文/石崗

武漢大學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)房四大經(jīng)驗(yàn)

文/石崗

在數(shù)字化校園建設(shè)過(guò)程中，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的建設(shè)與維護(hù)是一項(xiàng)重要的工作，機(jī)房建設(shè)必須做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、節(jié)能環(huán)保。

圖2 武漢大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房

圖1 一種典型的機(jī)房布局

新版標(biāo)準(zhǔn)

2009年，我國(guó)對(duì)機(jī)房建設(shè)進(jìn)行了重新規(guī)范，并公布了最新版本——GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》。新版本從2009年6月1日開始實(shí)施（在這之前，各個(gè)高校實(shí)行的是1993年的版本）。

在新版規(guī)范中，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的建設(shè)被看成是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，其內(nèi)容也被分為 11項(xiàng)，主要包括以下方面：1．機(jī)房分級(jí)與性能要求；2．機(jī)房位置及設(shè)備布置；3．環(huán)境要求；4．建筑與結(jié)構(gòu)；5．空氣調(diào)節(jié)；6．電氣技術(shù)；7．電磁屏蔽；8．機(jī)房布線；9．機(jī)房監(jiān)控與安全防范；10．給水排水；11．消防。

合理方案

機(jī)房建設(shè)總體來(lái)講可分4個(gè)階段：規(guī)劃階段、招標(biāo)階段、實(shí)施階段、運(yùn)維階段。我們?cè)谝?guī)劃階段需要制定出合理的方案，在招標(biāo)過(guò)程中尋找優(yōu)秀的合作伙伴，實(shí)施時(shí)做到細(xì)致認(rèn)真，在運(yùn)維時(shí)保證效果良好。

在規(guī)劃階段，我們主要制定幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：定級(jí)別、定檔次、定規(guī)模、定布局、定內(nèi)容、定指標(biāo)、定預(yù)算、定標(biāo)段。

定級(jí)別

根據(jù)機(jī)房的使用性質(zhì)、管理要求和重要性確定級(jí)別，具體如下：

1.A級(jí)機(jī)房：機(jī)房中運(yùn)行的電子信息系統(tǒng)中斷會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和公共場(chǎng)所秩序的嚴(yán)重混亂；

2.B級(jí)機(jī)房：機(jī)房中運(yùn)行的電子信息系統(tǒng)中斷會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失和公共場(chǎng)所秩序的嚴(yán)重混亂；

3.其他的機(jī)房可以歸類到C級(jí)。

對(duì)于學(xué)校來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)中心機(jī)房一旦不能運(yùn)行了，可能影響師生就餐、洗浴、上圖書館等日常生活和學(xué)習(xí)，甚至影響全校教學(xué)、辦公、管理等，因此，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，學(xué)校的機(jī)房可以定義為B級(jí)甚至A級(jí)。但在實(shí)際中，學(xué)校的數(shù)據(jù)中心機(jī)房可以參照C級(jí)機(jī)房的基本要求，個(gè)別指標(biāo)可適當(dāng)參照B級(jí)或A級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)建設(shè)。筆者建議，機(jī)房不宜定級(jí)過(guò)高，因?yàn)镃級(jí)機(jī)房已經(jīng)能夠很好地滿足學(xué)校數(shù)據(jù)中心機(jī)房的要求，否則建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用極高。

定檔次

機(jī)房設(shè)計(jì)的年限不一樣，在裝修材料選擇、設(shè)備選型上也不一樣。裝修是一項(xiàng)重要的工作，一般人們對(duì)于室內(nèi)的整體裝修要有充分的計(jì)劃。

定規(guī)模

機(jī)房規(guī)模根據(jù)機(jī)房設(shè)計(jì)年限來(lái)制定。

定布局

整個(gè)機(jī)房系統(tǒng)不僅僅是機(jī)房本身，還會(huì)分為很多區(qū)域。圖1是一個(gè)較為典型的機(jī)房布局，圖中左上區(qū)域是機(jī)房，右上區(qū)域是電池室，左中間是配電，下方是管理區(qū)。

