數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)電磁干擾防范和抑制措施

薛 強

（江蘇泓遠防雷檢測有限公司，江蘇 宿遷 223600）

0 引 言

目前，大數(shù)據(jù)運算與人們?nèi)粘Ｉ畹穆?lián)系緊密，信息技術(shù)的更迭換代推動了數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)的發(fā)展，面對日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，作為數(shù)據(jù)中心管理中最基礎(chǔ)的中心布線系統(tǒng)引起技術(shù)人員重視[1]。通過研究數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)的電磁干擾問題，提出防范和抑制措施，促進數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)持續(xù)運行，提高數(shù)據(jù)中心高效處理水平，減少不必要的資源浪費，將電磁干擾影響降到最低。

1 電磁干擾

1.1 電磁干擾的概念

電磁干擾（Electromagnetic Interference，EI）是干擾電纜信號并降低信號完好性的電子噪音，通常由電磁輻射發(fā)生源產(chǎn)生，在電子產(chǎn)品運行過程中受到外界因素的干擾會形成額外的電壓和電流，為電子設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)增加負擔，加速正常電子設(shè)施日常使用的損耗進度等[2]。因此，對數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)進行設(shè)計研究，要思考如何將電磁干擾的負面影響縮小到最小，提出電磁干擾的防范和抑制措施。

1.2 電磁干擾的發(fā)生

電磁干擾的發(fā)生主要受到自然因素和人為因素的影響。自然因素包括大氣、雷電、太陽光、靜電等；人為因素包括無線電發(fā)射設(shè)施、雷達、其他電力裝置、電網(wǎng)、工業(yè)設(shè)施以及移動電臺等。調(diào)制無隔離變壓器的不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）、變頻器或者逆變電源時，帶來過量電磁能量進入電路，形成電磁干擾。同時，架空線路或UPS外接電源的空間纜線感應(yīng)電纜，將額外的電磁能量進入電路，形成電磁干擾。另外，電源的各式零散電線與地下走線之間形成較大的電位差，零散電線對地下走線的電位過高而形成額外電磁能量進入電路，從而出現(xiàn)電磁干擾。由電磁干擾發(fā)生情景的剖析歸納可知，傳導(dǎo)電磁干擾源、敏感部件與耦合途徑是形成電磁干擾的必備元素。在電磁場的基本理論中提到數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，在返回途徑的作用下，數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)形成閉合的電流環(huán)路閉環(huán)。以磁場及輻射磁場的波及范圍來看，射頻電流與數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)存在一定的間距，無法實現(xiàn)100%的磁通耦合，從而發(fā)生電磁干擾[3]。

1.3 電磁干擾的傳導(dǎo)

電源零散電線與地下走線彼此交替呼應(yīng)，通過電源網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)到下一單元承接處理。數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)的傳導(dǎo)途徑是利用電網(wǎng)電源干擾其他本不相干的設(shè)施裝置，使供電電源出現(xiàn)過壓、掉電、浪涌以及跌落等不正常的運轉(zhuǎn)現(xiàn)象，影響更多電子設(shè)施的正常運轉(zhuǎn)，其輸出端也會對自身輸出端設(shè)施的電機以及傳導(dǎo)途徑的銅纜等造成損害，降低數(shù)據(jù)中心的運轉(zhuǎn)效率。

2 數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)的基本要求

2.1 建筑信息模型技術(shù)運用

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)可以將傳統(tǒng)煩瑣的平面2D施工圖紙轉(zhuǎn)為可視化、直觀便捷的3D施工模型。在這種3D視圖中可以更好地設(shè)計安排數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)的設(shè)計表達，使布線效率更高，減去不必要的過程，讓管理人員可以更快速直觀地了解到數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)的功能與構(gòu)造空間設(shè)計。

