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由于计算机设备的集成度和网络化程度越来越高,信息系统更依赖于高可靠性网络中心的连续运行。网络中心的高可靠运行需求给机房的现场环境带来了更高的要求。
网络中心机房建设内容:
机房装修系统
机房布线系统(网络布线、电话布线)DDN、卫星线等布线)
机房屏蔽、防静电系统(屏蔽网、防静电地板等)
机房防雷接地系统
机房安全系统(防盗报警、监控、门禁)
机房环境监测系统
机房(精密)空调通风系统
机房服务器及网络设备机柜/机架
机房照明及应急照明系统
机房UPS配电系统
机房设备远程控制管理系统(KVM)
下表为机房建设的基本参数要求:
如何设计网络中心机房?
在设计网络中心机房之前,必须确定所需的机房面积。如何计算所需的机房面积?
用户未确定的机房场地和面积,可参照《机房建设标准》计算
1、网络中心机房的组成应根据计算机运行特点和设备的具体要求确定,一般由主机房、基本工作室、第一辅助房、第二辅助房、第三辅助房组成。 2.网络中心机房的使用面积应根据计算机设备的形状和尺寸来确定。如果计算机设备的形状和尺寸没有完全掌握,电子计算机房的使用面积应符合以下规定:
一、主机房面积可按以下方法确定: 1.计算机系统设备已选型时,可按下式计算: A=K∑S (2.2.2-1) 式中A-计算机主机房使用面积(m2); K-取值为5~7的系数; S-计算机系统和辅助设备的投影面积(m2)。 2.当计算机系统设备尚未选择时,可按以下公式计算: A=KN (2.2.2-1) 式中K-单台设备占用面积4.5~5.5(m2/台); N-计算机主机房内所有设备的总台数。 二、基础工作室与第一类辅助房面积的总和,应等于或大于主机房面积的1.5倍。 三、上机准备室、外来用户工作室、硬件和软件人员办公室等。.5m2~4m2计算。
在确定设计网络中心机房的面积和位置后,应确定机房的布局:即根据机房的平面和用户的需要,按照机房的施工规范和相关标准进行合理的布局。
机房布局需要考虑以下几点:
1.不仅要考虑提高主机房有效面积的利用率,还要考虑人员和设备的进出通道,避免人员频繁穿越机房区域;还要体现企业机房的美观和科技形象。
2.机房平面和空间布局应具有适当的灵活性,以增加设备的容量或扩建。
3.尽可能合并和减少辅助机房房间,提高主机房和一类辅助房间的利用面积。
4.方便设备摆放和人员操作,满足空调制冷和电源配电的需要。
5.进出通道布局合理,便于机房管理人员、维修人员、访客合理分流。
6.在设计机房布局时,需要与用户沟通,深入了解用户对布局和功能区的需求,最终确定布局后才能进行下一步工作。
机房的功能布局一般分为:
监控室:网络管理人员工作、值班场所、监控室与主机房相连,主要监控管理主机房,减少人员频繁进入主机房。
数据室:存储数据的房间。
配电室:负责整个主机房关键设备的配电,放置UPS以及电池系统。
钢瓶房:放置气体消防的钢瓶房,要求开门方向面向消防通道,确保危急时刻的快速处理。如果小型机房使用无管网,则无需设置。
辅助功能区:
会议接待室:为机房参观者和内部机房管理人员准备的临时接待场所。
主机房不能进行硬件维护和软件开发室:设备维护和软件开发测试。
休息室:为机房管理人员提供值班休息场所。
值班及更衣室:值班及更衣室设置在机房入口处,便于管理和人员进出。
卫生间和卫生间:卫生间和卫生间设置靠近管理人员主要工作的区域。
功能区布局基本原则:
机房系统是一个封闭的区域,禁和防火门设置在走廊两端;
主机房周围(介质库、监控室)是与机房相同的保护区,应设置在机房内;
配电室、钢瓶室输出管道尽可能靠近主机房,管道简单,节省投资;
监控室和主机房一般位于主机房隔壁,主要是主机运行监控管理、环境物理参数监控、摄像监控系统等;
消防、门禁安全监控另设值班室24小时及时监控。
以下是机房布局设计。请根据上述设计原则自行分析:
机房布局设计完成后,可根据机房各系统进行详细设计。
第一个子系统:机房装饰装饰
在以往的机房建设设计方案中,更多地强调了计算机设备的技术要求,而忽视了掌握这些重要设备的人的需求,大多数机房环境会给人一种沉闷、单调、无聊的感觉。目前的机房装饰设计方案需要考虑:以人为本,充分考虑人与环境、人与机器、机器与环境的亲和力和协调。