為了讓讀者有更加直觀的感受，筆者以武漢大學(xué)機(jī)房為例進(jìn)行說(shuō)明。我校的機(jī)房布局如圖2所示。整體面積大概200平方米，真正投入的使用面積是150平方米左右；機(jī)房留有一定擴(kuò)展余地。右區(qū)域是輔助區(qū)，配備了精密空調(diào)、UPS和市電配電柜，輔助區(qū)中間進(jìn)行隔斷，隔斷的左邊是機(jī)柜，機(jī)柜可以根據(jù)需要向左邊拓展；圖中左端是緩沖區(qū)，當(dāng)輔助區(qū)不能滿足機(jī)柜的空間需求時(shí)，機(jī)柜的布局可以向緩沖區(qū)擴(kuò)展。

定內(nèi)容

機(jī)房的建設(shè)內(nèi)容可以按照上文規(guī)范中提到的11條標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，而且可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行細(xì)化。

我校的數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)主要有以下內(nèi)容：裝修、配電、綜合布線系統(tǒng)、空調(diào)與新風(fēng)系統(tǒng)、防雷及接地系統(tǒng)、防范系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、KVM系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)柜、承重等等。

定指標(biāo)

很多指標(biāo)技術(shù)含量本身很豐富，我們?cè)诮ㄔO(shè)機(jī)房時(shí)可以將很多指標(biāo)統(tǒng)一起來(lái)，便于相關(guān)人員在招投標(biāo)時(shí)對(duì)同一基礎(chǔ)上的服務(wù)、價(jià)格等進(jìn)行比較。

接下來(lái)，筆者舉出幾個(gè)指標(biāo)例子加以說(shuō)明。

在考慮鋪設(shè)抗靜電地板時(shí)，我們要確定是采用有邊的還是無(wú)邊的，現(xiàn)在比較流行是無(wú)邊的抗靜電地板，這種地板的質(zhì)量要求非常高，抗靜電層如果強(qiáng)度不夠，就容易斷；另外，還要注意地板承載重量的指標(biāo)，承載重量的指標(biāo)分為800公斤、1000公斤等。

我們對(duì)于空調(diào)的配備也要從多方面因素來(lái)考慮，比如，空調(diào)的類型（分為舒適型、工業(yè)型、精密型等）、空調(diào)的送風(fēng)方式、空調(diào)的大小等。本文介紹一個(gè)比較簡(jiǎn)單的計(jì)算方式：

制冷量=KW×0.8+M2×0.2

這個(gè)公式既考慮了機(jī)房中的設(shè)備在運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量（KW），又考慮了機(jī)房的面積（M2）。

在裝修時(shí)，人們習(xí)慣做吊頂，實(shí)際上，專業(yè)機(jī)房經(jīng)常是不做吊頂?shù)模üP者參觀過(guò)電信級(jí)運(yùn)營(yíng)商的機(jī)房，頂上基本是毛坯，當(dāng)然，毛坯要做專門的防塵處理）。

對(duì)于UPS來(lái)說(shuō)，究竟選多大功率UPS才合適？根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，筆者總結(jié)了如下計(jì)算公式：

1.KVA×0.7(功率因子)×0.7(理想負(fù)載)=KW；

2.延時(shí)時(shí)間=(電池?cái)?shù)×電池電壓×電池容量×0.85)/(VA數(shù)×0.7)；

KW代表所有用電設(shè)備的功率，即總負(fù)荷，KAV是UPS的功率。例如有10KW的負(fù)載，則需要20KVA的UPS。同時(shí)，我們可以根據(jù)實(shí)際情況預(yù)留一定的擴(kuò)展空間。

