医院信息机房的设计重点

【摘要】    信息机房是医院所有信息化数据交换的中心，是管理所有IT设备的核心，是承载医院一切数据业务的基础。随着智慧医院的发展需求及医院信息化程度的不断提高，信息机房的特殊地位及重要性日益突出，对机房的稳定性及可扩展性提出了更高的要求。本文结合项目实际案例介绍了医院信息机房的選址要求、平面布置及模块化机房的设计重点。

【关键词】    信息机房    模块化    智慧医院

引言：

随着智慧医院的高速建设和发展，电子计算机及各类通讯设备在医院中广泛应用，医院信息化程度在不断提高，对医院内网、外网、无线网及设备网的稳定运行提出了更高的要求，那么信息机房作为医院所有网络数据存储交换的中心，它的7x24小时安全可靠、稳定高效及可扩展性强是保障医院正常运行的关键。

本文结合武汉市某三级甲等综合医院的信息机房设计案例，对机房的选址、机柜的布置、UPS配电及电池的计算、空调的设计、动环监控系统、机房装修及防雷接地等重点设计内容进行阐述，对医院信息机房的建设提出参考性的指导意见。

一、医院信息机房的设计内容

信息机房的设计内容主要包括机房选址、机房装修、机柜布置、照明、UPS配电、强弱电配线、空调、防雷接地及动环监控系统。

二、医院信息机房的建设目标

信息机房是整个医院所有网络通讯数据交换存储的中心，是保障整个医院业务正常开展的核心力量。所以信息机房的建设目标必须是可靠性强、稳定性高、可扩展、可容错，并且要满足医院信息科的使用需求，方便后期维护和管理。

三、项目案例介绍

本项目是一家三甲综合医院的新建院区，床位1200多张，智能化系统接近30个。信息机房位于住院楼4层，其中模块化机房面积为130平方，接入机房面积为27平方，UPS间面积为50平方，电池室面积为70平方。机房需按照模块化机房设计，并符合《数据中心规范》GB50174-2017中B级机房标准。在保证现有院区40个IT机柜数量下，留有一定的扩展空间。整个机房的布线要求全部为机柜上走线，强弱电桥架分开设置，便于后期线路维护。

四、医院信息机房的设计重点

（一）信息机房的选址

医院信息机房是医院信息科负责管理与维护，它的选址必须满足闭环管理，并且与信息科办公室贴邻，正上方不能有卫生间或厨房等有水的房间。整个信息机房包括模块化机房、UPS配电间、电池室、前置室、接入机房、运维管理中心、值班室及电子培训教室。其中作为一个三甲甲等综合医院，模块化机房的面积至少需满足40个模块化机柜的安装，并留有一定的扩展空间。

信息机房有多台行级风冷空调室内机及精密空调，每台室内机需要配备1台空调室外机，所以机房的设置位置需考虑空调室外机的安装及空调管井的位置，空调室外机一般放在屋顶并需要水泥安装底座，空调管井的面积不能小于500x500mm。考虑到后期维护及散热，空调室外机安装区域面积不应小于60m2。

对于信息机房的楼板承重要求，模块化机房和接入机房是8KN，UPS配电间是12KN，电池室是16KN。机房的净高需满足静电地板的安装高度，考虑到日后维护及管理便捷，强弱电线均采用上走线方式，放置模块化机柜的区域梁下净高需至少保证2.6米。

综上所述，医院信息机房的选址需结合信息科的需求，在保证楼板荷载、梁下净高、机房面积、空调室外机安装、闭环管理的条件下最终确定。

（二） IT机柜布置

根据现在数据机房的发展趋势及要求，IT机柜一般按照模块化机柜进行设计。模块化机柜将供配电、温控、机柜通道、布线、监控等集成在一个模块内，达到快速交付、按需部署的要求，具有良好的扩容性、绿色环保、安全预警及智能化管理功能。

微模块机柜一般有单排密闭通道和双排密闭通道两种选择，其中单排密封冷/热通道支持24个IT机柜，双排密封冷/热通道支持48个IT机柜，每个机柜尺寸为600mmx1200mm（WxD），高度可选2000mm或者2200mm。一般设计中通常选择双排密封冷/热通道，24个机柜，机柜高度为2000mm，冷通道宽度为1200mm，这样一组模块化机柜的尺寸就是7800mmx3600mmx2330mm（LxWxH）。机柜的正面和背面都需预留1200mm的操作或检修空间，用于搬运设备的通道净宽不能小于1.5米，如果机房内有柱子，特别需要注意机柜与柱子的间距能否满足维护要求。

