陳武鑫，王繼偉（通信作者），裴煒旻，唐德根

陸軍第七十三集團(tuán)軍醫(yī)院信息科 （福建廈門 361003）

隨著網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)的不斷推進(jìn)，醫(yī)院各系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行和醫(yī)療數(shù)據(jù)資源的有效利用、存儲(chǔ)對(duì)醫(yī)院發(fā)展起到的作用愈發(fā)重要，因此，做好作為醫(yī)療數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心的醫(yī)院容災(zāi)機(jī)房的建設(shè)工作非常必要。醫(yī)療行業(yè)對(duì)容災(zāi)機(jī)房中容災(zāi)系統(tǒng)的要求如下：（1）容災(zāi)系統(tǒng)必須考慮到機(jī)房、基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)等方面；（2）容災(zāi)系統(tǒng)必須保證醫(yī)院各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行；（3）容災(zāi)系統(tǒng)必須考慮到各業(yè)務(wù)模塊間的關(guān)聯(lián)和影響；（4）容災(zāi)系統(tǒng)不能影響醫(yī)院各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；（5）當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時(shí)，容災(zāi)系統(tǒng)必須能全面、快速地恢復(fù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)；（6）特殊地區(qū)容災(zāi)需要做到異地容災(zāi)，保證數(shù)據(jù)安全；（7）容災(zāi)系統(tǒng)的備用系統(tǒng)必須為可用系統(tǒng)，備用數(shù)據(jù)必須為可用數(shù)據(jù)；（8）容災(zāi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)必須保證與生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步?？傊ㄔO(shè)一個(gè)用于部署容災(zāi)系統(tǒng)的容災(zāi)機(jī)房，需重點(diǎn)考慮容災(zāi)系統(tǒng)安裝環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，避免因環(huán)境因素導(dǎo)致容災(zāi)系統(tǒng)出現(xiàn)意外故障，以此來(lái)提高醫(yī)院信息化抗風(fēng)險(xiǎn)能力和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件能力［1］。本研究即從多個(gè)方面闡述了建設(shè)容災(zāi)機(jī)房的方法及體會(huì)。

1 基礎(chǔ)工程建設(shè)

受地理位置和空間限制，我院將原有醫(yī)院招待所4間客房改建為容災(zāi)機(jī)房、外線間、操作間，總面積共105 m2。在區(qū)域內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)配套，原有裝飾、設(shè)備、墻體均被拆除清理，并砌筑了新墻體，安裝了門體，完成了窗體、磚體、玻璃貼膜，修補(bǔ)了地板、天花面層，校驗(yàn)了機(jī)房承重，加固了設(shè)備，安裝了設(shè)備承載散力架等。

2 樓層承重加固

我院根據(jù)容災(zāi)機(jī)房設(shè)備布局及設(shè)備重量承載要求對(duì)中心機(jī)房及外線間機(jī)柜、空調(diào)、綜合配電柜、UPS不間斷電源系統(tǒng)的安裝位置進(jìn)行了加固設(shè)計(jì)。其中，中心機(jī)房面積為75 m2，設(shè)備負(fù)載15 320 kg，樓板荷載需204.27 kg／m2，見(jiàn)表1；外線間面積為17.2 m2，設(shè)備負(fù)載3 583 kg，樓板荷載需208.3 kg／m2，見(jiàn)表2。

表1 中心機(jī)房設(shè)備重量分析

表2 外線間設(shè)備重量分析

樓層承重加固平面設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1，按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行施工，將工字鋼入墻銜接部分與墊鐵焊接后平放，然后將墊鐵調(diào)平（調(diào)平墊鐵間應(yīng)點(diǎn)焊固定）后于其下灌漿，并對(duì)鋼材表面焊接部位進(jìn)行除銹后刷防銹漆；于工字鋼上水平安裝機(jī)房設(shè)備承重散力架，其采用槽鋼、角鋼等材料進(jìn)行焊接，并進(jìn)行了防銹處理。

圖1 樓層承重加固平面圖

3 供、配電系統(tǒng)建設(shè)

