文｜浙江機電職業(yè)技術(shù)學院 吳子云

浙江廣信智能建筑研究院 葉建云 趙 勇

1 前言

近年來，電子信息技術(shù)迅猛發(fā)展，建設(shè)可管理、高可靠性的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為智能建筑行業(yè)關(guān)注的焦點。為加強電子信息系統(tǒng)機房的工程設(shè)計質(zhì)量，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了國家標準《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》（GB 50174-2008），于2009年6月1日起正式實施。規(guī)范為新建、改建和擴建建筑物中的電子信息系統(tǒng)機房提供了設(shè)計標準。新規(guī)范的實施推動了機房建設(shè)的標準化進程，為機房建設(shè)的技術(shù)和理念提供了導向和指南。

在實際機房建設(shè)中，建設(shè)方在單獨對待數(shù)據(jù)中心及指揮中心的設(shè)計上經(jīng)?；煜拍詈驮O(shè)計理念。在設(shè)計需求中不是顧此失彼就是主次并重、浪費投資，甚至在項目設(shè)計、招標投標、施工等過程中，有的建設(shè)方對應標單位資格都不做限制，導致部分工程的實施由不具資質(zhì)和實施技術(shù)、經(jīng)驗的單位承擔。

2 數(shù)據(jù)中心與指揮中心的區(qū)別

數(shù)據(jù)中心和指揮中心機房是電子信息系統(tǒng)機房的兩個重要組成部分，但是兩者又有明顯的區(qū)別，在設(shè)計中必須區(qū)別對待。

2.1 功能側(cè)重點不同

數(shù)據(jù)中心主要為大量IT設(shè)備提供安全運行場所，保證所服務IT設(shè)備的電力、制冷、網(wǎng)絡(luò)供應等具有不間斷性。數(shù)據(jù)中心一般采用遠程控制，無人值守，建設(shè)理念主要“以機為本”。一切環(huán)境、設(shè)施均以適合IT設(shè)備運行為目標。

指揮中心常用于政府、公安、軍隊、氣象、衛(wèi)星發(fā)射中心、地質(zhì)勘探、大企業(yè)等，通過高效的信息獲取通道所需的相關(guān)信息，如視頻圖像、人員物資調(diào)度部署情況、過程控制的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)等，將其匯集整合并利用電視墻、投影幕、流程圖等方式呈現(xiàn)，為相關(guān)控制人員或指揮決策者提供參考信息，實現(xiàn)生產(chǎn)指揮、后勤保障、應急指揮等功能。功能及使用方式?jīng)Q定指揮中心24小時有人值守，建設(shè)理念要“以人為本”，著重考慮工作人員操作控制的方便和舒適性。

2.2 設(shè)計目標要求不同

數(shù)據(jù)中心設(shè)計一般有四個方面的需求：

（1）保障IT設(shè)備可靠運行。

（2）延長IT設(shè)備使用壽命。

（3）保障維護管理人員身心健康、方便管理及維護。

（4）滿足特殊業(yè)務的需要。

指揮中心設(shè)計除要求以上四點外，還要求保障指揮決策系統(tǒng)的可靠運行，滿足應急調(diào)度指揮使用需要。

2.3 設(shè)計內(nèi)容、范圍不同

數(shù)據(jù)中心工程通常包含土建裝修、UPS及油機、電氣配電、防雷接地、空調(diào)新風、綜合布線、集中監(jiān)控、KVM、消防九大系統(tǒng)；指揮中心除裝飾、電氣配電、防雷接地、布線等以外，主要側(cè)重于中心集中顯示系統(tǒng)、中控系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)等。此外，二者的空調(diào)及消防系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容也有差異。

3 數(shù)據(jù)中心機房的設(shè)計

數(shù)據(jù)中心機房的設(shè)計宗旨是“以機為本”，重點考慮可用性、節(jié)能、環(huán)保指標。整體機房設(shè)計方案應著眼于機房約8～15年的生命周期來規(guī)劃，將初期建設(shè)投資和生命周期的維護成本有機集合，設(shè)計出總擁有成本（TCO）和可用性最佳匹配的數(shù)據(jù)中心方案。

3.1 機房選址

機房選址要考慮機房位置、朝向、面積、層高、通道、承重、加固、周邊環(huán)境等情況，結(jié)合機房等級進行規(guī)劃設(shè)計。

位置：數(shù)據(jù)中心應建立在電力供應可靠，遠離水災、火災、強噪聲、強磁場、強振源、易燃易爆品及大氣污染物濃度超標的區(qū)域；擬建在多層建筑物內(nèi)的數(shù)據(jù)中心還應考慮設(shè)備運輸通道、管線敷設(shè)、雷電感應、空調(diào)室外機安裝位置等條件。

