IDC機房建設與規(guī)劃探討

雷明慧

【摘要】隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶的迅速增長和企業(yè)信息化過程的加速以及電子商務的逐漸成熟，IDC的發(fā)展將有極大的空間，IDC機房的建設成為當務之急。

【關鍵詞】機房；規(guī)劃；建設

Discussion on construction and planning of IDC computer room

Lei Ming-hui

（Tianyuan Credit Suisse communications technology Limited by Share LtdXi'anShaanxi710075）

【Abstract】With the rapid growth of Internet users and the acceleration of enterprise information process and the gradual maturity of e-commerce，there will be great room for the development of IDC，and the construction of IDC engine room will become a top priority.

【Key words】Computer room；Planning；Construction

前言：本文論述了IDC機房的建設與規(guī)劃，主要介紹機房裝修、規(guī)劃布局、供配電、機房專用空調、綜合布線、環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控、機房消防、防雷接地、機房KVM等。

1. IDC機房概述

近年來，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的爆炸式增長及通信新興業(yè)務的推廣，中國IDC市場規(guī)模保持著30%以上的年增長率[1]。隨著IDC業(yè)務的快速發(fā)展，與之配套的機房建設也快速發(fā)展。IDC機房建設涉及建筑結構、機房工藝、空氣調節(jié)、給水排水、供配電系統(tǒng)、消防安全等多種專業(yè)，本文從以上幾個方面對IDC機房的建設進行概述。

2. IDC機房規(guī)劃

（1）IDC機房建設一般分為4個階段，規(guī)劃設計，建設或改造，驗收移交，運營維護等[2]。其中規(guī)劃設計是整個建設周期最重要的環(huán)節(jié)，它確立了IDC機房的業(yè)務范圍、土建需求、投資規(guī)模、運營維護成本等。所以必須對IDC機房進行詳細的規(guī)劃布局。

（2）IDC機房規(guī)劃時，需要作出詳細的業(yè)務規(guī)劃、機房使用規(guī)劃、動力需求規(guī)劃、制冷系統(tǒng)規(guī)劃等。IDC機房的業(yè)務定位確定后，根據(jù)技術、設備的應用發(fā)展，確定機房的動力規(guī)劃、制冷系統(tǒng)規(guī)劃，機房布局規(guī)劃等。IDC機房的局址要與城市建設的總體規(guī)劃相適應。要選擇地形平坦、地質良好的地段，避開地震斷裂帶、避開強電、磁場干擾和易受洪水淹灌的地區(qū)。要考慮交通、供水、供電方便，盡可能選擇能充分利用自然冷源的區(qū)域。

（3）IDC機房主要功能由主機房、輔助區(qū)、支持區(qū)和相應的辦公管理區(qū)等組成。

（4）主機房區(qū)：主要用于電子信息處理、存儲、交換和傳輸設備的安裝和運行的建筑空間，包括服務器機房、網(wǎng)絡機房、存儲機房等功能區(qū)域。

（5）支持區(qū)：支持并保障完成信息處理過程和必要的技術作業(yè)的場所，包括變配電室、柴油發(fā)電機房、不間斷電源系統(tǒng)室、電池室、空調機房、動力站房、消防設施用房、消防和安防控制室等。

（6）輔助區(qū)：用于電子信息設備和軟件的安裝、調試、維護、運行監(jiān)控和管理的場所，包括客戶接待區(qū)、客戶操作區(qū)、監(jiān)控室、大客戶休息區(qū)、會議室等。

（7）辦公管理區(qū)：用于日常行政管理及客戶對托管設備進行管理的場所，包括工作人員辦公室、門廳、值班室、盥洗室、更衣間和用戶工作室等。

3. IDC機房建設內容

3.1機房裝修。

IDC機房裝修材料應以安全為主，裝飾為輔。裝修材料應為不燃或難燃，隔音效果比較好的新型材料[3]，且不易產(chǎn)生灰塵。應選用氣密性好、不起塵、易清潔、符合環(huán)保要求、在溫度和濕度變化作用下變形小、具有表面靜電耗散性能的材料。不得使用強吸濕性材料及未經(jīng)表面改性處理的高分子絕緣材料作為面層。機房的室內裝修工程主要包括吊頂、隔斷墻、門、窗、墻壁裝修、地面、活動地板的裝修及其他室內作業(yè)。鋪設防靜電地板應具有良好的防靜電、防老化及防龜裂性能。隱蔽工程（如地板下、吊頂上、假墻、夾層內）在封口前必須先除塵，進行清潔處理，暗處表層應能保持長期不起塵、不起皮、不龜裂。機房所有管線穿墻處的截口必須做防塵處理，然后對縫隙必須用密封材料填堵。