在机房装修设计中,遵循简洁、活泼、大方的宗旨,强调规范、标准、实用。
机房装饰材料气密性好,无灰尘,易清洁,变形小,防火防潮;应选择哑光材料,避免机房内各种干扰光(反射光、折射光、弦光等)。
机房装修工程直接决定了整个数据机房的外观形象,可采用活泼现代的设计风格。此外,由于数据室功能的特殊性,数据室的装饰设计不仅必须遵循美观实用的一般原则,还必须满足环境(包括温湿度、照明、清洁度、电磁屏蔽等)的特殊要求。
地面:地面装饰是指机房内铺设优质高密度抗静电活动地板(系统电阻值范围:1.0×10的5次方~1.0×108次方),符合GB《计算机房活动地板技术条件》要求6650-86。
墙面:墙面装饰是指机房墙面采用轻钢龙骨架+纸石膏板作为基层,采用铝塑板装饰。或用彩钢板装饰。
隔断:隔断是指机房的功能分区采用防火玻璃或轻质隔断。一般主机房监控室采用防火玻璃;轻质隔墙或砖墙用于需要秘密的功能区。
天花板:天花板是指机房采用铝合金微孔扣板的天花板 ,达到防尘、吸美观。
窗门:根据需要在机房出入口和各功能区设置合适的门窗。原则上,主机房完全封闭,没有窗户,只有门,其他功能区适当设置通风窗。
保温:为防止凝结和节能,采取保温措施控制平面、立面保温和热量损失,在屋顶/地面铺设防水防火保温材料,改善机房保温,防止凝结。一般做法是在安装精密空调的功能区的地板和天花板上铺设保温棉,以达到保温的功能。
第二个子系统:机房供配电子系统
机房供配电系统是机房工程的关键项目,是综合供配电系统,不仅要解决计算机设备的电力问题,还要解决其他辅助设备的供配电问题,如计算机用恒温恒湿器(空调)、机房照明系统用电、安全消防系统用电等。下表为机房供配电指标,分为三级。
设计符合计算机运行要求的供配电系统,首先要确定供电等级。根据计算机的工作性质和重要性,计算机房的供电等级分为三级。
一级负荷计算机房。这类机房是指国防建设、生产、交通、金融、航空管理等部门的机房。如果这些部门的机房突然停电,导致严重人身伤亡等恶性事故,造成不可弥补的重大损失。因此,这类机房应采用一种电源-不间断电源系统。
二级负荷计算机房。此类机房是指科研单位和部分应用计算机控制系统的生产单位的机房。一旦这些单位的机房突然中断供电,将在一定程度上影响生产、运输和通信,给国民经济造成一定损失。这类机房一般采用二级供电——需要建立备用供电系统。
三级负荷计算机房。这类计算机房是指应用计算机进行一般统计、查询和情报检索的机房。如果这些机器突然中断供电,虽然会影响工作,但一般不会造成太大损失。这类机房一般采用三种供电方式——按一般用户供电。
确定供电等级后,应选择实用的供电方式。供电方式的选择应根据设备、场合、环境、供电条件等实际情况,在了解各种供电方式特点的基础上进行设计和施工。
机房供配电系统需要向以下设备提供电源:
不间断电源(UPS);空调(包括精密空调、机房专业空调、普通空调);照明;电源插座的维护。
而不间断的电源系统(UPS)还需要向以下设备提供电源:
小型机器(甚至更高级别的计算机);服务器;存储设备;网络设备(交换机、路由器、防火墙等);应急照明;消防系统;环境监测系统;机房门禁、安全监测系统。
在设计过程中,需要制作配电图,然后根据需要配置配电柜、电力电缆、电源插座、接线路由等。以下是机房的基本配电图,大型机房要复杂得多。
第三个子系统:机房综合布线系统
机房综合布线系统为机房内部提供基本的网络通信链路,在每个机架上提供结构化的布线槽,为每个机架提供局域接入服务。
综合布线系统可采用下线布线或上线布线。
一般采用光纤和六种布线,将服务器柜、小型机、存储服务器聚集到网络柜中,提供高速(1万M以上)输出网络。
第四个子系统:不间断电源系统(UPS)
连续电源系统(UPS)配置方法:
UPS功率应根据机房使用UPS计算电源设备总功率,余量为20-30%。
机房使用UPS由于电源设备的总功率和后备电池时间一般由用户确定,UPS属于专业设备,一般由所选厂家根据用户需求对待UPS配置电池并提供整体解决方案,我们需要将其整合到我们的解决方案中。梅兰是著名的制造商APC、山特、科士达、台达、爱默生等,都有相应的厂家技术支持。
怎样选择UPS?