承重：數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)主要安裝服務器、精密空調(diào)、UPS、蓄電池等重型設(shè)備，對機房樓板的承重要求較高。在選址上需要著重考慮擬建數(shù)據(jù)中心機房樓板的承重指標。

朝向：數(shù)據(jù)中心機房主要安裝服務器等設(shè)備，發(fā)熱量大。為降低機房精密空調(diào)負荷，達到節(jié)能效果，數(shù)據(jù)機房不宜設(shè)置外窗，機房及空調(diào)室外機安裝方向不宜朝南。

層高：數(shù)據(jù)中心機房選址應考慮地板下送風靜壓箱空間、機柜設(shè)備安裝空間以及天花板內(nèi)消防管道等走線空間，機房梁下凈高宜大于3.1m。

3.2 機房分級定位

根據(jù)機房應用的重要性，參照《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》（GB 50174-2008）的規(guī)定將擬建機房定位為A、B、C三級中的某一等級。從經(jīng)濟角度考慮，也可以按照重要性將機房各區(qū)域、各系統(tǒng)各自定級，分別按照不同的等級設(shè)計。其中A級為最高等級，需要建設(shè)容錯系統(tǒng)；B級次之，需建設(shè)冗余系統(tǒng)；C級為基本應用等級。異地備份機房需與原機房等級相同。

3.3 機房布局

區(qū)域劃分：機房區(qū)域劃分應該根據(jù)機房IT系統(tǒng)運行特點、機房所服務單位業(yè)務特點、人流物流通道及設(shè)備的具體需求來定，一般劃分為主機房、輔助區(qū)、支持區(qū)、辦公區(qū)。金融行業(yè)數(shù)據(jù)中心機房對信息安全要求更高，需要按管理職能進行細分，一般還將主機房劃分為核心區(qū)、一般服務器區(qū)、測試區(qū)、打印室、介質(zhì)室等；郵政部門業(yè)務類型比較復雜，既有郵政綜合業(yè)務，也有金融業(yè)務，一般按照業(yè)務類型將主機房劃分為金融網(wǎng)區(qū)、綜合網(wǎng)區(qū)等。為保證機房安全，一般將經(jīng)常需要檢測維護的設(shè)備所在區(qū)域，如空調(diào)區(qū)、UPS區(qū)、運營商接入?yún)^(qū)等單獨劃分并分隔人流通道。有對外參觀需求的機房還需設(shè)計合理的參觀通道，保證既可輕松地將機房效果完美展示給參觀者，又不使參觀活動影響到機房的正常運行。功能區(qū)域的劃分應盡量提高機房空間的利用率，并綜合管理方便性、人流通道、物流通道、管線敷設(shè)路由、空調(diào)氣流組織、空調(diào)上下水及冷媒配管通道、新風送風風道、消防防護區(qū)分區(qū)等進行科學合理的規(guī)劃布局。

隔離：機房各大功能區(qū)之間宜采用輕質(zhì)磚墻隔離，在大功能區(qū)內(nèi)的管理區(qū)域可采用經(jīng)濟適用的網(wǎng)格柵欄隔離，對經(jīng)常有人員進出維護的區(qū)域可以采用防火玻璃隔離以減少該區(qū)域灰塵對其他區(qū)域的影響。精密空調(diào)區(qū)域與非空調(diào)區(qū)域之間宜采用中空玻璃或彩鋼板墻隔離，以防止隔墻內(nèi)外溫差造成結(jié)露。

機柜排列：為提高空調(diào)系統(tǒng)制冷效率，機柜應采用“面對面、背對背”的冷熱通道布局。機柜排列應該配合機房門的位置及合理的氣流組織，設(shè)計中在留出必要的設(shè)備搬運、維護通道的同時，宜按照最大機柜數(shù)量布局。在布置機柜時，應根據(jù)每個機柜計劃部署的設(shè)備類型、負荷合理調(diào)整各機柜位置，將發(fā)熱量大的機柜布置在制冷效果好的區(qū)域，盡量使IT設(shè)備布局符合擬建機房最合理的氣流組織的要求，以達到最佳的制冷效果，降低能耗，提高可用性。

制冷氣流組織：機房應因地制宜，根據(jù)機房形狀、區(qū)域劃分、設(shè)備布局、頂梁高度等設(shè)計最適合的氣流組織。一般3kW/RACK密度以下的機房可以采用地板下送風方式，利用機柜與天花間空間自然回風或天花板內(nèi)回風；3kW/RACK～8kW/RACK密度的機房宜采用機柜排制冷的水平送風，縮短送、回風路徑，提高制冷效率；個別8kW/RACK以上密度的機房宜采用機柜氣流遏制系統(tǒng)或制冷背板制冷。

