探析IDC機房設(shè)計需要解決的關(guān)鍵技術(shù)

石甜

?

探析IDC機房設(shè)計需要解決的關(guān)鍵技術(shù)

石甜

廣東海格怡創(chuàng)科技有限公司，廣東 廣州 510630

在當(dāng)今現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展進(jìn)程中，電子計算機在各個領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用。隨著物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市概念的普及，全國各地各個行業(yè)如雨后春筍般地建設(shè)很多大、中、小各種規(guī)模的數(shù)據(jù)中心。這是信息化的快速增長及大量數(shù)據(jù)產(chǎn)生的必然結(jié)果。合理地進(jìn)行IDC機房設(shè)計，避免資源的浪費和云計算的過剩，根據(jù)整體市場情況合理規(guī)劃數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，保證設(shè)備穩(wěn)定可靠運行。由于機房設(shè)備和機房工作人員在機房內(nèi)工作時間比較長，控制好機房內(nèi)的溫度、風(fēng)速度、電磁場強度、照明和接地等各個方面十分重要并且必要。主要通過分析機房設(shè)計的各個關(guān)鍵點，希望能有效提高機房運行效率，保證機房建設(shè)的安全性和有效性，促進(jìn)機房更好地發(fā)展。

IDC；機房設(shè)計；關(guān)鍵技術(shù)

引言

現(xiàn)目前我國的數(shù)據(jù)中心機房發(fā)展比較迅猛，企業(yè)對于機房的要求也比較高。由于機房的運行數(shù)據(jù)龐大，因此需要的供電量也是巨大的。但是在實際的機房建設(shè)中會出現(xiàn)各種問題影響數(shù)據(jù)中心機房的完善。例如，規(guī)劃的位置不好，建設(shè)單位建設(shè)過程中的質(zhì)量問題，不符合要求的建筑條件或者其他應(yīng)用專業(yè)在現(xiàn)場存在著限制條件等等。這樣設(shè)計出來的機房難以滿足企業(yè)的實際需求，使得企業(yè)后期的工作難以正常開展。IDC機房的設(shè)計、建設(shè)與運維管理如果不符合相關(guān)規(guī)范要求，就很容易出現(xiàn)問題，可能會腐蝕電子設(shè)備，更有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。不僅影響了正常的工作，還損害了企業(yè)的實際利益。

1 IDC機房建設(shè)遵循的原則

首先需要明確IDC機房的作用。IDC機房是現(xiàn)代化信息業(yè)務(wù)服務(wù)中心，能豐富企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)資源，為實際的業(yè)務(wù)開展提供指導(dǎo)。隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的高速發(fā)展，IDC機房也是重要的現(xiàn)代化信息技術(shù)，是時代發(fā)展的必然手段。不論從什么方面來看，保證機房建設(shè)工作的有效性都具有十分重要的意義。一定要在保證安全的基礎(chǔ)上，兼顧經(jīng)濟(jì)實惠的原則。因為IDC機房的建設(shè)通常是一個大工程，要求的施工技術(shù)比較復(fù)雜，涉及的方面比較多，經(jīng)濟(jì)并且實用更符合企業(yè)的需求。IDC機房一旦建成肯定會長期運行下去，所以在設(shè)計前期就應(yīng)做好準(zhǔn)備，保障近期與遠(yuǎn)期企業(yè)發(fā)展協(xié)調(diào)并進(jìn)的原則。需要注意的是，數(shù)據(jù)中心機房的建設(shè)一定要符合國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[1]。

2 IDC機房設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)要點分析

2.1 機房地理位置

IDC機房地理位置是非常重要的，因此進(jìn)行充分的考量也是必要的。因為它是影響機房正常運行與否的最重要的因素。這將有助于確定最合適的冷卻措施，其中包括水冷機組、機械制冷空調(diào)、自然空氣冷卻、間接空氣冷卻、絕熱冷卻等，這些都是為了實現(xiàn)設(shè)施的更低的PUE目標(biāo)[2]?？傮w來說，在世界范圍內(nèi)部署數(shù)據(jù)中心并不便宜，它不只是為數(shù)據(jù)中心配置裝備和人員，更重要的是提高設(shè)施的效率。所以要選擇合適的地理位置或者因地制宜地建設(shè)機房。首先應(yīng)滿足當(dāng)前綠色建筑的理念要求，其次推進(jìn)機房的整體運行和發(fā)展，最終真正意義上實現(xiàn)企業(yè)整體發(fā)展的目標(biāo)[2]。

