2023工業(yè)數(shù)據(jù)中心的場(chǎng)景需求分析及技術(shù)應(yīng)用

工業(yè)數(shù)據(jù)中心的場(chǎng)景需求分析及技術(shù)應(yīng)用PAGE\*romanPAGE\*romanii目錄工業(yè)數(shù)中心景需求析及應(yīng)用白書(shū) 1引言 1全球相情況趨勢(shì) 2美國(guó) 2歐洲 4日韓 5發(fā)展現(xiàn)狀 6制業(yè)數(shù)心 6能業(yè)數(shù)心 8建行業(yè)中心 93.4.小結(jié) 10工業(yè)場(chǎng)需求析 企轉(zhuǎn)型 參自動(dòng)化 12邊計(jì)算 13重點(diǎn)技分析 14高控應(yīng)設(shè)計(jì) 14基機(jī)器的PUE智能調(diào)優(yōu) 15邊數(shù)據(jù)心 17以無(wú)損絡(luò) 20三合一 21公服務(wù)臺(tái) 23未來(lái)發(fā)趨勢(shì) 26向業(yè)大色演進(jìn) 26云算數(shù)中心繼續(xù)揮重用 27邊數(shù)據(jù)將實(shí)現(xiàn)云協(xié)同 29發(fā)展建議 30加支撐，完善業(yè)數(shù)心標(biāo)準(zhǔn)系 30推融合，培育業(yè)數(shù)心發(fā)展能 30打應(yīng)用，樹(shù)立業(yè)數(shù)心行業(yè)桿 30加支持，繁榮業(yè)數(shù)心研究態(tài) 31PAGEPAGE1工業(yè)數(shù)據(jù)中心的場(chǎng)景需求分析及技術(shù)應(yīng)用白皮書(shū)1. 引言IT設(shè)備的相關(guān)技術(shù)均處于起步階段。90200-300“UPS+市電”IT系統(tǒng)的能力，必然限制上層應(yīng)用的惠普與創(chuàng)新。YDT（IDC）IT基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)工作組成立，中國(guó)信通院牽頭金融數(shù)工業(yè)數(shù)據(jù)中心的場(chǎng)景需求分析及技術(shù)應(yīng)用白皮書(shū)工業(yè)數(shù)據(jù)中心的場(chǎng)景需求分析及技術(shù)應(yīng)用白皮書(shū)PAGEPAGE12傳統(tǒng)的工業(yè)數(shù)據(jù)中心在基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)、建設(shè)等方面存在不足，技術(shù)方面處于傳統(tǒng)的工業(yè)數(shù)據(jù)中心在基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)、建設(shè)等方面存在不足，技術(shù)方面處于業(yè)、能源、建筑三大代表行業(yè)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)中心案例進(jìn)行分析和研究。全球相關(guān)情況與趨勢(shì)美國(guó)進(jìn)行工業(yè)數(shù)據(jù)中心賦能實(shí)踐提供借鑒意義。GE、IBM、Intel等龍頭企已成為全球最重要的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)推廣組織之一。巨頭企業(yè)展示出強(qiáng)大的平臺(tái)構(gòu)建能力。GE整合石油化工、能源風(fēng)電、航空等領(lǐng)域的先進(jìn)解決方案資源；微軟將工業(yè)領(lǐng)域作為Azure云平臺(tái)拓BluemixJasperPTCThing_x0002_worx等平據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IOTANALYTICS2019107GE戰(zhàn)略的重點(diǎn)領(lǐng)域。歐洲2020+18家合作伙伴共同創(chuàng)建“MindSphereWorld”，MindSphere平臺(tái)的生態(tài)系統(tǒng)。ABBIBMABBAbility平臺(tái)的計(jì)算和分析能力，目前該平210面覆蓋工廠及機(jī)器設(shè)備的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)——EcoStruxure平臺(tái)，重新定義工業(yè)過(guò)48萬(wàn)個(gè)安裝現(xiàn)場(chǎng)，得到20000多名開(kāi)發(fā)者和系統(tǒng)集成商的支持。4.0床等方面開(kāi)展務(wù)實(shí)合作。日韓LumadaSPINEXIICEdgecross問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+工廠自動(dòng)化”的發(fā)展。3D打印確立為智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的SK電訊、KTLGU+同時(shí)推出面向汽車(chē)制造、機(jī)5GAT&T合作在德克薩斯州奧斯汀創(chuàng)建了5G“創(chuàng)新區(qū)”5G如何影響20192OrangeMWC195G應(yīng)用，加快5G在工業(yè)互聯(lián)領(lǐng)域的應(yīng)用部署。發(fā)展現(xiàn)狀能化水平較低，數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)應(yīng)用程度低。