ارتینگ و همبندی در مراکز داده (data center) :

ارتینگ برای عملکرد مرکز داده حیاتی است.هزاران فعالیت تجاری ممکن است متوقف شوند، اگر رایانه های موجود در مراکز داده آنطور که در نظر گرفته شده است کار نکنند. هر دقیقه از کار افتادن مرکز داده می تواند عواقب شدیدی داشته باشد و به همین دلیل است که انتظار می رود کاملاً ایمن باشد. به همین دلیل است که ارتینگ، سیستم حفاظت از صاعقه، حفاظت از نوسانات، و همپتانسیل سازی برای مراکز داده برای اطمینان از عملکرد بی وقفه بسیار مهم است.اگر در حال ساخت یک مرکز داده جدید هستید، برای طراحی سیستم ارتینگ با ما تماس بگیرید تا مطمئن شوید که مرکز داده شما بالاترین اطمینان در انتقال دیتا و عمکرد را دارد.

دو عامل مهم در ایجاد نویز و از دست رفتن دیتا در مراکز داده ( دیتا سنترها ) به شرح زیر است.

1-    شبکه کابل کشی دیتا

کابل کشی دیتا در مراکز داده شامل مسیردهی، سینی کابل و مجراهایی با شبکه فلزی بزرگ برای انتقال و اتصال همه کابل ها است. اما این شبکه‌های کابلی مختلف و اجزای اتصال آن‌ها از طریق طبقات و بخش‌های مختلف مرکز داده باید در یک پتانسیل مشترک باشند. در نتیجه، اتصالات همپتانسیل و ارتینگ برای حفظ پتانسیل مورد نیاز مهم هستند.

کابل های زوج تابیده شده شیلددار (STP) در مراکز داده برای جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی (EMI) در انتقال داده استفاده می شود. اما این کابل ها برای عملکرد موثر نیاز به ارتینگ کارآمد دارند. شیلد کابل به عنوان قفس فارادی عمل می کند و از رسیدن تداخل الکترومغناطیسی (EMI) به سیم سیگنال داخلی جلوگیری می کند. اما اگر ارتینگ موثر نباشد، خطر ولتاژ القایی در شیلد نیز وجود دارد که می تواند در سیگنال های داخلی تداخل ایجاد کند. این می تواند منجر به کاهش کارایی، سرعت پایین انتقال داده و در نتیجه از دست دادن دیتا شود که در مراکز داده قابل قبول نیست.

2-    حلقه های زمین (ارت لوپ EARTH LOOP)

حلقه های زمین یکی دیگر از عوامل خطر برای مراکز داده است. حلقه های زمین در جایی رخ می دهند که دو یا چند اتصال ارت با ولتاژ متفاوت باشند. به دلیل امپدانس بسیار کم در کابل های ارت، حتی اختلاف ولتاژهای کوچک برای ایجاد حلقه های جریان در تجهیزات کافی است. این جریان به صورت «hum» در تجهیزات صوتی قابل تشخیص است.

اختلاف پتانسیل های احتمالی می‌تواند به دلایل مختلف دیگری مانند الکتریسیته ساکن در اثر تردد افراد از کف مرکزداده شکل گرفته و منتقل شود. شبکه های مرجع سیگنال (SRG) را می توان در زیر کف کاذب قرار داد که می تواند به طور موثر اختلاف پتانسیل بین نقاط مختلف در مراکز داده را کاهش دهد و از حلقه های زمین جلوگیری کند.

اقدامات حفاظتی برای مراکز داده

هر نوع نویز، هارمونیک های غیر عادی یا اختلاف پتانسیل ایجاد نویز می کند و در نتیجه بر کیفیت، سرعت و کارایی داده ها در یک مرکز داده تأثیر می گذارد که در مراکز داده مدرن قابل قبول نیست. برخی از اقدامات حفاظتی اصلی برای غلبه بر این علل در زیر توضیح داده شده است:

