機(jī)柜式機(jī)房在中小學(xué)校機(jī)房應(yīng)用的可行性研究

常平華

（南京華設(shè)科技股份有限公司 江蘇南京 210000）

一、引言

隨著教育信息化在未來教育改革和發(fā)展中具有戰(zhàn)略性地位，未來十年教育部推進(jìn)教育信息化的初步方案中包括建設(shè)教育信息基礎(chǔ)設(shè)施體系，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、校園全接入，縮小數(shù)字鴻溝，保證教育公平。作為教育信息化載體的各中心機(jī)房及相關(guān)IT設(shè)備在信息化建設(shè)的過程中承擔(dān)著數(shù)據(jù)的存儲、傳輸、交換等極其重要的作用。然而，即使在發(fā)達(dá)地區(qū)，其縣區(qū)以下學(xué)校的中心機(jī)房仍處90年代末的水平，遠(yuǎn)不能滿足新形勢對教育信息化建設(shè)的要求。而建立專業(yè)化的機(jī)房面臨造價(jià)高、空調(diào)能耗高、專業(yè)人才儲備不足等一系列問題。

二、什么是機(jī)柜式機(jī)房

機(jī)柜式機(jī)房，顧名思義，即機(jī)柜本身具有專業(yè)機(jī)房同樣的密閉防塵特性，又具有普通機(jī)架式機(jī)柜承載安放標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式IT設(shè)備的內(nèi)涵。

三、機(jī)柜式機(jī)房的優(yōu)點(diǎn)

機(jī)柜式機(jī)房集防塵除塵系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、防火防雷系統(tǒng)、動環(huán)檢測系統(tǒng)、智能語音交互平臺等于一體，具有防塵、節(jié)能、降噪、防輻射、省空間、人工智能等優(yōu)點(diǎn)。從誕生之日起，即備受關(guān)注。以接近簡易機(jī)房的造價(jià)達(dá)到小型專業(yè)機(jī)房效果，應(yīng)用前景十分廣闊。

1.防塵。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由于長時(shí)間不間斷運(yùn)行，空氣中的塵埃聚積是其最主要的危害源，90%的設(shè)備故障與灰塵有關(guān)。而目前中小學(xué)校絕大部分的機(jī)房都是沒有防塵能力的簡易機(jī)房，機(jī)房空調(diào)也沒有智能調(diào)節(jié)功能，缺乏最基本的智能、防塵與安全等功能。機(jī)柜式機(jī)房密閉防塵這一優(yōu)點(diǎn)不僅提高了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，并且使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障率平均下降約50%～60%，壽命延長1～2倍，大大增強(qiáng)了教學(xué)系統(tǒng)的安全性，減少了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的維修費(fèi)用及設(shè)備更新費(fèi)用等。

2.人工智能。機(jī)柜式機(jī)房能夠?qū)崿F(xiàn)365天7×24小時(shí)連續(xù)不間斷地遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能人性化管理，不必人工值守，減少人力資源成本，提高了機(jī)房環(huán)境安全系數(shù)。

3.無工程化。無工程化是機(jī)柜式機(jī)房又一個突出的優(yōu)點(diǎn)。由于機(jī)柜式機(jī)房包含傳統(tǒng)機(jī)房內(nèi)的所有元素。用戶只需提出需求，系統(tǒng)集成商或設(shè)備提供方按照用戶的需求配備好所有的設(shè)備，現(xiàn)場安裝調(diào)試時(shí)只需連接弱電線纜和電源線即可實(shí)現(xiàn)即時(shí)運(yùn)行，方便快捷，真正實(shí)現(xiàn)機(jī)房建設(shè)無工程化。

