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數(shù)字文明時代的數(shù)字經(jīng)濟(jì),推動了數(shù)字中心基礎(chǔ)建設(shè)的高速發(fā)展。從公開的信息可以看到,2019年中國數(shù)量達(dá)到了7.4萬個,大約占全球數(shù)據(jù)中心總量的23%。由于大量的數(shù)據(jù)中心主要從事為客戶提供機(jī)柜租用、帶寬租用、服務(wù)器代理運(yùn)維等服務(wù)業(yè)務(wù)的特殊性,所以,數(shù)據(jù)中心硬件資源利用率不穩(wěn)定,出現(xiàn)了核心資源利用率偏低:數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)擴(kuò)張,機(jī)柜數(shù)量增加帶來壓力;監(jiān)控手段繁瑣,難于高效管理;特別是數(shù)據(jù)中心耗能巨大,核心設(shè)備忙閑不均、環(huán)境條件冗余波動等種種問題,成為建設(shè)和運(yùn)營綠色數(shù)據(jù)中心的攔路虎。北京瑞思博創(chuàng)科技有限公司的數(shù)字孿生技術(shù),為數(shù)據(jù)中心 增能減負(fù) ,建設(shè)和運(yùn)營綠色數(shù)據(jù)中心打開了智慧之門。

近日,北京瑞思博創(chuàng)科技有限公司總經(jīng)理黃冬梅博士接受了本刊記者采訪。

記者:黃博士好!今年8月本刊曾登出了您和楊超副總撰寫的關(guān)于數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生技術(shù)的論文,引起了許多讀者的關(guān)注。今天有幸采訪您,就請您介紹一下,公司的基本情況和主要業(yè)績,幫助我們?nèi)媪私赓F公司的概況和數(shù)字孿生技術(shù)的奧妙。

黃博士:北京瑞思博創(chuàng)科技有限公司是數(shù)據(jù)中心行業(yè)專業(yè)的CFD工程軟件及服務(wù)提供商,成立于2009年,專門從事數(shù)據(jù)中心冷卻及電子產(chǎn)品散熱方面業(yè)務(wù),在數(shù)據(jù)中心氣流組織CFD評估分析、運(yùn)維管理、節(jié)能改造、AI節(jié)能等方面有豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)和科研實(shí)力。

公司獨(dú)家代理英國FutureFacilities公司的數(shù)據(jù)中心CFD仿真系列軟件6SigmaDCX,并提供技術(shù)支持和培訓(xùn)服務(wù)。

6SigmaDCX系列軟件包括:6SigmaRoom數(shù)據(jù)中心及園區(qū)級CFD仿真軟件

6SigmaRack機(jī)柜級CFD仿真軟件

6SigmaET設(shè)備級CFD仿真軟件

公司在中國數(shù)據(jù)中心行業(yè)活躍10年有余,積累了大量的實(shí)際數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目案例,包括騰訊T-Block項(xiàng)目,華為烏蘭察布AHU項(xiàng)目,阿里張北液冷項(xiàng)目等具有先進(jìn)技術(shù)和里程碑的項(xiàng)目,獲得行業(yè)廣泛認(rèn)可,并擁有良好的口碑和綜合實(shí)力。公司愿景是讓數(shù)字孿生技術(shù)不再高不可攀,為中國數(shù)據(jù)中心行業(yè)良性發(fā)展助力!

公司從2013年至2020年,連續(xù)8年獲得多個數(shù)據(jù)中心行業(yè)權(quán)威獎項(xiàng):

2013年榮獲CDCC當(dāng)年數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品應(yīng)用獎

2014年榮獲CDCC當(dāng)年數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品應(yīng)用獎

2015年榮獲CDCC當(dāng)年數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品應(yīng)用獎

2016年榮獲GDCT中國高效能數(shù)據(jù)中心優(yōu)秀產(chǎn)品獎

2017年榮獲GDCT中國數(shù)據(jù)中心最佳綠色節(jié)能產(chǎn)品獎

2018年榮獲國家科技成果獎優(yōu)秀獎(二等獎)

2019年榮獲NIISA技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目獎(一等獎)

2020年榮獲國家中心科技獎卓越獎(一等獎)