圖1工業(yè)數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀及需求-能化水平較低，數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)應(yīng)用程度低。圖1工業(yè)數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀及需求-典型企業(yè)等數(shù)據(jù)中心的部署情況還處于初級(jí)階段。制造業(yè)數(shù)據(jù)中心1PUE=Pall/PITPallkWh;PITITkWhPUE12007(TheGreenGrid，TGG量快速增長(zhǎng)，形式也復(fù)雜多樣。得制造業(yè)企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)中心的需求越來(lái)越高。得制造業(yè)企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)中心的需求越來(lái)越高。受疫情限制，在使用工人和采用傳統(tǒng)生產(chǎn)、管理手段比較多的制造企業(yè)中，AI險(xiǎn)的處置往往由于數(shù)據(jù)滯后導(dǎo)致不準(zhǔn)確、不及時(shí)?！局圃鞓I(yè)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目應(yīng)用案例【制造業(yè)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目應(yīng)用案例-威奧智能制造大數(shù)據(jù)中心】硬件成本，也節(jié)省了機(jī)房空間、電力等成本。能源業(yè)數(shù)據(jù)中心諧波、承重等方面均存在問(wèn)題，制約數(shù)據(jù)中心應(yīng)用發(fā)展。20031000800千伏安的變壓器。非常近，因空調(diào)室外機(jī)的噪音問(wèn)題，經(jīng)常產(chǎn)生擾民現(xiàn)象。UPS電容的補(bǔ)償裝置出現(xiàn)問(wèn)題，電子器件燒毀等問(wèn)題。承重：2003650800130澆鑄層出現(xiàn)裂紋。【能源業(yè)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目應(yīng)用案例【能源業(yè)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目應(yīng)用案例-中國(guó)石化潤(rùn)滑油邊緣數(shù)據(jù)中心】IDC2建筑行業(yè)數(shù)據(jù)中心建筑行業(yè)數(shù)據(jù)中心有部分部署在工地現(xiàn)場(chǎng)，支撐工程的實(shí)際開(kāi)展，對(duì)于項(xiàng)目的進(jìn)度和質(zhì)量的把控具有重要意義。BA樓宇控制系統(tǒng)使用的某公司20003整合、分析、預(yù)測(cè)，將故障的影響減到最輕。小結(jié)SaaS、PaaS業(yè)最為迫切的訴求。PUEL1/L2調(diào)聯(lián)動(dòng)、L3層業(yè)務(wù)應(yīng)用無(wú)法聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備功耗等問(wèn)題，需要進(jìn)行能耗調(diào)優(yōu)。能等技術(shù)手段達(dá)成數(shù)據(jù)中心參數(shù)自動(dòng)調(diào)優(yōu)。工業(yè)場(chǎng)景需求分析企業(yè)轉(zhuǎn)型構(gòu)化數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)和海量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的不斷增長(zhǎng)的全存儲(chǔ)需求，導(dǎo)致設(shè)備層建設(shè)成本高、擴(kuò)展性不強(qiáng)、計(jì)算處理及分析挖掘能力有限。數(shù)據(jù)中心的綠色化發(fā)展可以體現(xiàn)在技術(shù)水平上，以建筑行業(yè)數(shù)據(jù)中心為例，其采用的傳統(tǒng)樓宇控制系統(tǒng)已無(wú)法滿(mǎn)足智能化和節(jié)能化的數(shù)據(jù)中心建設(shè)要求，從而導(dǎo)致各種設(shè)備及基礎(chǔ)設(shè)施的耗電量過(guò)高，需要綜合數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施層及IT層進(jìn)行整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，提升工業(yè)數(shù)據(jù)中心信息化、智能化水平。參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化2013（云大所PUEPUE1.4～1.51.2～1.3PUE創(chuàng)新低2。其中表現(xiàn)良好的大部分為互聯(lián)網(wǎng)和通信行業(yè)大型數(shù)據(jù)中心。經(jīng)專(zhuān)家訪(fǎng)著較大的節(jié)能空間，迫切需要利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行能耗調(diào)優(yōu)?