观点 | 机房消防安全技术分析与一体化管理探索
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——金融电子化
文 / 上海浦东发展银行信息科技部 郭轩 彭克坚 徐敏辉
数据中心是国家基础战略资源和重要生产要素。金融数据中心是金融行业信息系统运行的基石，是满足金融企业战略实施，业务转型发展，数字化、智能化的重要支撑。随着各类金融业务需求的快速增长，云计算、大数据等技术的应用，金融数据中心整体和单体规模在不断扩张，技术、管理、风险防控等各方面也提出更高的要求。数据中心机房风、火、水、电的有效控制，是信息系统稳定运行的基础保障。机房内发生火灾所产生的影响很大，不但可能造成财产损失和社会影响，甚至可能造成人员伤亡。金融数据中心机房引入先进、可靠的消防安全技术，对于提升消防安全管理水平具有重要意义。
火灾成因及消防特点
1．火灾成因。数据中心火灾的成因主要来自供配电系统、用电设备、外部及人为事故、雷电等方面。而供配电系统、各类用电IT设备是机房内火灾的最主要来源。数据中心供配电线路复杂，种类多，涉及不同形式电力转换；IT设备部署密集，功率大且有日益提高的趋势。在运行过程中，短路、漏电、接触不良、过载、线路和设备老化、动物防治不利、电器散热不及时都可能引发火灾。
2.消防特点。金融总部级数据中心一般参照国家机房A类标准、TIA-942中Tier Ⅲ级以上标准。考虑节能、制冷及相关高等级指标要求，金融数据中心配电间及IT机房电器设备量多、集中度高、封闭性强，导致机房电器火灾隐患点多、火灾影响大、灭火困难等特点。而金融数据中心一旦发生火灾，无论是火灾自身还是灭火附带的影响都会在一定程度上对金融信息系统稳定运行带来风险。若由于火灾导致金融数据中心信息系统运行中断，将造成重大经济损失和社会公共影响。
当前主要的消防技术
金融数据中心消防需要建立一套可靠并快速自动响应的火灾监测、联动控制系统。基于数据中心机房的特殊性对灭火方式和技术提出了较高和特殊要求。
1.火灾监测报警及联动控制。金融数据中心IT设备高度集中的特点要求机房的制冷需要空气快速流动循环，火灾发生后产生的烟雾会被快速稀释，发生火灾初期不容易被检测到，致使一般烟感探测器的灵敏度降低。此外，烟雾可导致电子信息设备损坏，如能及早发现火灾，可减少设备损失，因此金融数据机房内烟感探测器和温感探测器为消防报警基本配置。
而火灾灵敏度提高又容易产生误报，对信息系统正常运行和机房人员生命健康产生不利影响。在确定消防措施时，应同时保证人员和设备的安全，避免灭火系统错误响应造成损失。只有当两组独立的火灾探测器同时发出报警后，才能确认为真正的灭火信号。当吊顶内或活动地板下含有可燃物时，也应同时设置两组独立的火灾探测器。
火灾监测到信号后，通过消防自动报警控制系统和手动报警装置结合，对灭火和相关子系统进行联动控制。消防联动控制包括，消火栓、消防喷淋、气体灭火、排烟风机、防火门、电动防火卷帘、电梯迫降、火灾应急广播、火灾警报、消防电话、应急照明、区域电源控制、门禁及疏散通道开闭。以上各子系统需确保自身准确响应，根据既定控制策略有效联动。
2.灭火技术选择。目前，数据中心可用的灭火技术主要有三种，分别为自动喷水灭火系统、细水雾灭火系统、气体灭火系统。三种技术的选择，需要从安全性、可靠性、工程造价、环保及运维成本等方面综合分析。
考虑到金融数据中心风险和影响承受等级，应根据不同场景配置不同灭火系统：柴发机房应配置自动喷水灭火系统、细水雾灭火系统；配电间机房内应配置气体灭火系统；机房内应配置气体灭火系统、高压细水雾灭火系统。
根据IT设备电器特性，机房内气体灭火应具备响应速度快、灭火后药剂无残留、对电子设备损伤小的特点。常用的气体灭火剂分为卤代烷和惰性混合气体，前者的典型代表为七氟丙烷（HFC-227ea），后者的典型代表为IG-541。卤代烷的灭火机理是化学反应，惰性气体灭火机理是控制氧气浓度和窒息。
消防安全新技术展望
数字化、智能化和技术创新已成为很多专业领域提升管理水平和效益的重要发展方向。金融数据中心安全稳定运行是首要任务，但这并不是说要排斥领域内新技术的探索、验证以及使用。积极接触行业领域先进新技术，严谨地论证并可灰度地引入试点，是保持行业领先的有效方向之一。
1.消防灭火新技术介绍。以下介绍几种可能适用于金融数据中心的消防新技术，虽然这些技术还处于发展阶段，但可以成为未来探索和参考的新方向。
