中小學(xué)微型數(shù)據(jù)中心機(jī)房工程建設(shè)設(shè)計(jì)思路探討

宋 濤 沈 衛(wèi)

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》指出，我國(guó)的教育現(xiàn)代化和信息化已經(jīng)進(jìn)入加快發(fā)展和全面提高質(zhì)量的新時(shí)期，在這一新時(shí)期，對(duì)教育信息化提出了新任務(wù)、新要求，其中明確提出了要推進(jìn)中小學(xué)數(shù)字化校園的建設(shè)，加快教育信息化進(jìn)程。在中小學(xué)數(shù)字化校園建設(shè)中，數(shù)據(jù)中心建設(shè)尤為重要，其作為學(xué)校信息化建設(shè)的核心，對(duì)于整個(gè)學(xué)校的信息化應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。近年來，中小學(xué)數(shù)據(jù)中心建設(shè)已經(jīng)成為教育裝備工作的重點(diǎn)，各級(jí)教育主管部門對(duì)此項(xiàng)目的投資力度大幅增加。

縱觀以往中小學(xué)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，是呈兩極分化的。大部分中小學(xué)的數(shù)據(jù)中心環(huán)境都比較惡劣，更談不上規(guī)范，普遍存在的問題是房間不獨(dú)立、無用電保障、無空調(diào)保障、消防設(shè)施不全或配置不當(dāng)?shù)取Ｉ贁?shù)新建的較大規(guī)模的中學(xué)，因?yàn)槿鄙贅?biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)，盲目借鑒標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)中心的標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實(shí)際需求，導(dǎo)致了嚴(yán)重的裝備浪費(fèi)。

考慮到中小學(xué)數(shù)據(jù)中心的設(shè)備數(shù)量較少、設(shè)備層次不高、管理人員極少，我們把中小學(xué)數(shù)據(jù)中心定義為微型數(shù)據(jù)中心，并為微型數(shù)據(jù)中心建立相應(yīng)的規(guī)范，以利于指導(dǎo)中小學(xué)開展裝備工作。

一、微型數(shù)據(jù)中心機(jī)房工程建設(shè)原則

經(jīng)濟(jì)性：裝備經(jīng)費(fèi)是有限的，中小學(xué)數(shù)據(jù)中心不同于專業(yè)數(shù)據(jù)中心，應(yīng)以極高的性能價(jià)格比構(gòu)建，使教育裝備的產(chǎn)出投入比達(dá)到最大值。

先進(jìn)性：盡可能采用領(lǐng)先的技術(shù)、設(shè)備，以適應(yīng)高速發(fā)展的教育現(xiàn)代化數(shù)據(jù)傳輸需要，滿足當(dāng)前中小學(xué)的信息化需求，兼顧未來教育業(yè)務(wù)拓展。

可靠性：為保證各項(xiàng)教學(xué)業(yè)務(wù)應(yīng)用，減少單點(diǎn)故障率，對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房布局、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、日常維護(hù)等各個(gè)方面進(jìn)行高可靠性的設(shè)計(jì)和建設(shè)。

可分期性：學(xué)校的經(jīng)費(fèi)是有限的，故此在微型數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，機(jī)房的工程和設(shè)備應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，適宜分期實(shí)施，后期工程可無縫結(jié)合，有效節(jié)約資金并保護(hù)原有投入。

可管理性：微型數(shù)據(jù)中心具有一定技術(shù)復(fù)雜性，網(wǎng)絡(luò)管理人員往往由信息技術(shù)學(xué)科教師兼任，隨著教育信息化的不斷發(fā)展，管理的任務(wù)會(huì)日益繁重，減少人工管理而推進(jìn)自動(dòng)化管理非常必要，必須建立一套全面、完善的機(jī)房管理和監(jiān)控系統(tǒng)。

標(biāo)準(zhǔn)化：微型數(shù)據(jù)中心雖較為簡(jiǎn)單，但其規(guī)范性不能因此下降。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，從而降低故障的風(fēng)險(xiǎn)，提高擴(kuò)容的標(biāo)準(zhǔn)性。