四、機(jī)柜式機(jī)房在教育系統(tǒng)的應(yīng)用——以南京市北京東路小學(xué)中心機(jī)房改造為例

1.中心機(jī)房改造背景

南京市北京東路小學(xué)的網(wǎng)絡(luò)機(jī)房建于2004年，后經(jīng)不同時(shí)期的建設(shè)，形成現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由于當(dāng)時(shí)條件的限制及缺少統(tǒng)一的規(guī)劃，原有系統(tǒng)在使用過程中出現(xiàn)的不足也漸漸顯現(xiàn)出來，主要體現(xiàn)在信息點(diǎn)預(yù)留點(diǎn)位不足、各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間規(guī)劃充計(jì)不合理不完善、設(shè)備參差不齊，多為一些老舊的設(shè)備。根據(jù)學(xué)校三年規(guī)劃要求，按照由中心向四周不斷改善的方式逐步改造，本項(xiàng)目中，以網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房改造和設(shè)備更新為主要對象。機(jī)房的改造要考慮先進(jìn)性，又要兼顧節(jié)能要求。按照目前機(jī)房發(fā)展趨勢，機(jī)柜式機(jī)房在中小型機(jī)房應(yīng)用中的節(jié)能優(yōu)勢明顯，而華設(shè)科技的專利產(chǎn)品——微型智能機(jī)房能提供柜機(jī)防塵解決方案。

2.機(jī)柜式機(jī)房解決方案可行性分析

北京東路小學(xué)網(wǎng)絡(luò)機(jī)房服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備如表1所示。

表1 北京東路小學(xué)數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備功率

由表1可得，除UPS外，其他所有設(shè)備預(yù)估的電源總功率為3500W。柜內(nèi)總負(fù)荷（理論極大值所需制冷量，單位為KW）：

——Q：制冷量，單位kw；

——Qi：柜內(nèi)元器件所產(chǎn)生的總熱負(fù)荷；

——QR：柜體外傳導(dǎo)至柜體內(nèi)的熱負(fù)荷；

——QU：UPS工作是所產(chǎn)生的熱負(fù)荷；

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式Qi=W(r)*0.8*（0.7~0.95）

——W(r)：設(shè)備功耗，單位KW；

——0.8：功率因素；

——0.7~0.95為發(fā)熱系數(shù)，本次工程取0.7；

——A：柜體表面積（m2），本次工程采用3柜并聯(lián)，柜體表面積約為15m2（采用標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器機(jī)柜）；

——△T：柜外周圍環(huán)境最高溫度與加裝空調(diào)后柜內(nèi)所要求溫度之溫差（℃）,從節(jié)能角度考慮機(jī)房微環(huán)境溫度為27℃，本次項(xiàng)目所在地在南京，按照南京9月份室內(nèi)溫度最高32℃計(jì)算（考慮到學(xué)校每年7月、8月放暑假，學(xué)校機(jī)房停止工作），機(jī)柜內(nèi)外溫差為5℃；

——W(u)：UPS工作功率，發(fā)熱系數(shù)為5%。

因此，柜內(nèi)總負(fù)荷為：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，本次工程設(shè)備功耗極大值不超過2.183KW。以華設(shè)科技的KT30機(jī)架式精密空調(diào)為例，KT30的最大制冷量為3000W，故選用1臺KT30空調(diào)。

由于本次工程的服務(wù)器僅配置1顆Intel XeonE5-2430CPU（最高可配置6顆CPU），1條8GB內(nèi)存（最高可配置12條內(nèi)存），3塊2TB3.5寸的SATA硬盤（最高可配置12個硬盤），每臺服務(wù)器的實(shí)際工作發(fā)熱量低于250W，故本次工程所有設(shè)備的實(shí)際發(fā)熱量僅有1400W。選用3000W制冷量的精密空調(diào)為后續(xù)擴(kuò)容預(yù)留約50%可擴(kuò)容空間。

另外，機(jī)柜式機(jī)房一般都自帶智能控制系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)內(nèi)置動環(huán)檢測系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)和交互式語音告警平臺，完全可以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，不必要再另外配置監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。

