Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SYSTEM FOR PROTECTING COMPUTER EQUIPMENT IN A DATA CENTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/119465
Kind Code:
A1
Abstract:
The group of inventions relates to control systems for engineering infrastructure intended to protect computer equipment in a data center in the event of emergency situations. A system for protecting computer equipment in data centers comprises a door drive of a sealed computer equipment cabinet, an uninterruptible power supply, a smoke sensor, a temperature sensor and an automatic fire-extinguishing apparatus, all of which are connected to a programmable controller. In addition, the system is equipped with a stand-alone power supply, a power relay and a door position sensor connected to the controller. The controller is connected to the uninterruptible power supply and the stand-alone power supply via the power relay, which is capable of switching to the stand-alone power supply, and a storage device for information about signals received by the controller is also connected to the controller.

Inventors:
AKULOV SERGEJ VIKTOROVICH (RU)
KOVSHIRIN ALEKSANDR SERGEEVICH (RU)
VTULKIN DMITRIJ ANATOLEVICH (RU)
Application Number:
PCT/RU2020/000651
Publication Date:
June 09, 2022
Filing Date:
December 01, 2020
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
FEDERALNOE GOSUDARSTVENNOE UNITARNOE PREDPRIYATIE ROSSIJSKIJ FEDERALNYJ YAYDERNYJ TSENTR VSEROSSIJSK (RU)
International Classes:
G08B17/00; G16Y40/50
Domestic Patent References:
WO2006023895A22006-03-02
Foreign References:
RU2623495C22017-06-27
CN109308279A2019-02-05
US20100027212A12010-02-04
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА

1. Система защиты вычислительного оборудования центра обработки данных содержит связанные с программируемым контроллером дверной привод герметичного шкафа для вычислительного оборудования, источник бесперебойного питания, датчик задымления, датчик температуры, и установку автоматического пожаротушения, отличающаяся тем, что система снабжена также связанными с программируемым контроллером автономным источником питания, реле питания и датчиком положений дверей, при этом контроллер подключен к источнику бесперебойного питания и автономному источнику питания через реле питания, которое выполнено с возможностью переключения на автономный источник питания.

2. Система защиты по п. 1, отличается тем, что контроллер подключен к накопителю информации о поступивших на контроллер сигналах.

3. Способ настройки системы защиты вычислительного оборудования центра обработки данных заключается в программировании контроллера на получение входящих сигналов и формирование исходящих сигналов, при этом входящие сигналы получают от датчика температуры и датчика задымления, а исходящие сигналы формируют на дверной привод и установку автоматического пожаротушения, отличающийся тем, что входящие сигналы также получают от датчика положения дверей, а исходящие сигналы также формируют на источник бесперебойного питания, при этом при поступлении входящих сигналов от датчика задымления и от датчика положения дверей в закрытом положении контроллер программируют на формирование исходящих сигналов, на отключение источника бесперебойного питания и запуск установки автоматического пожаротушения, при поступлении входящего сигнала от датчика задымления и отсутствии сигнала от датчика положения дверей в закрытом положении контроллер программируют на формирование исходящего сигнала на отключение источника бесперебойного питания, при поступлении входящих сигналов от датчика температуры и от датчика положения дверей в закрытом положении контроллер программируют на формирование исходящего сигнала об открытии дверей на дверной привод, при поступлении входящих сигналов от датчика задымления, от датчика температуры и от датчика положения дверей в закрытом положении контроллер программируют на формирование исходящих сигналов, на отключение источника бесперебойного питания и запуск установки автоматического пожаротушения.

Description:
СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЦЕНТРА

ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Область техники, к которой относится изобретение.

Группа изобретений относится к системам защиты оборудования центров обработки данных при возникновении аварийных ситуаций и может быть использована при проектировании центров обработки данных, в состав которых входят вычислительные стойки закрытой архитектуры. Система защиты вычислительного оборудования предназначена для управления оборудованием центра обработки данных при возникновении аварийных ситуаций таких, как авария блока охлаждения, возникновение пожара, потеря электропитания .

Уровень техники.

В настоящее время известно достаточное количество систем защиты оборудования центров обработки данных, назначением которых является обеспечение сохранения работоспособности оборудования при воздействии факторов, вызванных аварийными ситуациями. Однако большинство систем защиты направлены на обнаружение аварии и блокировку узла, в котором произошла данная авария, при этом они не обеспечивают защиту других узлов инженерных систем и дорогостоящего вычислительного оборудования от воздействующих факторов произошедшей аварии.

Известна система защиты вычислительного оборудования центра обработки данных из презентации компании Бьюфорт на тему «Задачи и решения организации микроклимата технологических помещений» [доклад опубликован в сети Интернет, ссылка на доклад: https ://docplayer.ru/l 11167999-Zadachi-i-resheniya-organizacii-mikroklimata- tehnologicheskih-pomeshcheniy-sochi-6-aprelya-2017g.htm стр. 26]. Она содержит программируемый контроллер, подключенный к источнику питания, и датчики. Также в состав системы входит мобильный персональный компьютер, подключенный к контроллеру и модулю SMS, который формирует сообщения и направляет их при помощи модема стандарта GSM техническому персоналу.

Наличие незамедлительного информирования о возникающих аварийных ситуациях позволяет достичь оперативного реагирования технического персонала на сложившуюся ситуацию, снижая воздействие факторов аварийной ситуации на оборудование центра обработки данных.

Однако к недостаткам известной системы можно отнести необходимость постоянного наличия технического персонала в непосредственной близости и вероятное отсутствие возможности у технического персонала своевременно отреагировать на быстропротекающее развитие авариной ситуации.

Известна система защиты вычислительного оборудования центра обработки данных из каталога «Комплексные, готовые решения от Emerson Network Power для вычислительных центров в Европе» [каталог опубликован в сети Интернет, ссылка на каталог: www.aboutdc.ru/docs/aboutdc/4/ integratedsolutions br_rus.pdf, стр. 12, 34, 40, 55, 79]. Она содержит герметичный шкаф с дверьми для установки в него вычислительного оборудования, программируемый контроллер, источник бесперебойного питания, датчик задымления, датчик температуры и установку автоматического пожаротушения.

Также в состав системы входит аварийный вентилятор, наличие которого позволяет избежать перегрева оборудования при сбое электроснабжения и/или секции охлаждения. Использование аварийного вентилятора обеспечивает циркуляцию наружного воздуха через оборудование центра обработки данных, за счет чего происходит его охлаждение.

К недостаткам известной системы можно отнести то, что в конструкции системы не предусмотрено устройства контроля положения дверей. В случае последовательного поступления входящих аварийных сигналов от датчика задымления и датчика температуры (вероятно при возникновении пожара) отсутствие сигнала о положении дверей не дает возможности контроллеру определить приоритет при формировании исходящих сигналов на блок охлаждения, установку автоматического пожаротушения и источник бесперебойного питания. Тем самым не исключается неэффективная работа установки автоматического пожаротушения в результате последовательного запуска установки пожаротушения и открытия дверей. Также в известной системе не предусмотрено переключение контроллера на питание от автономного источника. Это не позволяет получать информацию о сигналах, поступивших на контроллер после отключения источника бесперебойного питания, что повышает вероятность небезопасного запуска оборудования после устранения последствий аварии вследствие недостатка информации о протекании аварийной ситуации после отключения источника бесперебойного питания.

Известна система защиты вычислительного оборудования центра обработки данных из описания изобретения под названием «А COMPACT DATA CENTER» [патент Китая №109308279А, МПК А62С 3/16, G06F 1/20, G06F 15/161, G08B 17/06, G08B 17/10, опуб. 05.02.2019]. Она содержит связанные с программируемым контроллером дверной привод герметичного шкафа для вычислительного оборудования, источник бесперебойного питания, датчик задымления, датчик температуры и установку автоматического пожаротушения.

В состав системы, также как у предыдущего аналога входит аварийный вентилятор, который связан сигнальной линией с секцией охлаждения и выполнен с возможностью запуска вентилятора и открытия дверей стойки при недостатке мощности секции охлаждения.

Таким образом, известная система позволяет обеспечить дополнительную защиту оборудования от перегрева при недостатке мощности секции охлаждения, за счет обдува наружным воздухом, нагнетаемым аварийным вентилятором.

Эта система защиты выбрана в качестве прототипа, так как она имеет наибольшее количество общих признаков с заявляемой системой защиты.

К недостаткам прототипа, также как и у предыдущего аналога можно отнести отсутствие в конструкции системы средств контроля положения дверей и возможности переключения контроллера на работу от автономного источника питания, что снижает эффективность защиты оборудования центра обработки данных при возникновении аварийных ситуаций.

Из презентации компании Бьюфорт на тему «Задачи и решения организации микроклимата технологических помещений» известен способ настройки системы защиты вычислительного оборудования центра обработки данных [доклад опубликован в сети Интернет, ссылка на доклад: htps://docplayer.ru/! 11167999-Zadachi-i-resheniya-organizacii-mikroklimata- tehnologicheskih-pomeshcheniy-sochi-6-aprelya-2017g.htm стр. 26]. Известный способ заключается в программировании контроллера на получение входящих сигналов и формирование исходящих сигналов, при этом входящие сигналы получают от датчиков.

Согласно известному способу исходящие сигналы контроллера преобразуют с помощью модуля SMS в сообщения, которые посредством модема стандарта GSM направляют техническому персоналу.

Реализация известного способа позволяет настроить систему защиты на незамедлительное информирование технического персонала о возникающих аварийных ситуациях, что дает возможность оперативно реагировать на сложившуюся аварийную ситуацию, снижая тем самым влияние факторов последствий аварийной ситуации на оборудование центра обработки данных.

Однако к недостаткам известного способа можно отнести необходимость постоянного наличия технического персонала в непосредственной близости и вероятное отсутствие возможности у технического персонала отреагировать на быстропротекающее развитие авариной ситуации.

Из каталога «Комплексные, готовые решения от Emerson Network Power для вычислительных центров в Европе» известен способ настройки системы защиты вычислительного оборудования центра обработки данных [каталог опубликован в сети Интернет, ссылка на каталог: www.aboutdc.ru/docs/aboutdc/4/integratedsolutions Ьг rus.pdf, стр. 12, 34, 40, 55, 79]. Известный способ заключается в программировании контроллера на получение входящих сигналов и формирование исходящих сигналов, при этом входящие сигналы получают от датчика температуры и датчика задымления, а исходящие сигналы формируют на установку автоматического пожаротушения.

Согласно известному способу исходящий сигнал формируется не только на установку автоматического пожаротушения, но и на аварийный вентилятор, что обеспечивает защиту оборудования от перегрева.

Однако к недостаткам известного способа можно отнести то, что контроллер запрограммирован на алгоритм работы, при котором отсутствует защита оборудования при одновременном получении входящих сигналов от датчика задымления и датчика температуры (вероятно при возникновении пожара). Это обусловлено тем, что запрограммированным алгоритмом предусматривается возможное совместное формирование исходящих сигналов на включение аварийного вентилятора и установки автоматического пожаротушения, что приведет к выбросу аварийным вентилятором тушащего вещества наружу и, как следствие, к снижению эффективности тушения и повышению вероятности распространения пожара.

Из описания изобретения под названием «А COMPACT DATA CENTER» известен способ настройки системы защиты вычислительного оборудования центра обработки данных [патент Китая №109308279А, МПК А62С 3/16, G06F 1/20, G06F 15/161, G08B 17/06, G08B 17/10, опуб. 05.02.2019]. Известный способ заключается в программировании контроллера на получение входящих сигналов и формирование исходящих сигналов, при этом входящие сигналы получают от датчика температуры и датчика задымления, а исходящие сигналы формируют на дверной привод и установку автоматического пожаротушения.

Согласно известному способу настройки, контроллер программируют на запуск аварийного вентилятора при повышении температуры и открытие дверей при недостаточном снижении температуры.

В результате реализации данного способа обеспечивается снижение вероятности перегрева оборудования за счет выброса нагретого воздуха аварийным вентилятором, а также снижения температуры оборудования, достигаемого за счет обдува оборудования наружным воздухом, поступающим в шкаф при открытии дверей.

Этот способ настройки системы защиты выбран в качестве прототипа, так как он имеет наибольшее количество общих признаков с заявляемым способом настройки системы защиты.

К недостаткам прототипа можно отнести то, что согласно способу настройки контроллер программируют на алгоритм работы, при котором не обеспечивается достаточная защита оборудования при возникновении пожара. Это связано с тем, что возникновение пожара сопровождается повышением температуры и задымлением, при которых на контроллер поступают соответствующие входящие сигналы, при получении которых контроллер согласно запрограммированному алгоритму работы формирует исходящие сигналы на запуск аварийного вентилятора, открытие дверей (при недостаточном снижении температуры оборудования) и запуск установки автоматического пожаротушения. В результате запуска аварийного вентилятора начинается выброс нагретого воздуха из шкафа с оборудованием, при открытии дверей через оборудование начинает проходить наружный воздух, отводя часть тепла от оборудования. Однако при этом контроллером также формируется исходящий сигнал на запуск установки автоматического пожаротушения, при котором тушащее вещество начинает выбрасываться наружу находящимся в работе аварийным вентилятором, что снижает эффективность тушения пожара, и негативно сказывается на защищенности оборудования и вероятности его сохранения в работоспособном состоянии.

Анализ известных систем защиты, а также способов их настройки позволяет сделать вывод о том, что известный уровень техники не обеспечивает создания системы защиты, позволяющей с высокой долей вероятности защитить оборудование центра обработки данных от факторов, возникающих при аварийных ситуациях.

Раскрытие изобретения.

Целью настоящей группы изобретений, является создание системы, обеспечивающей повышение эффективности защиты оборудования центра обработки данных при возникновении аварийных ситуаций.

Поставленная цель достигается тем, что система защиты вычислительного оборудования центра обработки данных содержит связанные с программируемым контроллером дверной привод герметичного шкафа для вычислительного оборудования, источник бесперебойного питания, датчик задымления, датчик температуры, и установку автоматического пожаротушения, согласно изобретению, система снабжена автономным источником питания, реле питания и датчиком положений дверей, подключенным к контроллеру, при этом контроллер также подключен к источнику бесперебойного питания и автономному источнику питания через реле питания, которое выполнено с возможностью переключения на автономный источник питания при сбое системы бесперебойного питания.

Кроме того, в целях повышения безопасности запуска вычислительного оборудования после устранения причин и последствий аварии, контроллер может быть подключен к накопителю информации о поступивших на контроллер сигналах. Для получения указанного технического результата производят настройку системы защиты вычислительного оборудования центра обработки данных, которая заключается в программировании контроллера на получение входящих сигналов и формирование исходящих сигналов, при этом входящие сигналы получают от датчика температуры и датчика задымления, а исходящие сигналы формируют на дверной привод и установку автоматического пожаротушения, согласно изобретению, входящие сигналы также получают от датчика положения дверей, а исходящие сигналы также формируют на источник бесперебойного питания, при этом при поступлении входящих сигналов от датчика задымления и от датчика положения дверей в закрытом положении контроллер программируют на формирование исходящих сигналов, на отключение источника бесперебойного питания и запуск установки автоматического пожаротушения, при поступлении входящего сигнала от датчика задымления и отсутствии сигнала от датчика положения дверей в закрытом положении контроллер программируют на формирование исходящего сигнала на отключение источника бесперебойного питания, при поступлении входящих сигналов от датчика температуры и от датчика положения дверей в закрытом положении контроллер программируют на формирование исходящего сигнала об открытии дверей на дверной привод, при поступлении входящих сигналов от датчика задымления, от датчика температуры и от датчика положения дверей в закрытом положении контроллер программируют на формирование исходящих сигналов, на отключение источника бесперебойного питания и запуск установки автоматического пожаротушения.

Наличие в системе автономного источника питания и подключение контроллера к источнику бесперебойного питания и автономному источнику питания через реле питания, выполненное с возможностью переключения на автономный источник, позволяет осуществлять электропитание контроллера при сбоях и/или отключениях источника бесперебойного питания. Это позволяет контроллеру получать входящие сигналы и формировать исходящие сигналы в соответствии с запрограммированным алгоритмом работы, обеспечивая тем самым защищенность и сохранение работоспособности оборудования при сбое источника бесперебойного питания, а также при его отключении по исходящему сигналу от контроллера. Подключение к контроллеру датчика положения дверей позволяет контролировать положение дверей и обеспечивает запуск установки автоматического пожаротушения при закрытых дверях, повышая тем самым эффективность тушения источника возгорания. Согласно способу настройка система защиты обеспечивает пуск установки автоматического пожаротушения при наличии сигнала о нахождении дверей в закрытом положении, чем исключает выход тушащего вещества наружу, в результате чего повышается эффективность тушения источника возгорания, а следовательно, повышается защищенность оборудования и вероятность его сохранения в работоспособном состоянии. Кроме того, согласно способу настройки системы защиты при наличии сигналов о повышении температуры и о наличии задымления, а также отсутствии сигнала от датчика положения дверей в закрытом положении, контроллер программируется на формирование исходящего сигнала на отключение источника бесперебойного питания, чем обеспечивается снижение вероятности перегрева оборудования и распространения пожара, а следовательно, повышается защищенность оборудования и вероятность его сохранения в работоспособном состоянии.

Заявляемые в составе группы изобретения содержат признаки, отличающие их от наиболее близких аналогов, что позволяет считать их соответствующими условию «новизна».

Новые признаки, которые содержат отличительные части независимых пунктов формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемой группы изобретений условию «изобретательский уровень».

Краткое описание чертежей.

Фиг. 1 - схема работы системы защиты в безаварийном режиме работы.

Фиг. 2 - схема работы системы защиты при задымлении и закрытых дверях.

Фиг. 3 - схема работы системы защиты при задымлении и открытых дверях.

Фиг. 4 - схема работы системы защиты при повышении температуры и отсутствии задымления.

Фиг. 5 - схема работы системы защиты при повышении температуры и задымлении.

Фиг. 6 - схема работы системы защиты при сбое источника бесперебойного питания.

Осуществление изобретения.

Система защиты вычислительного оборудования центра обработки данных содержит герметичный шкаф с дверьми для установки в него вычислительного оборудования (на чертежах не показаны). Также, в состав системы защиты (Фиг. 1 ) входит:

1 - программируемый контроллер;

2 - источник бесперебойного питания;

3 - автономный источник питания;

4 - реле питания;

5 - датчик задымления;

6 - датчик положения дверей;

7 - датчик температуры;

8 - дверной привод;

9 - установка автоматического пожаротушения;

10 - накопитель информации о поступивших на контроллер сигналах. При этом контроллер 1 подключен к источнику бесперебойного питания 2 и автономному источнику питания 3 через реле питания 4, которое выполнено с возможностью переключения на автономный источник питания 3 при сбое источника бесперебойного питания 2. Также к контроллеру 1 подключен накопитель информации 10, на который записывается информация о входящих и исходящих сигналах контроллера и датчик положения дверей 6. Сигнальными линиями контроллер 1 также связан с датчиком задымления 5, датчиком положения дверей 6, датчиком температуры 7, дверным приводом 8 и установкой автоматического пожаротушения 9. В примере конкретного выполнения дверной привод 8 представляет собой доводчик, установленный на двери герметичного шкафа и электромагнит, фиксирующий дверь в закрытом положении. При поступлении сигнала с контроллера 1 электромагнит выключается и дверь герметичного шкафа под действием доводчика открывается.

Способ настройки системы защиты вычислительного оборудования центра обработки данных заключается в программировании контроллера 1 на получение входящих сигналов и формирование исходящих сигналов, при этом входящие сигналы поступают от датчика задымления 5, датчика температуры 7 и датчика положения дверей 6, а исходящие сигналы формируют на управление установкой автоматического пожаротушения 9, дверным приводом 8 и источником бесперебойного питания 2.

Согласно этому способу при поступлении входящих сигналов от датчика задымления 5 и от датчика положения дверей 6 в закрытом положении (Фиг. 2) контроллер программируют на формирование исходящих сигналов, на отключение источника бесперебойного питания 2 и запуск установки автоматического пожаротушения 9. В результате отключения источника бесперебойного питания 2 контроллер 1 с помощью реле питания переводится на питание от автономного источника питания 3, тем самым сохраняется подача контроллером 1 исходящего сигнала на запуск установки автоматического пожаротушения 9, а также производится обесточивание оборудования центра обработки данных, способствующее исключению развития пожара. Также при помощи датчика положения дверей 6 контролируется нахождение дверей в закрытом положении, что исключает выход тушащего вещества наружу, тем самым обеспечивается более эффективное тушение источника задымления.

При поступлении входящего сигнала от датчика задымления 5 и отсутствии сигнала от датчика положения дверей 6 в закрытом положении (Фиг. 3) контроллер программируют на формирование исходящего сигнала, на отключение источника бесперебойного питания 2. В данном случае, как и в предыдущей ситуации, производится обесточивание оборудования центра обработки данных, что способствует исключению развития пожара. Кроме того, при отсутствии сигнала от датчика положения дверей 6 в закрытом положении, исходящий сигнал на запуск установки автоматического пожаротушения контроллером 1 не формируется, исключая неэффективное использование тушащего вещества в результате его выхода наружу через открытые двери.

Также согласно заявленному способу при поступлении входящих сигналов от датчика температуры 7 и от датчика положения дверей 6 в закрытом положении (Фиг. 4) контроллер программируют на формирование исходящего сигнала об открытии дверей на дверной привод 8. В результате открытия дверей наружный воздух начинает поступать в шкаф, обеспечивая тем самым охлаждение оборудования и исключая его перегрев.

При поступлении входящих сигналов от датчика задымления 5, от датчика температуры 7 и от датчика положения дверей 6 в закрытом положении (Фиг. 5) контроллер 1 программируют на формирование исходящих сигналов, на отключение от источника бесперебойного питания 2 и запуск установки автоматического пожаротушения 9. В результате подачи сигнала на отключение источника бесперебойного питания 2, контроллер 1 с помощью реле питания 4 переходит на питание от автономного источника 3, что обеспечивает получение контроллером 1 входящих сигналов от датчика задымления 5, от датчика температуры 7 и от датчика положения дверей 6 в закрытом положении и формирование исходящих сигналов, на отключение от источника бесперебойного питания 2 и запуск установки автоматического пожаротушения 9. Таким образом, оборудование, запитанное от источника бесперебойного питания 2 будет обесточено, что исключит вероятность распространения пожара, а наличие входящего сигнала от датчика положения дверей 6 в закрытом состоянии и исходящего сигнала на установку автоматического пожаротушения 9 позволит обеспечить тушение источника задымления при закрытых дверях, что повысит эффективность тушения за счет исключения выхода тушащего вещества наружу.

Кроме того, имеется вероятность сбоя источника бесперебойного питания 2, при котором с помощью реле питания 4 контроллер переключится на питание от автономного источника 3 (Фиг. 6) и сохранит возможность получения входящих сигналов и формирования исходящих сигналов согласно запрограммированному алгоритму работы контроллера 1. Таким образом, будет обеспечена защита оборудования центра обработки данных в приведенных выше ситуациях в сочетании с аварийной ситуацией, связанной со сбоем источника бесперебойного питания 2.

Наличие в системе защиты накопителя информации 10 о поступивших на контроллер 1 сигналах дает возможность техническому персоналу проанализировать накопленную информацию в целях устранения последствий аварий и повышения безопасности пуска оборудования после устранения последствий аварий.

Приведенная система защиты была собрана из существующих деталей и узлов, в контроллере системы защиты были произведены настройки согласно заявленному способу. После этого путем подачи соответствующих входящих сигналов на контроллер были смоделированы возникновения аварийных ситуаций, на которые согласно запрограммированному алгоритму работы контроллера вырабатывались исходящие сигналы, направленные на обеспечение защиты и сохранение работоспособности оборудования центра обработки данных. Данный факт указывает на работоспособность заявленной системы защиты, а также на возможность достижения заявленного технического результата, в связи с этим можно сделать вывод о соответствии системы защиты и способа её настройки условию патентоспособности «промышленная применимость».