很多用户都在确定UPS在动力方面,由于资金的困扰和对UPS不太了解,往往从目前机房设备的容量中选择UPS这将导致功率UPS功率容量与负载相同或略大。其实这样的选择是不明智的。选购UPS电源时,应根据自身电网条件、用电环境、自然环境、用电设备的特殊要求、应用和维护水平等因素确定满足要求UPS电源。建议用户从以下几个方面确定所选择UPS功率。 1、确定所需UPS的类型 1)根据负载对输出稳定性、切换时间和输出波形的要求,选择在线、在线互动、备份、正弦波和方波UPS。在线式UPS输出稳定性和瞬时响应能力强于其他两种,对非线性负载和感性负载的适应性强。对于一些更精密的设备,更重要的设备需要在线UPS。避免在一些市电波动较大的地区使用交互式和后备式。如果使用电机配短延迟UPS,推荐在线式UPS。
2)UPS作为基本的供电设备,最重要的是可靠性。一般来说,功率更大UPS的MTBF(平均无故障时间)远高于小功率UPS的MTBF。因此,考虑到可靠性,应选择功率较大的UPS。 3)从投资成本或扩张的角度来看,建议用户根据建设资金和未来3~5年的业务发展采取投资到位的方式;或者边成长边建设,选择升级扩张UPS避免因资金不足或业务发展预测不到位而造成的重复投资损失。 2、确定所需UPS如果没有特殊的行业标准要求,建议考虑以下方案: 1)计算所有负载的总和(S=S1 S2 …… Sn),单位:VA;UPS的容量≥S÷0.8(考虑UPS抗冲击能力和扩容需求) 2)后备满载供电时间不少于30分钟。 在确定UPS在功率值之后,还需要考虑UPS备用时间:标准型,备用时间为5~10分钟;长延时,备用时间为1~8小时,保证长时间运转;任意配置,可根据用户特殊需求定制。 3、考虑断电保护的性能以及电池的后备时间 UPS依备用时间可分为标准型及长延时型。标准型UPS备用时间为5-15分钟,长效型为1-8小时,甚至更长。假如您的设备停电时,只需要存盘、退出即可,建议选用标准型UPS;假如您的设备停电时,仍须长时间运转,那须选用长效型UPS。 4、附加功能为了提高系统的可靠性,建议采用UPS热备份系统,可以考虑串联热备份或并联热备份。小容量的UPS(1~2KVA)还可以选用冗余开关。可以选用远程监控面板,实现在远端监视和控制UPS的工作。可以选用监控
软件,实现计算机和UPS之间的智能化管理。可以选用网络适配器,实现UPS的网络化管理(基于SNMP)。在某些多雨多雷地区,可以配用防雷器。还要考虑是否能够对网络使用和对外设进行保护。因为外设越来越齐全(如打印机、扫描仪),这部分设备也同样需要保护。是否具备电缆线浪涌保护和数据线浪涌保护功能?在无人值守时是否能够进行自动的系统关机?另外,因为用户商用桌面的UPS多放在自己的身边,所以在产品的设计风格、制造工艺方面也是需要考虑的。 5、服务能力 ,每个用户的网络特点、电力环境都不相同,电源保护要求也随之变化。用户在使用UPS时可能遇到的种种问题也不尽相同,用户希望自己购置的是完全适合实际需求的产品和服务,而且关心设备投资的短期、长期回报率及投资风险。而现实是,绝大多数用户缺乏这方面的专业人员,所以,优质的服务体系和主动的服务态度也成为用户选购UPS时必须考虑的一个重要因素。
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第五个子系统:机房精密空调
中心机房内都安装有重要的计算机设备如小型机、存储服务器服务器及网络设备,而使用精密空调才能确保机房内各种网络等重要服务器能可靠稳定、并在最佳状态下运行的基础。
以下表1和表2分别为机房在开机时和停机时的温湿度要求。