公司在國內(nèi)受到廣大用戶的認(rèn)可,典型用戶有華為、中興、百度、騰訊、阿里巴巴、京東、快手、維諦、伊頓、科華數(shù)據(jù)、秦淮數(shù)據(jù)、世源科技、中國建筑設(shè)計(jì)院、中訊設(shè)計(jì)院、中移動設(shè)計(jì)院、上海郵電院、電子十一院等。

記者:聽了您的簡單介紹,了解到北京瑞思博創(chuàng)科技有限公司果然是名副其實(shí)的高科技公司!下面,請您介紹一下什么是數(shù)字孿生技術(shù)?

黃博士:數(shù)字孿生是在工業(yè)產(chǎn)品數(shù)字化基礎(chǔ)上成長的。數(shù)字孿生概念,2002年由美國密西根大學(xué)教授提出,2011年在美國空軍研究項(xiàng)目第一次公開使用。后續(xù)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)、加工制造以及維保服務(wù)階段都得到了大量應(yīng)用。2018、2019年開始在數(shù)據(jù)中心行業(yè)興起。

什么是數(shù)字孿生呢?按照Gartner的定義就是物理世界和數(shù)字世界的動態(tài)連接,重點(diǎn)體現(xiàn)在動態(tài)上,也就是說兩個孿生兄弟(或姐妹)從出生開始就保持非常高的相似度,不僅包括外形一致,更重要的是包括心跳等指標(biāo)一致。對于數(shù)據(jù)中心來說,外形一致,可以理解成實(shí)際數(shù)據(jù)中心和該數(shù)據(jù)中心的3D數(shù)字模型一致;心跳一致,則意味著各種參數(shù)一致,比如,空調(diào)送回風(fēng)溫度、流量、高架地板出風(fēng)流量、機(jī)柜進(jìn)風(fēng)溫度等各種參數(shù)。下面是數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生示意圖。

記者:您從孿生兄弟的概念模型,到數(shù)據(jù)中心的物理模型,講解的非常形象和透徹,接下來,請您介紹一下孿生數(shù)字技術(shù)對數(shù)據(jù)中心有什么幫助?

黃博士:隨著新基建政策的提出,數(shù)據(jù)中心行業(yè)得到了快速發(fā)展。為了適應(yīng)當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)的需求,數(shù)據(jù)中心在國內(nèi)大規(guī)模擴(kuò)建,建設(shè)速度大大提高,從以前的2-3年建成,到現(xiàn)在的6個月建成。然而,數(shù)據(jù)中心生命周期至少10年以上,如何做好數(shù)據(jù)中心后期運(yùn)維,保證數(shù)據(jù)中心的安全性、可用性和經(jīng)濟(jì)性將成為困擾數(shù)據(jù)中心運(yùn)營的難題。

數(shù)字孿生將是能夠解決這一難題的最佳途徑。我們公司從2018年,開始在國內(nèi)率先倡導(dǎo)數(shù)字孿生技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用。我們利用6SigmaDCX軟件搭建數(shù)據(jù)中心的3D數(shù)字模型,實(shí)現(xiàn)外形一致,并導(dǎo)入實(shí)測數(shù)據(jù)與之匹配,完成心跳一致。在建立好數(shù)字孿生模型之后,可以為數(shù)據(jù)中心運(yùn)維提供更多信息,為數(shù)據(jù)中心運(yùn)維決策提供依據(jù),從而讓數(shù)據(jù)中心提升業(yè)務(wù)價(jià)值。

那么數(shù)字孿生到底能為數(shù)據(jù)中心提供哪些信息?帶來哪些價(jià)值?

