醫(yī)院信息機房的設(shè)計重點

【摘要】? ? 信息機房是醫(yī)院所有信息化數(shù)據(jù)交換的中心，是管理所有IT設(shè)備的核心，是承載醫(yī)院一切數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)。隨著智慧醫(yī)院的發(fā)展需求及醫(yī)院信息化程度的不斷提高，信息機房的特殊地位及重要性日益突出，對機房的穩(wěn)定性及可擴展性提出了更高的要求。本文結(jié)合項目實際案例介紹了醫(yī)院信息機房的選址要求、平面布置及模塊化機房的設(shè)計重點。

【關(guān)鍵詞】? ? 信息機房? ? 模塊化? ? 智慧醫(yī)院

引言：

隨著智慧醫(yī)院的高速建設(shè)和發(fā)展，電子計算機及各類通訊設(shè)備在醫(yī)院中廣泛應(yīng)用，醫(yī)院信息化程度在不斷提高，對醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)、無線網(wǎng)及設(shè)備網(wǎng)的穩(wěn)定運行提出了更高的要求，那么信息機房作為醫(yī)院所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲交換的中心，它的7x24小時安全可靠、穩(wěn)定高效及可擴展性強是保障醫(yī)院正常運行的關(guān)鍵。

本文結(jié)合武漢市某三級甲等綜合醫(yī)院的信息機房設(shè)計案例，對機房的選址、機柜的布置、UPS配電及電池的計算、空調(diào)的設(shè)計、動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、機房裝修及防雷接地等重點設(shè)計內(nèi)容進行闡述，對醫(yī)院信息機房的建設(shè)提出參考性的指導(dǎo)意見。

一、醫(yī)院信息機房的設(shè)計內(nèi)容

信息機房的設(shè)計內(nèi)容主要包括機房選址、機房裝修、機柜布置、照明、UPS配電、強弱電配線、空調(diào)、防雷接地及動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)。

二、醫(yī)院信息機房的建設(shè)目標(biāo)

信息機房是整個醫(yī)院所有網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)交換存儲的中心，是保障整個醫(yī)院業(yè)務(wù)正常開展的核心力量。所以信息機房的建設(shè)目標(biāo)必須是可靠性強、穩(wěn)定性高、可擴展、可容錯，并且要滿足醫(yī)院信息科的使用需求，方便后期維護和管理。

三、項目案例介紹

本項目是一家三甲綜合醫(yī)院的新建院區(qū)，床位1200多張，智能化系統(tǒng)接近30個。信息機房位于住院樓4層，其中模塊化機房面積為130平方，接入機房面積為27平方，UPS間面積為50平方，電池室面積為70平方。機房需按照模塊化機房設(shè)計，并符合《數(shù)據(jù)中心規(guī)范》GB50174-2017中B級機房標(biāo)準(zhǔn)。在保證現(xiàn)有院區(qū)40個IT機柜數(shù)量下，留有一定的擴展空間。整個機房的布線要求全部為機柜上走線，強弱電橋架分開設(shè)置，便于后期線路維護。

四、醫(yī)院信息機房的設(shè)計重點

（一）信息機房的選址

醫(yī)院信息機房是醫(yī)院信息科負(fù)責(zé)管理與維護，它的選址必須滿足閉環(huán)管理，并且與信息科辦公室貼鄰，正上方不能有衛(wèi)生間或廚房等有水的房間。整個信息機房包括模塊化機房、UPS配電間、電池室、前置室、接入機房、運維管理中心、值班室及電子培訓(xùn)教室。其中作為一個三甲甲等綜合醫(yī)院，模塊化機房的面積至少需滿足40個模塊化機柜的安裝，并留有一定的擴展空間。

信息機房有多臺行級風(fēng)冷空調(diào)室內(nèi)機及精密空調(diào)，每臺室內(nèi)機需要配備1臺空調(diào)室外機，所以機房的設(shè)置位置需考慮空調(diào)室外機的安裝及空調(diào)管井的位置，空調(diào)室外機一般放在屋頂并需要水泥安裝底座，空調(diào)管井的面積不能小于500x500mm?？紤]到后期維護及散熱，空調(diào)室外機安裝區(qū)域面積不應(yīng)小于60m2。

