学校信息中心机房工程浅析

谭 建

(湖南财政经济学院公共实验中心，湖南 长沙 410205)

学校信息中心机房工程浅析

谭 建

(湖南财政经济学院公共实验中心，湖南 长沙 410205)

以某高校信息中心机房为例，解析了机房工程的特点.从机房工程的总体规划、供配电设计、防雷接地三个角度对学校信息中心机房工程建设进行探讨.对机房位置的选择、UPS负荷的计算、防雷接地系统的布置等分项工程给出了详细的方案与建议.

信息中心；机房规划；供配电；防雷接地

普通的机房工程是集建筑、电气、精密空调、综合布线等多个专业技术于一体的综合工程.而学校信息中心机房工程因为功能特殊以及设备仪器众多，并且可靠性要求较高而使机房专业设计难度大大增加.学校信息中心机房工程作为机房工程的特例，在具有一般机房工程特点的同时也兼具自身的特点[1].下面我们就以某高校信息机房的总体规划及供配电防雷设计为例，浅析学校信息中心机房工程的特点.

1 机房总体规划

本案例的信息中心机房集学校校园网网络、服务器集群及其他信息管理设备的管理于一身，是数字化校园的网络核心，其安全可靠的运行至关重要.中心机房的建设包括机房装修、机房供配电系统、机房空调、机房规划、机房防雷接地等基础工作.本文着重从机房总体规划、供配电系统、机房防雷接地等角度解析信息中心机房建设的要点.

所有工程设计成败在于规划，机房工程也不例外，在做基础设计时应根据机房位置、管理部门事先沟通情况，及设备供应厂商的反馈等实际情况作出合适的选择，设计人员要根据实际情况预先编制机房装修图纸，并且根据机房装修方案编制工程概算和设计说明.在确认后再进行其他相关项目(如强电、弱电、消防、空调等分项工程)设计和造价估算.本工程机房分为如下几个主要功能区域：设备间(含综合布线管理、空调、主设备间等)、电源间(UPS电源管理)、主控制室等.

机房位置的选择及装修设计原则:机房位置应选定在空气流通、有扩展空间的地方，应避开强电磁干扰、电力噪声、腐蚀性气体及易燃易爆物品、湿气、灰尘等其他有害环境；同时选址时要回避进出口过小、搬运不便的地点.并且在建设时要设计足够大型设备出入的通道，应考虑特殊设备维护及搬运、作业需要的空间.在整体位置考虑时应考虑将来设备扩充空间位置.另外在强弱电系统、空调设备容量计算上，要考虑未来5-10年内扩充需求；同时，机柜前后左右需保留散热空间及控制台位置预留.一个标准的机房进出口大门高度至少需要180cm、宽度不得少于120cm，比较重的设备，需往建筑物外围或以柱子与大楼桁梁为中心放置，以免楼板面承受力不足；必要的时候还应在静电地板下面增加承重装置.机房内部不得铺设任何形式的地毯，最大程度限制静电产生，在入口处需放置防静电脚垫，换拖鞋或者穿鞋套进入主机房，以防止人员进入时将灰尘和静电带入机房内；机房应设置独立的消防系统，机房工程验收时应该进行单独的消防验收；并且要有足够的电源来供应设备电源、照明、空调等其他外围设备使用.本案例的信息中心机房设置在教学楼一层.

机房内部需采用静电地板，以避免电源及信号线路交错妨碍，地板安装高度在30cm以上；信息中心机房应增设防紫外线窗帘防止阳光直射，升高室内温度.

2 机房的内部规划

信息中心机房按照功能可规划为四大部份，主机房、设备操作室、电气室、空调设备安放室，如何利用有限的空间做到功能区划，空间的利用是机房设计中最基础，也是最复杂的工作.

主机房内主要设备与设备之间、机柜与机柜之间尽量保留足够的空间，机柜前后门要可以开到90度，才能达到机柜内部空气流通及安全操作设备的要求.易燃物品如:打印纸、磁带等物品不可长期放置于机房内形成火患.同时应避免将产生大量灰尘的设备(如打印机墨盒等)放入机房内.机房内需设置空气清净机(按照每十平米配置一台的标准)或者配置新风系统，机房内要保持一定的空气循环以及相对固定的温湿度.相关参数见表1.