每组密闭通道中有1个列头柜将作为一体化配电柜使用，所以IT机柜数量实际只有23个，按照医院40个IT机柜的需求，至少需设计2组双排模块化机柜，整体IT机柜数量为46个，满足一定的扩容需求。

密闭通道组件包括玻璃平移门、固定天窗、翻转天窗、强电弱电走线槽、控制天窗、门禁安装组件、照明LED灯。模块顶部具备强弱电走线装置，走线槽具有信号线和电源线隔离设计，隔离信号线和电源线的走线。密闭通道具备灯光与告警指示联动功能，在微模块产生告警后可与灯光进行联动，至少有4种颜色能够与紧急告警、重要告警、一般告警、提示告警进行联动。密闭通道内照明应采用LED灯管，保证通道照明亮度不小于300LUX，机房通道照明灯应沿通道方向布置，通道照明灯首尾相连，以达到最佳照明效果。密闭通道两端设置门禁系统，运维人员须通过识别身份方可进入微模块内部进行相应操作。微模块门禁系统应支持指纹、密码、IC卡的权限设置，保证机房设备的安全性。

（三）UPS配电及电池计算

根据医院信息科的需求，信息机房IT机柜及空调在未接入柴油发电机的情况下，UPS后备时间需至少保证3个小时，其中机房空调的配电也需纳入UPS计算范围。UPS配电容量乘以0.7系数=实际用电功率。

实际用电功率主要包括IT机柜、行级风冷空调、精密空调、照明及插座的功率总和。IT机柜用电和动力用电（包括空调、照明、插座）分开设置UPS主机及配电柜。首先计算IT机柜的用电功率，每个IT机柜按3KW计算，每个接入机柜按1KW计算，46个模块化机柜+6个接入机柜就是144KW，按同时系数0.9计算，实际功率为144KWx0.9=130KW。130KW/0.7=186KVA，所以选200KVA的UPS主机1台，考虑UPS主机需要冗余，IT机柜配置2台200KVA UPS主机，双UPS主机供电提高机房核心设备运行的稳定性。每个行级风冷空调的制冷量为35KW，电功率为35KW/2.5=14KW，8台行级风冷空调总共112KW，每个精密空调按4KW考虑，7台精密空调总共28KW，所以总用电功率为112+28=140KW，按同时系数1.0计算，实际用电功率为140KW，UPS主机容量为140/0.7=200KVA，选择1台200KVA的UPS主机。

UPS间将设置2台市电输入配电柜，市电输入配电柜1供电给IT UPS主机1和动力UPS主机，市电输入配电柜2供电给IT UPS主机2和动力配电输出柜。如上图所示。IT UPS主机1和IT UPS主机2给密闭模块1和密闭模块2输入开关供电。动力配电输出柜给密闭模块1和2内的行级风冷空调及所有精密空调、机房照明及插座供电。

电池数量需按照每单格功率计算，计算公式为W=PL÷（Vf÷2*η）（watts/cell）。其中PL为负载功率=130KW+140KW=270KW。Vf为电池组额定电压，每组12V电池数量40只，电压为480V。η为电池逆变效率，取值0.94。所以W=270000÷（480÷2*0.94）=1196（watts/cell）。根据后备时间3小时的要求，电池终止电压按1.80V/cell取值，查阅12V 200AH的电池参数表，3小时的每单格功率为108.5W/cell，所以需要1196÷108.5=12组，所以共需要40x12=480节12V 200AH电池。考虑到工作人员方便管理与维护，电池架的高度不宜过高，一般按照1.5米高度排布。电池组之间需留800mm的维修通道。

（四）行级风冷空调及精密空调的计算

每组模块化机柜包含23个IT机柜，用电功率为23x3KW=69KW，按照1.2冗余系数考虑，69KWx1.2=82.8KW。根据产品手册，行级风冷空调制冷量只有25KW/35KW/45KW三种规格，82.8KW/25KW=3.3台，考虑冗余1台总共需要5台;82.8KW/35KW=2.3台，考虑冗余1台总共需要4台;82.8KW/45KW=1.8台，考虑冗余1台总共需要3台。综合考虑选35KW制冷量的行级风冷空调经济性最好，所以1组模块化机柜选择4台35KW制冷量的行级风冷空调。模块化机房不需再单独设置精密空调来保证环境温湿度，但UPS间、电池室和接入机房需要设置精密空调。UPS间的制冷量计算方式为UPS容量x0.04发热系数+机房面积x0.2KW/m2=420KWx0.04+50.24m2x0.2KW/m2=26.8KW，精密空调也按1台冗余设计，选用12.5KW制冷量的精密空调3台。接入机房的制冷量=1KWx6x1.2+27.1m2x0.2kKW/m2=12.62KW，按1臺冗余设计，选用12.5KW制冷量的精密空调2台。电池室的电池基本没有发热，维持电池寿命最佳25℃的环境温度即可，所以电池室的制冷量仅计算房间负荷=70.02m2x0.2kKW/m2=14KW，选12.5KW制冷量的精密空调2台。