對于信息機房的樓板承重要求，模塊化機房和接入機房是8KN，UPS配電間是12KN，電池室是16KN。機房的凈高需滿足靜電地板的安裝高度，考慮到日后維護及管理便捷，強弱電線均采用上走線方式，放置模塊化機柜的區(qū)域梁下凈高需至少保證2.6米。

綜上所述，醫(yī)院信息機房的選址需結(jié)合信息科的需求，在保證樓板荷載、梁下凈高、機房面積、空調(diào)室外機安裝、閉環(huán)管理的條件下最終確定。

（二） IT機柜布置

根據(jù)現(xiàn)在數(shù)據(jù)機房的發(fā)展趨勢及要求，IT機柜一般按照模塊化機柜進行設(shè)計。模塊化機柜將供配電、溫控、機柜通道、布線、監(jiān)控等集成在一個模塊內(nèi)，達到快速交付、按需部署的要求，具有良好的擴容性、綠色環(huán)保、安全預(yù)警及智能化管理功能。

微模塊機柜一般有單排密閉通道和雙排密閉通道兩種選擇，其中單排密封冷/熱通道支持24個IT機柜，雙排密封冷/熱通道支持48個IT機柜，每個機柜尺寸為600mmx1200mm（WxD），高度可選2000mm或者2200mm。一般設(shè)計中通常選擇雙排密封冷/熱通道，24個機柜，機柜高度為2000mm，冷通道寬度為1200mm，這樣一組模塊化機柜的尺寸就是7800mmx3600mmx2330mm（LxWxH）。機柜的正面和背面都需預(yù)留1200mm的操作或檢修空間，用于搬運設(shè)備的通道凈寬不能小于1.5米，如果機房內(nèi)有柱子，特別需要注意機柜與柱子的間距能否滿足維護要求。

每組密閉通道中有1個列頭柜將作為一體化配電柜使用，所以IT機柜數(shù)量實際只有23個，按照醫(yī)院40個IT機柜的需求，至少需設(shè)計2組雙排模塊化機柜，整體IT機柜數(shù)量為46個，滿足一定的擴容需求。

密閉通道組件包括玻璃平移門、固定天窗、翻轉(zhuǎn)天窗、強電弱電走線槽、控制天窗、門禁安裝組件、照明LED燈。模塊頂部具備強弱電走線裝置，走線槽具有信號線和電源線隔離設(shè)計，隔離信號線和電源線的走線。密閉通道具備燈光與告警指示聯(lián)動功能，在微模塊產(chǎn)生告警后可與燈光進行聯(lián)動，至少有4種顏色能夠與緊急告警、重要告警、一般告警、提示告警進行聯(lián)動。密閉通道內(nèi)照明應(yīng)采用LED燈管，保證通道照明亮度不小于300LUX，機房通道照明燈應(yīng)沿通道方向布置，通道照明燈首尾相連，以達到最佳照明效果。密閉通道兩端設(shè)置門禁系統(tǒng)，運維人員須通過識別身份方可進入微模塊內(nèi)部進行相應(yīng)操作。微模塊門禁系統(tǒng)應(yīng)支持指紋、密碼、IC卡的權(quán)限設(shè)置，保證機房設(shè)備的安全性。

（三）UPS配電及電池計算

根據(jù)醫(yī)院信息科的需求，信息機房IT機柜及空調(diào)在未接入柴油發(fā)電機的情況下，UPS后備時間需至少保證3個小時，其中機房空調(diào)的配電也需納入UPS計算范圍。UPS配電容量乘以0.7系數(shù)=實際用電功率。

實際用電功率主要包括IT機柜、行級風(fēng)冷空調(diào)、精密空調(diào)、照明及插座的功率總和。IT機柜用電和動力用電（包括空調(diào)、照明、插座）分開設(shè)置UPS主機及配電柜。首先計算IT機柜的用電功率，每個IT機柜按3KW計算，每個接入機柜按1KW計算，46個模塊化機柜+6個接入機柜就是144KW，按同時系數(shù)0.9計算，實際功率為144KWx0.9=130KW。130KW/0.7=186KVA，所以選200KVA的UPS主機1臺，考慮UPS主機需要冗余，IT機柜配置2臺200KVA UPS主機，雙UPS主機供電提高機房核心設(shè)備運行的穩(wěn)定性。每個行級風(fēng)冷空調(diào)的制冷量為35KW，電功率為35KW/2.5=14KW，8臺行級風(fēng)冷空調(diào)總共112KW，每個精密空調(diào)按4KW考慮，7臺精密空調(diào)總共28KW，所以總用電功率為112+28=140KW，按同時系數(shù)1.0計算，實際用電功率為140KW，UPS主機容量為140/0.7=200KVA，選擇1臺200KVA的UPS主機。