供、配電系統(tǒng)是容災(zāi)機(jī)房的生命線，因此，做好機(jī)房供、配電系統(tǒng)的建設(shè)工作非常必要。容災(zāi)機(jī)房供、配電系統(tǒng)包括市電供電和UPS供電系統(tǒng)、綜合配電系統(tǒng)、照明配電系統(tǒng)等，其中，供電系統(tǒng)用于給機(jī)房所有用電設(shè)備提供電力來(lái)源，配電系統(tǒng)用于將供電系統(tǒng)提供的用電直接或經(jīng)過(guò)不間斷電源系統(tǒng)后分配給機(jī)房各個(gè)用電設(shè)備。

3.1 供電系統(tǒng)建設(shè)

為了保障醫(yī)院招待所正常供電，依據(jù)相關(guān)規(guī)范，我院招待所供電由城市供電管網(wǎng)提供高壓雙回路。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，醫(yī)院招待所B2配電房到8樓機(jī)房的強(qiáng)電井電纜管路十分擁塞，無(wú)法同時(shí)鋪設(shè)兩路機(jī)房市電進(jìn)線電纜到8樓機(jī)房（機(jī)房設(shè)計(jì)按B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，要求B級(jí)數(shù)據(jù)中心宜由雙重電源供電）。經(jīng)深化設(shè)計(jì)，在B2配電房設(shè)計(jì)1套前置配電柜，由配電房引出兩路來(lái)自不同地區(qū)變電所的電源回路接入前置配電柜，為8樓機(jī)房外線間的綜合配電柜提供雙回路供電；待雙回路接入前置配電柜的自動(dòng)切換ATS后，引出單路市電進(jìn)線電纜接入8樓機(jī)房外線間的綜合配電柜內(nèi)，實(shí)現(xiàn)機(jī)房的雙回路市電供電設(shè)計(jì)。前置配電柜系統(tǒng)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。

待市電供電線路進(jìn)入機(jī)房后，部分直接接入機(jī)房用電設(shè)備，部分經(jīng)UPS不間斷電源系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后，用于為機(jī)房重要電子設(shè)備供電，其中，UPS不間斷電源系統(tǒng)是機(jī)房供電的核心部分［2］，設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：（1）采用模塊化設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)N＋1冗余，提高可用性，容量以一期負(fù)荷量計(jì)算，二期可擴(kuò)容；（2）UPS輸出回路按照設(shè)計(jì)壽命期終端用電回路加冗余回路計(jì)算；（3）機(jī)柜均為接入U(xiǎn)PS的雙輸出回路，同一機(jī)柜的兩路PDU均為同一相電；（4）預(yù)留電池柜保障終期可擴(kuò)容；（5）根據(jù)載流量的大小及安裝的難易程度，UPS至設(shè)備柜的連接線纜選擇多芯或單芯銅線，均采用工業(yè)連接器并與機(jī)柜內(nèi)的PDU電源插座連接。

計(jì)算機(jī)設(shè)備供電采用“市電經(jīng)UPS不間斷電源”供電方式，電源通過(guò)UPS穩(wěn)頻、穩(wěn)壓后，向計(jì)算機(jī)設(shè)備供電，保障計(jì)算機(jī)設(shè)備的電能質(zhì)量和可靠運(yùn)行，在市電斷電的情況下仍可由UPS后備電池供電。

機(jī)房UPS不間斷電源系統(tǒng)采用模塊化、全新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高可靠性UPS系統(tǒng)，最大可以支持5×30 kVA的帶載能力，單個(gè)功率模塊的容量為30 kVA；當(dāng)負(fù)載繼續(xù)增大超過(guò)現(xiàn)有APM的帶載能力時(shí)，為了滿足供電的需求，可直接在APM柜中增加相應(yīng)個(gè)數(shù)的30 kVA功率模塊。本研究機(jī)房1期配置1臺(tái)模塊化UPS主機(jī)，配3個(gè)30 kW 功率模塊組成2＋1冗余60 kW，電池延時(shí)1 h；專用于空調(diào)應(yīng)急供電的UPS用電功率為9 kW，考慮到電機(jī)啟動(dòng)電流較大，配置1臺(tái)模塊化UPS主機(jī)，配2個(gè)30 kW 功率模塊，電池延時(shí)1 h，配置滿足需求。

圖2 前置配電柜系統(tǒng)圖

3.2 配電系統(tǒng)建設(shè)

機(jī)房電源按380／220 V的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用TNS系統(tǒng)，即三相五線制、單相三線制，以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電設(shè)備無(wú)電流安全接地。

