第四節 機房工程

機房工程是指為確保信息集成系統的計算、交換、存儲、控制等核心設備能安全、穩定和可靠運行，而設計配置的基礎工程，機房基礎設施的建設不僅要為機房中的系統設備運營管理和數據信息安全提供保障環境，還要為監所工作人員創造健康適宜的工作環境，必須滿足計算機等各種微機電子設備和工作人員對溫濕度、潔凈度、電磁強度、噪聲干擾、電源質量、防雷接地等的要求。

機房的設計需通過建設位置的實地勘察，依據國家有關標準和規范，結合所建各種系統的運行特點進行總體設計，建設一個布局合理、有現代感、功能完備、安全可靠、設施先進、綠色環保、投資合理的現代化計算機中心機房，切實為主機服務器等設備提供一個安全、可靠、溫濕度及潔凈度均符合要求的運行環境，同時為相關工作人員提供可進行服務于網絡系統的管理、軟件開發、硬件維修等方便、快捷、舒適的工作環境。監所監控指揮中心及數據中心機房按照《電子信息系統機房設計規范》（GB50174—2008）中B級機房（冗余型）相關要求進行建設，其余分控中心按C級機房（基本型）相關要求進行建設。

主要包括以下幾方面：機房裝飾裝修系統、機房空調和新風系統、機房供配電和照明系統、UPS不間斷電源系統、機房防雷接地系統、機房環境監控系統、機房氣體消防系統等。如圖1.8機房設計圖所示。

圖1.8 機房設計圖

一、微型模塊化數據中心

如今，模塊化數據中心是數據中心建設領域最為火熱的概念之一。模塊化的建設方式能夠大大縮短數據中心的建設周期，節約成本，同時使得數據中心施工變得簡便快捷。

微型模塊化數據中心（一體化機房），是一種集IT機柜、制冷、不間斷電源、消防、照明、監控、布線、安防等功能模塊于一體的模塊化數據中心產品，其構成單元均是符合業內通用規范的標準化產品。微模塊的神奇就在于在數據中心施工現場，工人通過簡單的拼裝、連接，即可實現微模塊的整體交付，就像搭起積木一樣簡單、便捷，能夠大大縮短施工周期，降低施工難度，保證工程按時、準確、有序完成。如圖1.9微型模塊化數據中心所示。

圖1.9 微型模塊化數據中心

通過對微模塊及其功能單元的容量、尺寸、接口及主要技術方向進行標準化定義，使微模塊具備了工業產品化、標準化的特點，每個微模塊的功能單元均可以在工廠預制，在數據中心現場拼裝成微模塊，多個微模塊集群組成一個成規模的數據中心機房——這樣多個機房最終形成了數據中心園區。

在很多領域，如通信運營商、政府、企業、教育等行業中，也有很多用戶采用了微模塊的思路進行數據中心建設。微模塊數據中心建設周期可大大縮短，傳統數據中心實施階段需要7～8月，采用微模塊建設縮短至2～3個月。如圖1.10一體化機房布置圖所示。

圖1.10 一體化機房布置圖

二、機房裝飾裝修系統

在保證機房設備安全運行和滿足機房的使用功能的前提下，需合理地運用裝飾材料，對機房空間進行美化，增加機房空間的層次感，體現機房設計的人性化特點。同時，機房裝修還應與空調通風系統、消防系統的設計很好地融合，關注空調通風子系統對于裝修工程的密閉要求，關注氣體滅火子系統對于結構承壓能力于裝修材料選擇上的影響，在機房整體工程中各子系統綜合考慮、密切配合，才能得到一個適合的、完全的整體裝修工程。

另外，機房的設備布置應滿足機房管理、人員操作、物料運輸、設備散熱、設備安裝和維護的要求。由于數據中心機房內設備擺放密集，如何在有限的機房區域內擺放盡量多的設備是一個難點。在設備擺放時應充分考慮設備間距問題，結合地板，以及空調送風通道原理，機柜擺放時遵循“面對面，背靠背”原則，使安裝距離滿足規范要求，從而達到設備數量最大化，為設備擴展預留充分空間。

三、機房空調和新風系統

智能化機房中的IT設備在運行中散熱量大而且集中，散濕量極小，散熱量的95%是顯熱，熱濕比極大，焓差小。在這種情況下，空氣處理可近似為一個等濕降溫過程。根據熱的傳播方式分析，疏散顯熱的最有效方式是對流，這就需要大量的冷風將熱量帶走。

中央空調等舒適型空調主要考慮人體對環境的要求，不具備大風量。機房專用精密空調充分考慮了計算機設備的特點，在相同制冷量的基礎上，加大了風量，加之專用的送回風風庫，送、回風均勻，能夠較為迅速、有效地帶走機器熱量。

