譚 建

(湖南財政經(jīng)濟學院公共實驗中心，湖南 長沙 410205)

學校信息中心機房工程淺析

譚 建

(湖南財政經(jīng)濟學院公共實驗中心，湖南 長沙 410205)

以某高校信息中心機房為例，解析了機房工程的特點.從機房工程的總體規(guī)劃、供配電設計、防雷接地三個角度對學校信息中心機房工程建設進行探討.對機房位置的選擇、UPS負荷的計算、防雷接地系統(tǒng)的布置等分項工程給出了詳細的方案與建議.

信息中心；機房規(guī)劃；供配電；防雷接地

普通的機房工程是集建筑、電氣、精密空調(diào)、綜合布線等多個專業(yè)技術于一體的綜合工程.而學校信息中心機房工程因為功能特殊以及設備儀器眾多，并且可靠性要求較高而使機房專業(yè)設計難度大大增加.學校信息中心機房工程作為機房工程的特例，在具有一般機房工程特點的同時也兼具自身的特點[1].下面我們就以某高校信息機房的總體規(guī)劃及供配電防雷設計為例，淺析學校信息中心機房工程的特點.

1 機房總體規(guī)劃

本案例的信息中心機房集學校校園網(wǎng)網(wǎng)絡、服務器集群及其他信息管理設備的管理于一身，是數(shù)字化校園的網(wǎng)絡核心，其安全可靠的運行至關重要.中心機房的建設包括機房裝修、機房供配電系統(tǒng)、機房空調(diào)、機房規(guī)劃、機房防雷接地等基礎工作.本文著重從機房總體規(guī)劃、供配電系統(tǒng)、機房防雷接地等角度解析信息中心機房建設的要點.

所有工程設計成敗在于規(guī)劃，機房工程也不例外，在做基礎設計時應根據(jù)機房位置、管理部門事先溝通情況，及設備供應廠商的反饋等實際情況作出合適的選擇，設計人員要根據(jù)實際情況預先編制機房裝修圖紙，并且根據(jù)機房裝修方案編制工程概算和設計說明.在確認后再進行其他相關項目(如強電、弱電、消防、空調(diào)等分項工程)設計和造價估算.本工程機房分為如下幾個主要功能區(qū)域：設備間(含綜合布線管理、空調(diào)、主設備間等)、電源間(UPS電源管理)、主控制室等.

機房位置的選擇及裝修設計原則:機房位置應選定在空氣流通、有擴展空間的地方，應避開強電磁干擾、電力噪聲、腐蝕性氣體及易燃易爆物品、濕氣、灰塵等其他有害環(huán)境；同時選址時要回避進出口過小、搬運不便的地點.并且在建設時要設計足夠大型設備出入的通道，應考慮特殊設備維護及搬運、作業(yè)需要的空間.在整體位置考慮時應考慮將來設備擴充空間位置.另外在強弱電系統(tǒng)、空調(diào)設備容量計算上，要考慮未來5-10年內(nèi)擴充需求；同時，機柜前后左右需保留散熱空間及控制臺位置預留.一個標準的機房進出口大門高度至少需要180cm、寬度不得少于120cm，比較重的設備，需往建筑物外圍或以柱子與大樓桁梁為中心放置，以免樓板面承受力不足；必要的時候還應在靜電地板下面增加承重裝置.機房內(nèi)部不得鋪設任何形式的地毯，最大程度限制靜電產(chǎn)生，在入口處需放置防靜電腳墊，換拖鞋或者穿鞋套進入主機房，以防止人員進入時將灰塵和靜電帶入機房內(nèi)；機房應設置獨立的消防系統(tǒng)，機房工程驗收時應該進行單獨的消防驗收；并且要有足夠的電源來供應設備電源、照明、空調(diào)等其他外圍設備使用.本案例的信息中心機房設置在教學樓一層.

機房內(nèi)部需采用靜電地板，以避免電源及信號線路交錯妨礙，地板安裝高度在30cm以上；信息中心機房應增設防紫外線窗簾防止陽光直射，升高室內(nèi)溫度.