我們先回答數(shù)字孿生能為我們提供哪些信息?我們都知道,數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行所需的電力供應(yīng)可以通過各種電力裝置讀取,而數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行所需要的環(huán)境參數(shù)只能通過部署一定量的傳感器采集獲得,傳感器數(shù)量是有限的,只能獲取個別點(diǎn)的數(shù)據(jù),比如,通常數(shù)據(jù)中心會根據(jù)DCIM或動環(huán)系統(tǒng)要求在冷通道布置幾個,或者在機(jī)柜前后門布置幾個溫度傳感器,而不可能在每一臺服務(wù)器進(jìn)口位置都部署,那么問題來了,只了解這一些點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)是否足夠?答案肯定是不夠。或者又說了那在每一臺服務(wù)器前后都安裝傳感器?首先傳感器安裝越多,肯定獲得信息越多,但是一個機(jī)房都有幾千臺服務(wù)器,安裝這么多的傳感器,一是成本,二是復(fù)雜,不太現(xiàn)實(shí)。而數(shù)字孿生模型搭建好以后,通過CFD仿真可以為數(shù)據(jù)中心提供任何位置你想要的信息，這個孿生模型計(jì)算結(jié)果是連續(xù)的，不是散點(diǎn)。大大彌補(bǔ)了DCIM或動環(huán)采集數(shù)據(jù)的不足。

記者:您的講解越來越深入,越來越清晰。使我們看到了孿生數(shù)字技術(shù)在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的高科技亮點(diǎn)是,通過6SigmaDCX軟件搭建的3D數(shù)字模型,找出了數(shù)據(jù)中心物理世界與數(shù)字世界客觀存在的聯(lián)動關(guān)系。請您介紹一下數(shù)字孿生模型,能為數(shù)據(jù)中心帶來哪些實(shí)際價(jià)值?

黃博士:好的,我們再來看數(shù)字孿生模型能為數(shù)據(jù)中心帶來哪些價(jià)值?

第一，人員上崗培訓(xùn)，對數(shù)字模型的操作不會帶來風(fēng)險(xiǎn)，因此，對新員工上崗培訓(xùn)，可以利用數(shù)字孿生模型進(jìn)行，讓新手了解數(shù)據(jù)中心并能熟練操作以后再上崗，減少人員誤操作的風(fēng)險(xiǎn)。

第二,對數(shù)據(jù)中心機(jī)房數(shù)字化,可以全面獲得數(shù)據(jù)中心全域熱環(huán)境結(jié)果，快速定位局部熱點(diǎn)位置及分析熱點(diǎn)產(chǎn)生的原因，為故障診斷提供數(shù)據(jù)支持和依據(jù)。

第三,運(yùn)維管理中設(shè)備上下架風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測,如果沒有孿生模型之前,數(shù)據(jù)中心運(yùn)維中設(shè)備上下架變更,都是直接在操作,而這樣的操作是不是會帶來風(fēng)險(xiǎn),只有在安裝之后才有可能知道,那是不是再抬著服務(wù)器到其它機(jī)柜去試呢?有了數(shù)字孿生模型之后,所有的設(shè)備上下架都可以先在數(shù)字模型上嘗試,確認(rèn)沒有風(fēng)險(xiǎn)再去實(shí)際機(jī)房安裝部署,那么就減少傳統(tǒng)上下架可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。

第四,數(shù)據(jù)中心可用容量挖掘,數(shù)據(jù)中心容量利用率越高它還來的價(jià)值也越高,而如果實(shí)際數(shù)據(jù)中心容量只用到設(shè)計(jì)容量的50%,那么它的價(jià)值也就打了對折,但是剩余的50%可用容量在哪里?其實(shí)它就在那里,只是由于運(yùn)維管理系統(tǒng)獲得的信息不足,為了保險(xiǎn)起見,運(yùn)維人員不敢上架更多設(shè)備。而剛剛前面提到,數(shù)字孿生模型能為我們提供數(shù)據(jù)中心內(nèi)任何位置的信息,這樣將大大提升運(yùn)維管理人員對數(shù)據(jù)中心的掌控,可以挖掘出潛在的可用容量,從而使數(shù)據(jù)中心找不到的50%容量可見并得到有效的利用。

第五,數(shù)據(jù)中心能效優(yōu)化,基于物理的數(shù)字孿生模型通過協(xié)同仿真氣流組織、空調(diào)末端、空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù),在確保數(shù)據(jù)中心可靠性的同時,對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)優(yōu),實(shí)現(xiàn)能源效率的最大,達(dá)到綠色節(jié)能的目的。