虛擬化：學(xué)校設(shè)備不多但應(yīng)用需求比較零散和復(fù)雜，可充分采用虛擬化技術(shù)，拓展學(xué)校的應(yīng)用范圍。

二、微型數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

1.微型數(shù)據(jù)中心機(jī)房裝修系統(tǒng)

裝修原則：

(1)美觀大方，采用防潮、防火、保溫處理。

(2)電纜較多，短路易釀成火災(zāi)，需嚴(yán)格控制耐火等級(jí)。

(3)灰塵二次飛揚(yáng)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的空氣潔凈度影響較大，裝飾材料選用不易積灰、不易起塵的飾面材料，注意此種材料應(yīng)不能產(chǎn)生眩光。

(4)機(jī)房?jī)?nèi)所有管道都進(jìn)行防銹處理，選用質(zhì)量好的鍍鋅管材，所有線纜都用鐵質(zhì)線槽、鋼管或金屬軟管進(jìn)行保護(hù)。

方案建議：

(1)布局：機(jī)房不應(yīng)放在頂層或一層，總面積在25 m2左右為宜。

(2)地面：均鋪設(shè)抗靜電復(fù)合活動(dòng)地板，規(guī)格600 mm×600 mm(燃燒性能均為B1級(jí))。

(3)踢腳：采用不銹鋼踢腳，選用九厘板基座不銹鋼，龍骨采用中密度板，踢腳板高度為100 mm。該踢腳板不燃燒，不起塵，平整度好。

(4)吊頂：采用微孔鋁扣板暗龍骨吊頂，規(guī)格為寬600 mm、厚0.6 mm。表面平整，漆面堅(jiān)固，無色差，不起塵，無靜電，易清潔，防火性能好。(5)墻面：實(shí)體墻采用彩鋼板暗龍骨包墻，彩鋼板與墻體之間采用保溫隔熱巖棉相填，確保潔凈度高、耐久性強(qiáng)，同時(shí)起到防潮、防霉、隔熱的節(jié)能效果。展示墻體采用12 mm夾膠鋼化玻璃隔斷和電動(dòng)幕簾組成。

表1 裝修建設(shè)單元技術(shù)控制要點(diǎn)

圖1 南京市教育裝備數(shù)據(jù)中心機(jī)房

2.微型數(shù)據(jù)中心機(jī)房配電系統(tǒng)

機(jī)房設(shè)備接地符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求；機(jī)房的背景電磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 9175)的有關(guān)規(guī)定。

方案建議：

(1)從大樓配電室或全?？偱潆姺恳宦冯娫粗翙C(jī)房區(qū)配電柜，由校方提供并安裝至機(jī)房。機(jī)房區(qū)設(shè)一臺(tái)綜合配電柜為機(jī)房?jī)?nèi)所有設(shè)備供電，其中地面插座供電通過在線式UPS提供。

(2)不間斷電源是機(jī)房中的重要設(shè)備，所有設(shè)備全部由UPS供電，額定功率不小于5 kVA，機(jī)架式、純?cè)诰€式、電池容量不低于全負(fù)荷1小時(shí)，有輸出短路保護(hù)、過載保護(hù)功能。

(3)機(jī)房的用電設(shè)備、配電線路裝置過流過載兩段保護(hù)，同時(shí)配電系統(tǒng)各級(jí)之間有選擇性地配合，配電系統(tǒng)分別向用電設(shè)備供電。

(4)機(jī)房的設(shè)備供電和空調(diào)供電應(yīng)獨(dú)立，其中設(shè)備供電由不間斷電源提供并按設(shè)備總用電量進(jìn)行預(yù)留，而空調(diào)由市電提供，并按空調(diào)設(shè)備的要求提供。

(5)機(jī)房?jī)?nèi)的應(yīng)急照明僅作為市電停電及緊急事故情況時(shí)，工作人員安全下電和安全撤離使用，不作為工作照明用，因此對(duì)它的照度要求較低，為≥15lx。

表2 機(jī)房配電系統(tǒng)建設(shè)單元技術(shù)控制要點(diǎn)

