■文/莊建中

淺談數(shù)據(jù)機房綜合改造的體會

■文/莊建中

本文從機房規(guī)劃設(shè)計、裝修、配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、門禁和消防系統(tǒng)等方面介紹了數(shù)據(jù)機房綜合改造的規(guī)劃與實施過程。

數(shù)據(jù)機房；綜合改造

引言

數(shù)據(jù)機房是每個單位的核心區(qū)域，機房設(shè)計的是否合理直接影響到機房設(shè)備能否正常運轉(zhuǎn)。機房的供電、溫度控制、動環(huán)監(jiān)控、防火、防雷等都與機房設(shè)備的穩(wěn)定運行息息相關(guān)。因此，對于數(shù)據(jù)中心機房建設(shè)的前期設(shè)計和調(diào)研至關(guān)重要。

1.機房現(xiàn)狀

單位舊機房內(nèi)部已安裝消防管道、防靜電地板和吊頂。機房內(nèi)由一臺10KVA不間斷UPS供電，兩臺5匹柜式空調(diào)負(fù)責(zé)機房的溫度控制。由于該機房是在20年前建設(shè)的，當(dāng)時并未按國家相關(guān)機房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)來實施，因此存在機房布局不合理、網(wǎng)絡(luò)綜合布線雜亂、無環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、單路供電無冗余等不足現(xiàn)象。

2.機房綜合改造方案

機房綜合改造，不僅要考慮到未來機房的實用性和經(jīng)濟性，還要考慮到機房的可擴展性和先進性。為保證機房設(shè)備可靠地運行，在改造方案中，首先需要考慮的是機房供電系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)等幾方面；其次要滿足機房設(shè)備對環(huán)境的要求，考慮機房的溫濕度、空氣的潔凈度、防靜電、機房監(jiān)控等。不但要考慮空調(diào)、新風(fēng)機等設(shè)備對機房環(huán)境影響，還要考慮裝修材料對機房溫濕度的影響,比如墻面材料、頂面吊頂、地板等；除了上述兩個方面，根據(jù)現(xiàn)代機房的特點，還需要對機房的監(jiān)控、照明、門禁等進行綜合考慮。

2.1 機房區(qū)域劃分

依據(jù)空間劃分合理、功能互補的原則，設(shè)計中將機房有機地劃分為主機房、電池間、監(jiān)控室、設(shè)備間四個功能區(qū)域。主機房在舊機房的外辦公區(qū)域建設(shè)；電池間、監(jiān)控室和設(shè)備間將由舊機房改造而成。四個功能區(qū)既銜接有序，又是獨立個體，從而使整體布局合理、脈絡(luò)清晰，并符合各系統(tǒng)要求。

2.2 機房裝修

整個機房墻壁將全部采用輕鋼龍骨隔斷和防火玻璃隔斷建設(shè)。輕鋼龍骨隔斷使用12mm耐火石膏板做雙面雙層安裝，安裝時第一層耐火石膏板作橫版安裝，第二次作豎版安裝，輕鋼龍骨中間使用50mm巖棉填塞做保溫，表面使用膩子粉找平，然后使用乳膠漆粉飾表面。

機房平面圖

主機房與電池間采用防火玻璃隔斷，使用12×12雙層防火玻璃，玻璃間隙使用玻璃膠封堵，表面細木板基層，不銹鋼飾面，機房門使用甲級鋼制防火門；機房頂面用防塵漆做防塵處理，用鋼制瓦楞板吊頂保溫，地面采用防靜電地板，由于空間高度最低處只有2.4米，為了保證機柜和機柜上方M槽的順利安裝，地板高度設(shè)計為15厘米，地面覆涂防塵漆，鋪設(shè)橡塑海綿保溫。

2.3 機房配電系統(tǒng)

單位市電為雙路供電，為機房提供了供電保證。因此在機房供電設(shè)計上采用TN-S三相五線制供電模式，機房供配電系統(tǒng)主要包括機房內(nèi)動力設(shè)備供配電系統(tǒng)和IT設(shè)備的UPS供電系統(tǒng)，根據(jù)機房現(xiàn)有功率和未來設(shè)備用電需求增長計算，機房的入戶電纜我們選用4×50+1×25的帶鎧電纜供電，保證供電的同時還可以防止嚙齒類動物的啃咬。

