武漢大學系統設計機房四大經驗

文/石崗

武漢大學系統設計機房四大經驗

文/石崗

在數字化校園建設過程中，數據中心機房的建設與維護是一項重要的工作，機房建設必須做到技術先進、經濟合理、安全適用、節能環保。

圖2 武漢大學網絡中心機房

圖1 一種典型的機房布局

新版標準

2009年，我國對機房建設進行了重新規范，并公布了最新版本——GB50174-2008《電子信息系統機房設計規范》。新版本從2009年6月1日開始實施（在這之前，各個高校實行的是1993年的版本）。

在新版規范中，數據中心機房的建設被看成是一項系統性的工程，其內容也被分為 11項，主要包括以下方面：1．機房分級與性能要求；2．機房位置及設備布置；3．環境要求；4．建筑與結構；5．空氣調節；6．電氣技術；7．電磁屏蔽；8．機房布線；9．機房監控與安全防范；10．給水排水；11．消防。

合理方案

機房建設總體來講可分4個階段：規劃階段、招標階段、實施階段、運維階段。我們在規劃階段需要制定出合理的方案，在招標過程中尋找優秀的合作伙伴，實施時做到細致認真，在運維時保證效果良好。

在規劃階段，我們主要制定幾個標準：定級別、定檔次、定規模、定布局、定內容、定指標、定預算、定標段。

定級別

根據機房的使用性質、管理要求和重要性確定級別，具體如下：

1.A級機房：機房中運行的電子信息系統中斷會造成重大的經濟損失和公共場所秩序的嚴重混亂；

2.B級機房：機房中運行的電子信息系統中斷會造成較大的經濟損失和公共場所秩序的嚴重混亂；

3.其他的機房可以歸類到C級。

對于學校來說，數據中心機房一旦不能運行了，可能影響師生就餐、洗浴、上圖書館等日常生活和學習，甚至影響全校教學、辦公、管理等，因此，從這個角度來說，學校的機房可以定義為B級甚至A級。但在實際中，學校的數據中心機房可以參照C級機房的基本要求，個別指標可適當參照B級或A級的標準來建設。筆者建議，機房不宜定級過高，因為C級機房已經能夠很好地滿足學校數據中心機房的要求，否則建設費用和運行費用極高。

定檔次

機房設計的年限不一樣，在裝修材料選擇、設備選型上也不一樣。裝修是一項重要的工作，一般人們對于室內的整體裝修要有充分的計劃。

定規模

機房規模根據機房設計年限來制定。

定布局

整個機房系統不僅僅是機房本身，還會分為很多區域。圖1是一個較為典型的機房布局，圖中左上區域是機房，右上區域是電池室，左中間是配電，下方是管理區。

為了讓讀者有更加直觀的感受，筆者以武漢大學機房為例進行說明。我校的機房布局如圖2所示。整體面積大概200平方米，真正投入的使用面積是150平方米左右；機房留有一定擴展余地。右區域是輔助區，配備了精密空調、UPS和市電配電柜，輔助區中間進行隔斷，隔斷的左邊是機柜，機柜可以根據需要向左邊拓展；圖中左端是緩沖區，當輔助區不能滿足機柜的空間需求時，機柜的布局可以向緩沖區擴展。

定內容

機房的建設內容可以按照上文規范中提到的11條標準進行，而且可以根據實際情況進行細化。

我校的數據中心機房建設主要有以下內容：裝修、配電、綜合布線系統、空調與新風系統、防雷及接地系統、防范系統、消防系統、KVM系統、環境監控系統、機柜、承重等等。

定指標

很多指標技術含量本身很豐富，我們在建設機房時可以將很多指標統一起來，便于相關人員在招投標時對同一基礎上的服務、價格等進行比較。

接下來，筆者舉出幾個指標例子加以說明。

在考慮鋪設抗靜電地板時，我們要確定是采用有邊的還是無邊的，現在比較流行是無邊的抗靜電地板，這種地板的質量要求非常高，抗靜電層如果強度不夠，就容易斷；另外，還要注意地板承載重量的指標，承載重量的指標分為800公斤、1000公斤等。

