第四節(jié) 機房工程

機房工程是指為確保信息集成系統(tǒng)的計算、交換、存儲、控制等核心設(shè)備能安全、穩(wěn)定和可靠運行，而設(shè)計配置的基礎(chǔ)工程，機房基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)不僅要為機房中的系統(tǒng)設(shè)備運營管理和數(shù)據(jù)信息安全提供保障環(huán)境，還要為監(jiān)所工作人員創(chuàng)造健康適宜的工作環(huán)境，必須滿足計算機等各種微機電子設(shè)備和工作人員對溫濕度、潔凈度、電磁強度、噪聲干擾、電源質(zhì)量、防雷接地等的要求。

機房的設(shè)計需通過建設(shè)位置的實地勘察，依據(jù)國家有關(guān)標準和規(guī)范，結(jié)合所建各種系統(tǒng)的運行特點進行總體設(shè)計，建設(shè)一個布局合理、有現(xiàn)代感、功能完備、安全可靠、設(shè)施先進、綠色環(huán)保、投資合理的現(xiàn)代化計算機中心機房，切實為主機服務(wù)器等設(shè)備提供一個安全、可靠、溫濕度及潔凈度均符合要求的運行環(huán)境，同時為相關(guān)工作人員提供可進行服務(wù)于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理、軟件開發(fā)、硬件維修等方便、快捷、舒適的工作環(huán)境。監(jiān)所監(jiān)控指揮中心及數(shù)據(jù)中心機房按照《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》（GB50174—2008）中B級機房（冗余型）相關(guān)要求進行建設(shè)，其余分控中心按C級機房（基本型）相關(guān)要求進行建設(shè)。

主要包括以下幾方面：機房裝飾裝修系統(tǒng)、機房空調(diào)和新風(fēng)系統(tǒng)、機房供配電和照明系統(tǒng)、UPS不間斷電源系統(tǒng)、機房防雷接地系統(tǒng)、機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、機房氣體消防系統(tǒng)等。如圖1.8機房設(shè)計圖所示。

圖1.8 機房設(shè)計圖

一、微型模塊化數(shù)據(jù)中心

如今，模塊化數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)中心建設(shè)領(lǐng)域最為火熱的概念之一。模塊化的建設(shè)方式能夠大大縮短數(shù)據(jù)中心的建設(shè)周期，節(jié)約成本，同時使得數(shù)據(jù)中心施工變得簡便快捷。

微型模塊化數(shù)據(jù)中心（一體化機房），是一種集IT機柜、制冷、不間斷電源、消防、照明、監(jiān)控、布線、安防等功能模塊于一體的模塊化數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品，其構(gòu)成單元均是符合業(yè)內(nèi)通用規(guī)范的標準化產(chǎn)品。微模塊的神奇就在于在數(shù)據(jù)中心施工現(xiàn)場，工人通過簡單的拼裝、連接，即可實現(xiàn)微模塊的整體交付，就像搭起積木一樣簡單、便捷，能夠大大縮短施工周期，降低施工難度，保證工程按時、準確、有序完成。如圖1.9微型模塊化數(shù)據(jù)中心所示。

圖1.9 微型模塊化數(shù)據(jù)中心

通過對微模塊及其功能單元的容量、尺寸、接口及主要技術(shù)方向進行標準化定義，使微模塊具備了工業(yè)產(chǎn)品化、標準化的特點，每個微模塊的功能單元均可以在工廠預(yù)制，在數(shù)據(jù)中心現(xiàn)場拼裝成微模塊，多個微模塊集群組成一個成規(guī)模的數(shù)據(jù)中心機房——這樣多個機房最終形成了數(shù)據(jù)中心園區(qū)。

在很多領(lǐng)域，如通信運營商、政府、企業(yè)、教育等行業(yè)中，也有很多用戶采用了微模塊的思路進行數(shù)據(jù)中心建設(shè)。微模塊數(shù)據(jù)中心建設(shè)周期可大大縮短，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心實施階段需要7～8月，采用微模塊建設(shè)縮短至2～3個月。如圖1.10一體化機房布置圖所示。

圖1.10 一體化機房布置圖

二、機房裝飾裝修系統(tǒng)

在保證機房設(shè)備安全運行和滿足機房的使用功能的前提下，需合理地運用裝飾材料，對機房空間進行美化，增加機房空間的層次感，體現(xiàn)機房設(shè)計的人性化特點。同時，機房裝修還應(yīng)與空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)的設(shè)計很好地融合，關(guān)注空調(diào)通風(fēng)子系統(tǒng)對于裝修工程的密閉要求，關(guān)注氣體滅火子系統(tǒng)對于結(jié)構(gòu)承壓能力于裝修材料選擇上的影響，在機房整體工程中各子系統(tǒng)綜合考慮、密切配合，才能得到一個適合的、完全的整體裝修工程。

