探析IDC機房設計需要解決的關鍵技術

石甜

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探析IDC機房設計需要解決的關鍵技術

石甜

廣東海格怡創科技有限公司，廣東 廣州 510630

在當今現代科學技術高度發展進程中，電子計算機在各個領域廣泛地應用。隨著物聯網和智慧城市概念的普及，全國各地各個行業如雨后春筍般地建設很多大、中、小各種規模的數據中心。這是信息化的快速增長及大量數據產生的必然結果。合理地進行IDC機房設計，避免資源的浪費和云計算的過剩，根據整體市場情況合理規劃數據中心的建設，保證設備穩定可靠運行。由于機房設備和機房工作人員在機房內工作時間比較長，控制好機房內的溫度、風速度、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計的各個關鍵點，希望能有效提高機房運行效率，保證機房建設的安全性和有效性，促進機房更好地發展。

IDC；機房設計；關鍵技術

引言

現目前我國的數據中心機房發展比較迅猛，企業對于機房的要求也比較高。由于機房的運行數據龐大，因此需要的供電量也是巨大的。但是在實際的機房建設中會出現各種問題影響數據中心機房的完善。例如，規劃的位置不好，建設單位建設過程中的質量問題，不符合要求的建筑條件或者其他應用專業在現場存在著限制條件等等。這樣設計出來的機房難以滿足企業的實際需求，使得企業后期的工作難以正常開展。IDC機房的設計、建設與運維管理如果不符合相關規范要求，就很容易出現問題，可能會腐蝕電子設備，更有可能導致嚴重的安全事故。不僅影響了正常的工作，還損害了企業的實際利益。

1 IDC機房建設遵循的原則

首先需要明確IDC機房的作用。IDC機房是現代化信息業務服務中心，能豐富企業的網絡業務資源，為實際的業務開展提供指導。隨著現代化信息技術的高速發展，IDC機房也是重要的現代化信息技術，是時代發展的必然手段。不論從什么方面來看，保證機房建設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上，兼顧經濟實惠的原則。因為IDC機房的建設通常是一個大工程，要求的施工技術比較復雜，涉及的方面比較多，經濟并且實用更符合企業的需求。IDC機房一旦建成肯定會長期運行下去，所以在設計前期就應做好準備，保障近期與遠期企業發展協調并進的原則。需要注意的是，數據中心機房的建設一定要符合國家行業標準[1]。

2 IDC機房設計關鍵技術要點分析

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、自然空氣冷卻、間接空氣冷卻、絕熱冷卻等，這些都是為了實現設施的更低的PUE目標[2]。總體來說，在世界范圍內部署數據中心并不便宜，它不只是為數據中心配置裝備和人員，更重要的是提高設施的效率。所以要選擇合適的地理位置或者因地制宜地建設機房。首先應滿足當前綠色建筑的理念要求，其次推進機房的整體運行和發展，最終真正意義上實現企業整體發展的目標[2]。

2.2 通信基礎設施

所謂IDC機房，肯定與網絡離不開關系。對機房建設周圍的網絡資源進行了解和判斷也是十分必要的。可以先進行物理線路的核實，了解帶寬資源情況，查看互聯互通性能是否暢通，確定后期是否能進行擴展等等多個網絡資源方面。我國現目前范圍比較大、實力比較雄厚的IDC都是骨干網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絡連接是基本要素，跟大骨干網擁有對等連接的關系，帶寬與業務能有效發揮擴展性能，而且更加自由。