表1 开机时机房温、湿度要求
表2 停机时机房温、湿度要求
机房精密空调配置:
首先需要计算空调的负荷,这是比较专业的,所以需要专业厂家提供技术支持。
但是我们需要了解以下的数据:
主设备的数量/用电情况;
机房面积及净空高度;
厂家就可以确定精密空调的容量及配置。
机房精密空调送风方式
机房专用恒温恒湿空调的送风模式主要有2种:上送风或下送风方式。
目前采用较多的仍是下送风、上回风方式,这种送风方式的最大优点在防静电地板下面形成一个巨大的静压箱,送风均匀,机房环境温湿度均衡性较好,但要求
在楼板上覆盖隔热保温棉,在机房铺设较高的架空防静电地板。这种方式也比较容易实现机房下走线,适用于机房楼层较高的场地。
机房精密空调送风方式:
上送风方式一般用于机房采用上走线方式,走线采用吊装桥架或APC机房专用走线槽,需在空调机组顶部现场制作静压箱和送风管,在相对送风距离较短的场合,10~12米以内也可不用送风管而仅安装静压箱。
在机房宽度相对较小时,通常指12米以内,这种方式相对会节省隔热保温棉和防静电地板的费用或者楼层较矮的场地。
机房精密空调室外机安装:
有些用户由于预算方面的原因,可能无法配置精密空调,可以选择安装机房专用空调,与精密空调比较,机房专用空调只能保持恒定温度,而无法保持机房恒定的湿度,其价格相对要经济。但是如果机房有恒温恒湿的要求,也只能使用精密空调了。
还有相对于不太重要的机房来说,机房环境不需要太高,也可以选择安装普通的柜式空调机,但要求具备有来电自启动的功能。
第六个子系统:新、排风系统
机房的新风系统通常起到主要起着两个作用,其一是维持机房内空气的清新,保护在其内工作的人员的身体健康;其二是保证机房内空气的一定正压,防止室外空气未经处理从围护结构缝隙泄漏进机房内,影响机房空气的温湿度、洁净度要求。此外,机房专用空调对新风系统也有一定需求。
计算机房采用气体灭火,由于机房区域处于封闭状态,一旦失火产生的有害烟尘将无法排除,鉴于此,在机房配置满足消防规范的有关要求排风设备。排风系统采用管道式有组织排风,并配备电动排风防火阀,与消防系统联动,平时慢速排气,火灾后高速排烟。
新、排风系统配置方案:这个系统属于专业的系统,需要专业厂家技术支持。
第七个子系统:机房防雷接地系统
南方是雷电多发的区域,为了防止遭受雷害,确保机房内设备的安全和正常工作,提高网络运行的安全系数,实施机房的整体防雷与接地工作是十分重要的。首先良好的接地线,可以把计算机信号的干扰滤掉。此外,当遇到雷电、机柜附近的强功率源或电弧干扰时,良好的机房防雷接地系统也能对计算机设备起到一定的保护作用。
机房防雷统设计:
机房电源防雷:一般采用三级防雷,分别在大楼配电室安装第一级防雷器,在楼层配电室安装第二级防雷器,在机房进线端安装第三级防雷器,如有特别敏感的设备需要特别保护,则还需要配置防雷电源插座。所有的防雷器必须使用相应线径的铜芯电缆连接到最近的等电位网,通过等电位网接入地网中。
连接铜芯电缆的线径要求:
第一级:要求线径达到50平方以上;
第二级:要求线径达到30平方以上;
第三级:要求线径达到16平方以上。
防雷系统需要具备防雷资质的专业公司才能设计施工,所以本系统一般采用合作方式进行,由专业公司提供技术支持。
目前比较常用的防雷设备厂家有地凯、盾牌、OBO、TOP等。
接地系统设计:
根据国家规范以及机房接地要求,机房接地系统最好采用综合接地方式,在机房内用扁钢把所有接地点都连成一体,将三种接地引下线接入地桩。