另外，機房的設(shè)備布置應(yīng)滿足機房管理、人員操作、物料運輸、設(shè)備散熱、設(shè)備安裝和維護的要求。由于數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)設(shè)備擺放密集，如何在有限的機房區(qū)域內(nèi)擺放盡量多的設(shè)備是一個難點。在設(shè)備擺放時應(yīng)充分考慮設(shè)備間距問題，結(jié)合地板，以及空調(diào)送風(fēng)通道原理，機柜擺放時遵循“面對面，背靠背”原則，使安裝距離滿足規(guī)范要求，從而達到設(shè)備數(shù)量最大化，為設(shè)備擴展預(yù)留充分空間。

三、機房空調(diào)和新風(fēng)系統(tǒng)

智能化機房中的IT設(shè)備在運行中散熱量大而且集中，散濕量極小，散熱量的95%是顯熱，熱濕比極大，焓差小。在這種情況下，空氣處理可近似為一個等濕降溫過程。根據(jù)熱的傳播方式分析，疏散顯熱的最有效方式是對流，這就需要大量的冷風(fēng)將熱量帶走。

中央空調(diào)等舒適型空調(diào)主要考慮人體對環(huán)境的要求，不具備大風(fēng)量。機房專用精密空調(diào)充分考慮了計算機設(shè)備的特點，在相同制冷量的基礎(chǔ)上，加大了風(fēng)量，加之專用的送回風(fēng)風(fēng)庫，送、回風(fēng)均勻，能夠較為迅速、有效地帶走機器熱量。

計算機設(shè)備除了對溫度有要求外，對濕度亦有要求。專用空調(diào)實現(xiàn)了對濕度的自動控制，使計算機設(shè)備無論在極濕潤的夏季還是在極干燥的冬季都能在恒濕狀態(tài)下正常工作。

此外，機房對潔凈度亦有嚴格的要求，這個要求遠遠高于辦公用房。由于舒適型空調(diào)送風(fēng)方式的特點決定其不能滿足此要求。而專用空調(diào)中有效過濾系統(tǒng)，可隨時更換過濾網(wǎng)，方便、省時、經(jīng)濟。

因此，對于設(shè)備密集的設(shè)備機房，機房空調(diào)應(yīng)選擇專用的恒溫恒濕精密空調(diào)，才能保證空氣潔凈度及溫濕度控制達到機房設(shè)計要求。設(shè)備開機時對機房內(nèi)溫濕度的要求如下：溫度保持在23℃±1℃，相對濕度在40%～55%之間，溫度變化率小于5℃/h并不得結(jié)露。

另外，根據(jù)《數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)范》（GB50174-2017）的相關(guān)規(guī)定，主機房應(yīng)維持正壓，與其他房間、走廊的壓差不宜小于5Pa，與室外靜壓差不宜小于10Pa。采用新風(fēng)機從新風(fēng)室取風(fēng)，新風(fēng)口與精密空調(diào)回風(fēng)靜壓箱相連接。新風(fēng)機要求具備初效、中效過濾及預(yù)冷處理，并能與消防聯(lián)動，引入機房的新風(fēng)管必須安裝自動防火閥，如果發(fā)生火災(zāi)能及時自動關(guān)閉，防止火災(zāi)擴大。同時，根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50370-2005）的相關(guān)規(guī)定，氣體滅火防護區(qū)應(yīng)設(shè)置氣體消防事后排風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)換氣次數(shù)應(yīng)不少于每小時5次，通過風(fēng)管引至排風(fēng)井進行排風(fēng)。

四、機房供配電和照明系統(tǒng)

計算機機房的供電應(yīng)380/220V電壓、50HZ頻率和三相五線制（即TN-S系統(tǒng)）的配線方式供電，供給機房用電。

計算機機房的設(shè)備供電應(yīng)按設(shè)備總用電量的20%進行預(yù)留（按實際運行負載為20%）。

機房內(nèi)的重要設(shè)備均采用UPS不間斷電源和市電雙回路供電。為防止閃電雷擊及操作過電壓對設(shè)備造成的危害，機房專用動力配電柜進線處裝設(shè)過壓保護裝置，以消除線路上產(chǎn)生的瞬時高壓尖峰脈沖。保證計算機設(shè)備穩(wěn)定運行，不受損壞。

計算機機房內(nèi)設(shè)備電源的電壓變化應(yīng)在220V±5%之內(nèi)，頻率變化在50Hz±0.2Hz之內(nèi)。

保證電源運行時滿足三相基本平衡，設(shè)計時將單相負荷均勻分配在各相上。

機房照明設(shè)計標準主要指標為照度。

照度E：光通量投射到物體表面時，即可把物體表面照亮，照度就是光通量的表面密度，即射到物體表面的光通量φ與該物體表面的面積S的比值，即E=φ/S（其中照度的單位為勒克斯Lx）。