第六,可進(jìn)行應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)演練,比如突發(fā)斷電情況下空調(diào)失效、電力失效等情況的應(yīng)急處置預(yù)案,都可以在數(shù)字模型上進(jìn)行演練,提供一些應(yīng)急預(yù)案。

第七,與現(xiàn)在最前沿的AI(機(jī)器學(xué)習(xí))技術(shù)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心自動節(jié)能運(yùn)行。這個課題國內(nèi)很多公司都在研究并實(shí)踐。機(jī)器學(xué)習(xí)是需要大量樣本數(shù)據(jù)的,而實(shí)際數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的數(shù)據(jù)量有可能不夠,也有可能很多重復(fù)數(shù)據(jù),實(shí)際能夠用于訓(xùn)練的樣本不夠,而數(shù)字孿生模型可以為機(jī)器學(xué)習(xí)提供大量實(shí)際運(yùn)行中跑不出來的數(shù)據(jù)。實(shí)際上數(shù)字孿生能做的事情還有很多,我們在《數(shù)據(jù)中心建設(shè)+》這里拋磚引玉,期待更多公司更多專家的研究,讓數(shù)字孿生技術(shù)在數(shù)據(jù)中心中發(fā)揮更大的作用。

記者:非常感謝您對本刊的信任!能否請您介紹一下建立數(shù)字孿生模型的過程?

黃博士:建立數(shù)字孿生模型的步驟如下:

①模型創(chuàng)建:將從CAD圖紙創(chuàng)建基線模型,包括任何基本基礎(chǔ)設(shè)施詳細(xì)信息、設(shè)備布局和設(shè)備詳細(xì)信息搭建3D模型;

②現(xiàn)場勘測:進(jìn)行現(xiàn)場測量,包括空調(diào)送回風(fēng)溫度,風(fēng)量等用于驗(yàn)證模型的數(shù)據(jù);

③模型校準(zhǔn):將實(shí)際測量數(shù)據(jù)與模型仿真結(jié)果進(jìn)行比較,更新基準(zhǔn)模型,產(chǎn)生與測量結(jié)果一致的結(jié)果;

④仿真分析:分析數(shù)據(jù)中心性能并識別潛在問題;提供改進(jìn)建議。

記者:能否分享北京瑞思博創(chuàng)科技有限公司幾個典型的成功案例?

黃博士:針對數(shù)字孿生技術(shù)在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的應(yīng)用,我們已與多家公司進(jìn)行了合作,下面舉幾個項(xiàng)目案例與大家分享。

實(shí)踐案例一,國外某數(shù)據(jù)中心房間尺寸8800平方英尺,ACU數(shù)量12,機(jī)柜數(shù)量198,總冷量626kW,冗余的冷量522kW,如下圖。

實(shí)踐案例二,與華為的合作。從2019年5-6月,我們公司與華為開始了數(shù)字孿生技術(shù)研究合作,到目前為止,已經(jīng)在華為烏蘭察布和東莞團(tuán)泊洼實(shí)驗(yàn)室得到了應(yīng)用。華為的理念是自己的技術(shù)要自己先體驗(yàn)。這兩個項(xiàng)目也非常具有代表性,一個是近些年火爆的間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)的應(yīng)用案例,一個是相對傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)機(jī)房。

為此,我們在12月10日在深圳與華為共同舉辦了數(shù)據(jù)中心AI與數(shù)字孿生研討會,分別向業(yè)內(nèi)人士將我們的合作成果進(jìn)行了匯報(bào)。AHU項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)外聯(lián)合仿真,這在國內(nèi)外業(yè)內(nèi)都是首屈一指。

實(shí)踐案例三，與中移動設(shè)計(jì)院合作，通過DCIM+仿真的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生，并在移動某數(shù)據(jù)中心進(jìn)行了試點(diǎn)部署。

按照業(yè)主的需求，每天根據(jù)當(dāng)天的DCIM采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一次CFD仿真并存儲結(jié)果數(shù)據(jù)和圖片到指定的位置。具體流程如下:

每天開啟計(jì)算時間與計(jì)算間隔可根據(jù)具體數(shù)據(jù)機(jī)房情況另行修改。如果模型大,計(jì)算時間長,需要把計(jì)算間隔加大。