一個(gè)UPS主機(jī)通常需要32節(jié)12VA的電池串成一組供電，有時(shí)需要40節(jié)，這要根據(jù)不同的UPS來(lái)確定。電池的容量（即安時(shí)數(shù)）決定了供電時(shí)長(zhǎng)，通常是并聯(lián)多個(gè)電池組提供長(zhǎng)時(shí)間的供電，但不能太多。五組以上的電池組并聯(lián)供電時(shí)，由于電池組之間具有不可避免的電壓差，所以會(huì)在電池組之間產(chǎn)生內(nèi)部電流，將嚴(yán)重影響電池的壽命。我們一般并聯(lián)2～4組較好，如果遇到大負(fù)載長(zhǎng)延時(shí)的情況，應(yīng)選用大安時(shí)數(shù)的電池。

另外，還有消防（可選的有手提滅火器和潔凈氣體滅火系統(tǒng)）、零地電壓、機(jī)房是否密封、通信光纜如何進(jìn)入機(jī)房等問(wèn)題都需要進(jìn)行綜合考慮。

規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)

供電

機(jī)房供電原理如圖3所示。

機(jī)房有3個(gè)等級(jí)A、B、C，不同等級(jí)的供電要求不同：A級(jí)供電要求雙電源，即要求不同的2個(gè)電源——通常是市電與柴油發(fā)電機(jī)，要求燃料儲(chǔ)存量可供72小時(shí)使用；B級(jí)要求燃料儲(chǔ)存量的供電時(shí)間是24小時(shí)； C級(jí)機(jī)房要求市電雙回路供電，需要與2個(gè)不同的110KVA變電站連接。

圖3 機(jī)房供電原理

氣流組織

圖4 冷、熱風(fēng)通道

圖5 機(jī)房氣流組織的常用方案

從機(jī)房綠色節(jié)能的角度來(lái)看，有效節(jié)約用電的設(shè)備當(dāng)屬空調(diào)，只要組織好氣流，不僅節(jié)能，而且設(shè)備的散熱性也較好。在圖4中，兩排機(jī)柜中間的黃色區(qū)域是熱風(fēng)通道，上下綠灰色的區(qū)域是冷風(fēng)通道，經(jīng)過(guò)空調(diào)制冷后的冷風(fēng)送向冷風(fēng)通道，機(jī)柜里的設(shè)備從冷風(fēng)通道吸進(jìn)冷風(fēng)，從設(shè)備輸出的熱風(fēng)被排向熱風(fēng)通道，再回到空調(diào)制冷。

機(jī)房氣流組織的常用方案如圖5，可以根據(jù)有無(wú)吊頂?shù)葘?shí)際情況選擇相應(yīng)方案。

UPS雙母線供電

為了避免UPS的單點(diǎn)故障，常見(jiàn)的辦法是U P S并機(jī)，但不同品牌型號(hào)的U P S不能并機(jī)。為解決這個(gè)問(wèn)題，我們可采取UPS雙母線供電的方式，不同的UPS都可以解決UPS單點(diǎn)故障，如圖6。左邊的UPS經(jīng)過(guò)SPM進(jìn)到每個(gè)機(jī)柜里的一個(gè)PDU，右邊的UPS經(jīng)過(guò)SPM進(jìn)到每個(gè)機(jī)柜里的另一個(gè)PDU。通常，重要的設(shè)備都是雙電源，它們分別接到2個(gè)PDU上，當(dāng)一個(gè)UPS出問(wèn)題時(shí)，重要設(shè)備的運(yùn)行不受影響。

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)和短信報(bào)警

學(xué)校機(jī)房的管理機(jī)制與運(yùn)營(yíng)商機(jī)房不同，8小時(shí)的工作制導(dǎo)致機(jī)房在管理人員下班后可能處于無(wú)人管理的狀態(tài)，此時(shí)的短信報(bào)警就非常有效。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)控UPS、空調(diào)、消防等系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)。一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)短信方式向負(fù)責(zé)人員報(bào)警，從而使其及時(shí)了解和掌握機(jī)房的運(yùn)行狀況，并做出處置，保證機(jī)房安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

圖6 雙母線供電

（作者單位為武漢大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心）