UPS間將設(shè)置2臺市電輸入配電柜，市電輸入配電柜1供電給IT UPS主機1和動力UPS主機，市電輸入配電柜2供電給IT UPS主機2和動力配電輸出柜。如上圖所示。IT UPS主機1和IT UPS主機2給密閉模塊1和密閉模塊2輸入開關(guān)供電。動力配電輸出柜給密閉模塊1和2內(nèi)的行級風(fēng)冷空調(diào)及所有精密空調(diào)、機房照明及插座供電。

電池數(shù)量需按照每單格功率計算，計算公式為W=PL÷（Vf÷2*η）（watts/cell）。其中PL為負(fù)載功率=130KW+140KW=270KW。Vf為電池組額定電壓，每組12V電池數(shù)量40只，電壓為480V。η為電池逆變效率，取值0.94。所以W=270000÷（480÷2*0.94）=1196（watts/cell）。根據(jù)后備時間3小時的要求，電池終止電壓按1.80V/cell取值，查閱12V 200AH的電池參數(shù)表，3小時的每單格功率為108.5W/cell，所以需要1196÷108.5=12組，所以共需要40x12=480節(jié)12V 200AH電池?？紤]到工作人員方便管理與維護，電池架的高度不宜過高，一般按照1.5米高度排布。電池組之間需留800mm的維修通道。

（四）行級風(fēng)冷空調(diào)及精密空調(diào)的計算

每組模塊化機柜包含23個IT機柜，用電功率為23x3KW=69KW，按照1.2冗余系數(shù)考慮，69KWx1.2=82.8KW。根據(jù)產(chǎn)品手冊，行級風(fēng)冷空調(diào)制冷量只有25KW/35KW/45KW三種規(guī)格，82.8KW/25KW=3.3臺，考慮冗余1臺總共需要5臺;82.8KW/35KW=2.3臺，考慮冗余1臺總共需要4臺;82.8KW/45KW=1.8臺，考慮冗余1臺總共需要3臺。綜合考慮選35KW制冷量的行級風(fēng)冷空調(diào)經(jīng)濟性最好，所以1組模塊化機柜選擇4臺35KW制冷量的行級風(fēng)冷空調(diào)。模塊化機房不需再單獨設(shè)置精密空調(diào)來保證環(huán)境溫濕度，但UPS間、電池室和接入機房需要設(shè)置精密空調(diào)。UPS間的制冷量計算方式為UPS容量x0.04發(fā)熱系數(shù)+機房面積x0.2KW/m2=420KWx0.04+50.24m2x0.2KW/m2=26.8KW，精密空調(diào)也按1臺冗余設(shè)計，選用12.5KW制冷量的精密空調(diào)3臺。接入機房的制冷量=1KWx6x1.2+27.1m2x0.2kKW/m2=12.62KW，按1臺冗余設(shè)計，選用12.5KW制冷量的精密空調(diào)2臺。電池室的電池基本沒有發(fā)熱，維持電池壽命最佳25℃的環(huán)境溫度即可，所以電池室的制冷量僅計算房間負(fù)荷=70.02m2x0.2kKW/m2=14KW，選12.5KW制冷量的精密空調(diào)2臺。

（五） 機房動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置

影響機房安全的隱患主要包括電源系統(tǒng)不穩(wěn)定、室溫過高、機房漏水、機房進出管理不當(dāng)、空調(diào)及新風(fēng)故障、明火管理不當(dāng)及機房溫度過高或過低。動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)就是針對機房運行維護中的安全隱患，對動力、環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)、安保等進行集中監(jiān)控和管理，提高運維效率，保障機房安全。

