數據中心基礎設施綜合測試初析

一、數據中心基礎設施綜合測試概念

嚴格意義上的數據中心基礎設施綜合測試是指從“圖紙設計審查、設備選型審查、工廠測試見證、到貨檢查見證、單機測試、單系統測試、聯合系統測試”等一個完整的測試驗證過程。

在國內，“圖紙設計審查、設備選型審查、工廠測試見證、到貨檢查見證”這四個階段一般由于項目時間緊張、業主的重視及理解程度被忽略掉了，而更側重于“單機測試、單系統測試、聯合系統測試”等環節。實際上，以上七個步驟完整的執行完畢對項目的順利交付及后續穩定運行是有非常大的幫助的。

一般來說，綜合測試是由業主聘請的經驗豐富的第三方專業測試機構主導，項目的各承建方、設備供應商、設計院、管理公司、監理等各單位配合執行的一項系統工程。第三方專業測試機構通常提供測試所需要的各種儀器、儀表、工具、測試用假負責、測試方案、測試流程等，并主導具體的測試過程。各承建方、供應商對自己承擔的施工安裝、設備性能、調試質量負責，在執行測試時由其提供設備專用工具并進行具體的設備及系統操作，在發現安裝問題、設備質量問題、調試等其他問題時及時進行整改，以便支持后續綜合測試計劃。設計院對設計意圖、設計圖紙負責，遇到問題時需參與解決。甲方、管理公司、監理需見證測試過程，并召集各方參與測試并解決測試過程中發現的問題。

綜合測試的核心是通過假負載模擬“數據中心正常運行時、故障運行時”的各種狀態是否與設計意圖符合，包括驗證施工質量、設備質量、調試質量、各種邏輯功能等。使用的假負載以機架位假負載為宜，具有可調功率的能力。根據不同的設計，機架式假負載也存在不同的形式。如按高度可分成2U、3U、4U的假負載，按假負載風扇的不同形式可分為可調風扇假負載、不可調風扇假負載，按電流不同形式可分為交流交付在、直流假負載等。

綜合測試理論更詳細的介紹在第三節中詳述。

二、數據中心基礎設施綜合測試在國內的發展概況

綜合測試在美國、歐洲是一種常規性的測試，在數據中心、醫療系統、艦船等關鍵設施都會進行綜合測試，甚至在辦公樓項目中也會進行，是一種社會上普遍接受的驗證項目實施正確性的技術性措施。

在國內，直到2008年底世紀互聯公司對其自有項目進行了國內第一次綜合測試，2009年初百度公司對其自有項目進行了更深入、更完整的綜合測試。這兩次綜合測試的執行均引入國外的專家資源，可以說是國內綜合測試發展的開端。

最近幾年，綜合測試的理念越來越被數據中心業主重視，已經有越來越多的項目進行了各種不同程度的綜合測試。特別在互聯網行業、金融行業有更深入的接受程度。在這兩個行業里，進行過嚴格意義上綜合測試的數據中心項目在運營期往往有更好的穩定性與業務連續性。

綜合測試的理念在數據中心行業已經扎根發芽，未來會有更多的業主接受這種嚴謹理念，行業中也會涌現出更多的專業測試機構。在其他重要的領域，如重要會議、醫療機構等的機電系統也已經開始涉足綜合測試。

未來，需要在綜合測試的標準制定、推廣、測試機構的培育、業主的認識上下更多更大的功夫，推進行業迅速發展，以便關鍵基礎設施得到良好的交付與穩定的運行。

三、數據中心基礎設施綜合測試方法論

1.綜合測試可以給我們解決哪些問題？

(1)排除設計不合理問題

目前，國內數據中心行業設計圖紙的錯漏碰缺問題較多，是行業的普遍現象。導致此問題的主要原因是：1）行業發展快，項目周期緊，留給設計院出圖的時間不多；2）行業最近幾年發展較快，具備很強專業能力的設計院和工程設計人員比較稀缺，缺乏實際經驗的積累與設計效果的驗證。

另外一個方面，針對數據中心項目，業主單位或者機電顧問單位的設計審核能力也不足以應對機電設計問題。綜合測試專業機構具備較多項目的測試經驗，通過大量項目的測試積累了很多實際經驗，可以通過其的設計審核提前發現眾多問題，避免在實際實施及運行維護時出現設計問題。有些問題可以在實施過程中調整，有些不具備調整的空間。

(2)排查施工質量問題

與設計問題類似，國內針對數據中心項目的優質的施工單位較少，施工問題非常的多，大多數項目都會排除出數百、上千個施工質量問題。根據過往數據統計，施工質量問題在所有問題中起碼占50%以上。

這些施工質量問題包括：電纜壓接不實、電纜型號錯誤、電纜接錯、控制電纜虛接、未按圖紙及規范施工、成品保護不到位、電氣設備內存有施工廢料、電纜沒有規范的編號、電氣設備定值設置錯誤、未完成調試、設備參數設置錯誤等等各種各樣的問題，不一而足。這些問題往往會帶來災難性的后果，有些問題甚至讓運維人員無從下手。如電纜壓接不實，當負載較低時不會發生問題，當負載越來越高存在燒毀電纜的可能；再如，控制電纜虛接，在設備發送控制信號時可能產生時靈時不靈的現象。這些細小的問題往往成為關鍵業務的巨大災難。

