医院绿色机房的安全建设

1 引言

随着信息和网络互连技术的飞速发展，各医院基于计算机网络技术的办公、科研、教育及管理等方面的信息化需求也日趋迫切。机房是医院信息化建设的关键节点，它维持着医院各项信息化业务的正常工作，随着电子病历承载平台的不断完善，以HIS为核心的周边业务需求逐渐增加，使得机房内高密度IT设备越来越多，仅仅保证信息数据资料的快速、安全、稳定地交流和传输，已不再是信息化建设追求的唯一目标。

作为一个“设备高度集中”的计算中心，其对电能的消耗是相当可观的。据美国环境保护署报告，典型的数据中心能耗分布为：数据中心的IT设备（服务器、网络通信与交换、存储器等）的能耗占数据中心总能耗的50%～52%；机房空调系统占数据中心总能耗的38%～40%；供电及辅助照明等系统的能耗占数据中心总能耗的8%～10%，并且每五年将翻一番。我国工信部电信研究院通信标准研究所也表示，中国的数据中心能耗也在高速增长，且显著高于世界的平均水平。另一方面，机房体系运行过程中势必会对周边环境带来一些诸如噪音、电磁辐射等环境影响因素。如何解决采取一些整合、控制措施降低信息机房的能耗以及减少对周边环境的影响，成为新型机房建设所关注的焦点，同时对于提高医院的信息化水平、降低经济负担也有着重要意义。

2 现状

2.1 机房IT设备不断增长

医院机房建设初期，基础设施包括电力系统、空调系统、安全系统、中央监测系统、综合智能布线和机房装修工程等，主要承担电子病历及收费业务。随着医院业务的扩大，信息化方面的需求呈现海量增长，以电子病历平台为基础的各种相关软件系统及业务流程，如LIS、超声图文系统、医保实时结算、京医通实时缴费等项目相继上线，使得用于数据处理和存储的大量服务器的增加和磁盘阵列的扩容，机房已不堪重负。

2.2 机房耗能不断增加

能源消耗问题已经成为制约数据中心发展的关键因素之一。以近5年为例，机房2010年耗电量584000千瓦时；截至2015年6月已耗电量384000千瓦时。由此可见，机房确实存在能耗过高，且呈逐年增加趋势。

2.3 软件系统的迫切要求

一家常规的专科三级医院信息系统是集医疗、教学、科研、预防为一体综合需求信息平台。医院信息系统包括大量重要的敏感信息，一旦由于硬件设备的损坏导致软件平台无法正常运行，就有可能出现无法提供服务、数据信息损坏等情况，严重损害患者的利益，同时也会给医院造成极大的负面影响。

2.4 节能减排的迫切要求

能源消耗问题已经成为制约数据中心发展的关键因素，医院数据核心机房每年设备的总耗电量达800000千瓦时，高耗能加重医院的经济负担，严重拖后了信息化的步伐，建设绿色机房是发展的必然趋势。

3 需求分析

3.1 节能需求

信息技术网络化、平台化和服务化的发展趋势，迫切需求高性能的数据中心，由此推动了数据中心建设与服务需求的大幅增加。《工业节能十二五规划》中明确指出，到2015年数据中心PUE（注1）值需下降8%，因此数据中心领域的技术创新与节能工作刻不容缓。

对现实工作中绝大多数数据中心来说，投资建设新的绿色机房是费时费力的一项工作，同时还可能会影响现有系统的正常运行。医院的信息系统平台承载着医院的核心业务和关键数据，一旦中断，全院的业务都将被迫终止，造成巨大的损失。因此该项目将本着实用主义至上的原则，对现有机房进行绿色改造，在不影响正常业务有序开展的情况下，循序渐进地降低能源消耗和环境影响。

3.2 功能需求

绿色机房建设的目的首先是确保机房内计算机设备安全稳定运行，以保证医院的医疗服务不能间断，在这一前提下通过对其中设备设施的不断调整，最终达到设备设施节能、运维成本降低、能源效率提高的目标。

机房工程是一门综合性很强的科学技术和系统工程，涵盖了电气系统、空调及送排风系统、安防系统、机房综合监控系统、综合布线系统、KVM切换系统、消防系统等。它是一个复杂的电子环境空间，从整体的设计规划到设备的选配、管理软件的应用，都要符合节能环保、高可靠可用性和合理性的要求，而且需要满足若干年内的可扩容性和先进性。

本次机房改造经过充分论证，考虑了实用性、经济合理性、先进性、可靠性、可扩展性、节能与环保性。此外，机房改造后还将成为医院信息化建设的亮点和样板工程，供医院领导、同行和客户参观，因此，美观性和一体化等特性还需要再本次改造中得到充分体现。

3.3 环境需求

3.3.1机房内相关软硬件设备需求

机房内相关软硬件设备需求，如表1所示。

3.3.2 动力及供配电需求

医院数据中心核心数据机房承载着全员的关键业务节点，每时每刻都产生大量数据信息交换，其中涉及患者隐私信息、财务费用等敏感信息，这些数据传输系统的动力供应要有确切的保障措施，是不允许断电的，否则一旦发生断电事故，会造成数据丢失甚至重大经济损失。因此电源保障和供电可靠性在新型绿色机房建设中显得格外重要。