الف) شبکه های مرجع سیگنال (SRG) یا شبکه های مش

شبکه های مرجع سیگنال به طور ویژه برای مراکز داده طراحی شده اند تا یک ناحیه همپتانسیل مرجع را تامین کنند. این شامل شبکه ای از هادی های کم امپدانس (سیم یا تسمه)  است که در سرتاسر تاسیسات برای محافظت از تجهیزات حساس در برابر اضافه ولتاژهای گذرا نصب شده اند. SRG با استفاده از کابل مسی بافته شده تخت، تسمه مسی تخت ، یا هادی های مسی چند رشته ای گرد ساخته می شود. کابل مسی بافته شده به دلیل ویژگی "اثر پوسته ای" سیگنال های فرکانس بالا در مرکز داده، عملکرد خوبی را دارد. پایه ها توسط هادی هایی از طریق شینه های همبندی به شبکه مرجع سیگنال متصل می شوند. کابلهای دیتا و تغذیه برق نیز باید نزدیک SRG قرار گیرند.

انواع شبکه های همبندی و مش :

به صورت کلی 3 نوع شبکه مش وجود دارد که می توان از آنها استفاده کرد:

1) Mesh–BN : شبکه همبندی عمومی        2 ) Mesh-IBN: اتصال تک نقطه شبکه مش به همبندی                             3) Star IBN : شبکه همبندی که به جای مش از توپولوژی ستاره استفاده میکند

Mesh-IBN دارای یک نقطه اتصال است

            Mesh-IBN با شبکه همبندی حفاظتی استار

Mesh-IBN با شبکه همبندی حفاظتی رینگ

ب) شیلدینگ

مرکز داده مملو از رایانه ها، سرورها، کابل کشی، سیستم های UPS و غیره است که احتمال ایجاد تداخل الکترومغناطیسی را افزایش می دهد. میدان های الکترومغناطیسی با یکدیگر تعامل دارند و داده ها را مخدوش می کنند و منجر به از دست دادن یا اختلال در داده ها می شوند. تداخل الکترومغناطیسی می تواند به دلیل وجود سیستم های الکترونیکی درون تأسیسات، ناشی از رعد و برق با سرجهای ولتاژی بالا در سیستم های منبع تغذیه و غیره باشد. شیلد بهترین روش برای کاهش حوادث از دست دادن داده ها به دلیل تداخل الکترومغناطیسی است. شیلدینگ تکنیک احاطه کردن وسایل الکترونیکی و کابل ها با مواد رسانا یا مغناطیسی برای محافظت از آنها در برابر EMI ورودی یا خروجی است. انواع مختلفی از محصولات شیلدینگ مانند پوشش های فلزی، ترکیبات و فلزاتی مانند آلومینیوم، مس و فولاد به شکل مش، نوار و حتی پارچه متالیزه برای جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی در دسترس هستند. طبقات مرکز داده و مناطق و امکانات مهم باید با کمک شیلد محافظت شوند.

ج) همپتانسیل سازی

همپتانسيل سازي فرايندي است كه در آن تمام سطوح با استفاده از هادی ها به يك پتانسيل يكسان مي رسند. همبندی موثر و گراندینگ برای اطمینان از اثربخشی شیلدینگ بسیار ضروری است. تمام اجزای فلزی موجود در مرکز داده از جمله شبکه‌های مرجع سیگنال هر طبقه، سیستم‌های محافظ، کف کاذب، کابینت‌ها، کانال‌های کابل و غیره باید با اتصال هم‌پتانسیل به هم متصل شده و به زمین مشترک متصل شوند.

د) ارتینگ برای کابینت های مرکز داده

معمولاً مراکز داده دارای سیستم های ارتینگ معمولی برای تمام تجهیزات خود هستند زیرا این امر می تواند خطر حلقه های زمین را کاهش دهد. اما توصیه می شود رکهای مرکز داده و کابینت ها را به طور جداگانه زمین کنید. این امر می تواند به کاهش اثرات سرج های شبکه و آسیب های مربوط به آن کمک کند. کابینت ها و رکهای مرکز داده را می توان با استفاده از جمپر، اتصالات پیچ مهره با واشرهای سوراخ کننده رنگ و غیره برای ایجاد اتصالات الکتریکی پیوسته و اتصال به زمین وصل کرد. بسیار مهم است که طراح سیستم ارتینگ از همان ابتدا با طراح مرکز داده هماهنگ باشد. همچنین تمامی اتصالات ارتینگ الکتریکی در سرتاسر مرکز داده قابل دسترسی هستند.