；跈C(jī)器學(xué)習(xí)算法可通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法優(yōu)化PUE、通過(guò)監(jiān)督學(xué)習(xí)算法進(jìn)行DeepMind21《數(shù)據(jù)中心白皮書(shū)（開(kāi)放數(shù)據(jù)中心委員會(huì)，2018年，實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)所需能耗減少40%，實(shí)現(xiàn)PUE值1.06。邊緣計(jì)算制造業(yè)的信息化發(fā)展和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)較依賴(lài)邊緣數(shù)據(jù)中心提供邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)算。5G及時(shí)處理執(zhí)行，邊緣數(shù)據(jù)中心是大勢(shì)所趨。ZB的邊緣計(jì)算時(shí)代。統(tǒng)和人等生產(chǎn)要素的廣泛互聯(lián)。重點(diǎn)技術(shù)分析IT關(guān)注數(shù)字化轉(zhuǎn)型。高質(zhì)控應(yīng)用層設(shè)計(jì)需求進(jìn)行應(yīng)用層架構(gòu)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)：數(shù)據(jù)集中管控為產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)提供集中存儲(chǔ)，提供大數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理平臺(tái)，包括但不限于數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、存儲(chǔ)管理、大數(shù)據(jù)計(jì)算管理、算法管理。支持多源數(shù)據(jù)整合集成。數(shù)據(jù)挖掘分析應(yīng)用，幫助執(zhí)行層解決業(yè)務(wù)關(guān)鍵問(wèn)題。圖2先進(jìn)制造業(yè)數(shù)據(jù)中心上層應(yīng)用設(shè)計(jì)架構(gòu)圖人、3D為例的工業(yè)數(shù)據(jù)中心上層應(yīng)用設(shè)計(jì)架構(gòu)如下圖所示。PUE智能調(diào)優(yōu)運(yùn)維參數(shù)優(yōu)化：監(jiān)督學(xué)習(xí)算法可靠性提升：無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)算法題，解析原因，提高解決問(wèn)題的速度。工業(yè)數(shù)據(jù)中心參數(shù)模型如下所示。圖3工業(yè)數(shù)據(jù)中心參數(shù)模型選擇及調(diào)優(yōu)，分為以下三步：模型訓(xùn)練PUE預(yù)測(cè)模型。策略推理利用遺傳算法，尋找出最符合當(dāng)前工業(yè)數(shù)據(jù)中心IT負(fù)載、室外環(huán)境，并且符合業(yè)務(wù)保障的控制參數(shù)組合。模型遷移效果的輕松復(fù)制。PUE條件、ITSLAPUE數(shù)據(jù)中心能效自動(dòng)化調(diào)優(yōu)。邊緣數(shù)據(jù)中心融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的分布式開(kāi)放平臺(tái)（架構(gòu)，其可以就近端邊結(jié)合指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，通過(guò)利用有限的硬件資源，5W7cm330cm3緣計(jì)算云平臺(tái)具備分布式、虛擬化、微服務(wù)的特性，可實(shí)現(xiàn)以下三大功能：平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施自我管理平臺(tái)虛擬化的方式實(shí)現(xiàn)一套代碼，多處部署良好擴(kuò)展方式，通過(guò)良好的自我管理實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的安全、可靠與一致。支持?jǐn)?shù)據(jù)的全生命周期管理分析、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)以及定位。按需加載及靈活使用配合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算芯片提供多樣化、智能化的邊緣應(yīng)用，結(jié)合虛擬化與微服務(wù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的個(gè)性化按需加載。圖4邊緣計(jì)算云平臺(tái)架構(gòu)24著。以太無(wú)損網(wǎng)絡(luò)息和行動(dòng)3看齊。Incast的數(shù)據(jù)中心必須要消除這種損失?！禣DCC-2018-05007圖5高性能分布式并行計(jì)算與此同時(shí)，高性能傳輸技術(shù)的產(chǎn)生，40G/100G/400GRDMA40G/100G/400G存儲(chǔ)資源整合在一起，并進(jìn)行統(tǒng)一管理調(diào)度。