在考慮機房的照明時，還須同時將照明的均勻度、照明的穩(wěn)定性、光源的顯色性、眩光和陰影等要求提到日程中來，這些因素也將對操作人員和維護人員產(chǎn)生不可低估的影響。

由于中心機房里各功能區(qū)的分工不同，對照明中的照度要求也不相同，機房區(qū)的平均照度可距地1400米的直立工作面照度大于500Lux在機房內(nèi)加裝三臺應(yīng)急照明燈，以解決突然斷電情況下的應(yīng)急照明。3個照明燈盤，保持與現(xiàn)有機房內(nèi)的燈盤方向一致。

五、UPS不間斷電源系統(tǒng)

供電部分是機房建設(shè)中的重中之重。機房供電的高可用性是建立在電力系統(tǒng)從UPS的選型、配電系統(tǒng)設(shè)計、配電線路規(guī)劃以至插座設(shè)計，并將整個系統(tǒng)進行嚴格的組合安裝這樣一個完整的工程基礎(chǔ)上的，并使電力系統(tǒng)中的每一環(huán)節(jié)都具備擴展性和可管理性。機房、設(shè)備間配備UPS電源，持續(xù)供電時間不少于2h。

應(yīng)準確統(tǒng)計出所有設(shè)備的負荷功率，并進行負荷計算，依據(jù)計算負荷選擇UPS電源，設(shè)計UPS的冗余系統(tǒng)。機房內(nèi)的供配電系統(tǒng)，空氣開關(guān)配置的參數(shù)性能要穩(wěn)定，配電系統(tǒng)中設(shè)置完善的繼電保護，在交流線路的入口端設(shè)置浪涌電壓保護器，以防護浪涌對設(shè)備的危害。UPS輸出供電線路應(yīng)盡可能短，以確保UPS供電的質(zhì)量。在工程實施階段，UPS及配電管線的安裝非常關(guān)鍵，必須在施工的全過程中進行全方位的質(zhì)量控制。對定制的配電柜等設(shè)備要進行監(jiān)制，系統(tǒng)安裝后，在正式投入使用前，應(yīng)做好檢測并記錄測試結(jié)果，做好空載試運行，確保工程安裝質(zhì)量，從而提高UPS供電系統(tǒng)不間斷運行的安全可靠性。機房內(nèi)地板下的配電線路應(yīng)采用導(dǎo)線穿金屬線槽或金屬管敷設(shè)，電源線應(yīng)盡可能地遠離計算機信號線，并避免并排敷設(shè)，當(dāng)不能避免時，應(yīng)采取相應(yīng)的屏蔽措施，并做好接地，以最大限度地避免電磁干擾。

電源標準機架式的設(shè)計：標準機架式設(shè)計，能安裝于標準機柜內(nèi)，且具有多路輸出，消除了當(dāng)前安防監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機、光端機等單路供電電源種類繁多、質(zhì)量良莠不齊造成的機柜內(nèi)雜亂現(xiàn)象及安全隱患，確保了系統(tǒng)集成的規(guī)范性和標準化。

電源的短路保護：電源每路輸出端口都有先進的PPTC自恢復(fù)限流保護，即當(dāng)接入某通道的前端設(shè)備（攝像機及電源線等）發(fā)生短路時，該通道自我保護，不影響其他通道正常供電，故障排除后，該通道自動恢復(fù)供電。

電源機箱的通風(fēng)與散熱：設(shè)備具有良好的通風(fēng)散熱系統(tǒng)，利于長期穩(wěn)定工作。

六、機房防雷接地系統(tǒng)

根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》等國家標準及規(guī)范要求，需對供電系統(tǒng)設(shè)置3級電涌保護器（SPD）進行保護。第一級防護由強電方在建筑物總配電進線處設(shè)計安裝。此后，在各機房配電箱（柜）內(nèi)的輸入端，并聯(lián)安裝二級防雷保護器，在UPS輸出端加裝三級防雷保護器。同時可在弱電間及智能化機房內(nèi)的重要設(shè)備供電端，串聯(lián)插座式電源防雷器。

另外，針對視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、綜合報警系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)等從室外引入的各類線纜，應(yīng)安裝相應(yīng)的信號線路浪涌保護器。

機房接地系統(tǒng)是確保設(shè)備和人身安全的重要技術(shù)措施。在機房主墻體四周采用4mm×40mm紫銅排線作為等電位連接帶，與地板支架之間采用6mm2雙色接地線跨接，且采用16mm2的接地線與機房等電位聯(lián)結(jié)LEB端子板相連，然后用95平方導(dǎo)線將接線端子排與大樓聯(lián)合接地網(wǎng)相連，接地電阻應(yīng)≤1.0歐姆。