2.2 機柜布置

數(shù)據(jù)中心的布線系統(tǒng)實際上涉及其他電子設(shè)施的互相聯(lián)系以及與操作人員的交互。依據(jù)正確的機柜布置方法為整個數(shù)據(jù)中心的操作人員帶來便利又高效的布線安排。同時，要注意各項機柜后期發(fā)展的移動，為整個數(shù)據(jù)中心后續(xù)發(fā)展留足空間[4]。在合理供電技術(shù)的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)中心的布線系統(tǒng)對整個數(shù)據(jù)中心的運行效率與算法穩(wěn)定度造成了影響。從宏觀規(guī)劃配線角度來看，數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)大致可以分為總配線區(qū)（Main Distribution Area，MDA）、水平配線區(qū)（Horizontal Distribution Area，HDA）、區(qū)域配線區(qū)（Zone Distribution Area，ZDA）、設(shè)施配線區(qū)（Equipment Distribution Area，EDA）等部分。其中：MDA負責骨干線纜、LAN/SAN交換機、路由器、配線架等的安放；HDA特別擔任配線架以及LAN/SAN/KVM交換機的安放；ZDA擔任EDA與HAD之間銜接區(qū)域過線盒/整合點的安放；EDA擔任機柜、機架、出線盒以及其他設(shè)施的安放。就主干系統(tǒng)的建設(shè)來看，采納多模或者單模光纜、銅纜雙絞線承接布線，能夠起到彼此備份的作用。目前，社會對于智能化數(shù)據(jù)中心的需求越來越大。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心發(fā)展還未完全，形態(tài)簡易，各方面修理維護也較為簡單。隨著數(shù)據(jù)中心的不斷發(fā)展，對于修理維護的要求也愈發(fā)苛刻起來，這需要從布線的格局開始盡量考慮到基礎(chǔ)的需求以及后續(xù)發(fā)展需要，建立1個智能化的數(shù)據(jù)中心。

2.3 橋架布置

數(shù)據(jù)中心通常都采納上走線的形式，在各大電子設(shè)施上方設(shè)置強弱電電纜橋架以及光纜橋架。橋架的布置也決定了整個布線系統(tǒng)的大體框架，布線系統(tǒng)的框架落實到橋架上，也有不同的電纜要求。弱電電纜橋架需要使用金屬網(wǎng)格式橋架，而強電電纜則需要使用托盤式橋架，大體外觀上與弱電橋架無太大差別。但將橋架聯(lián)合起來與傳統(tǒng)的布線橋架相比，具有高效便捷、擴容靈活、管理統(tǒng)一的特點。同時，根據(jù)現(xiàn)場具體情況進行細節(jié)調(diào)整，從實際情況出發(fā)，考慮好總體數(shù)據(jù)中心的制冷以及散熱運轉(zhuǎn)程序，在橋架上設(shè)置2層不同路電源線，方便隨時增加纜線施工，統(tǒng)一位置與弧度承接統(tǒng)一管理也可以運用橋架達到更美觀的效果，分別設(shè)置光纜和電纜橋架。

2.4 纜線敷設(shè)

重點的纜線敷設(shè)便是整個布線系統(tǒng)所需要做到最細致的地方建議采納星型構(gòu)造模塊化布線形式，聯(lián)動各條電路敷設(shè)的纜線以及各個區(qū)域的配線橋架，分層堆疊。同時，可以使用理線器承接理線固定，由主配線延伸出其他的子配線，考慮交叉、拐彎、下線以及成端等部位的走線形式，間隔固定，保持一致。

2.5 接地網(wǎng)格

根據(jù)數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)的美觀要求，對接地網(wǎng)格承接設(shè)計。具體而言，傳統(tǒng)的做法更提倡以具有防靜電功能的地板下接地銅條形成接地網(wǎng)格，保障接地的各個點位覆蓋好所需要的地方，同時為上方敷設(shè)與接地網(wǎng)格聯(lián)合1圈接地銅條方便橋架接入地下綜合體。