2.2 通信基礎(chǔ)設(shè)施

所謂IDC機房，肯定與網(wǎng)絡(luò)離不開關(guān)系。對機房建設(shè)周圍的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行了解和判斷也是十分必要的?？梢韵冗M(jìn)行物理線路的核實，了解帶寬資源情況，查看互聯(lián)互通性能是否暢通，確定后期是否能進(jìn)行擴(kuò)展等等多個網(wǎng)絡(luò)資源方面。我國現(xiàn)目前范圍比較大、實力比較雄厚的IDC都是骨干網(wǎng)直接接入萬兆級的高速光纖，干線連接高速可靠，并且擁有冗余線路，選擇靈活且可掌控性強的帶寬資源。高級別和高速度的網(wǎng)絡(luò)連接是基本要素，跟大骨干網(wǎng)擁有對等連接的關(guān)系，帶寬與業(yè)務(wù)能有效發(fā)揮擴(kuò)展性能，而且更加自由。

2.3 機房接地方案

機房的接地系統(tǒng)維持可靠性不僅關(guān)系著機房的實際運行情況，而且關(guān)系著機房工作人員的生命，特別是近些年單個小型的機房建設(shè)不斷增加，在建設(shè)中也暴露了很多問題。接地系統(tǒng)設(shè)計和施工不當(dāng)影響比較大。通常會出現(xiàn)如PE線電流過大，N線電壓過高等問題。這對于機房的安全穩(wěn)定運行具有十分不利的影響。為了構(gòu)建一個完善、可靠的接地系統(tǒng)，注重數(shù)據(jù)中心機房的接地方案設(shè)計內(nèi)容，保障機房的安全接地系統(tǒng)，應(yīng)首先做到不在機房內(nèi)混接直流系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)的工作接地。室外的接地系統(tǒng)對于機房內(nèi)的各個設(shè)備儀器之間相互影響較小，有助于機房的穩(wěn)定運行。確定工作接地與保護(hù)接地在一點連接后，連接最近端直接與接地極。需要注意的是等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位聯(lián)結(jié)一定要做好。通常兩種接地共用接地極，可以通過利用建筑物的基礎(chǔ)鋼筋當(dāng)作接地極。提前預(yù)留與外接接地極的連接點，這主要是為了便于接地電阻不滿足要求時補打接地極的需要[3]。

2.4 供電系統(tǒng)安裝規(guī)劃

機房的設(shè)備儀器種類繁多，這對整個機房的供配電系統(tǒng)來說也是一個重要的挑戰(zhàn)。首先需要考慮的是安全性，只有安全得到了保障，機房的供配電系統(tǒng)才可以正常運轉(zhuǎn)，并發(fā)揮作用。云計算技術(shù)對于供配電系統(tǒng)的要求十分高，因為不同的行業(yè)，不同的計算方式，只有根據(jù)具體的數(shù)據(jù)中心要求，才能進(jìn)行有效的設(shè)計。提升數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備，這樣對于后期數(shù)據(jù)中心運行具有更高的可靠性，同時也要考慮后期其他系統(tǒng)設(shè)備的融入和環(huán)境因素的影響等等多個方面。需要有效的了解整個數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用以及運營方向，有針對性地提出合理的供配電方案才是提高效率，降低損耗的有效方法。