動力設(shè)備供配電系統(tǒng)主要為機房各輔助功能的維修插座、照明、動力設(shè)備（空調(diào)系統(tǒng)、新鳳系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)）等系統(tǒng)供電。

UPS供電系統(tǒng)采用兩臺20KVA UPS冗余并機，模塊化結(jié)構(gòu)，安裝在標(biāo)準(zhǔn)機架內(nèi)，為服務(wù)器、應(yīng)急照明、門禁系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等提供電力保障。后備時間為滿負(fù)荷運行兩小時設(shè)計，該方案可保證在任何一臺UPS設(shè)備出現(xiàn)故障或需要維修時，也能夠保障機房設(shè)備的正常供電。

2.4 機房照明系統(tǒng)

機房照明主要分為普通市電照明和應(yīng)急照明。根據(jù)節(jié)能要求，機房全部采用LED節(jié)能燈設(shè)計，設(shè)計照度為500LX，輔助區(qū)域設(shè)計照度為300LX，由市電供電；機房內(nèi)設(shè)應(yīng)急燈，設(shè)計照度應(yīng)大于50LX，設(shè)計為一路市電和一路UPS供電，在市電正常時由市電供電，當(dāng)市電斷電時設(shè)備自動切換到UPS供電，保證應(yīng)急用電安全，主要用于出入口安全指示燈和疏散指示燈。

2.5 機房防雷、接地系統(tǒng)

為了防止感應(yīng)雷、側(cè)擊雷沿電源線路進入損壞機房設(shè)備，按照《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè) 計規(guī)范》要求，為機房供電線路安裝三級防雷浪涌吸收保護器。第一級保護器，安裝在總電源進線的配電柜前，最大放電電流100kA（10～350μs），動作時間小于100ns，將電涌限制在后一級的限制范圍內(nèi)；第二級保護器，安裝在UPS市電接入端，最大放電電流40kA（8～20μs），動作時間小于25ns，進一步泄放浪涌電流；電源第三級保護器，主要用于保護重要設(shè)備的電源系統(tǒng)，安裝在UPS電源的輸出端，最大放電電流5kA（8～20μs），動作時間小于25ns。通過三級防雷保護器的作用，將雷電浪涌對機房設(shè)備的破壞降到最低限度。

為保證設(shè)備和操作人員的安全，所有電氣、電子信息設(shè)備都必須采取等電位連接與接地措施。

機房內(nèi)首先按照間距為1200mm網(wǎng)格鋪設(shè)等電位地網(wǎng)，同時在機柜外圍四周鋪設(shè)一圈30×3的等電位聯(lián)接銅帶，與大樓的地網(wǎng)連接。機房內(nèi)所有電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機柜、機架、計算機直流地、防靜電地板支架、屏蔽線外層、安全保護地及SPD接地端，均以最短的距離就近與等電位連接網(wǎng)絡(luò)連接。另外在接地干線的選擇上宜采用截面積不小于16mm的多股銅芯絕緣導(dǎo)線，保證接地良好。

2.6 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)

合理的機房環(huán)境溫度也是資源合理化運用的重要條件，機房內(nèi)的環(huán)境參數(shù)也有規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求。一般來說溫度控制在24℃±2℃，濕度50%±5%左右，而一般通信設(shè)備電子元器件正常的工作溫度范圍較大，上限一般在35℃～40℃左右。為了保證機柜內(nèi)部的通信設(shè)備散熱效果良好，必須保證機房過道環(huán)境溫度較低，空調(diào)設(shè)備保持在送風(fēng)出口和回風(fēng)溫度較低的工況下運行，從而使空調(diào)設(shè)備制冷系數(shù)降低，能耗損失較大。

空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)對于機房設(shè)備的安全運行極為重要，也是機房能耗的主要來源。為了能夠達到節(jié)約能源、降低成本的目的，我們采用了封閉熱通道的系統(tǒng)來提高制冷效率。