1.經(jīng)濟(jì)效益分析

機(jī)柜式機(jī)房整體建設(shè)相比于傳統(tǒng)專業(yè)機(jī)房建設(shè)費(fèi)用大大降低。

拋開機(jī)房裝修工程除外，本次工程如果采用普通3P大金牌立式空調(diào)、標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器機(jī)柜、機(jī)房動環(huán)檢測系統(tǒng)的費(fèi)用要超過采用機(jī)柜式機(jī)房的費(fèi)用。如果從節(jié)能角度分析：

普通3P定頻空調(diào)壓縮機(jī)按照70%（定頻壓縮機(jī)工作負(fù)荷高，不符合節(jié)能要求）的負(fù)荷計(jì)算月耗電量：

2.25KW*24h*30day*0.7=1134KWH

KT30精密空調(diào)是變頻制式，加之華設(shè)微型智能機(jī)房控制主機(jī)實(shí)時(shí)控制，實(shí)行按需供冷，本次工程中空調(diào)的負(fù)載水平約為滿負(fù)荷的45%（由于柜體有熱傳導(dǎo)功能，夏天壓縮機(jī)工作負(fù)載在50%，冬天壓縮機(jī)工作負(fù)載在40%，平均工作負(fù)載在45%），因此月耗電量為：

1.3KW*24h*30day*0.45=421.2KWH

——KT30的功率為1.3KW，制冷量達(dá)到3KW。

如果考慮學(xué)校每年2月、7月、8月放假，空調(diào)暫停使用，根據(jù)上述計(jì)算，本工程采用華設(shè)KT30精密空調(diào)和采用3P立式空調(diào)的年耗電量如表2所示：

表2 空調(diào)節(jié)能方案對比

綜上所述，本工程采用華設(shè)微型智能機(jī)房解決方案比采用傳統(tǒng)3P立式空調(diào)的節(jié)能方案節(jié)省至少60%的能耗。

2.社會效益分析

隨著機(jī)柜式機(jī)房的解決方案正在更多的場合被用來替代小型專業(yè)機(jī)房，方案也越來越趨于完善，市場的接受度越來越高。

采用機(jī)柜式機(jī)房的解決方案來替代傳統(tǒng)的機(jī)房解決方案在很大程度上節(jié)約了時(shí)間成本，畢竟機(jī)柜式機(jī)房安裝和實(shí)施非常方便，即插即用。機(jī)柜式機(jī)房自帶一整套的監(jiān)控系統(tǒng)和傳感器，從真正意義上實(shí)現(xiàn)了對機(jī)柜微環(huán)境監(jiān)控，給管理人員帶來極大的方便，節(jié)約了管理成本。機(jī)柜式機(jī)房是完全封閉的環(huán)境，對噪音和電磁輻射有很好的屏蔽，在一定程度上保障機(jī)房管理人員的身心健康。

五、展望

機(jī)柜式專業(yè)機(jī)房目前處于推廣階段，但不乏有大量成功的示范應(yīng)用。隨著國家對教育IT基礎(chǔ)設(shè)施投入的不斷增加，對學(xué)校機(jī)房安全和管理的日益重視，簡易機(jī)房必將被機(jī)柜式機(jī)房所替代。在教育信息化建設(shè)浪潮的推動下，機(jī)柜式機(jī)房的解決方案無疑會得到更多更廣的應(yīng)用。

[1]郭濤.機(jī)房建設(shè)新思路：機(jī)柜即機(jī)房.中國計(jì)算機(jī)報(bào)，2009（44） .

[2]電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范GB50174-2008.

[3]肖光.專用空調(diào)技術(shù)參數(shù)[J].艾默生網(wǎng)絡(luò)能源技術(shù)專刊，2002（1） 1.

[4]張沖.機(jī)房微環(huán)境溫度監(jiān)控解決方案.電腦與電信，2010（10)：79-80.