（五） 机房动环监测系统设置

影响机房安全的隐患主要包括电源系统不稳定、室温过高、机房漏水、机房进出管理不当、空调及新风故障、明火管理不当及机房温度过高或过低。动环监测系统就是针对机房运行维护中的安全隐患，对动力、环境、网络、安保等进行集中监控和管理，提高运维效率，保障机房安全。

动环监测系统包括密闭通道智能管理系统以及数据中心智能管理系统。其中密闭通道智能管理系统包括模块内智能控制器、指纹/密码/刷卡门禁系统、智能插座、照明系统-LED灯、烟感/温度/湿度检测、水浸传感器、温湿度传感器等配套组件。微模块智能控制单元提供整体的环境和动力监控接口，实现对微模块内配电、制冷、环境等设备的不间断监控。供电链路设备具备供电全链路显示功能：从密闭模块的总输入到IT机柜的PDU，整个配电拓扑展示、开关状态、能量流图、设备故障状态、支路对应关系、关键信号参数（电压、电流、温度等）均能可视化显示。为满足网络安全要求，监控系统的软件、采集器硬件可以满足网络安全的要求，可以通过行业主流的病毒与漏洞软件的安全扫描，通过智能联网产品网络安全认证。如上图所示，密闭通道智能管理系统通过微模块采集器上传至动环管理服务器。

数据中心智能管理系统包括动力环境监控主机、数据中心管理系统软件、短信告警模块、交换机、设备接入采集器、温湿度传感器、氢气传感器、可视化管理软件、远程管理软件、漏水检测报警器、漏水检测感应线、网络硬盘录像机、红外半球式网络摄像机、UPS接入管理授权以及配电柜接入管理授权。所有数据上传至动环管理服务器。

整个管理平台实现了精细化运营、集中化管理及智能化运维的功能，具体包括运维总览、实时监控、告警管理、安防管理、电池管理、温度云图并支持手机移动访问，让IT管理人员能清楚的了解机房的各项运行指标，及时发现问题，保障机房设备的稳定运行。

（六） 机房装修及防雷接地

机房装修包括天花、地面、墙面装饰。机房顶部安装优质方型厚铝合金天花吊顶。机房的净空应保证2600mm以上。安装铝合金天花板之前应对楼板底进行防尘处理，涂刷防尘漆。机房地面经找平、防潮、防尘处理后，并涂刷防尘漆，敷设15mm厚的铝箔橡塑保温棉（B级阻燃），地面敷设防静电活动地板，安装高度为300mm。机房入口区域做踏步台阶或坡道，表面铺设防滑地胶。各设备机拒及机架应装设承重基架，满足承重荷载要求。机房采用联合接地方式，在架空地板下安装30x3mm铜带组成接地汇集铜母排网，网格尺寸不大于1200x1200mm，铜排交又连接处均采用铜制端子。固定地面通过高强度绝缘子。接地汇集铜母排网应与接地干线、接地引出线可靠连通。主机房内所有防静电地板、天花吊顶、工作台等必须进行静电接地，不得有对地绝缘的孤立导体天花、墙面龙骨要求采用不少于6mm2的双色地线连接后再用16mm2的双色地线与接地汇集铜母排相连。室外电源、信号线路进入机房采取加装防浪涌保护器等防雷措施。

五、结束语

医院信息机房是医院所有网络设备的核心，是保障医院正常运行的关键枢纽，它的高可靠性、易扩容性、高维护性、高密度性、经济性、智能性、绿色节能是我们建设的终极目标，也是指导我们设计的基础要求。针对每个医院不同的建设要求、项目特点及土建条件，对信息机房各项重点设计内容进行全盘综合考虑，设计成果才能最终满足医院的使用要求，达到理想的运行效果。

作者单位：杨苏敏    中冶南方武汉建筑设计有限公司

参  考  文  献

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