机房配电还应考虑系统的扩展、升级等可能性，并应预留备用容量。单相负荷应均匀地分配在三相线路上，并使三相负荷不平衡度小于20%。

3.3.3 温度、湿度和洁净度需求

现代IT设备中的元器件及集成电路极易受到温湿度、尘埃、有害气体、电磁、雷电等的干扰，为使其可靠运行，机房必须具备一定的环境条件，根据《电子信息系统机房设计规范》（GB 50174-2008）规定，机房环境应达到要求，如表2所示。

机房是数据处理中心，安装有大量的计算机、磁带机、磁介质、交换机、路由器等对环境温湿度、洁净度要求较高的精密设备，对机房环境有严格的要求，其中最重要的是机房温度、湿度和洁净度三个指标。机房专用空调（精密空调）是为计算机机房（包括程控交换机房）专门设计的特殊空调机，精密空调系统的设计是为了进行精确的温度和湿度控制，精密空调系统具有高可靠性，保证系统终年连续运行，并且具有可维修性、组装灵活性和冗余性，可以保证数据机房四季空调正常运行。

3.4 安全需求

系统建设需要充分考虑机房内的防火、防水、防盗、防破坏、防雷接地、数据安全、信息安全等方面的需求，并要求具有完整的安全策略和有效的预防措施。

“五防”需求。在机房日常运行中应与医院其他电器设备设施一样，关注和落实基本的防火、防水、防盗、防破坏、防雷接地要求，配备消防、除湿等基本设备，并建立规范的操作制度。

数据及信息安全需求。建立数据备份机制，合理设定信息采集、使用查询权限，确保病人信息得到合理、合法使用，避免因数据遗失和外泄产生的医患纠纷。

智能监控系统需求。实现对机房电力、空调、UPS、温湿度、漏水五方面全方位监控，并通过与设备接口，实现设备运行状态的实时采集，并可实现短信报警信息发送，以达到及时防范和监控风险的目的。

4 建设目标

4.1 业务目标

基于上述必要性论述和需求分析目标，医院绿色机房建设改造后，力争达到高效、经济、协同、智能的四大目标。

4.2 技术目标

本项目节能技术指标具体体现在三个方面。（1）IT设备节能改造：数据中心IT设备是能耗大户，在此次机房改造的同时，将降低能耗、节能涉及贯穿始终，实现机房技能目标。（2）供配电系统的节能建设改造：采用模块化UPS，在节约空间的同时，采用超高的效率值、超凡的节能性和极好的输入特性（输入电流谐波含量低）技术，实现UPS能耗的降低。（3）制冷系统节能建设改造：通过采用柔性制冷量设计、智能供冷、可定向送风定向制冷，解决局部热点及高热密度机架问题（最高可达单柜功率10KW），从而达到高效节能目的，同时，通过coolflex组件将冷通道进行封闭，进一步降低能耗。

4.3 总体框架

绿色机房按照《电子计算机机房设计规范》、《电子信息系统机房施工及验收规范》等国家相关标准，通过配电、给排水、精密空调、新风系统、智能监控、UPS等多个系统的有机整合，实现绿色、环保、安全机房建设，具体架构如图2所示。

5 结束语

数据中心基础设施的建设，很重要的一个环节就是计算机机房的建设。计算机机房工程不仅集建筑、电气、安装、网络等多个专业技术于一体，更需要丰富的工程实施和管理经验。计算机房设计与施工的优劣直接关系到机房内计算机系统是否能稳定可靠地运行，是否能保证各类信息通讯畅通无阻。

由于计算机机房的环境必须满足计算机等各种微机电子设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安全保安、防漏、电源质量、振动、防雷和接地等的要求。所以，一个合格的现代化计算机机房，应该是一个安全可靠、舒适实用、节能高效和具有可扩充性的绿色机房。

同时，需要指出的是只有在充分分析和论证绿色机房需求的基础上，将可研和设计做的更加落地和饱满，方能有效地制定科学和合理的实施方案。

注1：PUE（Power Usage Effectiveness）即能量使用效率，是评价数据中心能源效率的指标，PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗。PUE是一个比率，其值已经成为国际上比较通行的数据中心电力使用效率的衡量指标，基准是2，越接近1表明数据中心能效水平越高，还表示一个数据中心的绿色化程度越高。

参考文献

[1] 林小村，马玉林，翁小云.数据中心建设与运行管理[M].北京：科学出版社，2010.

[2] 中国建筑标准设计研究院.电子信息系统机房工程设计与安装[M]. 北京：中国计划出版社，2009.

[3] 中华人民共和国工业和信息化部.电子信息系统机房设计规范[M]. 北京：中国计划出版社，2009

[4] 北京市公共卫生信息中心.北京地区医院信息系统基础设施建设指南.

作者简介：

王婷（1981-），女，汉族，北京人，毕业于北京师范大学，本科学士学位，首都医科大学附属北京妇产医院 ，工程师；主要研究方向和关注领域：网络信息安全。