計算機設備除了對溫度有要求外，對濕度亦有要求。專用空調實現了對濕度的自動控制，使計算機設備無論在極濕潤的夏季還是在極干燥的冬季都能在恒濕狀態下正常工作。

此外，機房對潔凈度亦有嚴格的要求，這個要求遠遠高于辦公用房。由于舒適型空調送風方式的特點決定其不能滿足此要求。而專用空調中有效過濾系統，可隨時更換過濾網，方便、省時、經濟。

因此，對于設備密集的設備機房，機房空調應選擇專用的恒溫恒濕精密空調，才能保證空氣潔凈度及溫濕度控制達到機房設計要求。設備開機時對機房內溫濕度的要求如下：溫度保持在23℃±1℃，相對濕度在40%～55%之間，溫度變化率小于5℃/h并不得結露。

另外，根據《數據中心建設規范》（GB50174-2017）的相關規定，主機房應維持正壓，與其他房間、走廊的壓差不宜小于5Pa，與室外靜壓差不宜小于10Pa。采用新風機從新風室取風，新風口與精密空調回風靜壓箱相連接。新風機要求具備初效、中效過濾及預冷處理，并能與消防聯動，引入機房的新風管必須安裝自動防火閥，如果發生火災能及時自動關閉，防止火災擴大。同時，根據《氣體滅火系統設計規范》（GB50370-2005）的相關規定，氣體滅火防護區應設置氣體消防事后排風系統，通風換氣次數應不少于每小時5次，通過風管引至排風井進行排風。

四、機房供配電和照明系統

計算機機房的供電應380/220V電壓、50HZ頻率和三相五線制（即TN-S系統）的配線方式供電，供給機房用電。

計算機機房的設備供電應按設備總用電量的20%進行預留（按實際運行負載為20%）。

機房內的重要設備均采用UPS不間斷電源和市電雙回路供電。為防止閃電雷擊及操作過電壓對設備造成的危害，機房專用動力配電柜進線處裝設過壓保護裝置，以消除線路上產生的瞬時高壓尖峰脈沖。保證計算機設備穩定運行，不受損壞。

計算機機房內設備電源的電壓變化應在220V±5%之內，頻率變化在50Hz±0.2Hz之內。

保證電源運行時滿足三相基本平衡，設計時將單相負荷均勻分配在各相上。

機房照明設計標準主要指標為照度。

照度E：光通量投射到物體表面時，即可把物體表面照亮，照度就是光通量的表面密度，即射到物體表面的光通量φ與該物體表面的面積S的比值，即E=φ/S（其中照度的單位為勒克斯Lx）。

在考慮機房的照明時，還須同時將照明的均勻度、照明的穩定性、光源的顯色性、眩光和陰影等要求提到日程中來，這些因素也將對操作人員和維護人員產生不可低估的影響。

由于中心機房里各功能區的分工不同，對照明中的照度要求也不相同，機房區的平均照度可距地1400米的直立工作面照度大于500Lux在機房內加裝三臺應急照明燈，以解決突然斷電情況下的應急照明。3個照明燈盤，保持與現有機房內的燈盤方向一致。

五、UPS不間斷電源系統

供電部分是機房建設中的重中之重。機房供電的高可用性是建立在電力系統從UPS的選型、配電系統設計、配電線路規劃以至插座設計，并將整個系統進行嚴格的組合安裝這樣一個完整的工程基礎上的，并使電力系統中的每一環節都具備擴展性和可管理性。機房、設備間配備UPS電源，持續供電時間不少于2h。

應準確統計出所有設備的負荷功率，并進行負荷計算，依據計算負荷選擇UPS電源，設計UPS的冗余系統。機房內的供配電系統，空氣開關配置的參數性能要穩定，配電系統中設置完善的繼電保護，在交流線路的入口端設置浪涌電壓保護器，以防護浪涌對設備的危害。UPS輸出供電線路應盡可能短，以確保UPS供電的質量。在工程實施階段，UPS及配電管線的安裝非常關鍵，必須在施工的全過程中進行全方位的質量控制。對定制的配電柜等設備要進行監制，系統安裝后，在正式投入使用前，應做好檢測并記錄測試結果，做好空載試運行，確保工程安裝質量，從而提高UPS供電系統不間斷運行的安全可靠性。機房內地板下的配電線路應采用導線穿金屬線槽或金屬管敷設，電源線應盡可能地遠離計算機信號線，并避免并排敷設，當不能避免時，應采取相應的屏蔽措施，并做好接地，以最大限度地避免電磁干擾。

電源標準機架式的設計：標準機架式設計，能安裝于標準機柜內，且具有多路輸出，消除了當前安防監控系統中攝像機、光端機等單路供電電源種類繁多、質量良莠不齊造成的機柜內雜亂現象及安全隱患，確保了系統集成的規范性和標準化。

電源的短路保護：電源每路輸出端口都有先進的PPTC自恢復限流保護，即當接入某通道的前端設備（攝像機及電源線等）發生短路時，該通道自我保護，不影響其他通道正常供電，故障排除后，該通道自動恢復供電。