綜合配電柜作為機(jī)房配電的綜合載體，提供機(jī)房UPS不間斷電源系統(tǒng)、信息設(shè)備設(shè)施、空調(diào)機(jī)組、照明、墻插、新回風(fēng)、消防排煙機(jī)及與機(jī)房有關(guān)的其他設(shè)備的用電回路。其安裝于外線間，主要負(fù)責(zé)2臺(tái)150 kVA模塊化UPS主機(jī)、2臺(tái)微模塊封閉通道配套專用的制冷量為25 kW 的列間精密空調(diào)、2組微模塊配電單元用電、消防用電、照明用電、輔助設(shè)備用電，同時(shí)負(fù)責(zé)事故照明、檢修備用插座及視頻監(jiān)控等設(shè)備用電（事故照明測(cè)算用電量為0.5～1.0 kW、檢修備用插座為2 kW）。

配置2臺(tái)配電單元，分別安裝于2組微模塊封閉通道內(nèi)，單臺(tái)負(fù)載總功率約為40 kW。2臺(tái)配電單元由UPS不間斷電源系統(tǒng)進(jìn)行供電，每臺(tái)負(fù)責(zé)8臺(tái)服務(wù)器機(jī)柜的PDU電源分配電源單元供電，其中專用服務(wù)器機(jī)柜測(cè)算用電量5 kW、網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜用電量3 kW，在發(fā)生事故的情況下，可通過(guò)綜合配電柜的UPS總輸出緊急切斷電源［3］。每臺(tái)機(jī)柜設(shè)置兩個(gè)回路，接入配電單元的UPS用電空開(kāi)，配置2個(gè)24位32 A PDU電源模塊，PDU配有4位C19＋20位C13插座模塊。

正常照明、應(yīng)急燈和安全出口門燈接入市電用電空開(kāi)；事故照明接入U(xiǎn)PS用電空開(kāi)。

各個(gè)功能區(qū)的墻壁上前、后位置均安裝10 A五孔電源插座，作為機(jī)房臨時(shí)用電設(shè)備的接入，滿足調(diào)試、維護(hù)及應(yīng)急需求。

4 精密空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)

機(jī)房機(jī)柜采用2拖8的微模塊全封閉冷熱通道設(shè)計(jì)，每個(gè)通道包含8個(gè)機(jī)柜，另配置2套通道式列間精密空調(diào)安裝于通道兩邊。

根據(jù)負(fù)載散熱情況，啟用其中1套或2套通道式行間精密空調(diào)提供通道內(nèi)不同制冷量；于建筑的外墻安裝空調(diào)外機(jī)，且內(nèi)外機(jī)間的距離要求盡可能近。

微模塊全封閉冷熱通道通過(guò)盲板封閉前門設(shè)備安裝部位的其他空置位置，人為設(shè)置了前門部位的冷通道，達(dá)到了冷熱通道隔離的目的，避免了機(jī)柜的熱島效應(yīng)，利于設(shè)備更穩(wěn)定地工作［4］。

考慮到機(jī)房的密封性，微模塊全封閉冷熱通道在市電斷電的情況下，臨時(shí)的應(yīng)急風(fēng)扇系統(tǒng)難以對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行散熱降溫，因此，我們需要找出一個(gè)可行的解決方案，確保在市電斷電的情況下，微模塊全封閉冷熱通道配套的精密空調(diào)系統(tǒng)仍然可以應(yīng)急使用，保障機(jī)柜設(shè)備的正常運(yùn)行。本次通過(guò)配置1套專用于精密空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)急供電的UPS不間斷電源系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)在市電斷電的情況下，通過(guò)手工切換使帶后備電池的UPS不間斷電源系統(tǒng)可以及時(shí)供電給精密空調(diào)系統(tǒng)；將市電線路和UPS不間斷電源系統(tǒng)輸出線路同時(shí)接入精密空調(diào)專用手動(dòng)切換ATS設(shè)備內(nèi)，精密空調(diào)供電空開(kāi)接入ATS手動(dòng)切換設(shè)備的輸出回路上，通過(guò)ATS懸臂的手動(dòng)切換，可以實(shí)現(xiàn)市電或UPS輸出回路供電給精密空調(diào)系統(tǒng)。