طبق استانداردهای EN 50310 و ISO/IEC 30129، راه‌های مختلفی برای همبندی و ارتینگ کابینت‌های مرکز داده وجود دارد که در شکل زیر نشان داده شده است.

سه روش نمونه برای همبندی رک و تجهیزات

ارتینگ برای سیستم های منبع تغذیه مرکز داده

تخمین زده می شود که 1٪ از مصرف برق جهانی توسط مراکز داده است. این منبع تغذیه برای مراکز داده بسیار مهم است زیرا قطع برق یا تغییرات ولتاژ می تواند منجر به خرابی و کاهش راندمان مرکز داده شود.مراکز داده حجم زیادی از انرژی (100 ها مگاوات) مصرف می کنند که برای آن نیاز به چندین سطح حفاظت دارند. در نتیجه، آنها معمولاً دارای سیستم های منبع تغذیه اختصاصی هستند که منابع برق بدون وقفه(ups) برای عملکرد قابل اعتماد هستند. همچنین از پست های اختصاصی برای تغذیه مراکز داده بزرگ که نیاز به توان بالایی دارند استفاده می شود. در نتیجه، سیستم تغذیه برق شامل پست، خطوط انتقال HV، سیستم‌های UPS نیز نیاز به حفاظت زمین و صاعقه جداگانه دارند. کابل های برق برای انتقال منبع تغذیه برای محافظت باید ارت و شیلد شوند. کابل‌ها و مجراهای برق که به انتقال نیرو به هر گوشه از مرکز داده کمک می‌کنند نیز نیاز به اتصال به زمین دارند.(به دستورالعملهای ارتینگ سیستم های توزیع نیرو در بخش مقالات سایت شرکت تاراز نیر آداک مراجعه شود)

سیستم های خنک کننده

سیستم های خنک کننده نقش مهمی در عملکرد موثر مرکز داده ایفا می کنند. با افزایش تعداد سرورها، دمای داخل مرکز داده نیز به نسبت افزایش می یابد. این سیستم ها در دماهای بالا بیش از حد قابل تحمل سرورها و رک ها می توانند باعث افزایش جریان و حتی آتش سوزی شوند. به همین دلیل است که سیستم های تهویه مطبوع و خنک کننده در عملکرد مراکز داده مهم هستند.سیستم خنک کننده در مراکز داده دارای طراحی پیچیده ای است که برای جلوگیری از قطع شدن برق باید از تمام نوسانات و ناپایداری ها محافظت شود. در نتیجه، اتصال زمین و اتصال برای محافظت از سیستم های HVAC و خنک کننده در مراکز داده مهم است.

سیستم الکترود زمین:

برای طراحی سیستم الکترود زمین مراکز داده باید از تکنیک های متداول طراحی زمین بر اساس استانداردهای بین المللی پیروی کرد. الکترود زمین برای پست ها یا سیستم های منبع تغذیه از جمله سیستم های UPS تغذیه کننده مراکز داده و سیستم های HVAC و خنک کننده مراکز داده مهم است. طراحی ارت و اجرای الکترود زمین باید از تکنیک های مشخص شده در IEEE 80 پیروی کند.

مقاومت خاک همیشه عامل اولیه ای است که در طراحی و آزمایش سیستم ارتینگ هر تاسیسات در نظر گرفته می شود. چندین آزمایش مقاومت خاک با استفاده از روش Wenner انجام می شود. دانستن تأثیر الکترود در تخلیه الکترون ها به لایه های عمیق تر خاک بسیار مهم است. بنابراین، یک مدل مقاومت خاک برای سایت مرکز داده از این آزمایش‌های اولیه تشکیل می‌شود. این پایه طراحی سیستم ارتینگ الکتریکی است و برای از بین بردن هر گونه خطا در آزمایش مقاومت خاک مهم است. مقاومت نهایی خاک مراکز داده باید کمتر از 1 اهم باشد. تکنیک ها و روش های مختلفی برای محاسبه مقادیر مقاومت استفاده می شود.