3.2機房布局。

IDC機房啟用前要做好機房的總體規(guī)劃，包括：機房的功能定位；樓層走線洞的用途；機房平面區(qū)域劃分及布局規(guī)劃、設備安裝位置及安裝順序；機房走線架及走線路由規(guī)劃；電源設備的安裝位置及分配；以及機房專用空調的位置、送風方式、供電方式；機柜應選擇采用正面吸風、背面或頂面排風結構的設備等等。

3.3機房供配電。

（1）機房供配電系統(tǒng)包括IDC設備配電和輔助設備配電兩部分。供電質量的好壞，將直接影響到弱電系統(tǒng)設備的正常、可靠的運行。這種影響主要來自電網(wǎng)的電壓、電流、頻率的變化以及供電質量[4]。

（2）IDC機房供電負荷一般按一類重要負荷設計，分別從兩個變電所引接兩路標準市電專線，和一路發(fā)電機組接入，滿足IDC機房設備的需求并實現(xiàn)自動切換。 IDC機房設備應由專用配電變壓器或專用回路供電，變壓器宜采用干式變壓器。IDC機房設備應由UPS電源系統(tǒng)供電，UPS系統(tǒng)普遍采用在線式雙變換“N+1”并聯(lián)冗余或“N+1”并聯(lián)冗余雙總線的供電方式。UPS系統(tǒng)輸出的配電方案通常采用單總線配電或雙總線配電，UPS系統(tǒng)應有自動和手動旁路裝置。配置的后備柴油發(fā)電機的容量應包括UPS電源系統(tǒng)、空調和制冷設備的基本容量及應急照明和關系到生命安全等需要的負荷容量。

（3）IDC機房內供電采用兩路電源供電，一路為機房輔助用電，主要供應照明、維修插座、空調等非UPS用電；一路為UPS輸入回路，供機房內UPS設備用電。兩路電源各成系統(tǒng)并能實現(xiàn)切換備份的功能（機房交流供配電示意圖見圖1）。

（4）系統(tǒng)配電要求采用專業(yè)配電柜，要求具有防浪涌、防雷擊過流保護能力，配電柜內采用質量可靠的電源防雷器。配電柜內應設置電流表、電壓表、頻率表，以便檢查電源電壓、電流、三相間平衡關系和電源輸出頻率變化。配電柜內應根據(jù)計算機設備及輔助設備的不同要求，設置中線和接地線。設備安裝運行后零地電位差不大于2V。配電柜絕緣性能應符合國家標準要求不小于0.5MΩ。

3.4機房照明。

（1）IDC應采用光效高、顯色性好三基色T5或T8直管細管徑熒光燈、緊湊型熒光燈或LED燈。

（2）機房內設正常照明和應急照明。在正常情況下，正常照明與應急照明全部由市電供電；當市電發(fā)生故障時，僅維持應急照明，此時應急照明電源由UPS供電。

（3）照度要求：主機房照度不小于500Lx；值班室、接待室普通照明不少于200Lx；應急照明度不低于30Lx；照度應均勻，避免炫光。工作區(qū)內一般照度的均勻度（最低照度與平均照度之比）不宜小于0.7，非工作區(qū)域內的一般照明照度值不宜低于工作區(qū)域內一般照明照度值的1/3。電子計算機房故障照明照度為一般照度的1/10，安全出口標志燈照度不低于0.5Lx。

（4）支持區(qū)和行政管理區(qū)的照度標準值應按現(xiàn)行國家標準《建筑照明設計標準》（GB50034）的相關規(guī)定。

3.5機房防雷接地。

（1）IDC機房內應采用TN-S接地系統(tǒng)。IDC機房的交流工作接地、安全保護接地、防雷接地、防靜電接地、屏蔽接地等應采用聯(lián)合接地，接地電阻要求小于1歐姆。

（2）機房電源防雷：一般采用三級防雷，分別在大樓配電室安裝一級防雷器，在樓層配電室安裝二級防雷器，在機房進線端安裝第三級防雷器，如有特別敏感的設備需要特別保護，則還需要配置防雷電源插座。所有的防雷器必須使用相應線徑的銅芯電線連接到最近的等電位網(wǎng)，通過等電位網(wǎng)接入地網(wǎng)中。連接銅芯電纜的線徑要求：第一級要求線徑達到50mm2以上；第二級要求線徑達到30 mm2以上；第三級要求線徑達到16 mm2以上。

（3）機房信號防雷：與電源防雷一樣，通訊網(wǎng)絡的防雷主要采用通訊避雷器防雷。通常根據(jù)通訊線路的類型、通訊頻帶、線路電平等選擇通訊避雷器，將通訊避雷器串聯(lián)在通訊線路上，并要有良好的接地線[5]。