2.3 機房接地方案

機房的接地系統維持可靠性不僅關系著機房的實際運行情況，而且關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不斷增加，在建設中也暴露了很多問題。接地系統設計和施工不當影響比較大。通常會出現如PE線電流過大，N線電壓過高等問題。這對于機房的安全穩定運行具有十分不利的影響。為了構建一個完善、可靠的接地系統，注重數據中心機房的接地方案設計內容，保障機房的安全接地系統，應首先做到不在機房內混接直流系統、弱電系統、配電系統的工作接地。室外的接地系統對于機房內的各個設備儀器之間相互影響較小，有助于機房的穩定運行。確定工作接地與保護接地在一點連接后，連接最近端直接與接地極。需要注意的是等電位聯結和局部等電位聯結一定要做好。通常兩種接地共用接地極，可以通過利用建筑物的基礎鋼筋當作接地極。提前預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 供電系統安裝規劃

機房的設備儀器種類繁多，這對整個機房的供配電系統來說也是一個重要的挑戰。首先需要考慮的是安全性，只有安全得到了保障，機房的供配電系統才可以正常運轉，并發揮作用。云計算技術對于供配電系統的要求十分高，因為不同的行業，不同的計算方式，只有根據具體的數據中心要求，才能進行有效的設計。提升數據中心的基礎設施設備，這樣對于后期數據中心運行具有更高的可靠性，同時也要考慮后期其他系統設備的融入和環境因素的影響等等多個方面。需要有效的了解整個數據中心的應用以及運營方向，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今機房常用方式。它的工作原理主要采用了脈寬調頻技術、成熟的高效功率器件、微處理器等等。不間斷的供電能穩定系統電壓情況，同時隔離干擾的外網。若是外電網停電時，不間斷電源供電還能自動從備用能源經逆變器變換成電壓、頻率和相位都與原供電電源相同的電能繼續向計算機供電。整個過程在極短時間內（微秒至毫秒級）就可以完成。不間斷電源供電具有較高的穩定電壓和頻率及較小的波形失真，比外電網干擾更小，是目前比較理想的供電方式。大部分的計算機設備都采用不間斷電源供電。

2.5 機房制冷方式設計

龐大運行的數據中心對數據中心機房的要求很高。首先是現在不斷發展的企業數據發展需求，還有機房數據運行中不斷出現的各種變化。高功率密度的可靠性影響著功率密度的變化。數據運行需要有一個可靠的機房環境，但是機房內的設施設備、電量損耗以及設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計能滿足機房的現行需求，推廣行級制冷架構。這種制冷架構在功率密度大于或等于5?kW，機柜的IT環境表現更為突出。有效應對不斷變化中的需求，節省運行成本，通過預測和可擴展性降低能耗，對于企業來說具有實際的應用價值。

2.6 IT設備的設置需求

數據中心機房建設的目的，是為IT設備的穩定運行提供良好的環境。其中就包括機房環境、用電環境以及周圍環境等。因此，IT設備是數據中心機房的核心。但是，在以往的建設過程中，一般的建設流程為：選址—設計—裝修—設備—IT設備。可見，IT設備的設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，機房設計一般都會在最后進行[4]。機房IT設備開始進行設計時，所有的建筑外觀、機房面積、建筑物其他功能都已確定。

因為機房的建設主要是為了讓IT設備能更穩定地運行，因此，在這里提出，機房的正確的建設流程應當為：IT設備—設計—設備—選址—裝修。首先只有確定了IT設備需要的容量、運行方式及后期的發展預留等內容，才能很好地規劃出需要建設的數據中心的面積、用電量、制冷量以及后續的操作區域等。在這些內容都確定后，再去規劃需要建設的地址和內部的裝修設計，只有這樣才可以建設出完全符合IT設備穩定運行需求的數據中心機房。

2.7 通風系統

新風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 來進行設計。對進入房間的新風進行預處理，包括對溫度計濕度的處理，設計制冷段、除濕段、過濾段，同時預留了化學過濾器段的安裝位置，以便后期拓展新風機的功能。還要求進入房間的新風達到露點溫度為12?℃，保證了機房環境的穩定及工作人員的舒適度要求。新風系統上設置70℃常開防火閥，與消防聯動，一旦發生火災，消防發出信號關閉防火閥，同時連鎖關閉新風機[5]。