DCIM采集到的一天數(shù)據(jù)可以取峰值也可以取平均值。計(jì)算結(jié)果保存到指定的路徑,以備后續(xù)追溯時方便查找。

實(shí)踐案例四,與清華大學(xué)AI團(tuán)隊(duì)合作。我們跟清華大學(xué)AI團(tuán)隊(duì)也進(jìn)行了深入合作,利用Python編寫AI程序,與6SigmaDCX(CFD)聯(lián)動求解,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心節(jié)能運(yùn)行。

大致流程如下:

通過Python可以開發(fā)各種控制程序,如模糊控制,PID控制等,以實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)中心匹配的控制邏輯。

記者:請您談一下數(shù)字孿生技術(shù)在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的發(fā)展前景。

黃博士:在12月10日的會議中我們請到了業(yè)界大咖就此話題進(jìn)行了討論,這幾位專家有來自設(shè)計(jì)院的,有來自設(shè)備商,有咨詢顧問,也有業(yè)主。設(shè)計(jì)院的專家認(rèn)為設(shè)計(jì)階段數(shù)字孿生技術(shù)也發(fā)揮著巨大的作用,包括BIM和CFD技術(shù),已在數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。來自設(shè)備商的顧問專家分享了多年的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),由于運(yùn)維系統(tǒng)提供信息有限,當(dāng)前運(yùn)維工作對人員需要數(shù)量龐大,如果有了數(shù)字孿生技術(shù),可大大減少對運(yùn)維人力的需求。還有專家從《三體》的 降維打擊 想到了DC未來的管理:管理技術(shù)和手段一定要提升一個維度, 升維管理 才能駕馭越來越難管的DC,才能最終實(shí)現(xiàn)自動化的智能DC運(yùn)維/運(yùn)營。而數(shù)字孿生技術(shù)為升維管理提供可能。業(yè)主單位的專家更有切身體會,更期待數(shù)字孿生技術(shù)能夠早日在項(xiàng)目上實(shí)現(xiàn)。

今年參加的幾次研討會,包括CDCC,GDCT,ODCC等,都可看出,AI是個不可或缺的話題，有不少學(xué)者加入，為我們數(shù)據(jù)中心增磚添瓦。目前為止,我們的研究也是剛剛起步，未來的路還很長。相信數(shù)字孿生技術(shù)在不久的將來將會成為數(shù)據(jù)中心節(jié)能運(yùn)行的一種重要手段。

記者:請您總結(jié)歸納一下,數(shù)字孿生能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心帶來的經(jīng)濟(jì)效益?

黃博士:數(shù)字孿生能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心帶來四個方面的經(jīng)濟(jì)效益:

(1)降低投資風(fēng)險(xiǎn):通過預(yù)判部署方案及優(yōu)化方案效果,最大限度避免由于設(shè)計(jì)原因帶來的機(jī)房運(yùn)行問題,減少由于運(yùn)行問題造成的機(jī)房整改投入,保護(hù)業(yè)主投資。

(2)提升運(yùn)營效率:模擬機(jī)房的各種使用情況,對運(yùn)營分階段負(fù)載投入、節(jié)能運(yùn)行、安全運(yùn)行起指導(dǎo)作用。

(3)增加運(yùn)營收入:平衡機(jī)房設(shè)施能力,最大化實(shí)現(xiàn)機(jī)房容量,增加IT機(jī)架數(shù)量,增加運(yùn)營收入。

(4)減少運(yùn)營支出:通過仿真優(yōu)化機(jī)房運(yùn)行環(huán)境,提升冷量利用效率,降低機(jī)房能耗,節(jié)約電費(fèi)開支。

記者手記:

預(yù)則立,不預(yù)則廢。數(shù)據(jù)中心建設(shè)應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)后,可以實(shí)現(xiàn) 增能減負(fù) ,提高有限核心資源算力,減少運(yùn)維支出,降低運(yùn)維成本。最為直接的,可以看得到的是國內(nèi)用電高峰、峰谷價(jià)差政策存在,就為運(yùn)營商提供了套利空間。

數(shù)據(jù)孿生技術(shù)任重道遠(yuǎn),風(fēng)光無限。

文章編輯：CobiNet(寧波)  
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