精密空調(diào)系統(tǒng)電路見(jiàn)圖3。

圖3 精密空調(diào)系統(tǒng)電路圖

圖4 三級(jí)浪涌保護(hù)器保護(hù)系統(tǒng)圖

5 防雷及接地系統(tǒng)建設(shè)

5.1 電源防雷系統(tǒng)

采取綜合雷電防護(hù)措施，即實(shí)行三級(jí)浪涌保護(hù)器保護(hù)：一級(jí)保護(hù)，作為電源系統(tǒng)第一級(jí)防雷，對(duì)雷電脈沖電流進(jìn)行初級(jí)泄放；二級(jí)保護(hù)，作為電源系統(tǒng)第二級(jí)防雷，對(duì)雷電脈沖電流進(jìn)行二級(jí)泄放；三級(jí)保護(hù)，作為電源系統(tǒng)第三級(jí)防雷，對(duì)雷電脈沖電流進(jìn)行三級(jí)泄放。所有防雷器均帶有干節(jié)點(diǎn)檢測(cè)接口，接入環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。三級(jí)浪涌保護(hù)器保護(hù)系統(tǒng)見(jiàn)圖4，一級(jí)防雷裝置通過(guò)已安裝在配電房的避雷器實(shí)現(xiàn)，二級(jí)和三級(jí)防雷裝置均安裝在機(jī)房綜合配電柜內(nèi)。

5.2 設(shè)備接地系統(tǒng)

本設(shè)計(jì)采用防雷保護(hù)地、交流工作地、安全保護(hù)地共用大樓基礎(chǔ)接地裝置和建造獨(dú)立的直流工作地的接地方式。

機(jī)房?jī)?nèi)鋪設(shè)防靜電地板與機(jī)房?jī)?nèi)的大樓接地主鋼筋連接，并通過(guò)銅芯線與大樓的接地母排 （接地箱，圖5）連接。

圖5 接地箱圖

將機(jī)房?jī)?nèi)所有的強(qiáng)弱電計(jì)算機(jī)金屬外殼、多種強(qiáng)弱電走線架、線槽、線管外殼、防靜電地板、墻面彩鋼板及配電柜的PE線都接到銅母排上，并用紡錘絕緣端子銅排固定，用6 mm2銅芯線就近接于各接地匯流排上。機(jī)房區(qū)域防雷系統(tǒng)采用40 mm×4 mm銅排繞機(jī)房區(qū)域一周作為防雷均壓帶，用100 mm×0.3 mm銅箔作泄流銅網(wǎng)，并通過(guò)等電位連接器采用35 mm2接地銅芯線與大樓的接地母排連接。為了消除機(jī)房?jī)?nèi)不同接地裝置間的電位差對(duì)人員及設(shè)備的影響，需將機(jī)房?jī)?nèi)的接地網(wǎng)格與獨(dú)立的直流工作地進(jìn)行等電位連接，防雷保護(hù)地及直流工作地（邏輯地）的接地電阻應(yīng)≤1Ω。機(jī)房防雷及接地平面布置見(jiàn)圖6。

6 環(huán)境監(jiān)控布置

機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)市電與UPS供配電及機(jī)柜用電（PDU插座）、溫度和濕度、空調(diào)機(jī)組狀態(tài)、漏水及消防設(shè)施等的監(jiān)測(cè)。為了適應(yīng)無(wú)人值守的需求，除提供聲光報(bào)警信息外，還需提供短信等報(bào)警信息服務(wù)。

