中小學計算機教室安全探討——環境條件

摘要結合計算機教室竣工驗收及工作效益評估檢查工作中糾正的較嚴重問題，從專業技術方面用實例，深入淺出地分析環境因素對機房安全的影響。重點介紹機房環境條件對設備安全和上機師生人身安全保護的控制技術。

關鍵詞 潔凈度；濕度；溫度；靜電；供配電

中圖分類號: G481文獻標識碼: A 文章編號：1671-489X（2007）12－0062-04

Discussion on Computer Classroom in Primary School and Middle School——Environment Condition//Wu Songbin

Abstract According to the serious problem which rising from check and acceptance of computer classroom and working benefit checking， the paper analyzes the effect of environment factor to computer room from the instance in terms of professional technology， and lays the emphases on introducing the environment condition to equipment safety and the control technology of protecting users’ personal safety.

Key words lustration; humidity; temperature; static; power supply and distribution

Author’s address Xinyang Part-time Job Educational Equipment，Xinyang， Henan 464000

目前，中小學計算機教室已成為學生素質教育的重要教學設施。作為機房管理人員，必須清楚管理的機房環境條件是否合格？存在哪些問題？已做了什么樣的預防、應急措施？

計算機教室的建設，包括由代理商施工的主體工程和由學校施工的配套輔助工程2部分。主體工程包括計算機設備、網絡組件、多媒體部件、室內配電線路、室內設備接地系統等硬件安裝調試，以及網絡操作系統與教學軟件安裝調試等；輔助工程包括機房選址、室內裝修、室外的供配電與接地系統、室內配電盤施工，以及安全防護設施與預防措施等。

筆者曾在已裝備計算機的中小學工作效益評估與計算機教室工程驗收過程中，發現較多學校因專業知識、經費問題、認識不夠、落實不到位等主、客觀原因，致使輔助工程不完善，存在較多漏洞，有些涉及到技術性的隱性問題已經影響到機房安全。為引起學校領導和機房管理員重視，筆者將已糾正的問題匯總，從專業技術方面將其產生的原因、危害性及預防措施加以解析，以防患于未然。下面結合實踐經驗，就影響機房中“人、機”安全的重要環境因素做一淺析，供管理人員參考。

計算機是精密的電子儀器。機房的環境條件是決定計算機能否長期可靠運行的重要因素，它直接影響機器的使用壽命和效益，同時還關系到上機師生的人身安全。教育部早在1997年《中小學計算機裝備工作意見》的文件中，就明確要求“計算機室必須有合格的工作環境，保證計算機室的安全，不危害學生的健康”。中小學機房中對師生和設備產生影響的環境因素主要有：潔凈度、溫度、濕度、靜電、電磁輻射、電源干擾、配電安全、火災等重要因素。因此，了解環境因素的影響、危害、產生原因，以及相互關系，對機房建設、使用、管理工作非常必要。

1 潔凈度與防塵

灰塵是無孔不入的。懸浮在空氣中的塵埃，隨機內外溫差產生的氣流進入機器，吸附在電路、元器件上，日積月累，就會妨礙元器件的散熱，引發內部故障；同時，會使機內高速轉動的機械部件磨損加快，如散熱風扇、光驅、軟驅。內存條故障也與灰塵有關，打印機、磁盤驅動器、顯示器這些外設也深受其害。

防塵措施要求室內建筑裝修、隔熱和絕緣材料、電腦臺材料不能排出微塵；進入機房人員應換拖鞋，禁止在機房內吃東西和吸煙，制訂合理的清潔衛生制度；實行機器加防塵罩，定期除塵養護（吸塵器）管理等措施以降低室內含塵量。