走線路由：為提高空調(diào)送風效率，建議機房強弱電均采用上走線方式，以解放地板下空間，減少線槽對空調(diào)風道的阻擋，提高送風動壓。強電、弱電走線可以采用垂直分層方式布置，這種方式與傳統(tǒng)的樹型走線方式相比，線纜敷設(shè)長度縮短一半，既降低建設(shè)成本，也降低后期維護難度。

燈具位置：為保證維護操作的照明，燈具安裝位置應該位于冷、熱通道正上方，適合采用帶狀安裝。

3.4 裝飾設(shè)計

機房裝飾設(shè)計中的頂、地、墻、隔斷、門、窗、孔、洞應以滿足“八防”（防火、防塵、防水、防振、防磁、防雷、防蟲鼠、防外界熱輻射）為宗旨，兼顧美觀大氣和經(jīng)濟適用。

3.5 配電設(shè)計

雙電源供電：為提高機房供電系統(tǒng)的可靠性，宜采用雙路電源供電，可以是兩路不同的市電電源，也可以采用市電電源+備用油機，以保證機房供電的不間斷性。

UPS：是IT設(shè)備供電的核心，機房電氣系統(tǒng)的可用性主要取決于UPS系統(tǒng)的供電方式。設(shè)計中可以根據(jù)機房建設(shè)方的實際情況，平衡考慮投資規(guī)模和可靠性來設(shè)計UPS供電方式。常用的供電方式有單機供電、冗余并機供電、單機雙總線供電、多機雙總線供電等。

電源防雷：機房防雷主要防范電力線纜傳導的浪涌、雷電流，一般采用多級泄流方式保護終端IT設(shè)備?？梢栽陔娫慈霊籼幇惭bA級防雷器，在機房動力配電柜中安裝B級防雷器，在UPS輸出配電柜中安裝C級防雷器，每一級之間導線長度需要大于15m，不足15m的需加裝防雷耦合器。運營商為機房提供的入戶光纜不應采用帶金屬芯光纜。

接地系統(tǒng)：機房通常采用聯(lián)合接地系統(tǒng)，在機房內(nèi)設(shè)置等電位網(wǎng)，將安全保護接地、防雷接地并入等電位連接，再將等電位網(wǎng)與大樓專用接地極可靠連接，要求接地電阻＜4Ω；為消除與大樓接地的耦合以及與其他接地的耦合，IT設(shè)備直流工作接地一般單獨連接，要求接地電阻＜1Ω；交流工作接地隨電源引入，不再重復接地。

輔助插座：為方便機房清潔及應急維護，應在機房墻面安裝一定數(shù)量的市電輔助插座。

柜內(nèi)連接：柜內(nèi)電源分配是整個供配電系統(tǒng)的最后一個環(huán)節(jié)，卻經(jīng)常被大多數(shù)業(yè)主忽視。機房供配電系統(tǒng)是一個完整的鏈條，系統(tǒng)整體可靠性取決于最薄弱的一環(huán)，因此柜內(nèi)連接應該采用高可靠性的專用電源分配單元（PDU），輸入采用IEC 60309工業(yè)連接器，輸出采用插接更牢固的IEC 320 C13或C19插座，PDU上不宜設(shè)置開關(guān)。

智能配電管理：機房建成投入使用后，隨著時間推移各個機柜中的服務器不斷增加或搬遷，一段時間之后每個機柜的功率無從知曉，在柜內(nèi)增加新服務器時或許就會超過配電線路負載使空開跳閘，導致整個機柜斷電造成嚴重損失。因此實時檢測每個機柜配電回路的開關(guān)狀態(tài)、電流大小等參數(shù)尤其重要。機房設(shè)計時應充分考慮智能配電管理，將其納入機房集中監(jiān)控系統(tǒng)，可對風險做出預警。

3.6 空調(diào)設(shè)計

數(shù)據(jù)中心的空調(diào)設(shè)計主要涉及機房專用空調(diào)的制冷量、送風量、加濕量、新風量。

機房新風按照維持機房正壓效果所需新風量計算，風量太小不足以維持正壓，風量太大會增加機房專用空調(diào)負荷。

機房專用空調(diào)位置應根據(jù)機房氣流組織布局；空調(diào)型號選擇應根據(jù)冷量匹配及風量匹配結(jié)果綜合選擇，制冷量根據(jù)機房熱負荷計算，風量根據(jù)氣流組織及機柜熱密度計算，加濕量根據(jù)新風量計算。