2 機房的內(nèi)部規(guī)劃

信息中心機房按照功能可規(guī)劃為四大部份，主機房、設備操作室、電氣室、空調(diào)設備安放室，如何利用有限的空間做到功能區(qū)劃，空間的利用是機房設計中最基礎，也是最復雜的工作.

主機房內(nèi)主要設備與設備之間、機柜與機柜之間盡量保留足夠的空間，機柜前后門要可以開到90度，才能達到機柜內(nèi)部空氣流通及安全操作設備的要求.易燃物品如:打印紙、磁帶等物品不可長期放置于機房內(nèi)形成火患.同時應避免將產(chǎn)生大量灰塵的設備(如打印機墨盒等)放入機房內(nèi).機房內(nèi)需設置空氣清凈機(按照每十平米配置一臺的標準)或者配置新風系統(tǒng)，機房內(nèi)要保持一定的空氣循環(huán)以及相對固定的溫濕度.相關參數(shù)見表1.

表1 機房環(huán)境的基本要求

機房內(nèi)部空調(diào)設備，為了保持穩(wěn)定的室內(nèi)溫度及濕度，需采用恒溫恒濕空調(diào)機組和新風機組，新風的除塵效果要達到到0.01μ.辦公室則采用常規(guī)的水冷空調(diào).一般來說機房內(nèi)部空調(diào)設備需采用下吹式恒溫恒濕空調(diào)機組，辦公用的水冷式空調(diào)機組則采用獨立管路空調(diào)機組，空調(diào)內(nèi)主機不可直接放置在靜電地板上，安裝時應加裝機架.因直接放置會與地板產(chǎn)生共振，而影響機房內(nèi)設備正常運行[2].空調(diào)外主機應統(tǒng)一安裝在空調(diào)室.

操作室大門或者隔離墻必須設置門禁系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，以便管理人員進出以及排查可疑人員，從而確保機房內(nèi)部資料及設備的安全.操作室一般應與主機房相連，方便管理員隨時能觀察主機房內(nèi)部，如突發(fā)狀況發(fā)生(火災、設備自燃、斷電等)，能快速及時地控制住突發(fā)情況.所有主設備，如KVM設備、遠程操作機器等應獨立放置操作室.通過綜合布線對設備加以控制，另外操作室安防書柜，存放設備資料書籍、操作文檔、使用說明等，以便于管理人員隨時查詢與學習.

操作室一般應安裝靜電地板，大門入口處應設置設備斜坡板為遷移大型設備使用，設備斜坡板角度不得大于30度.機房定期清潔時，嚴禁使用油性或水直接清洗機房內(nèi)部及底層.

另外操作室一般規(guī)劃在主機房側方，隔墻宜采用半透明隔音玻璃窗或者磚墻加裝監(jiān)控，以便監(jiān)視設備運行情形及應對突發(fā)狀況[3].操作室可以分割為辦公區(qū)和打印區(qū)，打印區(qū)不要放置在主機房，盡量隔離開來，以便相關人員提取資料時，不必經(jīng)過機房內(nèi)部而造成無謂干擾.操作室的打印區(qū)也要與UPS電氣房隔離開來，避免電池在放電時產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體與打印機紙張生成灰塵，長期的揚塵容易造成設備損壞.

UPS不間斷電源系統(tǒng)是機房電源的重要組成部分，常規(guī)市電下電源瞬間斷電或者電壓變化過大不穩(wěn)定，會造成設備損壞及資料丟失，對學校財產(chǎn)造成重大損失，所以信息中心內(nèi)部服務器、核心交換機、防火墻以及其他重要的關鍵設備必須通過UPS電源供應，其他區(qū)域原則上不考慮UPS供電.配電室內(nèi)的常規(guī)配置有: 總電力柜、UPS配電箱、空調(diào)配電柜、照明柜、總電力柜線纜(比較粗大)，箱體設計盡可能采用落地式構造，以利于將來增加電纜線及維修方便.而其他機柜可采取壁掛式箱體安裝.