表1 机房环境的基本要求

机房内部空调设备，为了保持稳定的室内温度及湿度，需采用恒温恒湿空调机组和新风机组，新风的除尘效果要达到到0.01μ.办公室则采用常规的水冷空调.一般来说机房内部空调设备需采用下吹式恒温恒湿空调机组，办公用的水冷式空调机组则采用独立管路空调机组，空调内主机不可直接放置在静电地板上，安装时应加装机架.因直接放置会与地板产生共振，而影响机房内设备正常运行[2].空调外主机应统一安装在空调室.

操作室大门或者隔离墙必须设置门禁系统和监控系统，以便管理人员进出以及排查可疑人员，从而确保机房内部资料及设备的安全.操作室一般应与主机房相连，方便管理员随时能观察主机房内部，如突发状况发生(火灾、设备自燃、断电等)，能快速及时地控制住突发情况.所有主设备，如KVM设备、远程操作机器等应独立放置操作室.通过综合布线对设备加以控制，另外操作室安防书柜，存放设备资料书籍、操作文档、使用说明等，以便于管理人员随时查询与学习.

操作室一般应安装静电地板，大门入口处应设置设备斜坡板为迁移大型设备使用，设备斜坡板角度不得大于30度.机房定期清洁时，严禁使用油性或水直接清洗机房内部及底层.

另外操作室一般规划在主机房侧方，隔墙宜采用半透明隔音玻璃窗或者砖墙加装监控，以便监视设备运行情形及应对突发状况[3].操作室可以分割为办公区和打印区，打印区不要放置在主机房，尽量隔离开来，以便相关人员提取资料时，不必经过机房内部而造成无谓干扰.操作室的打印区也要与UPS电气房隔离开来，避免电池在放电时产生的挥发性气体与打印机纸张生成灰尘，长期的扬尘容易造成设备损坏.

UPS不间断电源系统是机房电源的重要组成部分，常规市电下电源瞬间断电或者电压变化过大不稳定，会造成设备损坏及资料丢失，对学校财产造成重大损失，所以信息中心内部服务器、核心交换机、防火墙以及其他重要的关键设备必须通过UPS电源供应，其他区域原则上不考虑UPS供电.配电室内的常规配置有: 总电力柜、UPS配电箱、空调配电柜、照明柜、总电力柜线缆(比较粗大)，箱体设计尽可能采用落地式构造，以利于将来增加电缆线及维修方便.而其他机柜可采取壁挂式箱体安装.

3 机房工程关键部位的具体设计要求

3.1 机房的供配电设计

机房设备工作中遇到的市电时常电压不稳定的问题，往往是机房设备的杀手，尤其是大型存储设备(磁盘阵列、SAN、NAS等)，如果经常在不稳定的电压下工作，很容易使设备死机、数据丢失，而目前大部分地方市电品质无法完全符合机房设备对电源的要求，所以大多数信息机房都加装了UPS 不间断电源设备，来确保输入电源的质量.UPS并不是常规意义上的双路电源，而是备用电源，或者说作为双电源的补充.

在夏季用电高峰时间市电电压常会产生电压不足的现象，瞬间冲击电流将会损坏计算机内部零件.而接入UPS的设备，UPS可延迟设备主机关机的时间，配合发电机组或者双电源的切换，避免计算机正常作业因此中断，确保联网操作及正在工作的资料完整与存盘.本案例中，UPS供电系统只考虑服务器区、存储区、交换机区的供电.这里我们计算一下UPS的配置需求.

通常情况UPS总容量=标准容量*0.8，因为一般的主机只能带上80%的负荷，根据该项目的实际情况，我们计算UPS需求的功率和电池数量：

常规来说汇聚交换机的功率是100W，核心交换机功率约1500W；服务器功率600-800W,电脑功率300W，电池容量=容积*0.8*延时时间/对应的主机电池组电压.

(1) 假定计算设备总功率：5台服务器×800W+2×1500W(核心交换机)+20×100W(汇聚交换机)+300W(防火墙)+500W(其他设备)，大约共9900W.(2) 计算UPS容量：9900(总功率)/0.8(UPS功率因数)=12375VA,所以选定15KVA主机.(3) 计算电池容量及数量：因15KVA-UPS主机UPS电池足电压为192V,所以电池数量只能取192/12(电池电压)=16的倍数，根据用电实际情况和资源配置要求，一般信息中心2小时延时足够保证使用，所以具体计算方式为：15000VA(主机容量)×0.8(主机功率因数)×2(延时小时)/192(电池组电压)=125AH(每节电池的容量)，因电池容量分段为100AH、150AH.所以要求每节电池150AH，数量为16个.