交流接地和安全工作接地合二为一,与直流接地,防雷接地分别用三根接地引线引至大楼的地面,如图12-2所示E2,E3,E4。再将它们与避雷地桩E1接成综合接地网。这样他们就有同样的电位,在发生雷击时,不会发生雷电反击而损坏设备。同时,要求接地电阻小于1Ω,可保证接地线间不产生电位差、不相互干扰。这是目前工程上最常见的做法。为了保证接地电阻小于1Ω,我们将采用优质的接地体和引下线,根据实际情况综合运用深埋、添加降阻剂、增大接地线横截面面积、增加接地体数量等方法来降低接地电阻,以达到国家标准的要求。
第八个子系统:气体消防系统
与防雷系统一样,都是需要具备消防资质的专业公司才能进行设计及施工,所以本系统一般采用合作方式进行,由专业公司提供技术支持。
由于气体灭火属于全淹没的灭火系统,对人体会造成毁灭性伤害,所以建议只在设备较多且无人值班的功能区采用气体消防,在需要人员值班的功能区还是采用普通喷淋消防系统比较保险。
一般采用七氟丙烷自动灭火系统 ,根据机房面积确定使用管网或者无管网灭火方式,一般面积较小的机房(小于50平米),采用无管网方式,面积较大的机房需要采用管网方式。
消防系统还要具备火灾报警功能,灭火装置具有自动、手动及机械应急操作三种方式 。
气体消防系统:气体消防要求消防区域空间必须密封。
第九个子系统:照明及应急照明系统
计算机房内的照明要求在离地面0.8m处,照度不应低于200lx,其它房间的照明不应低于5lx,主要通道及有关房间可根据需要设置,但其照度要求是在离地面0.8m处不低于1lx。
考虑照明质量均匀度、对比度,防止眩光影响。机房照明使用明装式菱纹灯盘连续安装,防止直射眩光。
正常照明系统由220V市电单电源供电,现场开关控制。
应急照明由UPS电源供电,照度作为正常照明的一部分,平时由现场开关控制,消防自动报警时由消防信号强制开启。其照度宜为一般照明的1/10。
照明及应急照明系统
计算机机房应设置疏散照明和安全出口标志灯,其照度不应低于0.51X。电子计算机机房照明线路宜穿钢管暗敷或在吊顶内穿钢管明敷。大面积照明场所的灯具宜分区、分段设置开关。
技术夹层内应设照明,采用单独支路或专用配电箱(盘)供电。
第十个子系统:安保系统(含机房门禁、视频监控及红外报警)
中心作为信息系统的核心重地,需要保证绝对的安全,所以需要一个结合视频监控、红外报警以及门禁管理的综合安保系统,可以实时监控到进入机房的人员以及对非法闯入进行报警和录像,为机房的安全提供保障。
系统要求实现与动力环境监控系统的联动,一旦发生安防告警,可以切换到相应摄像机画面,并启动录像功能。
机房门禁:一般在机房入口和各功能区出入口安装智能门禁系统,对人员进出进行授权、记录、查询,并可与防盗、报警、保安等系统结合成综合管理系统,既方便内部人员按权限自由出入,又杜绝外来人员随意进出。
门禁系统可以采用指纹、IC卡或双重认证方式。
机房门禁配置:
门禁系统设备包括以下内容:
管理软件—用于门禁系统的发卡、授权、维护、查询开门事件等管理,配置1套即可。
门禁控制器—分为单门、双门、4门、8门等,根据门禁数量配置相应的控制器。
读卡器—读取认证数据如IC卡或指纹等。一般每个门配1台,有些特殊要求进出都要读卡开门的场所,每个门所要配2台。
电锁—分为电磁锁、电控锁或电插锁,根据不同需要选择不同类型的电锁,每个单门配置1套,双门需要配2套。
开门按钮—用于从内开门的开关,每个门配1个。
门磁—用于检测门的开关状态,每个门配1个。
IC卡—用于授权凭证,每人配1张。
视频监控:在各机房出入口、各功能区出入口及重点区域安装摄像机,通过视频电缆传到硬盘录像机,进行实时监视和录像。
视频监控配置:
视频监控系统设备包括以下内容:
监控管理软件—用于对视频信号进行处理、录像、回放,安装在硬盘录像机上,可以把视频信号实时显示在显示器上。