圖2 強(qiáng)電規(guī)范布線

3.簡(jiǎn)易環(huán)境監(jiān)控及消防系統(tǒng)

機(jī)房環(huán)境的溫、濕度符合所配置設(shè)備規(guī)定的使用環(huán)境條件及相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)機(jī)房的規(guī)模和管理的需要，宜設(shè)置機(jī)房環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

方案建議：

(1)中小學(xué)微型數(shù)據(jù)中心從成本考慮僅需要架設(shè)簡(jiǎn)易動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)即可，簡(jiǎn)易監(jiān)控系統(tǒng)主要以環(huán)境監(jiān)控為主，側(cè)重對(duì)溫度、濕度、空氣質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試，并通過聲光、短信或郵件提醒等方式實(shí)現(xiàn)主動(dòng)預(yù)警。

(2)配置適合微型數(shù)據(jù)中心機(jī)房使用的消防設(shè)備。

表3 動(dòng)力環(huán)境及消防監(jiān)控建設(shè)單元技術(shù)控制要點(diǎn)

4.防雷接地系統(tǒng)

微型數(shù)據(jù)中心機(jī)房工程應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50174)和《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》。

方案建議：

(1)微型數(shù)據(jù)中心機(jī)房防雷系統(tǒng)為電源防雷，主要用于防止感應(yīng)雷及雷電反擊等引起的瞬間大電流和過電壓。

(2)防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝2個(gè)電源避雷設(shè)備，分別安裝在市電配電單元和不間斷電源配電單元中，防止感應(yīng)雷對(duì)電源系統(tǒng)的攻擊；接地系統(tǒng)中，在微型數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)部防靜電地板下方利用銅質(zhì)等電位帶為機(jī)房設(shè)備提供接地點(diǎn)，同時(shí)在辦公樓外側(cè)，利用鍍鋅扁鐵和鍍鋅角鋼建立獨(dú)立接地網(wǎng)系統(tǒng)，兩者之間采用銅導(dǎo)線連接，使之成為一體。

表4 防雷接地建設(shè)單元技術(shù)控制要點(diǎn)

5.空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)

機(jī)房設(shè)專用空調(diào)系統(tǒng)和空氣凈化系統(tǒng)，以滿足設(shè)備間和操作間的分置溫度調(diào)節(jié)，確保設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

方案建議：

(1)本著務(wù)實(shí)節(jié)約原則，可選擇多臺(tái)具備掉電記憶自動(dòng)重啟功能的高品質(zhì)機(jī)房專用分體空調(diào)系統(tǒng)，房間面積25 m2左右采用兩臺(tái)三匹機(jī)器制冷量可以滿足。

(2)配合空調(diào)，必須配置增加自動(dòng)抽濕設(shè)備和空氣凈化設(shè)備調(diào)整室內(nèi)的空氣質(zhì)量，也可加裝強(qiáng)制排風(fēng)的高端換氣扇(含過濾網(wǎng))，并定時(shí)啟用。

表5 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)建設(shè)單元技術(shù)控制要點(diǎn)

6.室內(nèi)照明系統(tǒng)

照明應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034) 的有關(guān)規(guī)定。

方案建議：

(1)機(jī)房主要依靠人工采光，要避免直接反射光，宜用帶隔柵的熒光燈，可選用三管或二管的，燈具的鏡面為亞光。

(2)照明系統(tǒng)分為正常照明與應(yīng)急照明兩種。正常照明采用市電供電，應(yīng)急照明采用UPS供電。

(3)機(jī)房?jī)?nèi)所用燈具均設(shè)有接地線(PE線)，應(yīng)嚴(yán)格接地，保障用電安全。

7.橋架管道安裝及線纜敷設(shè)

方案建議：

(1)所有電纜均套管敷設(shè)，照明電線管墻內(nèi)暗敷，吊頂內(nèi)明敷；地板下插座線沿全封閉鍍鋅電纜橋架敷設(shè)。

(2)所有配電箱進(jìn)線電纜均采用全塑電纜，主進(jìn)線選用鎧裝全塑電纜，有較好的機(jī)械性能；電纜頭用專用電纜分支手套制作，用堵油型銅線鼻壓接，線耳與導(dǎo)線間需用耐壓1000 V的絕緣膠帶包纏密封。進(jìn)入配電箱的導(dǎo)線應(yīng)標(biāo)識(shí)清楚，線序準(zhǔn)確，排列整齊。