3.7 消防設(shè)計

數(shù)據(jù)中心機房消防設(shè)計主要有火災自動探測報警、柜式或管網(wǎng)氣體滅火、細水霧滅火系統(tǒng)等。

機房應建設(shè)火災自動探測報警系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)，滅火系統(tǒng)宜采用氣體滅火或超細水霧滅火，禁止使用水噴淋系統(tǒng)。滅火系統(tǒng)可根據(jù)防護區(qū)面積、空間選擇預制滅火系統(tǒng)或管網(wǎng)滅火系統(tǒng)。消防系統(tǒng)應與供電系統(tǒng)、新風系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)聯(lián)動，在火災發(fā)生時切斷電源，關(guān)閉防火閥，聯(lián)動門禁處于開門狀態(tài)。

3.8 綜合布線

數(shù)據(jù)中心機房的綜合布線設(shè)計主要是涉及銅纜、光纖、智能配線架等。

現(xiàn)代IT應用中，服務器離開網(wǎng)絡(luò)其計算將毫無用處，機房建設(shè)應為每個服務器機柜建設(shè)綜合布線系統(tǒng)。設(shè)計時可根據(jù)設(shè)備部署方案計算每個機柜的信息點數(shù)量，充分考慮服務器電口、光口、KVM遠程管控端口的需要，布設(shè)銅纜網(wǎng)絡(luò)和光纜網(wǎng)絡(luò)，采用機架式模塊化配線架敷設(shè)信息點。大中型數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備數(shù)量眾多，在投資允許情況下宜優(yōu)先考慮使用智能配線架，提高管理維護性能。

3.9 集中監(jiān)控

數(shù)據(jù)中心的集中監(jiān)控系統(tǒng)主要包含配電、空調(diào)、UPS、油機、新風、溫度、濕度、壓差、漏水、入侵探測報警、視頻監(jiān)控、門禁管理。

機房應建設(shè)集中監(jiān)控系統(tǒng)、實時監(jiān)控動力設(shè)備（油機、UPS、空調(diào)、新風機、配電柜等）、機房環(huán)境狀況（溫度、濕度、壓差、漏水、電力等），建設(shè)安防系統(tǒng)監(jiān)控關(guān)鍵區(qū)域視頻圖像、闖入報警等，建設(shè)門禁系統(tǒng)管理機房人員進出。

3.10 運維管理

數(shù)據(jù)中心的運維管理主要包括網(wǎng)絡(luò)管理、服務器管理、軟件平臺、KVM切換。

為提高機房運維管理效率，減少直接進入核心區(qū)域的次數(shù)以保證機房的潔凈，宜建設(shè)IT設(shè)備遠程控管系統(tǒng)。機房日常的網(wǎng)絡(luò)、服務器、軟件平臺管理、升級、維護可以采取專業(yè)外包方式運作，降低自身的運維成本。

4 指揮中心機房的設(shè)計

指揮中心機房的設(shè)計宗旨是“以人為本”，除指揮調(diào)度系統(tǒng)本身的可靠性外，重點結(jié)合人體工程學，考慮人員值班、觀看顯示屏幕、操作控制、會議討論的方便舒適性。

4.1 機房選址

指揮中心屬于機關(guān)、企業(yè)的核心設(shè)施之一，一般建在機關(guān)、企業(yè)所在的大樓中。指揮中心機房主要安裝顯示設(shè)備、會議設(shè)備，用于值班人員辦公及應急指揮調(diào)度，著重考慮的是層高和空間布局，承重要求不大。指揮中心高度、面積應根據(jù)顯示屏幕尺寸確定，對顯示屏幕要求大的指揮中心，對高度及面積均有較高的需求，大跨度的鋼結(jié)構(gòu)建筑最為理想。

4.2 機房布局

區(qū)域劃分：指揮中心通常劃分為指揮大廳、決策室、后臺支持機房。指揮大廳安裝顯示系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)，為值班人員提供實時數(shù)據(jù)、圖像、告警信息，以便其及時采取相應措施；決策室用于應急指揮時討論決策；后臺支持機房安裝網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備、圖像數(shù)據(jù)處理設(shè)備、控制設(shè)備、存儲設(shè)備等支持指揮中心運行的IT設(shè)備，以數(shù)據(jù)中心機房標準建設(shè)。

設(shè)備布置：指揮中心主要安裝大屏顯示設(shè)備及操作控制臺。顯示屏一般采用背投幕或液晶拼接屏，直線型安裝或弧形安裝；操作控制臺可分排或弧形安裝。

照明：指揮中心凈高一般在4m以上，有的甚至高達7m，此時使用普通格柵燈盤很難達到500lx照度，建議使用大功率筒燈，既滿足照度要求又可以忽略眩光。另外在顯示大屏幕后方的墻上應安裝燈具解決維修照明問題。