3 機房工程關鍵部位的具體設計要求

3.1 機房的供配電設計

機房設備工作中遇到的市電時常電壓不穩(wěn)定的問題，往往是機房設備的殺手，尤其是大型存儲設備(磁盤陣列、SAN、NAS等)，如果經(jīng)常在不穩(wěn)定的電壓下工作，很容易使設備死機、數(shù)據(jù)丟失，而目前大部分地方市電品質(zhì)無法完全符合機房設備對電源的要求，所以大多數(shù)信息機房都加裝了UPS 不間斷電源設備，來確保輸入電源的質(zhì)量.UPS并不是常規(guī)意義上的雙路電源，而是備用電源，或者說作為雙電源的補充.

在夏季用電高峰時間市電電壓常會產(chǎn)生電壓不足的現(xiàn)象，瞬間沖擊電流將會損壞計算機內(nèi)部零件.而接入UPS的設備，UPS可延遲設備主機關機的時間，配合發(fā)電機組或者雙電源的切換，避免計算機正常作業(yè)因此中斷，確保聯(lián)網(wǎng)操作及正在工作的資料完整與存盤.本案例中，UPS供電系統(tǒng)只考慮服務器區(qū)、存儲區(qū)、交換機區(qū)的供電.這里我們計算一下UPS的配置需求.

通常情況UPS總容量=標準容量*0.8，因為一般的主機只能帶上80%的負荷，根據(jù)該項目的實際情況，我們計算UPS需求的功率和電池數(shù)量：

常規(guī)來說匯聚交換機的功率是100W，核心交換機功率約1500W；服務器功率600-800W,電腦功率300W，電池容量=容積*0.8*延時時間/對應的主機電池組電壓.

(1) 假定計算設備總功率：5臺服務器×800W+2×1500W(核心交換機)+20×100W(匯聚交換機)+300W(防火墻)+500W(其他設備)，大約共9900W.(2) 計算UPS容量：9900(總功率)/0.8(UPS功率因數(shù))=12375VA,所以選定15KVA主機.(3) 計算電池容量及數(shù)量：因15KVA-UPS主機UPS電池足電壓為192V,所以電池數(shù)量只能取192/12(電池電壓)=16的倍數(shù)，根據(jù)用電實際情況和資源配置要求，一般信息中心2小時延時足夠保證使用，所以具體計算方式為：15000VA(主機容量)×0.8(主機功率因數(shù))×2(延時小時)/192(電池組電壓)=125AH(每節(jié)電池的容量)，因電池容量分段為100AH、150AH.所以要求每節(jié)電池150AH，數(shù)量為16個.

由此我們知道信息中心機房UPS電池數(shù)量原則上不少于16節(jié)，容積不小于15KVA.

信息中心電源設備UPS專用電源要有單獨的控制柜或者控制盤，并且有單獨的進出線回路，且控制柜應放置在帶門禁的控制機房里面，減少閑雜人等的干擾.

在施工時，電源配置要考慮必要的回路設置：其中核心交換機區(qū)、服務器區(qū)或存儲設備區(qū)為各自單獨的回路接入UPS電源；照明、空調(diào)、消防、辦公等接入其他回路；激光打印機因激活及運轉比較耗電，所以必須設置單獨的回路.

3.2 機房的防雷及保護接地

本案中機房地理位置為雷區(qū)，全年的雷擊日超過45天，機房內(nèi)外有大量的網(wǎng)絡設備及電子儀器.這些電子設備在雷區(qū)通常屬于耐受電壓等級低、防干擾要求高的弱電設備，最怕受到雷擊.普通建筑物防雷保護的避雷裝置將強大的雷電流通過引下線引入地下，在附近空間產(chǎn)生了強大的電磁場變化會在相鄰的導線(包括電源線和信號線)上感應出雷電過電壓，因此，普通建筑物防雷系統(tǒng)不但不能保護這些電子設備與計算機系統(tǒng)，反而可能引入雷電.感應雷入侵電子設備及計算機系統(tǒng)主要有以下三種途徑：雷電的地電位反擊電壓通過接地體侵入；由交流供電電源線路入侵；由通信信號線路入侵.