3 防范和抑制措施

3.1 管理層面

管理層面對人員的管理要做到知識方面的貫徹，關(guān)于各方面數(shù)據(jù)中心操作項目的操作人員的操作知識應(yīng)有較高要求，盡量縮小人為因素對數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)的電磁干擾，從而起到初步防范和抑制的作用。管理層面關(guān)于項目的管理更要依據(jù)各項管理指標以及管理辦法，結(jié)合實際，做到細化、量化相關(guān)技術(shù)標準，建立起全過程、全方位、全覆蓋的精準布線。

3.2 金屬屏蔽

電磁干擾情況的抑制數(shù)據(jù)中心的正常運轉(zhuǎn)具有重要意義，而屏蔽設(shè)計是通過空間傳播電磁干擾的有效抑制手段。例如，磁場屏蔽與電場屏蔽等形式是采納屏蔽設(shè)計抑制數(shù)據(jù)中心中電磁干擾的有效形式。應(yīng)根據(jù)當下實際情況，選擇出適合的電磁干擾防范和抑制措施。采納磁場屏蔽形式抑制數(shù)據(jù)中心中的電磁干擾情況，需要在數(shù)據(jù)中心的布線系統(tǒng)中，運用厚厚的屏蔽體以及高導(dǎo)磁材料對印制電磁板中屏蔽體的磁阻予以減小。同時，可以使用雙層磁屏蔽體這一構(gòu)造對強電電纜承接抑制，達到屏蔽強電場的目的。此外，屏蔽體與被屏蔽體之間拉開間隔，最終達到抑制數(shù)據(jù)中心中電磁干擾的目的[5]。電場屏蔽是抑制數(shù)據(jù)中心中電磁干擾情況的重要屏蔽形式，而采用電場屏蔽承接電磁干擾抑制時，可對屏蔽板的材料與形狀承接優(yōu)化，運用金屬板、金屬網(wǎng)以及金屬盒等金屬材料將電磁場抑制在一定范圍的空間內(nèi)，將電磁場減弱到一定數(shù)量級，讓屏蔽金屬板與受維護設(shè)施盡可能貼近，或是使用帶縫隙的屏蔽罩與全封裝的金屬盒，從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心中電磁干擾的有效抑制。

3.3 接地設(shè)計

在數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)設(shè)計中，經(jīng)常使用的設(shè)計有維護接地、運轉(zhuǎn)接地、防雷接地、屏蔽接地以及防靜電接地等，正確的接地設(shè)計是防范和抑制數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)電磁干擾的重點之一。良好的接地措施可以緩解瞬變的電流電壓來達到減少電磁干擾、抑制電磁干擾的目的。在使用接地設(shè)計對數(shù)據(jù)中心中電磁干擾承接抑制時，認為可以使用2層底層設(shè)計超越25 MHz的數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)，借助多點接地抑制數(shù)據(jù)中心中的電磁干擾。由接地線的線路設(shè)計來做到減少電磁干擾的幅度，也減少電磁干擾對于整個數(shù)據(jù)中心運作的負面影響[6]?；蛘呤菄@單獨的點位進行線路設(shè)計，發(fā)揮地線的維護功能，在整體電場的電容切換時推入可變的調(diào)頻信號層，遠離輸出信號的走線區(qū)域，從而達到有效抑。

3.4 抑制的目的

抑制電磁干擾是數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵性內(nèi)容，對數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的正常性與可靠性有著較大影響。綜合剖析數(shù)據(jù)中心中電磁干擾的形成原因，從數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)中屏蔽、濾波與接地等多方面承接優(yōu)化設(shè)計，加強對數(shù)據(jù)中心中電磁干擾的抑制，從而保障數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)的電磁穩(wěn)定、高效運轉(zhuǎn)。

4 結(jié) 論

綜上所述，在數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)的發(fā)展進程中，各種電磁干擾日益嚴重，已經(jīng)引起人們關(guān)注，面對眾多因素對數(shù)據(jù)中心的影響，需要結(jié)合實際情況，從引起電磁干擾的原因出發(fā)，廣泛應(yīng)用電磁干擾防范和抑制措施，達到數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)運行的預(yù)期效果。