全氟己酮灭火系统：全氟己酮作为高效洁净的气体灭火剂已经被国际消防界接受、认可和广泛使用，它具有灭火浓度低、灭火效率高、安全系数高、不导电、无残留等特点，适用于不宜用其他灭火剂扑救的火灾场所，例如数据中心。随着对传统哈龙、七氟丙烷、三氟甲烷等气体灭火剂越来越严格的使用限制，环保性能良好的全氟己酮灭火剂使用将越来越广泛。但是，需要考虑全氟己酮高温裂解产生的一氧化碳，腐蚀性物质，同时需要更多的数据中心全尺度灭火实验作为支撑。
非气溶胶灭火贴：一种基于微泡胶囊技术，结合可自粘技术的柔性复合灭火材料。它有硅质胶凝物、橡胶树脂等材料通过纳米工艺制成的不干胶形态灭产品，适用于配电箱、数据机柜、蓄电池壳体、电脑机箱等小空间灭火。具有小范围灭火的灵活性，产生影响小的特点。适合数据中心在发现电子元器件小范围火情的早期处理。
2.消防系统数字化及智能化。通过各类传感器的数据采集、信号转换及网络部署实现底层监控系统的准确感知和信号传输。数据可靠存储和标准化为消防系统数据分析提供基础。通过对原始消防数据进行数据清洗、比对、整理及融合处理，成为准确、有效的“智慧消防”大数据，供系统调取并进行大数据分析利用，以此实现消防安全的全方位数字化管理。
消防系统数字化及智能化实际应用场景如下。
（1）大量详实的数据作为日常消防安全管理的支撑，使消防安全管理越来越完善。
（2）分析各品牌设备质量及服务水平，作为供应商记录考核依据，同时作为后续新项目设备选型及供应商引入的参考。
（3）记录消防故障的告警、事件、变更各环节数据，便于问题根源分析及各类问题故障率统计。根据历史故障记录形成故障诊断专家库，实现火灾的早期自动诊断，产生告警的同时即给出参考应急预案，节省处理时间，为控制火灾争分夺秒；实现消防系统故障的自我诊断甚至是自愈功能。
基于有效的数据采集，利用物联网、人工智能、虚拟现实、移动互联网+等最新技术，配合大数据云计算平台、火警智能研判等专业应用，实现消防的智能化。比如，消防安全教育及演练将不再单是制度讲解、视频培训、应急演练的传统方式，可以通过消防系统数字化，结合虚拟现实，在沉浸式体验中丰富消防知识和应急能力。
机房消防与基础设施一体化建设及运维探索
当前金融数据中心的机房基础设施（动力、空调）与机房内的消防建设和运维分属不同专业条线管理。而数据中心机房基础设施，风、火、水、电具有强关联性，互相影响不可分割，尤其是在同一机房区域内，气流组织与制冷、给排水、电力系统、消防安全、建筑体共同组成机房的环境系统。机房内的消防和动环管理一体化探索有利于提升数据中心基础设施环境总体管理水平。
1.建设一体化，提升整体效益。机房消防、动力供配电系统、制冷系统作为机房基础设施工程的主要方面，进行统一的规划、设计、采购、施工、测试、验收有利于提高项目管理协调性，降低管理成本，加快项目进度。有利于在建设初期建立一套统一的监控系统和管理体系。
同时，模块化机房产品是近年被使用的新一代机房建设技术。以BAT为代表的大型互联网企业及金融数据中心已广泛、大规模采用模块化机房技术。新一代机房建设技术的核心是“模块化”思路，即将传统上分散部署的各类设备（如UPS及电池、空调、配电柜、机柜、监控、消防等）集成为一组由若干机柜组成的基本单元，并可根据用户需求灵活调整。在采购的时候，机房内的消防设备已经与其他机房基础设施设备一起配置，成为一个整体，除房间级消防，不再单独实施机房内的消防系统安装工程。
2.监控一体化，加强联动，防火于未然。将机房内的消防监控纳入动环监控系统实现机房内风、火、水、电监控一体化，有利于机房内各类环境监控指标的相互验证和联动控制。数据中心机房内火灾很多时候来源于电器设备，其实在产生火灾前，引起火灾的电器设备的相关部件温度就已经出现异常。在数据中心机房内，动环监控一般会部署温湿度、压力采集点，通过服务器带外管理系统（BMC）也可以获取服务器进出风、关键元器件温度值以及风扇转速。结合数据中心计算流体动力学（CFD）仿真，将以上分布在机房内的各位置传感器实时测点值作为仿真输入，通过网格化迭代，不但可以实现三维动态展示机房温湿度、压力、风场分布。还可以在火灾告警前，电器设备局部温度异常升高的时候产生消防关联预告警，将火灾扼杀在萌芽状态，实现防火于未然。
（栏目编辑：张丽霞）
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《金融电子化》新媒体部：主任 / 邝源 编辑 / 傅甜甜 潘婧