電源機箱的通風與散熱：設備具有良好的通風散熱系統，利于長期穩定工作。

六、機房防雷接地系統

根據《建筑物電子信息系統防雷技術規范》等國家標準及規范要求，需對供電系統設置3級電涌保護器（SPD）進行保護。第一級防護由強電方在建筑物總配電進線處設計安裝。此后，在各機房配電箱（柜）內的輸入端，并聯安裝二級防雷保護器，在UPS輸出端加裝三級防雷保護器。同時可在弱電間及智能化機房內的重要設備供電端，串聯插座式電源防雷器。

另外，針對視頻安防監控系統、綜合報警系統、公共廣播系統等從室外引入的各類線纜，應安裝相應的信號線路浪涌保護器。

機房接地系統是確保設備和人身安全的重要技術措施。在機房主墻體四周采用4mm×40mm紫銅排線作為等電位連接帶，與地板支架之間采用6mm2雙色接地線跨接，且采用16mm2的接地線與機房等電位聯結LEB端子板相連，然后用95平方導線將接線端子排與大樓聯合接地網相連，接地電阻應≤1.0歐姆。

機房區域內所有的設備機柜、機架、金屬線槽、鋼管、弱電設備防靜電接地、安全保護接地、浪涌保護器（SPD）接地端等均以最短距離與機房等電位連接網絡的接地端子連接；UPS電源輸出端的中性線（N極），必須與接地裝置直接引來的接地干線相連接，做重復接地。機房區域外的弱電系統機柜，如壁掛式機柜、配電箱等，凡是正常不帶電，而當絕緣破壞有可能呈現電壓的所有設備金屬外殼均應可靠接地。

安裝于建筑物外的技防設施應按GB50057的要求設置避雷保護裝置。

七、機房環境監控系統

機房內運行著大量的精密貴重設備，這些設備的正常穩定運行，對周圍環境的要求非常高，要求環境長時間保持在一個相對較小的變化范圍內，否則會影響設備壽命或導致設備損壞。我們根據機房的實際需求，為機房配置溫濕度傳感器、水浸探頭等環境監測設備，監測機房環境，這些環境信息通過動環主機實現數據集中上傳。如圖1.11機房環境監控系統所示。

（一）溫濕度檢測模塊

為了確保機房設備安全可靠地運行，需要在機房的各個重要部位，裝設溫濕度檢測模塊，一旦發現溫濕度越限，即刻啟動報警，進行空調開啟或調溫等聯動，并提醒管理人員及時處理，同時系統記錄下的溫濕度數據和變化曲線可供機房管理人員參考，以方便根據當地各季節的溫濕度狀況適時調整，及時防范因溫濕度變化而造成不必要的設備損壞。

圖1.11 機房環境監控系統

（二）漏水監測系統

機房的地板底下有諸多漏水隱患，如空調機組的沖洗水回路、排水管等。由于機房區地板下強電、弱電、地線、電纜縱橫交錯，如不慎發生漏水，不及時發現并清除，后果將不堪設想。正因為機房漏水危害大，又不容易發現，對機房內的漏水狀態進行實時的檢測是十分必要的。

（三）供配電監測系統

機房一般的設備都是通過市電供電，重要的設備通過UPS供電。如果市電斷電的話，機房內的核心系統設備就無法長時間正常工作，帶來巨大損失。同時如果長時間不處理，空調不能正常運轉，造成室內溫度升高，影響設備的使用壽命并給機房帶來安全隱患。

機房用電設備多，用電量大，對供電穩定性要求高，且擔負著系統的核心運算和處理，市電斷電后，如果不及時處理，會造成巨大損失。同時如果供電長期不穩定，也會影響設備運行壽命，甚至損壞設備。為了保證機房系統的長期穩定運行，對供配電的監測就尤為重要了。

（四）UPS監測系統

UPS即“不間斷電源”，能夠提供持續、穩定、不間斷的電源供應，主要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態開關等幾部分組成。UPS主要起到兩個作用：一是應急使用，防止突然斷電而影響正常工作，并給設備造成損害；二是消除市電上的電涌、瞬間高電壓、瞬間低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”，改善電源質量，為系統提供高質量的電源。

UPS是機房中提供穩定電源的關鍵設備，機房中許多重要設備如服務器、小型機、路由器等，都需要使用穩定的不間斷電源，以防止數據丟失和系統癱瘓帶來嚴重損失，因此監管好UPS系統非常必要。

八、機房氣體消防系統

計算機機房的滅火設備，通常要求采用CO2自動滅火系統、鹵代烷1301自動滅火系統、INERGEN（煙烙盡）氣體滅火系統，禁止使用水、干粉及泡沫滅火劑，以防止對電子計算機設備造成二次損害。目前在有人值守的機房，主要采用七氟丙烷滅火系統。安防系統建設應按GB-50016的要求設置消防及報警設施。