2 濕度與防潮

雨季空氣濕度過大會對設備構成威脅，使機內元器件加速氧化、銹蝕，產生接觸不良；磁性材料導磁率發生變化，光盤發霉，造成讀寫錯誤。另一方面，灰塵易吸潮，在一定濕度下將形成導電體，誘發電路漏電、短路、打火，甚至燃燒等現象，輕者設備工作不正常，重者燒壞芯片，致使主板報廢、顯示器損壞。筆者在廣東某學校工作時，曾遇到三四月份的梅雨天氣，機房中大部分顯示器嚴重高壓打火，引起高壓脈沖竄擾主機，損壞設備。后添置2臺有抽濕功能的空調，每天竟抽出兩三桶水。

教學機房中，相對濕度應控制在40％—70％范圍。濕度過大的危害前面已談了，而濕度過小將易產生靜電，靜電放電瞬間誘發計算機系統出錯或擊穿芯片，同時也不利于DRAM在關機后放電。防潮，要求機房封閉性較好，最好有抽濕設備。設計機房時應考慮不要放在實驗樓的頂層或底層，以防止漏雨、進水。沒有抽濕條件，可采用長時間設備通電，利用設備自身發熱驅潮的辦法度過雨季。機器閑置期間，要每周最低通電1小時以上，進行驅潮養護。

3 溫度與溫控

機房溫度過高，不利于設備散熱，元器件因過熱烤焦而提前老化，同時上機操作的師生也受苦非淺。一般商用機使用環境溫度在10～35 ℃范圍，但不應在兩端的極限溫度下連續使用，最佳運行環境溫度為20 ℃。由實驗統計，機外環境溫度在27 ℃時，機內溫度將比機外高出一二十度。當元器件周圍溫度超過60 ℃時，機器易發生故障，如死機、黑屏等。環境溫度在35 ℃以上時，每升高10 ℃，設備可靠性約降低25％。

溫度過高時，機內電阻元件阻值發生變化；集成電路芯片內的“電子遷移”現象加劇，易導致熱擊穿；插頭、插座、開關等由于熱脹冷縮易產生接觸不良；磁盤的磁導率增大，當達到“居里溫度”時，磁介質將失去磁性，軟盤持續高于37.8 ℃，硬盤持續高于65.6 ℃時開始損壞，液態介質的電解電容易爆漿，導致主板穩定性下降。

溫度過低時，電解介質會凍結，損耗加大，容量減小或失去作用；磁盤讀寫易出錯，數據破壞或丟失，還會影響晶體振蕩電路的主振頻率。還有，師生們凍手凍腳也不利于正常教學。

溫度過高時，可采用空調設備降溫，制冷量由使用公式計算：

機房制冷量＝(計算機熱負荷＋人體發熱負荷)×環境系數

計算機熱負荷＝3 595×設備額定功率×0.85×0.75

人體發熱負荷＝人數×653

環境系數取值范圍：1.2—３.0

計算出的制冷量單位為KJ／h (千焦耳／小時)

當然也可由經驗估算，通常100 m2的教室，2臺3—5匹的空調即可滿足需求，120 m2以上的教室適當增加空調容量。

機房內最好設置自動溫、濕度報警和控制裝置，以監控機房的恒溫、恒濕范圍。條件差的學校（下面簡稱窮校），可安裝吊扇、壁扇、換氣扇，再安排課前、課后擦地板，即打掃衛生，又增加濕度，還輔助降溫，可謂一舉多得。

4 靜電與防護

國外有一本關于靜電放電現象的專著，其中有一條引人注目的結論：“世界上的計算機產品和家電產品中，70％的芯片損壞是莫名其妙的，其故障原因是靜電放電現象”。靜電故障主要出現在冬春干燥季節，偶發性多、重復性不強，一般是隨機性故障，因此較難找出其誘發原因。靜電產生多與機房采用的地面材料、電腦臺材料、操作人員衣服材料、磨擦有關。