不間斷電源供電是當(dāng)今機房常用方式。它的工作原理主要采用了脈寬調(diào)頻技術(shù)、成熟的高效功率器件、微處理器等等。不間斷的供電能穩(wěn)定系統(tǒng)電壓情況，同時隔離干擾的外網(wǎng)。若是外電網(wǎng)停電時，不間斷電源供電還能自動從備用能源經(jīng)逆變器變換成電壓、頻率和相位都與原供電電源相同的電能繼續(xù)向計算機供電。整個過程在極短時間內(nèi)（微秒至毫秒級）就可以完成。不間斷電源供電具有較高的穩(wěn)定電壓和頻率及較小的波形失真，比外電網(wǎng)干擾更小，是目前比較理想的供電方式。大部分的計算機設(shè)備都采用不間斷電源供電。

2.5 機房制冷方式設(shè)計

龐大運行的數(shù)據(jù)中心對數(shù)據(jù)中心機房的要求很高。首先是現(xiàn)在不斷發(fā)展的企業(yè)數(shù)據(jù)發(fā)展需求，還有機房數(shù)據(jù)運行中不斷出現(xiàn)的各種變化。高功率密度的可靠性影響著功率密度的變化。數(shù)據(jù)運行需要有一個可靠的機房環(huán)境，但是機房內(nèi)的設(shè)施設(shè)備、電量損耗以及設(shè)備之間的相互干擾都會增加能耗成本。做好機房制冷方式設(shè)計能滿足機房的現(xiàn)行需求，推廣行級制冷架構(gòu)。這種制冷架構(gòu)在功率密度大于或等于5?kW，機柜的IT環(huán)境表現(xiàn)更為突出。有效應(yīng)對不斷變化中的需求，節(jié)省運行成本，通過預(yù)測和可擴(kuò)展性降低能耗，對于企業(yè)來說具有實際的應(yīng)用價值。

2.6 IT設(shè)備的設(shè)置需求

數(shù)據(jù)中心機房建設(shè)的目的，是為IT設(shè)備的穩(wěn)定運行提供良好的環(huán)境。其中就包括機房環(huán)境、用電環(huán)境以及周圍環(huán)境等。因此，IT設(shè)備是數(shù)據(jù)中心機房的核心。但是，在以往的建設(shè)過程中，一般的建設(shè)流程為：選址—設(shè)計—裝修—設(shè)備—IT設(shè)備。可見，IT設(shè)備的設(shè)置及運行被放到了最后。其原因是受制于建筑外觀、建筑其他功能等原因，機房設(shè)計一般都會在最后進(jìn)行[4]。機房IT設(shè)備開始進(jìn)行設(shè)計時，所有的建筑外觀、機房面積、建筑物其他功能都已確定。

因為機房的建設(shè)主要是為了讓IT設(shè)備能更穩(wěn)定地運行，因此，在這里提出，機房的正確的建設(shè)流程應(yīng)當(dāng)為：IT設(shè)備—設(shè)計—設(shè)備—選址—裝修。首先只有確定了IT設(shè)備需要的容量、運行方式及后期的發(fā)展預(yù)留等內(nèi)容，才能很好地規(guī)劃出需要建設(shè)的數(shù)據(jù)中心的面積、用電量、制冷量以及后續(xù)的操作區(qū)域等。在這些內(nèi)容都確定后，再去規(guī)劃需要建設(shè)的地址和內(nèi)部的裝修設(shè)計，只有這樣才可以建設(shè)出完全符合IT設(shè)備穩(wěn)定運行需求的數(shù)據(jù)中心機房。

2.7 通風(fēng)系統(tǒng)

新風(fēng)量按照維持機房與室外的正壓不小于 10?Pa、與走廊的正壓不小于 5?Pa 來進(jìn)行設(shè)計。對進(jìn)入房間的新風(fēng)進(jìn)行預(yù)處理，包括對溫度計濕度的處理，設(shè)計制冷段、除濕段、過濾段，同時預(yù)留了化學(xué)過濾器段的安裝位置，以便后期拓展新風(fēng)機的功能。還要求進(jìn)入房間的新風(fēng)達(dá)到露點溫度為12?℃，保證了機房環(huán)境的穩(wěn)定及工作人員的舒適度要求。新風(fēng)系統(tǒng)上設(shè)置70℃常開防火閥，與消防聯(lián)動，一旦發(fā)生火災(zāi)，消防發(fā)出信號關(guān)閉防火閥，同時連鎖關(guān)閉新風(fēng)機[5]。

考慮到對機房內(nèi)電子信息設(shè)備的保護(hù)，機房內(nèi)應(yīng)采用氣體滅火系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，滅火氣體噴放，滅火后機房內(nèi)將存在大量廢氣。為了排除該部分廢氣，設(shè)置了排氣系統(tǒng)。排氣量根據(jù)《氣體滅火設(shè)計規(guī)范》，按照不小于5次換氣次數(shù)來計算。根據(jù)滅火氣體密度大的特點，該排氣系統(tǒng)采用分層排氣的方式，即地板上和地板下均設(shè)置排氣口，上下同時排氣，確保以最快的速度將廢氣排出室外，使工作人員盡快進(jìn)入機房進(jìn)行維護(hù)。采用氣體滅火的工藝設(shè)備用房，設(shè)置火災(zāi)后排除滅火氣體的排風(fēng)系統(tǒng)。每間配有氣體滅火系統(tǒng)的房間內(nèi)外均應(yīng)在便于操作的地點設(shè)置風(fēng)機啟動開關(guān)。在電池室設(shè)置日常通風(fēng)系統(tǒng)，本工程共設(shè)置一套日常通風(fēng)系統(tǒng)，保證房間的空氣新鮮度。

2.8 安防監(jiān)控工程

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化、智能化、安全化的樓宇概念逐步為成為人們選擇辦公場所和衡量居住環(huán)境的一個重要因素。現(xiàn)代化、智能化的辦公大樓是一項系統(tǒng)工程，而且是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)。其中，監(jiān)控系統(tǒng)扮演著極為重要的角色。隨著人工成本的持續(xù)增長，安防監(jiān)控系統(tǒng)作為一種低投入、高效率的手段，因其能夠以更低的財務(wù)預(yù)算提供更完善的安全保障，已經(jīng)贏得了其以前從未有過的主導(dǎo)地位。

為了進(jìn)一步滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人們文明生活的高標(biāo)準(zhǔn)要求，創(chuàng)造一個安全、舒適、溫馨、高效的辦公環(huán)境顯得極為重要。安全穩(wěn)定的安防監(jiān)控系統(tǒng)，不僅能夠阻止犯罪分子的非法入侵，在事故發(fā)生之后，還可以為發(fā)現(xiàn)查找事故責(zé)任人提供幫助，更能夠預(yù)防事故的發(fā)生。此外，也能在事故發(fā)生時做出反應(yīng)，阻止危險的進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.9 消防工程

機房消防的特點：機房服務(wù)器需常年不間斷運行，易發(fā)電氣火災(zāi)，斷電損失大，銀行機房更甚，不宜采用自動噴水滅火。根據(jù)機房防火滅火的特點，設(shè)置一套火災(zāi)報警系統(tǒng)和氣體滅火系統(tǒng)。在監(jiān)控中心設(shè)一套壁掛火災(zāi)報警控制主機氣體滅火控制盤聯(lián)網(wǎng)；通過聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控中心的報警主機可以監(jiān)視機房內(nèi)的火災(zāi)狀況?？梢栽诿總€氣體保護(hù)區(qū)設(shè)一個單路氣體滅火控制盤，共設(shè) 2 個氣體滅火控制盤。氣體保護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)煙感、溫感兩種探頭，且分工作區(qū)、地板下二層布設(shè)，保護(hù)區(qū)內(nèi)外均設(shè)聲光報警器，每個出入口設(shè)氣體釋放指示燈，主要出入口外設(shè)緊啟停按鈕。非氣體保護(hù)區(qū)主要設(shè)煙感探頭。采用環(huán)形布線方式，火災(zāi)探頭采用無極性雙總線，用手拉手的方式連接，最終接入報警主機的是兩根雙絞線。此種方式使每個探頭都有兩端和主機相連。線纜中任意一點短路，探頭都會和主機相連而正常工作，減少了維護(hù)風(fēng)險。