硬盘录像机—分为4路、6路、8路、16路,用于视频信号的记录,根据监控点数量配置相应的硬盘录像机。
硬盘—一般硬盘录像机不配置硬盘,需要根据录像时间确定硬盘容量。
摄像机—安装在监控现场,用于把现场画面转换成视频信号,传输给硬盘录像机。分为半球型、枪机、球机等,按照需要配置相应数量及型号的摄像机。
电缆—需要视频电缆和电源线,用于连接摄象机到硬盘录象机,需要所有摄像机所用电缆的总和。
红外报警:在各机房出入口、各功能区出入口及重点区域安装红外探头,通过信号线传到报警,进行非法入侵报警。同时联动视频监控和门禁系统。
红外报警配置:
红外报警系统设备包括以下内容:
报警管理软件—用于对报警信号的处理、记录,安装在计算机上,可以设置电子地图,在地图上显示报警方位,可以选配。
报警主机—分为4路、8路、12路或者更多,用于接收报警信号,并通过警号和闪灯发出报警信号,根据报警点数量配置相应的主机。
红外探头—安装在监控现场,利用红外线探测人体信号,传输给报警主机。按照需要配置相应数量的探头。
电缆—需要信号线和电源线,用于连接红外探头到主机,需要所有探头所用电缆的总和。
警号和闪灯—用于发生声光报警信号,提醒值班人员有非法入侵。根据需要配置。
第十一个子系统:KVM及机房设备远程监控系统
网络中心机房,机房内将放置有各种品牌的服务器及网络设备,由于各种因素,机房在一般情况下不允许人员进入,所以需要一套可以通过机房本地或远程终端对机房内的服务器、网络设备等进行统一管理的解决方案,以便使有关操作人员不必到机房内也能操控服务器及网络设备,且当系统规模扩张时仍能保持整个系统的完整性而达到管理上的简单有效。
KVM及机房设备远程监控系统就是实现以上功能的解决方案,通过IP网络,可以实现对机房的所有设备以及电源进行远程控制和管理,可以避免人员进入设备机房。
由于KVM系统不同厂家产品配置也不一样,所以需要厂家进行方案配置。
第十二个子系统:机房环境监控系统
网络中心机房的环境设备或子系统(如UPS、精密空调、消防等)为服务器、网络设备等硬件系统提供正常的运行环境。一旦机房环境设备出现故障,就会影响到硬件系统的运行,对数据传输、存储以及整个系统运行的可靠性构成威胁,若事故严重又没有得到及时的处理,就可能损坏硬件设备,造成严重后果。
因此,为了保证机房运行的安全性和稳定性,需要对机房场地设备及环境进行集中监控和管理,包括:UPS、精密空调、温度、湿度、漏水、消防等系统监控。
机房环境监控系统:机房环境监控系统利用相应的传感器以及设备通信接口,实现对机房内的UPS、空调、配电等动力环境设备以及温度、湿度、漏水、烟感等环境参量进行集中监控,并可通过网络进行远程监控。以确保机房环境及设备的
正常运行。
由于该系统不同厂家产品配置也不一样,所以需要厂家进行方案配置。
服务器机柜和网络机柜:
由于中心机房对设备环境及机柜要求很高,所以需要配置专业的服务器机柜和网络机柜,要求按照设备数量配置相应数量的机柜,预留30%以上的空间。
机柜配电,由于设备对电力要求也很高,所以机柜必须配备专业的电源插座(PDU)。
服务器机柜要求前、后门采用“超级网孔”设计,通风率达55%以上。静态承重为600KG 以上,移动承重为300KG 以上。
机房楼板承重参照国家标准GB/T2887-2011《电子计算机场地通用规范》要求,机房楼板荷重要求≥500kg/m²。
如果机房所在楼层原来的楼板荷重设计达不到以上要求,需要做承重加固处理。如可以在楼板上设置承重槽钢将设备的重量分散到楼板主体梁上;或者对楼板进行专业的加固处理,这种方案需要具备相应资质的专业公司才能设计施工。