведки.