Обзор проекта

Данный проект реализуется в Университете сельского хозяйства и технологий имени Джомо Кеньятты (JKUAT) в Кении. JKUAT — ведущий государственный многопрофильный университет Кении, специализирующийся на инженерии и технологиях, и является академическим эталоном в области инженерии и ИКТ в Восточной Африке. Он имеет глубокие знания в области инженерных технологий, информатики и применения искусственного интеллекта, отличается высокой степенью интернационализации и установил долгосрочные партнерские отношения с университетами Китая, Германии, Великобритании и других стран, а также с глобальными технологическими предприятиями.

В последние годы, благодаря активному внедрению стратегии “Цифровое обучение + вычислительные исследования в научных областях”, университет быстро создал систему онлайн-обучения, универсальную систему пропусков на территории кампуса и платформу управления данными лабораторий, а также планирует развернуть небольшой исследовательский кластер искусственного интеллекта для поддержки преподавания и исследований в области науки о данных и машинного обучения. Однако первоначальная инфраструктура компьютерных классов университета серьезно отстала и больше не может соответствовать быстрому росту потребностей бизнеса, став ключевым узким местом, ограничивающим цифровую трансформацию.

Компания GOTTOGPOWER разработала и внедрила решение, включающее развертывание нескольких комплектов микромодульных систем обработки данных GT-DC8000 и GT-DC5000, адаптированных к реальным потребностям JKUAT и местным особенностям окружающей среды в Африке. Решение интегрирует онлайн-системы бесперебойного питания с двойным преобразованием и высокой точности прецизионные кондиционеры для компьютерных залов, Это позволило обеспечить комплексное предоставление всех услуг, от распределения электроэнергии и охлаждения до мониторинга и ИТ-хостинга. Проект завершен, включая монтаж и ввод в эксплуатацию.

Основные болевые точки клиентов

Углубленное исследование на начальном этапе проекта показало, что университет столкнулся не с простой проблемой недостаточной вместимости компьютерных классов, а с концентрированным проявлением структурных инфраструктурных противоречий, характерных для цифровой трансформации африканских университетов.

Во-первых, проблемы с качеством электроэнергии. Инфраструктура электросети в пригородах Найроби слабая, часто происходят большие колебания напряжения, мгновенные провалы напряжения и кратковременные отключения электроэнергии. Это приводит к частым перезапускам основных серверов и многочисленным случаям несогласованности или даже потери данных в системе управления образованием и системе онлайн-экзаменов, что серьезно влияет на нормальный учебный процесс.

Во-вторых, вышла из-под контроля система терморегулирования. В первоначальном компьютерном зале для охлаждения использовались разрозненные обычные коммерческие кондиционеры, что привело к хаотичной организации воздушных потоков и сильному смешиванию горячего и холодного воздуха. Это не справлялось с тепловой нагрузкой серверов высокой плотности, что приводило к явным локальным перегревам. Температура воздуха на входе в некоторые шкафы значительно превышала стандартный диапазон, и частота отказов оборудования существенно возросла.

В-третьих, недостаточная масштабируемость. В традиционном компьютерном классе университета использовалась стационарная модель строительства без модульного проектирования. С запуском лаборатории искусственного интеллекта и платформы онлайн-курсов количество ИТ-оборудования увеличилось на 651 тонну за 6 месяцев. Каждое расширение требовало остановки строительных работ, что в среднем на 2-3 дня влияло на учебный процесс.

В-четвертых, слабые возможности по эксплуатации и техническому обслуживанию. ИТ-команда университета невелика по численности и не обладает достаточным опытом в эксплуатации и техническом обслуживании центров обработки данных. Опираясь на ручную проверку, она не может осуществлять мониторинг в реальном времени и прогнозирующее техническое обслуживание, а среднее время обнаружения и устранения неисправностей превышает 4 часа.

Проектирование архитектуры решения

В ответ на вышеуказанные проблемы компания GOTTOGPOWER приняла общую архитектуру “модульный распределенный микроцентр обработки данных + иерархический хостинг” вместо традиционной модели расширения зала за одним компьютером.

Центр обработки данных GT-DC8000 служит основным модулем центра обработки данных, развернутым в главной зоне обработки данных кампуса, и используется для размещения основных бизнес-систем университета, включая платформу управления образовательным процессом, систему баз данных, систему хранения данных и вычислительные узлы для обучения искусственного интеллекта, обеспечивая высочайший уровень электропитания и охлаждения.

Центр обработки данных GT-DC5000 служит расширенным периферийным модулем, развернутым в лабораторном корпусе и в зоне факультета компьютерных наук, и используется для поддержки учебных экспериментальных платформ и локальных вычислительных ресурсов, обеспечивая доступ к ближайшим коммерческим ресурсам и распределение нагрузки, а также снижая нагрузку на основной компьютерный зал.

Данная архитектура коренным образом решает три основные проблемы: централизованное управление, распределенный хостинг и масштабируемость в будущем, идеально адаптируясь к особенностям широкого распространения бизнеса и быстрого роста в университетах.

В конструкции системы электропитания все микромодули используют онлайн-системы ИБП с двойным преобразованием, обеспечивающие полную электрическую изоляцию между входным напряжением сети и выходными нагрузками, что полностью исключает влияние колебаний напряжения, гармонических помех и мгновенных отключений электроэнергии на ИТ-оборудование. Система ИБП имеет модульную резервированную конструкцию с резервной мощностью 30%, зарезервированной в начальной конфигурации, что обеспечивает бесперебойную работу системы при отказе одного модуля и поддерживает онлайн-расширение с возможностью «горячей» замены без отключения питания.

В системе охлаждения используются высокоточные кондиционеры, предназначенные для компьютерных залов, которые оптимизируют поток воздуха за счет верхнего воздухозаборника, обеспечивая точное распределение холодного воздуха по входным поверхностям серверов. Система обладает возможностью точного поддержания постоянной температуры и влажности, что позволяет избежать потерь эффективности, вызванных смешиванием горячего и холодного воздуха.

Одновременно с этим система стабилизирует микроклимат в компьютерном зале в пределах рекомендованного диапазона, эффективно снижая частоту отказов серверного оборудования и риски ошибок данных, а также максимально увеличивая срок службы оборудования.

Основные технические детали реализации

В ходе реализации проекта компания GOTTOGPOWER сосредоточилась на решении трех ключевых инженерных задач.

Во-первых, была проведена проверка надежности электроснабжения в экстремальных условиях. Ввиду частых отключений электроэнергии в энергосистеме Найроби, на месте были проведены многочисленные испытания по переключению при полной нагрузке во время отключения электроэнергии. Результаты испытаний показали, что система способна обеспечить бесперебойное электроснабжение с интервалом в 0 миллисекунд, и все серверы и бизнес-системы не перезагружались и не прерывали работу при полном отключении основного электропитания.

Во-вторых, была проведена проверка возможности резервирования системы охлаждения в условиях высоких температур. Учитывая значительные перепады температур между днем и ночью в Найроби и высокие температуры окружающей среды в некоторые сезоны, система прошла непрерывные 72-часовые испытания на тепловую нагрузку в условиях работы при полной нагрузке. Колебания температуры в центральной части компьютерного зала контролировались в пределах ±1,5℃, и локального перегрева не наблюдалось.

Во-третьих, внедрение системы с нулевым воздействием на окружающую среду и быстрым развертыванием. Все модули центров обработки данных GT-DC8000 и GT-DC5000 изготавливаются и проходят предварительное тестирование на заводе перед отправкой. Работы на объекте включают только сборку модулей, подключение шин, подключение трубопроводов хладагента и ввод системы в эксплуатацию, что сокращает традиционный срок строительства с 3-6 месяцев до 45 дней, и весь процесс не влияет на нормальную работу существующих бизнес-систем университета.

Динамический мониторинг окружающей среды и оптимизация эксплуатации и технического обслуживания

Учитывая ограниченные возможности ИТ-команды заказчика по эксплуатации и техническому обслуживанию, данный проект был направлен на повышение удобства использования и интеллектуального уровня системы управления инфраструктурой центра обработки данных.

Система осуществляет централизованный мониторинг состояния входных и выходных сигналов ИБП, состояния батарей, нагрузки, параметров работы кондиционера, распределения температуры и влажности в компьютерном зале, систем контроля доступа и противопожарной защиты, а также предоставляет интуитивно понятный визуальный интерфейс управления. При возникновении нештатной ситуации система может автоматически запускать иерархические оповещения и в режиме реального времени отправлять их администраторам по электронной почте, SMS и через мобильное приложение.

Это особенно важно для африканской системы образования, поскольку скорость реагирования инженеров на местах ограничена, а возможности дистанционного визуального управления и технического обслуживания напрямую определяют надежность системы. Благодаря этой системе университет смог перейти от режима эксплуатации и технического обслуживания “пассивного ремонта” к “активному раннему предупреждению”, сократив среднее время реагирования на неисправности с первоначальных 4 часов до менее чем 15 минут, что значительно уменьшило сложности эксплуатации и технического обслуживания, а также трудозатраты.

Достижения проекта и повышение ценности для клиентов

После завершения проекта университет осуществил структурную модернизацию, перейдя от “распределенных компьютерных классов” к “унифицированным микромодульным центрам обработки данных”.

• С точки зрения эксплуатации и технического обслуживания, динамическая система управления средой впервые предоставила университету возможность полного визуального управления центром обработки данных, значительно снизив зависимость от ручного осмотра, обеспечив круглосуточную работу центра обработки данных без участия персонала и сократив затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание более чем на 601 тыс. тонн.
• Что касается надежности электроснабжения, ключевые бизнес-системы в течение года не имели ни одного незапланированного отключения, что полностью исключает риск несчастных случаев в учебном процессе, вызванных проблемами с электропитанием.
• С точки зрения стабильности окружающей среды, возможности контроля температуры в компьютерном зале значительно улучшены, средняя рабочая температура серверов снижена, частота срабатывания аппаратных аварийных сигналов уменьшена более чем на 401 Т3 Т, а ожидаемый срок службы оборудования увеличен более чем на 301 Т3 Т.
• С точки зрения масштабируемости, модуль поддерживает расширение по требованию, которое можно осуществлять онлайн без ущерба для существующих бизнес-процессов, удовлетворяя потребности в развитии будущих курсов и исследовательских проектов в области искусственного интеллекта.

Заключение проекта

Этот проект — не просто поставка оборудования, а инновация в архитектуре инфраструктуры, направленная на решение проблем цифровой трансформации в африканской образовательной индустрии. Благодаря совместному применению микромодульных центров обработки данных GT-DC8000 и GT-DC5000, компания GOTTOGPOWER предоставила африканским университетам воспроизводимое стандартизированное интегрированное решение, включающее “высоконадежное электроснабжение + точный контроль окружающей среды + модульное расширение + интеллектуальное управление и техническое обслуживание”.

Данный пример в полной мере подтверждает уникальные преимущества модульных центров обработки данных в условиях слабой энергетической инфраструктуры, нехватки квалифицированных кадров и быстрого роста спроса на цифровые услуги в Африке. Он обладает высокой воспроизводимостью и ценностью для развития отрасли, а также применим к различным сценариям использования, таким как больницы, государственные учреждения и малые и средние облачные вычислительные узлы.