機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)布置如下。（1）動(dòng)力監(jiān)控部分：UPS實(shí)時(shí)參數(shù)包含兩路，監(jiān)測(cè)UPS輸入?yún)?shù)、UPS輸出參數(shù)、UPS工作模式－雙變換、電池逆變、旁路；PDU實(shí)時(shí)參數(shù)包含36路，監(jiān)測(cè)PDU的配電參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)［5］。（2）環(huán)境監(jiān)控部分：精密空調(diào)包含4臺(tái)，監(jiān)測(cè)精密空調(diào)的送回風(fēng)溫濕度、空調(diào)風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、空調(diào)壓縮機(jī)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、應(yīng)急風(fēng)扇開(kāi)關(guān)狀態(tài)；溫濕度包含18個(gè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)機(jī)冷通道溫濕度閾值；溫感包含18個(gè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)熱通道溫度閾值；漏水包含6處區(qū)域式漏水配置漏水感應(yīng)繩，監(jiān)測(cè)機(jī)房?jī)?nèi)有無(wú)漏水發(fā)生；紅外監(jiān)測(cè)包含3路，通過(guò)開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)采集模塊，將紅外線信號(hào)送到監(jiān)控主機(jī)，同時(shí)可與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，有人走動(dòng)時(shí)拍照；門磁監(jiān)測(cè)包含3路，監(jiān)測(cè)機(jī)房出入口是否有異常的開(kāi)門情況。（3）安保監(jiān)控部分（接入醫(yī)院原有系統(tǒng)）：門禁管理包含2道雙開(kāi)門1道單開(kāi)門，采用進(jìn)門刷卡＋出門按按鈕的驗(yàn)證方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員出入情況的管理；視頻圖像包含5路，監(jiān)視機(jī)房區(qū)域的實(shí)時(shí)圖像，并進(jìn)行視頻錄像；消防包含1路，監(jiān)測(cè)消防控制箱提供的干接點(diǎn)火警信號(hào)。（4）門禁系統(tǒng)與消防聯(lián)動(dòng)：在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，安裝有門禁的消防通道門電源強(qiáng)切斷電，門鎖系統(tǒng)斷開(kāi)后自動(dòng)開(kāi)啟。機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)布置見(jiàn)圖7。

圖6 機(jī)房防雷及接地平面布置圖

圖7 機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)布置圖

7 消防系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

機(jī)房消防系統(tǒng)見(jiàn)圖8。

設(shè)計(jì)難點(diǎn)：主機(jī)房微模塊由2個(gè)通道組成，在每個(gè)微模塊組均采用1臺(tái)專用機(jī)架式消防單元，消防單元的傳感信號(hào)接入開(kāi)關(guān)量采集器傳送到數(shù)據(jù)采集單元；消防單元可以提供通斷的開(kāi)關(guān)量（無(wú)法進(jìn)行編號(hào)）和12 V的直流電輸出，大樓消防系統(tǒng)采用消防產(chǎn)品，需要通過(guò)識(shí)別編碼的開(kāi)關(guān)量才能接入消防系統(tǒng)內(nèi)，而消防系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別到消防單元的開(kāi)關(guān)量。

圖8 機(jī)房消防系統(tǒng)圖

解決方案：通過(guò)在機(jī)房額外增加大樓配套的消防溫感和煙感監(jiān)測(cè)裝置接入大樓消防系統(tǒng)中，與機(jī)房現(xiàn)有的消防系統(tǒng)同步感知機(jī)房的溫、煙狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)消防聯(lián)動(dòng)功能。

具體實(shí)施：在8樓主機(jī)房吊頂下，安裝2個(gè)煙感和2個(gè)溫感，通過(guò)RS485總線接入醫(yī)院招待所1樓的消控中心，在消防煙感和溫感報(bào)警的同時(shí)，大樓的煙感和溫感同步報(bào)警，使大樓消控中心可以同步獲得8樓主機(jī)房的消防狀態(tài)［6］；8樓機(jī)房在2個(gè)消防單元的噴氣前，消防開(kāi)關(guān)量由常開(kāi)轉(zhuǎn)為常閉信號(hào)，于2個(gè)消防單元的開(kāi)關(guān)量接口上分別接入1個(gè)8301輸入輸出控制模塊（該模塊可進(jìn)行編碼，并可接入消控中心的消防主機(jī)上），經(jīng)過(guò)8301輸入輸出模塊的開(kāi)關(guān)量變化，使消控中心的消防主機(jī)可以及時(shí)識(shí)別該報(bào)警信號(hào)。

8 小結(jié)

醫(yī)院容災(zāi)機(jī)房的整體建設(shè)是一項(xiàng)極為復(fù)雜的工程，涉及強(qiáng)電、弱電、安全等方面的內(nèi)容，只有各個(gè)系統(tǒng)緊密結(jié)合、相互聯(lián)動(dòng)，才能最大限度地保障容災(zāi)機(jī)房?jī)?nèi)各種電子設(shè)備的安全運(yùn)行。醫(yī)院信息技術(shù)人員需要學(xué)習(xí)多方面的標(biāo)準(zhǔn)和知識(shí)，此外，在機(jī)房設(shè)計(jì)、建設(shè)及維護(hù)過(guò)程中，管理者需要不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為醫(yī)院穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。