武漢大學系統(tǒng)設計機房四大經驗

文/石崗

武漢大學系統(tǒng)設計機房四大經驗

文/石崗

在數(shù)字化校園建設過程中，數(shù)據(jù)中心機房的建設與維護是一項重要的工作，機房建設必須做到技術先進、經濟合理、安全適用、節(jié)能環(huán)保。

圖2 武漢大學網絡中心機房

圖1 一種典型的機房布局

新版標準

2009年，我國對機房建設進行了重新規(guī)范，并公布了最新版本——GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》。新版本從2009年6月1日開始實施（在這之前，各個高校實行的是1993年的版本）。

在新版規(guī)范中，數(shù)據(jù)中心機房的建設被看成是一項系統(tǒng)性的工程，其內容也被分為 11項，主要包括以下方面：1．機房分級與性能要求；2．機房位置及設備布置；3．環(huán)境要求；4．建筑與結構；5．空氣調節(jié)；6．電氣技術；7．電磁屏蔽；8．機房布線；9．機房監(jiān)控與安全防范；10．給水排水；11．消防。

合理方案

機房建設總體來講可分4個階段：規(guī)劃階段、招標階段、實施階段、運維階段。我們在規(guī)劃階段需要制定出合理的方案，在招標過程中尋找優(yōu)秀的合作伙伴，實施時做到細致認真，在運維時保證效果良好。

在規(guī)劃階段，我們主要制定幾個標準：定級別、定檔次、定規(guī)模、定布局、定內容、定指標、定預算、定標段。

定級別

根據(jù)機房的使用性質、管理要求和重要性確定級別，具體如下：

1.A級機房：機房中運行的電子信息系統(tǒng)中斷會造成重大的經濟損失和公共場所秩序的嚴重混亂；

2.B級機房：機房中運行的電子信息系統(tǒng)中斷會造成較大的經濟損失和公共場所秩序的嚴重混亂；

3.其他的機房可以歸類到C級。

對于學校來說，數(shù)據(jù)中心機房一旦不能運行了，可能影響師生就餐、洗浴、上圖書館等日常生活和學習，甚至影響全校教學、辦公、管理等，因此，從這個角度來說，學校的機房可以定義為B級甚至A級。但在實際中，學校的數(shù)據(jù)中心機房可以參照C級機房的基本要求，個別指標可適當參照B級或A級的標準來建設。筆者建議，機房不宜定級過高，因為C級機房已經能夠很好地滿足學校數(shù)據(jù)中心機房的要求，否則建設費用和運行費用極高。

定檔次

機房設計的年限不一樣，在裝修材料選擇、設備選型上也不一樣。裝修是一項重要的工作，一般人們對于室內的整體裝修要有充分的計劃。

定規(guī)模

機房規(guī)模根據(jù)機房設計年限來制定。

定布局

整個機房系統(tǒng)不僅僅是機房本身，還會分為很多區(qū)域。圖1是一個較為典型的機房布局，圖中左上區(qū)域是機房，右上區(qū)域是電池室，左中間是配電，下方是管理區(qū)。

為了讓讀者有更加直觀的感受，筆者以武漢大學機房為例進行說明。我校的機房布局如圖2所示。整體面積大概200平方米，真正投入的使用面積是150平方米左右；機房留有一定擴展余地。右區(qū)域是輔助區(qū)，配備了精密空調、UPS和市電配電柜，輔助區(qū)中間進行隔斷，隔斷的左邊是機柜，機柜可以根據(jù)需要向左邊拓展；圖中左端是緩沖區(qū)，當輔助區(qū)不能滿足機柜的空間需求時，機柜的布局可以向緩沖區(qū)擴展。

定內容

機房的建設內容可以按照上文規(guī)范中提到的11條標準進行，而且可以根據(jù)實際情況進行細化。

我校的數(shù)據(jù)中心機房建設主要有以下內容：裝修、配電、綜合布線系統(tǒng)、空調與新風系統(tǒng)、防雷及接地系統(tǒng)、防范系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、KVM系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、機柜、承重等等。

定指標

很多指標技術含量本身很豐富，我們在建設機房時可以將很多指標統(tǒng)一起來，便于相關人員在招投標時對同一基礎上的服務、價格等進行比較。

接下來，筆者舉出幾個指標例子加以說明。

在考慮鋪設抗靜電地板時，我們要確定是采用有邊的還是無邊的，現(xiàn)在比較流行是無邊的抗靜電地板，這種地板的質量要求非常高，抗靜電層如果強度不夠，就容易斷；另外，還要注意地板承載重量的指標，承載重量的指標分為800公斤、1000公斤等。