(3)線纜敷設(shè)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙分回路敷設(shè)，每個(gè)回路分別標(biāo)識(shí)，并且此標(biāo)識(shí)是唯一的，相線L/中性線N/地線PE必須標(biāo)識(shí)；線纜敷設(shè)完成后對(duì)線纜進(jìn)行測(cè)試并采取成品保護(hù)措施。電纜絕緣測(cè)試，線間、相間、與保護(hù)管間絕緣電阻應(yīng)大于100 MΩ；塑料銅芯線絕緣測(cè)試，線間、與保護(hù)管間絕緣電阻應(yīng)大于0.5 MΩ。

(4)不同回路的導(dǎo)線嚴(yán)禁在同一根管敷設(shè)；嚴(yán)禁管內(nèi)只穿一根相線或零線，杜絕渦流現(xiàn)象；接地線如需穿管，必須采用塑料管以避免渦流發(fā)熱。機(jī)房?jī)?nèi)各設(shè)備電源線纜應(yīng)采用金屬橋架敷設(shè)，強(qiáng)弱電分開，避免長(zhǎng)距離平行走線，交叉時(shí)，應(yīng)盡量以接近于垂直的角度交叉。適當(dāng)設(shè)置維修照明及維修插座。

8.機(jī)柜系統(tǒng)

方案建議：

(1)具備70%以上通風(fēng)率及承重1000 kg以上的高性能機(jī)柜。較強(qiáng)的熱量管理能力，保證機(jī)柜內(nèi)設(shè)備的安全。

(2)提供充足的線纜通道，可從機(jī)柜頂部、底部進(jìn)出線纜，內(nèi)部數(shù)據(jù)線、電源線纜管理方便、高效，即使在很多機(jī)柜并排安裝時(shí)，也容易接近操作。

(3)高密度、可擴(kuò)展的電源分配管理能力，保證大量設(shè)備的安全供電需要。提供至少4個(gè)可安裝機(jī)柜PDU的位置，保證機(jī)柜電力的需求；具備多種輸入規(guī)格，可以配合不同的供電環(huán)境，免工具安裝，適合刀片服務(wù)器和機(jī)架式服務(wù)器應(yīng)用。

(4)方便、快捷的功能設(shè)計(jì)，自帶并柜件，提供全程可調(diào)角規(guī)系統(tǒng)方便快捷的角規(guī)調(diào)節(jié)、定位，前后門以及側(cè)板可快速拆裝，每塊側(cè)板為上下2塊，方便日常維護(hù)。機(jī)柜自帶良好的接地系統(tǒng)，保證使用人員的人身安全。

(5)設(shè)備較少的學(xué)校機(jī)柜配置不低于3臺(tái)，設(shè)備較多的學(xué)校機(jī)柜配置不低于5臺(tái)，其中第一臺(tái)為配電和UPS機(jī)柜；非機(jī)柜設(shè)備，如塔式服務(wù)器，一般均入柜集中放置。

表6 機(jī)柜系統(tǒng)建設(shè)單元技術(shù)控制要點(diǎn)

圖2 機(jī)柜背部走線

圖3 機(jī)柜頂部上走線模式

9.操作間和其他必配設(shè)備及配套設(shè)施

方案建議：

設(shè)備間與操作間在有條件的情況下必須分開放置，在操作間完成對(duì)設(shè)備間的監(jiān)控、切換、管理等操作，配置必備的資料柜、空調(diào)、工作站等設(shè)施設(shè)備。

表7 配套建設(shè)單元技術(shù)控制要點(diǎn)

圖4 清晰的強(qiáng)電標(biāo)識(shí)

圖5 詳盡的弱電標(biāo)識(shí)

[1]趙俊紅,趙書印.基于數(shù)據(jù)中心的中小學(xué)數(shù)字化校園建設(shè)的研究與探索[J].科技信息,2012(19):106-107.