計算機系統的“接地”是最基本的防靜電破壞措施，其目的是將機器感應的靜電荷通過接地裝置泄放到大地，起到保護作用。需要注意，接地是防止機器帶電措施，而不是防止產生靜電的措施。接地，必須接入真正的“大地”，因為教學機房的這條地線除了泄放靜電，還具有設備發生交流漏電故障時保護上機師生人身安全的作用。因此，接地必須可靠，須充分重視其工藝質量。學校機房大多采用靜電地、直流地、交流地、保護地共點接地系統，就是機箱可靠接地，要求接地電阻不大于4 Ω。

機房接地系統不允許使用建筑物避雷地線、供電線路地線代替，應安裝獨立的專用接地系統。接地極可用30 cm×40 cm×2 cm的銅板材料，連接導線使用4—６ mm2的銅芯絕緣導線，二者的連接點最好采用氧焊，焊點部位涂上瀝清防腐。在遠離避雷接地點的地方，將該接地極埋入80 cm深的地下，埋時可撒一些鹽和木炭。接地線引入機房配電盤，從配電盤接至每臺機器的任務，通常由電腦公司的施工人員來完成。

例如，某學校請“專家”設計機房，從節約、美觀角度考慮，使用地板革鋪地，計算機系統沒有接地保護。使用時間不到一年，除學生反映無意觸碰機箱常有“麻電”感覺外，還發生過較多內存條、主板芯片、電源損壞，卻找不到故障原因，停機維修影響教學也成了常事。對此，筆者做了一個研究試驗，將機房地板革撤掉半邊，撤掉半邊的設備安裝獨立接地系統，而另半邊保持原樣不動。經30天的運行監測，54臺機器中，“手術”后的半邊硬件故障為0臺次，而另半邊則出現故障17臺次。這個實例驗證忽視靜電因素所造成的危害。

從實用出發，窮校的機房使用水泥地平、地板磚、水磨石、大理石地面材料，防靜電效果遠高于地板革、木地板、塑料地板、地毯之類的材料，而后者也是機房安全技術不允許使用的材料。當然，富校的機房最好采用防靜電地板，但造價太高。

5 電磁干擾與對策

5.1 機房中的電磁干擾主要的2種形式

設備污染環境，計算機工作時產生的電磁場通過線路和空間向周圍輻射，形成設備間的相互干擾及對人體的影響。如計算機的電磁屏蔽技術指標不合格，就會干擾其他設備的正常工作，并影響人的健康。

另一種是外界干擾，是指各種電氣設備如繼電器、接觸器、電動機、電焊機工作時對計算機系統的干擾，還有雷電脈沖產生的感應高壓放電，均會使計算機系統受到較強的電磁場干擾，降低系統可靠性或損壞設備。

5.2 對策

從抑制電磁干擾方面考慮，學校應優先選購品牌機，因為品牌機的電磁泄漏與電磁防護技術指標均達到國家級安全標準。這一點從品牌機使用的機箱鋼板厚度與結構、經過安規認證的電源、經過TCO99或TCO03認證的顯示器，就可比較出與雜牌兼容機的差別。也就是說，應優選強制認證標志多的大品牌機型。強制認證標志有長城認證、CCC、EMC、FCC、CE認證等。至于機房遠離干擾源的問題，應在機房選址時考慮到。

6 供配電與安全用電

計算機使用220 V單相交流電工作，但供電線路中經常出現上千伏的瞬間尖峰干擾，還伴隨著大量的高頻噪波，這兩者極易使靈敏的電腦失靈，發生運行錯誤，使重要數據毀于一旦。市電高于250 V以上燒壞設備事故時有發生，而用電高峰時電壓低于180 V設備不能工作的情況也不少見。但最令人頭疼的是部分地區的農用電質量太差，電壓忽高忽低，波動頻繁。

如新縣某中學99年裝一微機室，在一次電源事故中就燒壞一二十臺顯示器及多臺主機。再如鄭州華士達學校地處市郊，和某村共用農電，村辦企業的用電使每節課機器都要掉電多次，最嚴重時一節課機器掉電十幾次，一個學期損壞主板10多塊，日光燈管平均2個月全校更新一遍，電教、語音、文印等設備屢壞不鮮。學校在沉重的維修費用壓迫下，不得補貸款安裝配電變壓器。