不管是通過哪種形式、哪種途徑入侵，都會使電子設備及計算機系統(tǒng)受到不同程度的損壞或嚴重的干擾.因此，必須選用避雷器來消除或降低感應過電壓，使雷電流能在瞬間對地泄放.

本方案電源線路防護具體方案如下：

(1)在配電室的低壓進線端安裝一臺380AC電源電涌保護器，作為電源線路的第一級防雷保護.(2)在配電室的分配電柜處電源的進線端安裝一臺380AC電源電涌保護器，作為電源線路的第二級防雷保護.(3)在操作室15KVA-UPS電源的進線端安裝一臺380AC電源電涌保護器，作為15KVA-UPS電源線路路進線端的防雷保護.(4)在操作室各功能區(qū)(服務器區(qū)、存儲區(qū)、核心交換機區(qū))電源進線端各安裝一個220AC插座電源電涌保護器，作為機房終端設備電源線路的防雷保護(三級).

防雷保護接地：

機房內(nèi)所有安裝的電源避雷器均通過BV-16mm2銅線與機房內(nèi)的均壓環(huán)連接實現(xiàn)等電位.機房內(nèi)所有安裝的信號避雷器均通過BV-10mm2銅線與機房內(nèi)的均壓環(huán)連接實現(xiàn)等電位.通過BV-4mm2銅線把主機房及各分機房內(nèi)各金屬門窗、金屬柜體、機架、設備金屬外殼、防靜電地板就近接地，數(shù)據(jù)線路的金屬屏蔽層、設備工作地均需與防雷地連接進行良好的連接.以下為具體措施：

(1)機房獨立建設的地網(wǎng)采用4套電解地極做降阻設備.

(2)在信息中心機房所在大樓周邊綠化帶或沿空余地方，采用100m 40cm×4cm的熱鍍鋅扁鋼做水平接地體，扁鋼埋設深度0.6～0.8m.

(3)縱深方向埋設3根1.5m長的L50cm×5cm×1500cm的熱鍍鋅角鋼，從而增加接地面積和接地深度來達到接地要求.

(4)采用BVR35mm2多股銅線作為機房的地網(wǎng)引下連接線.均與周邊的獨立地網(wǎng)進行焊接，作好接地處理.

(5)該獨立地網(wǎng)通過一臺等電位連接器與大樓地網(wǎng)可靠連接.

4 結束語

機房工程的設計建設不能一味照搬相似的他人成果，而是要根據(jù)信息中心機房自身的實際情況(如可用地面積、自然條件、投資規(guī)模等約束條件)進行因地制宜的設計.設計者在項目上馬之前必須對當?shù)氐淖匀粭l件情況以及將來的使用情況有一個充分的認識，從而實現(xiàn)有理、有利、有節(jié)的設計.

[1]施擇全.數(shù)字校園數(shù)據(jù)中心機房工程設計探析[J].電腦知識與技術,2011,(11):31.

[2]李書.數(shù)據(jù)中心機房設計及各專業(yè)技術平衡[J].UPS應用,2010,(2):44-49.

[3]王松.網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心機房設計思路[J].統(tǒng)計與管理，2010,(1):35-36.

(責任編校：晴川)

Analysis of School Information Center Computer Room Project

TAN Jian

(Public Experiment Center, Hunan University of Finance and Economics, Changsha Hunan 410205, China)

Taking the computer room of information center of a certain university as an example, this paper analyzes the characteristics of computer room engineering. It explores the construction of school information center computer room from three aspects of the overall planning, power supply and distribution design, as well as lightning protection and grounding. Detailed measures and suggestions are put forward in allusion to the selection of computer room location, the calculation of UPS load, as well as the distribution of lightning protection and grounding system.

information center; computer room planning; power supply and distribution; lightning protection and grounding

2015-09-06

譚建(1979— )，男，湖南長沙人，湖南財政經(jīng)濟學院公共實驗中心初級工程師，碩士.研究方向：網(wǎng)絡GIS.

G482

A

1008-4681(2015)05-0058-03