由此我们知道信息中心机房UPS电池数量原则上不少于16节，容积不小于15KVA.

信息中心电源设备UPS专用电源要有单独的控制柜或者控制盘，并且有单独的进出线回路，且控制柜应放置在带门禁的控制机房里面，减少闲杂人等的干扰.

在施工时，电源配置要考虑必要的回路设置：其中核心交换机区、服务器区或存储设备区为各自单独的回路接入UPS电源；照明、空调、消防、办公等接入其他回路；激光打印机因激活及运转比较耗电，所以必须设置单独的回路.

3.2 机房的防雷及保护接地

本案中机房地理位置为雷区，全年的雷击日超过45天，机房内外有大量的网络设备及电子仪器.这些电子设备在雷区通常属于耐受电压等级低、防干扰要求高的弱电设备，最怕受到雷击.普通建筑物防雷保护的避雷装置将强大的雷电流通过引下线引入地下，在附近空间产生了强大的电磁场变化会在相邻的导线(包括电源线和信号线)上感应出雷电过电压，因此，普通建筑物防雷系统不但不能保护这些电子设备与计算机系统，反而可能引入雷电.感应雷入侵电子设备及计算机系统主要有以下三种途径：雷电的地电位反击电压通过接地体侵入；由交流供电电源线路入侵；由通信信号线路入侵.

不管是通过哪种形式、哪种途径入侵，都会使电子设备及计算机系统受到不同程度的损坏或严重的干扰.因此，必须选用避雷器来消除或降低感应过电压，使雷电流能在瞬间对地泄放.

本方案电源线路防护具体方案如下：

(1)在配电室的低压进线端安装一台380AC电源电涌保护器，作为电源线路的第一级防雷保护.(2)在配电室的分配电柜处电源的进线端安装一台380AC电源电涌保护器，作为电源线路的第二级防雷保护.(3)在操作室15KVA-UPS电源的进线端安装一台380AC电源电涌保护器，作为15KVA-UPS电源线路路进线端的防雷保护.(4)在操作室各功能区(服务器区、存储区、核心交换机区)电源进线端各安装一个220AC插座电源电涌保护器，作为机房终端设备电源线路的防雷保护(三级).

防雷保护接地：

机房内所有安装的电源避雷器均通过BV-16mm2铜线与机房内的均压环连接实现等电位.机房内所有安装的信号避雷器均通过BV-10mm2铜线与机房内的均压环连接实现等电位.通过BV-4mm2铜线把主机房及各分机房内各金属门窗、金属柜体、机架、设备金属外壳、防静电地板就近接地，数据线路的金属屏蔽层、设备工作地均需与防雷地连接进行良好的连接.以下为具体措施：

(1)机房独立建设的地网采用4套电解地极做降阻设备.

(2)在信息中心机房所在大楼周边绿化带或沿空余地方，采用100m 40cm×4cm的热镀锌扁钢做水平接地体，扁钢埋设深度0.6～0.8m.

(3)纵深方向埋设3根1.5m长的L50cm×5cm×1500cm的热镀锌角钢，从而增加接地面积和接地深度来达到接地要求.

(4)采用BVR35mm2多股铜线作为机房的地网引下连接线.均与周边的独立地网进行焊接，作好接地处理.

(5)该独立地网通过一台等电位连接器与大楼地网可靠连接.

4 结束语

机房工程的设计建设不能一味照搬相似的他人成果，而是要根据信息中心机房自身的实际情况(如可用地面积、自然条件、投资规模等约束条件)进行因地制宜的设计.设计者在项目上马之前必须对当地的自然条件情况以及将来的使用情况有一个充分的认识，从而实现有理、有利、有节的设计.

[1]施择全.数字校园数据中心机房工程设计探析[J].电脑知识与技术,2011,(11):31.

[2]李书.数据中心机房设计及各专业技术平衡[J].UPS应用,2010,(2):44-49.

[3]王松.网络数据中心机房设计思路[J].统计与管理，2010,(1):35-36.

(责任编校：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

谭建(1979— )，男，湖南长沙人，湖南财政经济学院公共实验中心初级工程师，硕士.研究方向：网络GIS.

G482

A

1008-4681(2015)05-0058-03