三站合一20191月印發(fā)《關(guān)于新時(shí)代改革“再出發(fā)”（國(guó)家電網(wǎng)辦[201]1號(hào)“充換電（儲(chǔ)能）站和數(shù)據(jù)中心站的新模式”，即開(kāi)展變電站“一站多能”工作。“能源流”、“數(shù)據(jù)流”、“業(yè)務(wù)流”內(nèi)的綜合服務(wù)體系?！叭竞弦弧?類(lèi)合作伙伴，從而提升公司經(jīng)濟(jì)效益?！叭竞弦弧苯ㄔO(shè)可利用數(shù)據(jù)中心站強(qiáng)化內(nèi)外部數(shù)據(jù)貫通，推動(dòng)能源生態(tài)服務(wù)器資源可通過(guò)轉(zhuǎn)租、轉(zhuǎn)包等形式，獲取租金收益。“三站合一”系統(tǒng)可通過(guò)儲(chǔ)能站的虛擬同步機(jī)技術(shù)，參與電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)積極參與需求響應(yīng)等方式獲取收益。“三站合一”系統(tǒng)可通過(guò)建設(shè)電動(dòng)汽車(chē)充換電站，結(jié)合數(shù)據(jù)中心站提供的務(wù)的同時(shí)，還可提供智能導(dǎo)航、充換電預(yù)約等增效服務(wù)。公共服務(wù)平臺(tái)采集系統(tǒng)與云服務(wù)平臺(tái)兩部分構(gòu)成。大數(shù)據(jù)分析處理的服務(wù)能力。工廠內(nèi)部移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商接入網(wǎng)絡(luò)固定接入云服務(wù)平臺(tái)（邊緣工廠內(nèi)部移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商接入網(wǎng)絡(luò)固定接入云服務(wù)平臺(tái)（邊緣DC）工業(yè)應(yīng)用n工業(yè)應(yīng)用2工業(yè)應(yīng)用1）設(shè)備信息管理系統(tǒng)設(shè)備信息采集器...程。設(shè)備接入NodeID（C地址viceID和登錄校驗(yàn)碼，設(shè)備接入NodeIDDeviceID和登錄密鑰完成設(shè)備接入流程。設(shè)備通信MQTT與傳輸，該數(shù)據(jù)流也是公共服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)中心最主要的數(shù)據(jù)來(lái)源。數(shù)據(jù)分類(lèi)存儲(chǔ)為確保數(shù)據(jù)處理的性能，對(duì)上報(bào)的數(shù)據(jù)基于標(biāo)簽進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)存儲(chǔ)的功能，大大提升數(shù)據(jù)中心的處理性能?！緮?shù)據(jù)中心項(xiàng)目應(yīng)用案例-鐵路信號(hào)設(shè)備故障預(yù)測(cè)與健康評(píng)估數(shù)據(jù)中心】“可管”、“可視”、“可控”、“可預(yù)測(cè)”的目標(biāo)，為智慧感知新標(biāo)準(zhǔn)。需求場(chǎng)景：針對(duì)鐵路關(guān)鍵信號(hào)設(shè)備，提升現(xiàn)有維修維護(hù)的效率，提升信號(hào)設(shè)備的精細(xì)化管理水平，實(shí)現(xiàn)信號(hào)設(shè)備由“計(jì)劃修”到“狀態(tài)修”的轉(zhuǎn)變工業(yè)數(shù)據(jù)中心技術(shù)體系：現(xiàn)信號(hào)設(shè)備的原始數(shù)據(jù)層的采集換能力，提供少量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與超強(qiáng)邊緣計(jì)算能力建設(shè)連接管理平臺(tái)、設(shè)備管理平臺(tái)、業(yè)務(wù)使能平臺(tái)、業(yè)務(wù)分析平臺(tái)4)4) 分析、健康評(píng)估功能。未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)向工業(yè)大腦角色演進(jìn)方效率增幅明顯等訴求。IT設(shè)備驅(qū)動(dòng)工業(yè)數(shù)據(jù)中心高效能發(fā)展的全鏈路指導(dǎo)路徑。業(yè)務(wù)全鏈路數(shù)據(jù)管理；研發(fā)數(shù)據(jù)中心技術(shù)與裝備等課題。析挖掘、數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)；最終拓寬市場(chǎng)，完善工業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)自身格局。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心繼續(xù)發(fā)揮重要作用202072020422“”16?。ㄊ校┕鹃_(kāi)展省級(jí)能源大數(shù)據(jù)中心建設(shè)?！凹?分布式”“經(jīng)濟(jì)適用、智能綠色、安全可靠”務(wù)。邊緣數(shù)據(jù)中心將實(shí)現(xiàn)邊云協(xié)同就近提供智能化服務(wù)。離散制造的產(chǎn)品往往由多個(gè)零件經(jīng)過(guò)一系列并不連續(xù)的工序的加工最終裝加顯著。形成完整的邊緣智能功能棧。邊緣智能、異構(gòu)計(jì)算