醫院綠色機房的安全建設

1 引言

隨著信息和網絡互連技術的飛速發展，各醫院基于計算機網絡技術的辦公、科研、教育及管理等方面的信息化需求也日趨迫切。機房是醫院信息化建設的關鍵節點，它維持著醫院各項信息化業務的正常工作，隨著電子病歷承載平臺的不斷完善，以HIS為核心的周邊業務需求逐漸增加，使得機房內高密度IT設備越來越多，僅僅保證信息數據資料的快速、安全、穩定地交流和傳輸，已不再是信息化建設追求的唯一目標。

作為一個“設備高度集中”的計算中心，其對電能的消耗是相當可觀的。據美國環境保護署報告，典型的數據中心能耗分布為：數據中心的IT設備（服務器、網絡通信與交換、存儲器等）的能耗占數據中心總能耗的50%～52%；機房空調系統占數據中心總能耗的38%～40%；供電及輔助照明等系統的能耗占數據中心總能耗的8%～10%，并且每五年將翻一番。我國工信部電信研究院通信標準研究所也表示，中國的數據中心能耗也在高速增長，且顯著高于世界的平均水平。另一方面，機房體系運行過程中勢必會對周邊環境帶來一些諸如噪音、電磁輻射等環境影響因素。如何解決采取一些整合、控制措施降低信息機房的能耗以及減少對周邊環境的影響，成為新型機房建設所關注的焦點，同時對于提高醫院的信息化水平、降低經濟負擔也有著重要意義。

2 現狀

2.1 機房IT設備不斷增長

醫院機房建設初期，基礎設施包括電力系統、空調系統、安全系統、中央監測系統、綜合智能布線和機房裝修工程等，主要承擔電子病歷及收費業務。隨著醫院業務的擴大，信息化方面的需求呈現海量增長，以電子病歷平臺為基礎的各種相關軟件系統及業務流程，如LIS、超聲圖文系統、醫保實時結算、京醫通實時繳費等項目相繼上線，使得用于數據處理和存儲的大量服務器的增加和磁盤陣列的擴容，機房已不堪重負。

2.2 機房耗能不斷增加

能源消耗問題已經成為制約數據中心發展的關鍵因素之一。以近5年為例，機房2010年耗電量584000千瓦時；截至2015年6月已耗電量384000千瓦時。由此可見，機房確實存在能耗過高，且呈逐年增加趨勢。

2.3 軟件系統的迫切要求

一家常規的專科三級醫院信息系統是集醫療、教學、科研、預防為一體綜合需求信息平臺。醫院信息系統包括大量重要的敏感信息，一旦由于硬件設備的損壞導致軟件平臺無法正常運行，就有可能出現無法提供服務、數據信息損壞等情況，嚴重損害患者的利益，同時也會給醫院造成極大的負面影響。

2.4 節能減排的迫切要求

能源消耗問題已經成為制約數據中心發展的關鍵因素，醫院數據核心機房每年設備的總耗電量達800000千瓦時，高耗能加重醫院的經濟負擔，嚴重拖后了信息化的步伐，建設綠色機房是發展的必然趨勢。

3 需求分析

3.1 節能需求

信息技術網絡化、平臺化和服務化的發展趨勢，迫切需求高性能的數據中心，由此推動了數據中心建設與服務需求的大幅增加。《工業節能十二五規劃》中明確指出，到2015年數據中心PUE（注1）值需下降8%，因此數據中心領域的技術創新與節能工作刻不容緩。

對現實工作中絕大多數數據中心來說，投資建設新的綠色機房是費時費力的一項工作，同時還可能會影響現有系統的正常運行。醫院的信息系統平臺承載著醫院的核心業務和關鍵數據，一旦中斷，全院的業務都將被迫終止，造成巨大的損失。因此該項目將本著實用主義至上的原則，對現有機房進行綠色改造，在不影響正常業務有序開展的情況下，循序漸進地降低能源消耗和環境影響。

3.2 功能需求

綠色機房建設的目的首先是確保機房內計算機設備安全穩定運行，以保證醫院的醫療服務不能間斷，在這一前提下通過對其中設備設施的不斷調整，最終達到設備設施節能、運維成本降低、能源效率提高的目標。

機房工程是一門綜合性很強的科學技術和系統工程，涵蓋了電氣系統、空調及送排風系統、安防系統、機房綜合監控系統、綜合布線系統、KVM切換系統、消防系統等。它是一個復雜的電子環境空間，從整體的設計規劃到設備的選配、管理軟件的應用，都要符合節能環保、高可靠可用性和合理性的要求，而且需要滿足若干年內的可擴容性和先進性。

本次機房改造經過充分論證，考慮了實用性、經濟合理性、先進性、可靠性、可擴展性、節能與環保性。此外，機房改造后還將成為醫院信息化建設的亮點和樣板工程，供醫院領導、同行和客戶參觀，因此，美觀性和一體化等特性還需要再本次改造中得到充分體現。

3.3 環境需求

3.3.1機房內相關軟硬件設備需求

機房內相關軟硬件設備需求，如表1所示。

3.3.2 動力及供配電需求

醫院數據中心核心數據機房承載著全員的關鍵業務節點，每時每刻都產生大量數據信息交換，其中涉及患者隱私信息、財務費用等敏感信息，這些數據傳輸系統的動力供應要有確切的保障措施，是不允許斷電的，否則一旦發生斷電事故，會造成數據丟失甚至重大經濟損失。因此電源保障和供電可靠性在新型綠色機房建設中顯得格外重要。