3 做好日常巡檢和保養(yǎng)規(guī)定

機房的管理規(guī)章制度，有利于提高機房安全性和有效性，做好定時巡檢。主要包括：設(shè)備的溫度、機器的噪聲和振動情況有無變化；機房內(nèi)有無異味；電池外殼有無變形、爬酸和漏液，電池連接有無松動。定期保養(yǎng)內(nèi)容：檢查線路連接是否牢固；設(shè)備溫升是否變高；熔絲是否變形；斷路器是否有熱點。保證長期運行的負(fù)荷每相負(fù)載一般應(yīng)控制在額定容量的70%以內(nèi)，盡量將三相負(fù)荷調(diào)均衡。檢查配電柜開關(guān)容量的利用情況，根據(jù)實際負(fù)載及時整定開關(guān)保護(hù)值。在雨季到來之前要檢查避雷針、避雷帶與建筑物主鋼筋和接地極連接情況是否良好。

供配電室的環(huán)境比主機房要差，應(yīng)及時清潔電路板和可見連接處的灰塵并及時緊固松動的部分。如果在裝機時使用了一組電池，在更換時最好改為兩組并聯(lián)，單組電池最多不要超過5組。一般電池的真正壽命為額定壽命的60%以下，要及時更換電池，尤其是在使用鋰電池的情況下更不要放點太多，以避免爆炸。

4 結(jié)語

綜上所述，數(shù)據(jù)中心機房的設(shè)計工作十分重要，不僅能夠滿足企業(yè)內(nèi)部工作運行的需要，而且也能更好地促進(jìn)云計算行業(yè)的積極發(fā)展。合理的數(shù)據(jù)中心的設(shè)計，有助于提高數(shù)據(jù)中心的運行成本和效益，保證負(fù)載設(shè)備的穩(wěn)定性，對后期的機房運行、管理會起到至關(guān)重要的作用。前期工作的到位，會使數(shù)據(jù)中心的設(shè)計更加合理。希望通過本文，讓大家了解數(shù)據(jù)中心的前期溝通準(zhǔn)備工作，保證IDC在能源利用率以及經(jīng)濟(jì)效益方面能達(dá)到雙贏目的。

[1]李星龍. IDC技術(shù)機房建設(shè)相關(guān)問題分析探討[J]. 電腦迷，2018（2）：3.

[2]陳興華. IDC技術(shù)機房建設(shè)相關(guān)技術(shù)的分析[J]. 數(shù)字通信世界，2018（2）：60.

[3]賴祥. 簡析IDC機房建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 通訊世界，2018（1）：49-50.

[4]李銳鳴. IDC機房供電系統(tǒng)組成形式的思考[J]. 電子測試，2018（2）：32-33.

[5]曾令展. 探討IDC機房基礎(chǔ)建設(shè)的要素[J]. 信息通信，2017（11）：143-144.

Analysis of Key Technologies to be Solved in the Design of IDC Machine Room

Shi Tian

Guangdong Haige Icreat Technology Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510630

In the development of modern science and technology, computers are widely used in various fields. At the same time, with the concept of the Internet of Things and the smart city into people’s work and life, all over the country, various sectors of the country have sprung up to build a number of large, medium and small scale data centers. This is the rapid growth of information technology and the inevitable result of massive data. Reasonable design of the IDC machine room, avoid the waste of resources and the excess of cloud computing, according to the overall market situation, the reasonable planning of the construction of data center, ensure the stable and reliable operation of the equipment. It is very important and necessary to control the temperature, wind speed, electromagnetic field intensity, lighting and grounding in the machine room because of the longer working hours in the machine room and the machine room staff. The paper mainly analyzes the key points of the machine room design, hoping to effectively improve the operation of the machine room, ensure the safety and effectiveness of the construction of the machine room, and promote the better development of the machine room.

IDC; computer room design; key technology

TP308

A