動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)包括密閉通道智能管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)中心智能管理系統(tǒng)。其中密閉通道智能管理系統(tǒng)包括模塊內(nèi)智能控制器、指紋/密碼/刷卡門禁系統(tǒng)、智能插座、照明系統(tǒng)-LED燈、煙感/溫度/濕度檢測、水浸傳感器、溫濕度傳感器等配套組件。微模塊智能控制單元提供整體的環(huán)境和動力監(jiān)控接口，實現(xiàn)對微模塊內(nèi)配電、制冷、環(huán)境等設(shè)備的不間斷監(jiān)控。供電鏈路設(shè)備具備供電全鏈路顯示功能：從密閉模塊的總輸入到IT機柜的PDU，整個配電拓?fù)湔故尽㈤_關(guān)狀態(tài)、能量流圖、設(shè)備故障狀態(tài)、支路對應(yīng)關(guān)系、關(guān)鍵信號參數(shù)（電壓、電流、溫度等）均能可視化顯示。為滿足網(wǎng)絡(luò)安全要求，監(jiān)控系統(tǒng)的軟件、采集器硬件可以滿足網(wǎng)絡(luò)安全的要求，可以通過行業(yè)主流的病毒與漏洞軟件的安全掃描，通過智能聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證。如上圖所示，密閉通道智能管理系統(tǒng)通過微模塊采集器上傳至動環(huán)管理服務(wù)器。

數(shù)據(jù)中心智能管理系統(tǒng)包括動力環(huán)境監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)軟件、短信告警模塊、交換機、設(shè)備接入采集器、溫濕度傳感器、氫氣傳感器、可視化管理軟件、遠(yuǎn)程管理軟件、漏水檢測報警器、漏水檢測感應(yīng)線、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機、紅外半球式網(wǎng)絡(luò)攝像機、UPS接入管理授權(quán)以及配電柜接入管理授權(quán)。所有數(shù)據(jù)上傳至動環(huán)管理服務(wù)器。

整個管理平臺實現(xiàn)了精細(xì)化運營、集中化管理及智能化運維的功能，具體包括運維總覽、實時監(jiān)控、告警管理、安防管理、電池管理、溫度云圖并支持手機移動訪問，讓IT管理人員能清楚的了解機房的各項運行指標(biāo)，及時發(fā)現(xiàn)問題，保障機房設(shè)備的穩(wěn)定運行。

（六） 機房裝修及防雷接地

機房裝修包括天花、地面、墻面裝飾。機房頂部安裝優(yōu)質(zhì)方型厚鋁合金天花吊頂。機房的凈空應(yīng)保證2600mm以上。安裝鋁合金天花板之前應(yīng)對樓板底進行防塵處理，涂刷防塵漆。機房地面經(jīng)找平、防潮、防塵處理后，并涂刷防塵漆，敷設(shè)15mm厚的鋁箔橡塑保溫棉（B級阻燃），地面敷設(shè)防靜電活動地板，安裝高度為300mm。機房入口區(qū)域做踏步臺階或坡道，表面鋪設(shè)防滑地膠。各設(shè)備機拒及機架應(yīng)裝設(shè)承重基架，滿足承重荷載要求。機房采用聯(lián)合接地方式，在架空地板下安裝30x3mm銅帶組成接地匯集銅母排網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸不大于1200x1200mm，銅排交又連接處均采用銅制端子。固定地面通過高強度絕緣子。接地匯集銅母排網(wǎng)應(yīng)與接地干線、接地引出線可靠連通。主機房內(nèi)所有防靜電地板、天花吊頂、工作臺等必須進行靜電接地，不得有對地絕緣的孤立導(dǎo)體天花、墻面龍骨要求采用不少于6mm2的雙色地線連接后再用16mm2的雙色地線與接地匯集銅母排相連。室外電源、信號線路進入機房采取加裝防浪涌保護器等防雷措施。

五、結(jié)束語

醫(yī)院信息機房是醫(yī)院所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的核心，是保障醫(yī)院正常運行的關(guān)鍵樞紐，它的高可靠性、易擴容性、高維護性、高密度性、經(jīng)濟性、智能性、綠色節(jié)能是我們建設(shè)的終極目標(biāo)，也是指導(dǎo)我們設(shè)計的基礎(chǔ)要求。針對每個醫(yī)院不同的建設(shè)要求、項目特點及土建條件，對信息機房各項重點設(shè)計內(nèi)容進行全盤綜合考慮，設(shè)計成果才能最終滿足醫(yī)院的使用要求，達到理想的運行效果。

作者單位：楊蘇敏? ? 中冶南方武漢建筑設(shè)計有限公司

參? 考? 文? 獻

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