機房區(qū)域內(nèi)所有的設(shè)備機柜、機架、金屬線槽、鋼管、弱電設(shè)備防靜電接地、安全保護接地、浪涌保護器（SPD）接地端等均以最短距離與機房等電位連接網(wǎng)絡(luò)的接地端子連接；UPS電源輸出端的中性線（N極），必須與接地裝置直接引來的接地干線相連接，做重復(fù)接地。機房區(qū)域外的弱電系統(tǒng)機柜，如壁掛式機柜、配電箱等，凡是正常不帶電，而當(dāng)絕緣破壞有可能呈現(xiàn)電壓的所有設(shè)備金屬外殼均應(yīng)可靠接地。

安裝于建筑物外的技防設(shè)施應(yīng)按GB50057的要求設(shè)置避雷保護裝置。

七、機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

機房內(nèi)運行著大量的精密貴重設(shè)備，這些設(shè)備的正常穩(wěn)定運行，對周圍環(huán)境的要求非常高，要求環(huán)境長時間保持在一個相對較小的變化范圍內(nèi)，否則會影響設(shè)備壽命或?qū)е略O(shè)備損壞。我們根據(jù)機房的實際需求，為機房配置溫濕度傳感器、水浸探頭等環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，監(jiān)測機房環(huán)境，這些環(huán)境信息通過動環(huán)主機實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中上傳。如圖1.11機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)所示。

（一）溫濕度檢測模塊

為了確保機房設(shè)備安全可靠地運行，需要在機房的各個重要部位，裝設(shè)溫濕度檢測模塊，一旦發(fā)現(xiàn)溫濕度越限，即刻啟動報警，進行空調(diào)開啟或調(diào)溫等聯(lián)動，并提醒管理人員及時處理，同時系統(tǒng)記錄下的溫濕度數(shù)據(jù)和變化曲線可供機房管理人員參考，以方便根據(jù)當(dāng)?shù)馗骷竟?jié)的溫濕度狀況適時調(diào)整，及時防范因溫濕度變化而造成不必要的設(shè)備損壞。

圖1.11 機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

（二）漏水監(jiān)測系統(tǒng)

機房的地板底下有諸多漏水隱患，如空調(diào)機組的沖洗水回路、排水管等。由于機房區(qū)地板下強電、弱電、地線、電纜縱橫交錯，如不慎發(fā)生漏水，不及時發(fā)現(xiàn)并清除，后果將不堪設(shè)想。正因為機房漏水危害大，又不容易發(fā)現(xiàn)，對機房內(nèi)的漏水狀態(tài)進行實時的檢測是十分必要的。

（三）供配電監(jiān)測系統(tǒng)

機房一般的設(shè)備都是通過市電供電，重要的設(shè)備通過UPS供電。如果市電斷電的話，機房內(nèi)的核心系統(tǒng)設(shè)備就無法長時間正常工作，帶來巨大損失。同時如果長時間不處理，空調(diào)不能正常運轉(zhuǎn)，造成室內(nèi)溫度升高，影響設(shè)備的使用壽命并給機房帶來安全隱患。

機房用電設(shè)備多，用電量大，對供電穩(wěn)定性要求高，且擔(dān)負著系統(tǒng)的核心運算和處理，市電斷電后，如果不及時處理，會造成巨大損失。同時如果供電長期不穩(wěn)定，也會影響設(shè)備運行壽命，甚至損壞設(shè)備。為了保證機房系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行，對供配電的監(jiān)測就尤為重要了。

（四）UPS監(jiān)測系統(tǒng)

UPS即“不間斷電源”，能夠提供持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源供應(yīng)，主要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態(tài)開關(guān)等幾部分組成。UPS主要起到兩個作用：一是應(yīng)急使用，防止突然斷電而影響正常工作，并給設(shè)備造成損害；二是消除市電上的電涌、瞬間高電壓、瞬間低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”，改善電源質(zhì)量，為系統(tǒng)提供高質(zhì)量的電源。

UPS是機房中提供穩(wěn)定電源的關(guān)鍵設(shè)備，機房中許多重要設(shè)備如服務(wù)器、小型機、路由器等，都需要使用穩(wěn)定的不間斷電源，以防止數(shù)據(jù)丟失和系統(tǒng)癱瘓帶來嚴重損失，因此監(jiān)管好UPS系統(tǒng)非常必要。

八、機房氣體消防系統(tǒng)

計算機機房的滅火設(shè)備，通常要求采用CO2自動滅火系統(tǒng)、鹵代烷1301自動滅火系統(tǒng)、INERGEN（煙烙盡）氣體滅火系統(tǒng)，禁止使用水、干粉及泡沫滅火劑，以防止對電子計算機設(shè)備造成二次損害。目前在有人值守的機房，主要采用七氟丙烷滅火系統(tǒng)。安防系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)按GB-50016的要求設(shè)置消防及報警設(shè)施。