（4）機房應采用下列幾種接地方式：

交流工作接地，接地電阻應小于1歐姆；計算機系統(tǒng)安全保護接地電阻以及靜電接地電阻小于4歐姆；直流接地電阻小于或等于1歐姆；防雷保護接地系統(tǒng)接地電阻小于10歐姆；零地電壓應小于1伏。機房內設備采用綜合接地，要求接地電阻小于1歐姆。所有電氣設備、金屬門、窗及金屬構件、電纜外皮均應與專用接地保護線可靠連接。

4. 機房空調

（1）IDC設備在運行過程中，機柜的散熱量大且集中，熱負荷強度高，約在3000～7000W/機柜。IDC機房內常見的有風管上送風、架空地板下送風等多種送風方式。機房空調的送風量宜滿足機房換氣次數(shù)≥30次/h，為維持機房內的正壓要求，通信機房需補充新風。

（2）機房空調宜采用大風量、小焓差、高顯熱比的恒溫恒濕空調，機房需補充新風，新風設備宜設置過濾網(wǎng)和電動調節(jié)閥。

（3）機房空調冷源分為風冷、水冷、冷凍水、乙二醇、冷凍水雙冷源（直接蒸發(fā)式冷卻與冷凍水的組合）等，滿足IDC設備的需要。

（4）當機房內專用空調機組數(shù)量較多時（N≥6臺），應通過空調機組群控軟件，實現(xiàn)對空調系統(tǒng)的節(jié)能控制，監(jiān)測主設備的實時散熱量，動態(tài)調節(jié)空調的制冷量，精確控制空調開啟與關閉的數(shù)量，使空調始終處于合理的最佳工作狀態(tài)，節(jié)約空調能源消耗，延長空調壓縮機使用壽命。

（5）機房的空調設備及數(shù)據(jù)設備均應根據(jù)設備的散熱需求合理布置，宜將冷風直接送達服務器的進風口，回風氣流應能夠順暢回至空調機，減少在機房內的滯留時間。

（6）機房空調系統(tǒng)布置時宜遵循“先冷設備、后冷環(huán)境”（圍護結構冷負荷占15%左右）的原則， 改造機房宜采用精確送風的氣流組織方式，以節(jié)省空調能耗。

IDC機房空氣環(huán)境設計根據(jù)《電子計算機機房設計規(guī)范》（GB50174-2008）[6]的參數(shù)：

主機房溫度（開機時）：23±1℃ 主機房相對濕度（開機時）：40%～55%

主機房溫度（停機時）：5～35℃ 主機房相對濕度（停機時）：40%～70%

潔凈度：粒度≥0.5μm、個數(shù)≤18000粒/L3

溫度變化率≤5℃/h不得結露

5. 機房環(huán)境監(jiān)控

5.1IDC機房應安裝機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)宜采用集散或分布式網(wǎng)絡結構。系統(tǒng)應易于擴展和維護，并應具備顯示、記錄、控制、報警、分析和提示功能。機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)視IDC設備及環(huán)境的工作狀態(tài)及運行參數(shù)；對被監(jiān)控設備能下達控制和監(jiān)測命令，實現(xiàn)多點多事件告警功能；以多種形式反映系統(tǒng)實時運行情況，具有故障自診斷功能；能實現(xiàn)遠程訪問及遠程維護功能；具有多種接口，便于與其他系統(tǒng)對接等功能；具有強大的智能化分析及輔助決策功能等。

5.2機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控內容主要包括：（1）重要電力供電回路的開關狀態(tài)、故障、電流和電壓等參數(shù)；（2）UPS的運行狀態(tài)、故障和電壓等參數(shù)；（3）發(fā)電機、變壓器的運行狀態(tài)；（4）恒溫恒濕空調機組的運行狀況和相關參數(shù)；（5）蓄電池電壓、充放電電流、電池溫度；（6）機房溫、濕度；（7）機房漏水報警。

6. 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

（1）IDC機房內、門口、主要走道及其他重要部位應安裝攝像機監(jiān)視，根據(jù)客戶需求，重要機架及機柜可單獨設攝像機監(jiān)視。IDC機房設備愈來愈多，為滿足工作需要，提高機房環(huán)境管理的安全性，應采用先進的智能化、數(shù)碼化技術建立管理平臺，對機房保安報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、機房設備等進行統(tǒng)一管理。視頻監(jiān)控系統(tǒng)將統(tǒng)一到機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中進行管理。

（2）IDC機房應采用IP高清攝像機，便于監(jiān)控訪問，按照不同等級和區(qū)域設定不同的分組巡視，實現(xiàn)機房的安全管理?？蛻舳丝梢詫崿F(xiàn)C/S和B/S以及手機等方式瀏覽圖像，提高視頻監(jiān)控監(jiān)控的便利性及安全性。

7. 綜合布線系統(tǒng)