施工質量的檢查需要全面地進行，通過核對圖紙檢查施工情況，通過專業設備檢測各種施工質量。

(3)排查設備質量問題

設備在設計、生產、運輸、安裝等各個階段均可能存在問題，很多性能及功能性的問題通過調試時無法排查出來的，如不在交付之前發現真正的問題，在實際使用時往往在負載越來越高時帶來災難性的后果。根據過往的數據統計，設備質量問題往往占20-30%的比例。

這些問題諸如：設計錯誤，關鍵元器件的批量質量問題，元器件焊接松動，運輸過程中元器件損壞，設備真實容量不足等等。

綜合測試可通過模擬設備真實負載來檢驗設備的標稱性能及功能是否達標。

(4)驗證系統能力

由于數據中心電氣系統、空調系統的復雜性，在工程調試階段往往無法驗證機電系統的真實能力，如系統容量、系統聯動能力、故障模式等。

通過模擬假負載，將系統真實運行起來，可以檢驗機電系統的真實能力，避免運行期的各種莫名其妙的故障。

2.完整的綜合測試過程

完整的綜合測試包括以下7個過程，在項目實施時盡量全部實施。如不具備條件，可根據實際情況縮減，但是后三個過程是不可缺少的。這7個過程是順序的過程，不可前后顛倒。以下每個步驟都需要有詳細的審查計劃或測試流程，檢查完成需要有詳細的報告。

(1)設計審核

設計審核一般包括需求審核、方案設計審核、初步設計審核、施工圖審核、深化設計審核。

(2)工廠測試

所有重要設備均需進行工廠測試，需要完整的驗證設備與訂貨技術要求的符合性，重要環節需要進行試驗。如高壓柜需在工廠進行邏輯測試，發電機需進行帶載能力測試，自控系統需進行自控邏輯測試。

工廠測試內容非常之多，具有較好經驗的專業測試機構可以提供全套支持。進行過全面工廠測試的項目可大大減少設備質量問題，也可以避免做假的不良行為。

(3)到貨檢查

到貨檢查也是個不可獲缺的過程，設備在發貨、運輸時可能存在各種錯誤，如發錯設備，設備數量不足，運輸時損壞等。在這一過程中認真檢查設備，可避免在安裝時出現的各種問題，避免由于錯誤導致的工期延期或者根本無法發現問題。

(4)安裝審查

安裝審查需要在安裝過程中進行檢查，特別是對隱蔽工程（如電纜鋪設及壓接電纜）需要著力審查。在某個系統剛開始安裝時就需要審查安裝計劃、安裝的樣品，避免安裝完成時才發現安裝錯誤。

(5)單機測試

不管電氣設備還是空調設備都需要進行單機測試，以便驗證設備的性能及功能。單機測試需要開啟假負載模擬真實情況時的負載及功能。

單機測試需要有詳細的測試方案及測試流程，每個測試步驟均需要嚴謹列明，并需要征得設備供應商的同意。

單機測試完成，證明設備合格后可進行單系統測試。

主要的單機測試包括：高壓柜、變壓器、低壓柜、不間斷電源、列頭柜、PDU、發電機、制冷機組、水泵、冷卻塔、空調機組、ATS轉換開關、蓄冷罐、變頻設備等的測試。

以下表格是UPS單機測試案例：


(6)單系統測試

單系統是指一個功能單元的集合，如一組并機的UPS系統、一套并機的發電機系統，一套冷凍水空調等。單臺設備合格不意味著單系統合格，需要進行實際的驗證才能得到證明。

單系統測試需要在單機測試合格后進行，需要對系統內容的所有環節檢查合格后方可進行。

單系統測試需要制定完整的測試方案及測試流程，每個步驟都需要得到工程實施單位及設備供應單位的認可，如遇到分歧需進行討論以便達成共識。

單系統的測試方法主要是通過假負載模擬單系統真實運行時的各種狀態及故障模式時的各種狀態，通過一定時間的運行，驗證系統是否合格。

主要的單系統測試包括：高壓系統、低壓系統、不間斷電源系統、發電機系統、冷卻系統、冷凍系統、控制系統等的測試。

具體測試包括25%帶載、50%帶載、75%帶載、100%帶載，突發加減載，關閉冗余設備等。

在單機測試、單系統測試完成后，經整改合格后方可進行聯合測試。

以下是UPS并機系統測試案例：


(7)聯合測試

聯合測試指數據中心所有機電系統作為一個整體進行測試，通過全額假負載模擬真實運行時的各種運行狀態及故障模式時的各種狀態。進行全額假負載投入的成本非常大，如無法獲得高額預算可減少假負載的數量，但不能少于25%的帶載量。

聯合測試在綜合測試中具有最高的技術含量，是驗證整個系統所有功能的最佳測試方法。

聯合測試需要所有的實施單位、設備供應商到場執行操作，需要按嚴格修訂的操作票執行每一個步驟。操作票需要和各方達成共識。

具體的測試內容舉例如下：