機房配電還應考慮系統的擴展、升級等可能性，并應預留備用容量。單相負荷應均勻地分配在三相線路上，并使三相負荷不平衡度小于20%。

3.3.3 溫度、濕度和潔凈度需求

現代IT設備中的元器件及集成電路極易受到溫濕度、塵埃、有害氣體、電磁、雷電等的干擾，為使其可靠運行，機房必須具備一定的環境條件，根據《電子信息系統機房設計規范》（GB 50174-2008）規定，機房環境應達到要求，如表2所示。

機房是數據處理中心，安裝有大量的計算機、磁帶機、磁介質、交換機、路由器等對環境溫濕度、潔凈度要求較高的精密設備，對機房環境有嚴格的要求，其中最重要的是機房溫度、濕度和潔凈度三個指標。機房專用空調（精密空調）是為計算機機房（包括程控交換機房）專門設計的特殊空調機，精密空調系統的設計是為了進行精確的溫度和濕度控制，精密空調系統具有高可靠性，保證系統終年連續運行，并且具有可維修性、組裝靈活性和冗余性，可以保證數據機房四季空調正常運行。

3.4 安全需求

系統建設需要充分考慮機房內的防火、防水、防盜、防破壞、防雷接地、數據安全、信息安全等方面的需求，并要求具有完整的安全策略和有效的預防措施。

“五防”需求。在機房日常運行中應與醫院其他電器設備設施一樣，關注和落實基本的防火、防水、防盜、防破壞、防雷接地要求，配備消防、除濕等基本設備，并建立規范的操作制度。

數據及信息安全需求。建立數據備份機制，合理設定信息采集、使用查詢權限，確保病人信息得到合理、合法使用，避免因數據遺失和外泄產生的醫患糾紛。

智能監控系統需求。實現對機房電力、空調、UPS、溫濕度、漏水五方面全方位監控，并通過與設備接口，實現設備運行狀態的實時采集，并可實現短信報警信息發送，以達到及時防范和監控風險的目的。

4 建設目標

4.1 業務目標

基于上述必要性論述和需求分析目標，醫院綠色機房建設改造后，力爭達到高效、經濟、協同、智能的四大目標。

4.2 技術目標

本項目節能技術指標具體體現在三個方面。（1）IT設備節能改造：數據中心IT設備是能耗大戶，在此次機房改造的同時，將降低能耗、節能涉及貫穿始終，實現機房技能目標。（2）供配電系統的節能建設改造：采用模塊化UPS，在節約空間的同時，采用超高的效率值、超凡的節能性和極好的輸入特性（輸入電流諧波含量低）技術，實現UPS能耗的降低。（3）制冷系統節能建設改造：通過采用柔性制冷量設計、智能供冷、可定向送風定向制冷，解決局部熱點及高熱密度機架問題（最高可達單柜功率10KW），從而達到高效節能目的，同時，通過coolflex組件將冷通道進行封閉，進一步降低能耗。

4.3 總體框架

綠色機房按照《電子計算機機房設計規范》、《電子信息系統機房施工及驗收規范》等國家相關標準，通過配電、給排水、精密空調、新風系統、智能監控、UPS等多個系統的有機整合，實現綠色、環保、安全機房建設，具體架構如圖2所示。

5 結束語

數據中心基礎設施的建設，很重要的一個環節就是計算機機房的建設。計算機機房工程不僅集建筑、電氣、安裝、網絡等多個專業技術于一體，更需要豐富的工程實施和管理經驗。計算機房設計與施工的優劣直接關系到機房內計算機系統是否能穩定可靠地運行，是否能保證各類信息通訊暢通無阻。

由于計算機機房的環境必須滿足計算機等各種微機電子設備和工作人員對溫度、濕度、潔凈度、電磁場強度、噪音干擾、安全保安、防漏、電源質量、振動、防雷和接地等的要求。所以，一個合格的現代化計算機機房，應該是一個安全可靠、舒適實用、節能高效和具有可擴充性的綠色機房。

同時，需要指出的是只有在充分分析和論證綠色機房需求的基礎上，將可研和設計做的更加落地和飽滿，方能有效地制定科學和合理的實施方案。

注1：PUE（Power Usage Effectiveness）即能量使用效率，是評價數據中心能源效率的指標，PUE=數據中心總設備能耗/IT設備能耗。PUE是一個比率，其值已經成為國際上比較通行的數據中心電力使用效率的衡量指標，基準是2，越接近1表明數據中心能效水平越高，還表示一個數據中心的綠色化程度越高。

參考文獻

[1] 林小村，馬玉林，翁小云.數據中心建設與運行管理[M].北京：科學出版社，2010.

[2] 中國建筑標準設計研究院.電子信息系統機房工程設計與安裝[M]. 北京：中國計劃出版社，2009.

[3] 中華人民共和國工業和信息化部.電子信息系統機房設計規范[M]. 北京：中國計劃出版社，2009

[4] 北京市公共衛生信息中心.北京地區醫院信息系統基礎設施建設指南.

作者簡介：

王婷（1981-），女，漢族，北京人，畢業于北京師范大學，本科學士學位，首都醫科大學附屬北京婦產醫院 ，工程師；主要研究方向和關注領域：網絡信息安全。