我們對于空調的配備也要從多方面因素來考慮，比如，空調的類型（分為舒適型、工業型、精密型等）、空調的送風方式、空調的大小等。本文介紹一個比較簡單的計算方式：

制冷量=KW×0.8+M2×0.2

這個公式既考慮了機房中的設備在運行中產生的熱量（KW），又考慮了機房的面積（M2）。

在裝修時，人們習慣做吊頂，實際上，專業機房經常是不做吊頂的（筆者參觀過電信級運營商的機房，頂上基本是毛坯，當然，毛坯要做專門的防塵處理）。

對于UPS來說，究竟選多大功率UPS才合適？根據經驗，筆者總結了如下計算公式：

1.KVA×0.7(功率因子)×0.7(理想負載)=KW；

2.延時時間=(電池數×電池電壓×電池容量×0.85)/(VA數×0.7)；

KW代表所有用電設備的功率，即總負荷，KAV是UPS的功率。例如有10KW的負載，則需要20KVA的UPS。同時，我們可以根據實際情況預留一定的擴展空間。

一個UPS主機通常需要32節12VA的電池串成一組供電，有時需要40節，這要根據不同的UPS來確定。電池的容量（即安時數）決定了供電時長，通常是并聯多個電池組提供長時間的供電，但不能太多。五組以上的電池組并聯供電時，由于電池組之間具有不可避免的電壓差，所以會在電池組之間產生內部電流，將嚴重影響電池的壽命。我們一般并聯2～4組較好，如果遇到大負載長延時的情況，應選用大安時數的電池。

另外，還有消防（可選的有手提滅火器和潔凈氣體滅火系統）、零地電壓、機房是否密封、通信光纜如何進入機房等問題都需要進行綜合考慮。

規劃經驗

供電

機房供電原理如圖3所示。

機房有3個等級A、B、C，不同等級的供電要求不同：A級供電要求雙電源，即要求不同的2個電源——通常是市電與柴油發電機，要求燃料儲存量可供72小時使用；B級要求燃料儲存量的供電時間是24小時； C級機房要求市電雙回路供電，需要與2個不同的110KVA變電站連接。

圖3 機房供電原理

氣流組織

圖4 冷、熱風通道

圖5 機房氣流組織的常用方案

從機房綠色節能的角度來看，有效節約用電的設備當屬空調，只要組織好氣流，不僅節能，而且設備的散熱性也較好。在圖4中，兩排機柜中間的黃色區域是熱風通道，上下綠灰色的區域是冷風通道，經過空調制冷后的冷風送向冷風通道，機柜里的設備從冷風通道吸進冷風，從設備輸出的熱風被排向熱風通道，再回到空調制冷。

機房氣流組織的常用方案如圖5，可以根據有無吊頂等實際情況選擇相應方案。

UPS雙母線供電

為了避免UPS的單點故障，常見的辦法是U P S并機，但不同品牌型號的U P S不能并機。為解決這個問題，我們可采取UPS雙母線供電的方式，不同的UPS都可以解決UPS單點故障，如圖6。左邊的UPS經過SPM進到每個機柜里的一個PDU，右邊的UPS經過SPM進到每個機柜里的另一個PDU。通常，重要的設備都是雙電源，它們分別接到2個PDU上，當一個UPS出問題時，重要設備的運行不受影響。

環境監控系統和短信報警

學校機房的管理機制與運營商機房不同，8小時的工作制導致機房在管理人員下班后可能處于無人管理的狀態，此時的短信報警就非常有效。環境監控系統主要監控UPS、空調、消防等系統的運行狀態和運行參數。一旦出現異常現象，環境監控系統通過短信方式向負責人員報警，從而使其及時了解和掌握機房的運行狀況，并做出處置，保證機房安全穩定地運行。

圖6 雙母線供電

（作者單位為武漢大學網絡中心）