4.3 裝飾設(shè)計

指揮中心裝飾工藝要求與數(shù)據(jù)中心一樣也具有“八防”需求，另外指揮中心的裝飾用材力求大氣、色調(diào)舒適，適合長期有人值守工作的需要。宜在決策室與指揮大廳之間采用通透的玻璃隔斷，并將決策室地板加高便于決策者觀看大屏幕。

4.4 配電設(shè)計

指揮中心電氣系統(tǒng)應采用A類標準，對電源供應的不間斷性要求極高，應配備雙電源供電和2N系統(tǒng)的UPS配電。其防雷系統(tǒng)、接地系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心類似，終端配電稍有不同，因顯示設(shè)備建成后基本不做增減、遷移。

4.5 空調(diào)設(shè)計

指揮中心設(shè)備數(shù)量、功率均較小，空調(diào)側(cè)重于人員使用，因此在設(shè)計時以舒適性空調(diào)為主。設(shè)備制冷可采用在指揮大廳顯示設(shè)備后部的天花內(nèi)安裝管道式空調(diào)，在顯示設(shè)備正上方的天花上開出帶狀格柵風口，向下垂直送風以中和、冷卻顯示設(shè)備排出的熱風的方式。人員制冷可以依靠中央空調(diào)，采用吸頂式舒適空調(diào)做應急備份，在決策室安裝柜式舒適性空調(diào)。

因長期有人值守，指揮中心的新風系統(tǒng)是關(guān)鍵系統(tǒng)之一。新風系統(tǒng)宜采用換氣式系統(tǒng)，新風量按照每人每小時40m3計算，新風口、排風口應合理分散布置，不應直接朝向維護人員。

4.6 消防設(shè)計

指揮中心同數(shù)據(jù)中心一樣，應建立火災自動探測報警系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)。但是由于其容積巨大和24小時有人值守等原因，采用氣體滅火或超細水霧滅火都有一定局限性。一是投資較高、滅火成本高；二是有人24小時值守不會聽任火勢蔓延，勢必在剛起火階段就將其撲滅。綜合考慮，宜使用手推式干冰滅火系統(tǒng)。指揮中心內(nèi)幾乎遍布電氣設(shè)備，不允許使用水噴淋滅火系統(tǒng)。

4.7 綜合布線

指揮中心的綜合布線除各操作臺、顯示屏的網(wǎng)絡(luò)布線外，還有顯示屏的VGA信號點布線、RGB信號點布線、控制信號布線、音頻布線。指揮中心通常有大量的音視頻信號輸入，采用矩陣、邊緣融合器、畫面分割器等處理切換之后輸出至顯示屏和音響，通過中控系統(tǒng)、KVM系統(tǒng)進行控制，各種信息點的分布、連接形式遠比數(shù)據(jù)中心復雜，應科學合理地規(guī)劃弱電線纜走線路由，避免未來影響顯示屏的維護。

4.8 顯示上墻

指揮中心顯示系統(tǒng)經(jīng)常采用背投幕（邊緣融合）、超窄邊液晶拼接、電視墻等方式組合為大屏幕，并利用圖像處理技術(shù)將畫面進行融合或分割，結(jié)合中控系統(tǒng)的預制編程，以便進行多種快捷靈活的組合顯示，播放相關(guān)的視頻、流程控制圖像等信息。

4.9 決策指揮

決策室宜建設(shè)視頻會議系統(tǒng)，方便遠程進行會議；建設(shè)一套投影系統(tǒng)共享指揮大廳大屏顯示畫面，方便決策者第一時間了解現(xiàn)場情況和決策執(zhí)行情況。

5 結(jié)束語

數(shù)據(jù)中心與指揮中心往往是一個機房工程的兩個不同部分，互為補充，但是考慮重點不同，在以數(shù)據(jù)中心或指揮中心為主要部分的電子信息機房工程設(shè)計中要區(qū)別對待，要考慮投資合理，標準定位要求應適可而止。在實際機房工程設(shè)計中還應重點考慮綠色環(huán)保和節(jié)約能源的問題。參考文獻

1《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》（GB 50174-2008）.中華人民共和國工業(yè)和信息化部

2《電子信息系統(tǒng)機房施工及驗收規(guī)范》（GB 50462-2008）.中華人民共和國工業(yè)和信息化部

3 張成泉等.機房工程.北京：中國電力出版社，2007