我們對于空調的配備也要從多方面因素來考慮，比如，空調的類型（分為舒適型、工業(yè)型、精密型等）、空調的送風方式、空調的大小等。本文介紹一個比較簡單的計算方式：

制冷量=KW×0.8+M2×0.2

這個公式既考慮了機房中的設備在運行中產生的熱量（KW），又考慮了機房的面積（M2）。

在裝修時，人們習慣做吊頂，實際上，專業(yè)機房經常是不做吊頂?shù)模üP者參觀過電信級運營商的機房，頂上基本是毛坯，當然，毛坯要做專門的防塵處理）。

對于UPS來說，究竟選多大功率UPS才合適？根據(jù)經驗，筆者總結了如下計算公式：

1.KVA×0.7(功率因子)×0.7(理想負載)=KW；

2.延時時間=(電池數(shù)×電池電壓×電池容量×0.85)/(VA數(shù)×0.7)；

KW代表所有用電設備的功率，即總負荷，KAV是UPS的功率。例如有10KW的負載，則需要20KVA的UPS。同時，我們可以根據(jù)實際情況預留一定的擴展空間。

一個UPS主機通常需要32節(jié)12VA的電池串成一組供電，有時需要40節(jié)，這要根據(jù)不同的UPS來確定。電池的容量（即安時數(shù)）決定了供電時長，通常是并聯(lián)多個電池組提供長時間的供電，但不能太多。五組以上的電池組并聯(lián)供電時，由于電池組之間具有不可避免的電壓差，所以會在電池組之間產生內部電流，將嚴重影響電池的壽命。我們一般并聯(lián)2～4組較好，如果遇到大負載長延時的情況，應選用大安時數(shù)的電池。

另外，還有消防（可選的有手提滅火器和潔凈氣體滅火系統(tǒng)）、零地電壓、機房是否密封、通信光纜如何進入機房等問題都需要進行綜合考慮。

規(guī)劃經驗

供電

機房供電原理如圖3所示。

機房有3個等級A、B、C，不同等級的供電要求不同：A級供電要求雙電源，即要求不同的2個電源——通常是市電與柴油發(fā)電機，要求燃料儲存量可供72小時使用；B級要求燃料儲存量的供電時間是24小時； C級機房要求市電雙回路供電，需要與2個不同的110KVA變電站連接。

圖3 機房供電原理

氣流組織

圖4 冷、熱風通道

圖5 機房氣流組織的常用方案

從機房綠色節(jié)能的角度來看，有效節(jié)約用電的設備當屬空調，只要組織好氣流，不僅節(jié)能，而且設備的散熱性也較好。在圖4中，兩排機柜中間的黃色區(qū)域是熱風通道，上下綠灰色的區(qū)域是冷風通道，經過空調制冷后的冷風送向冷風通道，機柜里的設備從冷風通道吸進冷風，從設備輸出的熱風被排向熱風通道，再回到空調制冷。

機房氣流組織的常用方案如圖5，可以根據(jù)有無吊頂?shù)葘嶋H情況選擇相應方案。

UPS雙母線供電

為了避免UPS的單點故障，常見的辦法是U P S并機，但不同品牌型號的U P S不能并機。為解決這個問題，我們可采取UPS雙母線供電的方式，不同的UPS都可以解決UPS單點故障，如圖6。左邊的UPS經過SPM進到每個機柜里的一個PDU，右邊的UPS經過SPM進到每個機柜里的另一個PDU。通常，重要的設備都是雙電源，它們分別接到2個PDU上，當一個UPS出問題時，重要設備的運行不受影響。

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)和短信報警

學校機房的管理機制與運營商機房不同，8小時的工作制導致機房在管理人員下班后可能處于無人管理的狀態(tài)，此時的短信報警就非常有效。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)控UPS、空調、消防等系統(tǒng)的運行狀態(tài)和運行參數(shù)。一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通過短信方式向負責人員報警，從而使其及時了解和掌握機房的運行狀況，并做出處置，保證機房安全穩(wěn)定地運行。

圖6 雙母線供電

（作者單位為武漢大學網絡中心）