6.1 計算機系統供配電技術要求

采用三相五線制或單相三線制，且中性線（零線）與地線不能共地。考慮供電線路三相平衡，以及將來增添設備，三相五線制配電方案優選。

在額定電壓下，計算機系統總容量或總電流應為供電量的50％—70％。控制閘刀或空氣開關等相關設備的額定容量應為系統設備實際容量值的3—５倍，饋電導線容量最低要預留50％ 以上的余量，因為必須把設備啟動時的浪涌電流考慮進去。

供電電壓波動允許范圍為－15％—＋10％，即187 V～242 V。若超出允許波動范圍，必須安裝交流穩壓器以改善供電質量。

必須按照電業管理部門規定，安裝觸電保護器。保護動作電流值按每臺機最大允許泄漏電流值3 mA×臺數÷2計算，一旦有機器發生漏電故障，便于發現檢修。

室內供電線路必須用護線槽、管布線，不能高于地平；電源插座應遵守“左零、右火、中接地”的規則。

空調系統不能與計算機系統共用供電線路，應另外架設線路供電。

6.2 應對策略

電壓波動大的地區，富校可采用交流參數穩壓器，電壓波動小的地區可使用凈化電源，這些措施都能減少電源故障頻率，使潛在的破壞性后果降至最低程度。交流穩壓器不要選擇觸點式繼電器切換調壓的品種，容量為電腦臺數×200 W+總容量30% 以上的余量。窮校最好加裝過壓、欠壓保護裝置，并配合避開用電高峰期的辦法來減輕其危害程度。另外，不管條件好壞，服務器都應配備一個1 000 W的UPS電源，防止突然掉電，使硬盤出現壞塊或損壞網絡操作系統。

7 火災與消防

據有關資料統計，1974年，美國計算機機房火災多達800多起，損失高達1 290萬美元。1977年，我國某大學機房因空調系統起火，漫延機房及有關房間，大火持續近3個小時，造成40多萬美金的損失。火災多為技術管理不當及人為不慎所致等原因造成，如設備長期使用維修養護不當、接地不良、電氣配線不良；機房內有火源、吸煙，恣意放火等。再如，北方地區有些學校，冬季機房使用電暖器、電爐、火爐取暖等。

為預防火災，機房應加強防火管理，必須建立消防制度，明文禁止煙火，定期維護設備及線路，并配備消防設備，如1211、1301等鹵代烷滅火器（電氣設備專用），設立樓層消防栓等。必要時安裝自動火警探測器，聯動機房總電源控制。面積在100 m2以上的機房，須預留安全門。

8 其他因素

影響機房安全的環境因素還有雷擊、鼠害蟲害、漏雨進水、有害氣體、噪音、盜竊、破壞、照明、計算機系統本身（軟件問題這里暫不作研討）、計算機犯罪、管理，以及一些不可抗外力，如地震、臺風等。這些方面不僅涉及到技術、管理問題，而且還涉及法學、犯罪學及心理學等問題，是一門綜合性科學。目前，國家公安部門已設立了計算機安全管理機構并立法，以加強該方面的規范管理。

9 結語

計算機系統的絕對安全是不可能的，只能根據各種影響因素及其相互作用關系，預測發展趨勢，然后采取必要的措施，將不安全因素控制在預定的范圍內。總之，解決機房安全問題需要領導重視，增加投資，加強安全措施，健全管理制度和提高管理水平；各級教育技術裝備部門加強技術監督、檢查、指導、培訓工作力度；機房管理員業務水平和工作責任心也需不斷提升。逐級明確安全責任，落實安全措施，使安全工作的各個環節有人抓、有人管，從而保障計算機教室安全運行，最大限度地發揮功能作用。