考慮到對機房內電子信息設備的保護，機房內應采用氣體滅火系統，當發生火災時，滅火氣體噴放，滅火后機房內將存在大量廢氣。為了排除該部分廢氣，設置了排氣系統。排氣量根據《氣體滅火設計規范》，按照不小于5次換氣次數來計算。根據滅火氣體密度大的特點，該排氣系統采用分層排氣的方式，即地板上和地板下均設置排氣口，上下同時排氣，確保以最快的速度將廢氣排出室外，使工作人員盡快進入機房進行維護。采用氣體滅火的工藝設備用房，設置火災后排除滅火氣體的排風系統。每間配有氣體滅火系統的房間內外均應在便于操作的地點設置風機啟動開關。在電池室設置日常通風系統，本工程共設置一套日常通風系統，保證房間的空氣新鮮度。

2.8 安防監控工程

進入21世紀以來，隨著網絡技術的成熟和發展，網絡化、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境的一個重要因素。現代化、智能化的辦公大樓是一項系統工程，而且是一個復雜的大系統。其中，監控系統扮演著極為重要的角色。隨著人工成本的持續增長，安防監控系統作為一種低投入、高效率的手段，因其能夠以更低的財務預算提供更完善的安全保障，已經贏得了其以前從未有過的主導地位。

為了進一步滿足社會經濟發展與人們文明生活的高標準要求，創造一個安全、舒適、溫馨、高效的辦公環境顯得極為重要。安全穩定的安防監控系統，不僅能夠阻止犯罪分子的非法入侵，在事故發生之后，還可以為發現查找事故責任人提供幫助，更能夠預防事故的發生。此外，也能在事故發生時做出反應，阻止危險的進一步擴大。

2.9 消防工程

機房消防的特點：機房服務器需常年不間斷運行，易發電氣火災，斷電損失大，銀行機房更甚，不宜采用自動噴水滅火。根據機房防火滅火的特點，設置一套火災報警系統和氣體滅火系統。在監控中心設一套壁掛火災報警控制主機氣體滅火控制盤聯網；通過聯網，監控中心的報警主機可以監視機房內的火災狀況。可以在每個氣體保護區設一個單路氣體滅火控制盤，共設 2 個氣體滅火控制盤。氣體保護區內設煙感、溫感兩種探頭，且分工作區、地板下二層布設，保護區內外均設聲光報警器，每個出入口設氣體釋放指示燈，主要出入口外設緊啟停按鈕。非氣體保護區主要設煙感探頭。采用環形布線方式，火災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，減少了維護風險。

3 做好日常巡檢和保養規定

機房的管理規章制度，有利于提高機房安全性和有效性，做好定時巡檢。主要包括：設備的溫度、機器的噪聲和振動情況有無變化；機房內有無異味；電池外殼有無變形、爬酸和漏液，電池連接有無松動。定期保養內容：檢查線路連接是否牢固；設備溫升是否變高；熔絲是否變形；斷路器是否有熱點。保證長期運行的負荷每相負載一般應控制在額定容量的70%以內，盡量將三相負荷調均衡。檢查配電柜開關容量的利用情況，根據實際負載及時整定開關保護值。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。

供配電室的環境比主機房要差，應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，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 結語

綜上所述，數據中心機房的設計工作十分重要，不僅能夠滿足企業內部工作運行的需要，而且也能更好地促進云計算行業的積極發展。合理的數據中心的設計，有助于提高數據中心的運行成本和效益，保證負載設備的穩定性，對后期的機房運行、管理會起到至關重要的作用。前期工作的到位，會使數據中心的設計更加合理。希望通過本文，讓大家了解數據中心的前期溝通準備工作，保證IDC在能源利用率以及經濟效益方面能達到雙贏目的。

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

[2]陳興華. IDC技術機房建設相關技術的分析[J]. 數字通信世界，2018（2）：60.

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

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

[5]曾令展. 探討IDC機房基礎建設的要素[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

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