（1）綜合布線系統(tǒng)不同于有源設備，在IDC機房投入運營后，任何的纜線路由變更將變得十分困難。因此需要根據(jù)機房的規(guī)劃，做好綜合布線系統(tǒng)的合理布置，同時要考慮機房設備的擴容及技術的發(fā)展，統(tǒng)一考慮綜合布線的規(guī)劃。主機房、輔助區(qū)、支持區(qū)和行政管理區(qū)應根據(jù)功能要求劃分成若干工作區(qū)，工作區(qū)內信息點的數(shù)量應根據(jù)機房等級和用戶需求進行配置。

（2）綜合布線系統(tǒng)在設計上采用樹狀星型結構，以支持目前和將來各種網(wǎng)絡不斷發(fā)展的應用。同時，通過跳線和不同網(wǎng)絡設備的跳接，實現(xiàn)各種不同邏輯、拓撲結構的網(wǎng)絡架構[7]。滿足最新的布線系統(tǒng)標準。在設計中，充分考慮到系統(tǒng)的可靠性，所使用的模塊、線纜，能夠滿足IDC設備的長期應用要求，可以兼容不同廠商和不同的設備需求，同時還能夠通過不同的傳輸介質傳輸語音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻、控制等信號，并支持目前及今后常見的數(shù)據(jù)、語音及控制設備廠商的應用系統(tǒng)。

（3）IDC機房布線系統(tǒng)由布線和支持空間兩部分，布線包括主配線區(qū)、水平配線區(qū)、區(qū)域配線區(qū)和設備配線區(qū)組成。支持空間包含進線間、電信間、行政管理區(qū)、輔助區(qū)和支持區(qū)。

8. KVM系統(tǒng)

KVM系統(tǒng)是一項先進的硬件解決方案，可協(xié)助用戶通過由單一健盤（Keyboard）、顯示器（Video）及鼠標（Mouse）所組成的控制端，輕松訪問并集中管理機房內的服務器群。KVM系統(tǒng)對數(shù)據(jù)中心機房的空間及信息環(huán)境進行統(tǒng)一管理，降低能源消耗、節(jié)省機架與機房空間，避免多余的鍵盤、顯示器及鼠標所造成的雜亂。提高人工效率，減少人員編制和費用支出（節(jié)省時間、空間與電力消耗），工作效率更高。

9. 機房消防系統(tǒng)

（1）IDC機房、電池電力室（含UPS和電池室）、變配電房和發(fā)電機房應設置潔凈氣體自動滅火系統(tǒng)。氣瓶間宜設在機房外，為網(wǎng)管式結構，在房頂或吊頂上設置噴嘴。設置火災報警系統(tǒng)，提高對火災的防范能力。

（2）消防系統(tǒng)是在中心機房所有系統(tǒng)中較為特殊的系統(tǒng)，消防系統(tǒng)必須嚴格按照相關消防規(guī)范和中心機房的要求設計和建設[8]。電子計算機機房的設備主要是精密電氣設備和儀表等，使用水、泡沫滅火和干粉滅火劑容易造成計算機系統(tǒng)電氣短路和記錄介質污染，引起二次災害，所以機房內的滅火劑嚴禁使用水、泡沫滅火和干粉滅火劑，而要選用氣體滅火劑，如七氟丙烷等。

10. 結束語

隨著IDC設備的不斷演進、更新，設備的功能、功耗、安裝方式的不斷變化，IDC機房建設的也在不斷發(fā)展。IDC機房作為基礎設施，要在整體規(guī)劃設計，綠色、節(jié)能、安全等多方面進行整體考慮，并隨著IDC機房設備技術的不斷推陳出新，將在自動化、智能化等方面有更大發(fā)展，使得機房規(guī)劃和建設更加安全、可靠、簡單和實用，滿足人們生活和工作。

參考文獻

[1]《中國IDC行業(yè)現(xiàn)狀調研及發(fā)展前景分析報告（2015～2020年）》，報告編號：1521639.

[2]孫麗玫，劉洪.數(shù)據(jù)中心機房規(guī)劃與布局[J].電信工程技術與標準化，2012（4）：59～62.

[3]李振宇.談數(shù)據(jù)中心（IDC）機房建設與規(guī)劃[J].數(shù)字通信世界，2015（09）：115～116.

[4]董 毅編著.計算機機房配電與安裝[M].重慶：重慶大學出版社，2010.

[5]俞國鋒，陳田軍.數(shù)據(jù)中心機房供配電方案探討[J].建筑電氣，2015（09）：38～47.

[6]GB50174-2008.電子計算機機房設計規(guī)范[S].

[7]王延松.數(shù)據(jù)中心標準制定研究進展綜述[J].電子質量，2015（03）：49～53+56.

[8]江燕.數(shù)據(jù)中心機房節(jié)能減排技術研究[J].黑龍江科技信息，2015（14）：24.

[文章編號]1619-2737（2017）05-06-506