主機房選用風(fēng)冷型行級精密空調(diào)三臺，設(shè)計制冷功率為每臺25KW,并且采用2+1的設(shè)備配置方式，即兩臺工作一臺備用的組網(wǎng)方式，保證空調(diào)7×24小時的安全運行，設(shè)計上采用行間空調(diào)+封閉熱通道的方式，即冷風(fēng)是從空調(diào)前端的冷通道送出、機柜前端的設(shè)備吸入冷氣，通過給設(shè)備降溫后，形成熱空氣由機柜后端排出至封閉熱通道，熱通道的氣體迅速返回到空調(diào)回風(fēng)口。這樣通過兩列背對背機柜封閉熱通道進行熱量交換，從而完全解決了冷熱氣流短路的問題，保障了服務(wù)器機柜溫度的均勻，消除了局部熱點，增加了服務(wù)器的運行可靠性，同時有效地降低了不必要的能耗。

為保證機房的潔凈和防火啟動后盡快潔凈機房空氣，根據(jù)《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》為機房設(shè)計新風(fēng)系統(tǒng)和消防排氣系統(tǒng)，新風(fēng)系統(tǒng)采用一臺風(fēng)量為1500m3/h的預(yù)處理型新風(fēng)機，制冷量為8KW，制熱量為8.5KW，安裝在主機房外，通過管道送風(fēng)，為維持機房內(nèi)正壓提供穩(wěn)定風(fēng)量。排風(fēng)系統(tǒng)采用一臺風(fēng)量為1300m3/h的軸流風(fēng)機作為消防后排廢氣使用，分別在主機房和電池室距離地面100mm處開設(shè)一個排氣口，設(shè)計余壓為215Pq。

2.7 動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心機房對于環(huán)境的監(jiān)測是必不可少的。環(huán)境動力監(jiān)控內(nèi)容主要包括以下部分：配電監(jiān)測系統(tǒng)、精密配電監(jiān)測系統(tǒng)、機房UPS監(jiān)測系統(tǒng)、機密空調(diào)監(jiān)測系統(tǒng)、漏水監(jiān)測系統(tǒng)、溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)、安防集成系統(tǒng)等。系統(tǒng)要具有自診斷功能，實時監(jiān)測各通訊模塊和設(shè)備的工作狀態(tài)，對于出現(xiàn)的通訊故障和通訊中斷狀況，也可通過多種方式將報警內(nèi)容通知管理人員。

2.8 機房視頻監(jiān)控和門禁系統(tǒng)

機房視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用基于TCP/TP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)架構(gòu)模式，對機房出入口和機房內(nèi)設(shè)備進行7×24小時的實時監(jiān)控。前端采用紅外線彩色高清半球攝像機，使用數(shù)字NVR進行錄像和存儲，存儲時間為2個月，滿足信息系統(tǒng)感情三級等保的要求。

門禁系統(tǒng)采用TCP/IP模式，使用IC卡作為身份認(rèn)證，在主機房、監(jiān)控室、配電室等區(qū)域入口設(shè)置門禁，門禁設(shè)置為單向刷卡，即進門為讀卡器刷卡進入，出口為開門按鈕。門禁系統(tǒng)由UPS提供供電保障，但在消防狀態(tài)下系統(tǒng)通過切斷門禁系統(tǒng)的UPS供電實現(xiàn)應(yīng)急情況下的門禁安全。

2.9 機房消防系統(tǒng)

機房的消防系統(tǒng)采用柜式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)，也與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)進行連接。該系統(tǒng)由火災(zāi)自動報警控制器、滅火控制器、感煙感溫探測器、聲光報警器和柜式滅火裝置等組成，控制系統(tǒng)安裝在機房監(jiān)控室，主機房和電池間各配置一套七氟丙烷柜式滅火裝置，瓶內(nèi)壓力為2.4MPa（20℃），同時在機房內(nèi)安裝機械式自動泄壓裝置，保持消防壓力維持在正常水平。

3.結(jié)束語

改造前，數(shù)據(jù)機房在配電、供電、防塵、消防及溫度控制等方面仍與現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)機房標(biāo)準(zhǔn)相距甚遠，且隨著事業(yè)發(fā)展和新技術(shù)建設(shè)項目的不斷涌現(xiàn)，機房條件難以滿足業(yè)務(wù)需求。

本次機房綜合改造后的機房在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)備布局、電氣性能、環(huán)境監(jiān)控、防火減災(zāi)等方面達到現(xiàn)代化機房的要求，符合信息化發(fā)展的需要，為信息系統(tǒng)建設(shè)和業(yè)務(wù)發(fā)展提供更加可靠有力的基礎(chǔ)支撐。

（作者單位：新華社廣西分社）

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