第四节 机房工程

机房工程是指为确保信息集成系统的计算、交换、存储、控制等核心设备能安全、稳定和可靠运行，而设计配置的基础工程，机房基础设施的建设不仅要为机房中的系统设备运营管理和数据信息安全提供保障环境，还要为监所工作人员创造健康适宜的工作环境，必须满足计算机等各种微机电子设备和工作人员对温湿度、洁净度、电磁强度、噪声干扰、电源质量、防雷接地等的要求。

机房的设计需通过建设位置的实地勘察，依据国家有关标准和规范，结合所建各种系统的运行特点进行总体设计，建设一个布局合理、有现代感、功能完备、安全可靠、设施先进、绿色环保、投资合理的现代化计算机中心机房，切实为主机服务器等设备提供一个安全、可靠、温湿度及洁净度均符合要求的运行环境，同时为相关工作人员提供可进行服务于网络系统的管理、软件开发、硬件维修等方便、快捷、舒适的工作环境。监所监控指挥中心及数据中心机房按照《电子信息系统机房设计规范》（GB50174—2008）中B级机房（冗余型）相关要求进行建设，其余分控中心按C级机房（基本型）相关要求进行建设。

主要包括以下几方面：机房装饰装修系统、机房空调和新风系统、机房供配电和照明系统、UPS不间断电源系统、机房防雷接地系统、机房环境监控系统、机房气体消防系统等。如图1.8机房设计图所示。

图1.8 机房设计图

一、微型模块化数据中心

如今，模块化数据中心是数据中心建设领域最为火热的概念之一。模块化的建设方式能够大大缩短数据中心的建设周期，节约成本，同时使得数据中心施工变得简便快捷。

微型模块化数据中心（一体化机房），是一种集IT机柜、制冷、不间断电源、消防、照明、监控、布线、安防等功能模块于一体的模块化数据中心产品，其构成单元均是符合业内通用规范的标准化产品。微模块的神奇就在于在数据中心施工现场，工人通过简单的拼装、连接，即可实现微模块的整体交付，就像搭起积木一样简单、便捷，能够大大缩短施工周期，降低施工难度，保证工程按时、准确、有序完成。如图1.9微型模块化数据中心所示。

图1.9 微型模块化数据中心

通过对微模块及其功能单元的容量、尺寸、接口及主要技术方向进行标准化定义，使微模块具备了工业产品化、标准化的特点，每个微模块的功能单元均可以在工厂预制，在数据中心现场拼装成微模块，多个微模块集群组成一个成规模的数据中心机房——这样多个机房最终形成了数据中心园区。

在很多领域，如通信运营商、政府、企业、教育等行业中，也有很多用户采用了微模块的思路进行数据中心建设。微模块数据中心建设周期可大大缩短，传统数据中心实施阶段需要7～8月，采用微模块建设缩短至2～3个月。如图1.10一体化机房布置图所示。

图1.10 一体化机房布置图

二、机房装饰装修系统

在保证机房设备安全运行和满足机房的使用功能的前提下，需合理地运用装饰材料，对机房空间进行美化，增加机房空间的层次感，体现机房设计的人性化特点。同时，机房装修还应与空调通风系统、消防系统的设计很好地融合，关注空调通风子系统对于装修工程的密闭要求，关注气体灭火子系统对于结构承压能力于装修材料选择上的影响，在机房整体工程中各子系统综合考虑、密切配合，才能得到一个适合的、完全的整体装修工程。

另外，机房的设备布置应满足机房管理、人员操作、物料运输、设备散热、设备安装和维护的要求。由于数据中心机房内设备摆放密集，如何在有限的机房区域内摆放尽量多的设备是一个难点。在设备摆放时应充分考虑设备间距问题，结合地板，以及空调送风通道原理，机柜摆放时遵循“面对面，背靠背”原则，使安装距离满足规范要求，从而达到设备数量最大化，为设备扩展预留充分空间。

三、机房空调和新风系统

智能化机房中的IT设备在运行中散热量大而且集中，散湿量极小，散热量的95%是显热，热湿比极大，焓差小。在这种情况下，空气处理可近似为一个等湿降温过程。根据热的传播方式分析，疏散显热的最有效方式是对流，这就需要大量的冷风将热量带走。

中央空调等舒适型空调主要考虑人体对环境的要求，不具备大风量。机房专用精密空调充分考虑了计算机设备的特点，在相同制冷量的基础上，加大了风量，加之专用的送回风风库，送、回风均匀，能够较为迅速、有效地带走机器热量。

计算机设备除了对温度有要求外，对湿度亦有要求。专用空调实现了对湿度的自动控制，使计算机设备无论在极湿润的夏季还是在极干燥的冬季都能在恒湿状态下正常工作。

此外，机房对洁净度亦有严格的要求，这个要求远远高于办公用房。由于舒适型空调送风方式的特点决定其不能满足此要求。而专用空调中有效过滤系统，可随时更换过滤网，方便、省时、经济。

因此，对于设备密集的设备机房，机房空调应选择专用的恒温恒湿精密空调，才能保证空气洁净度及温湿度控制达到机房设计要求。设备开机时对机房内温湿度的要求如下：温度保持在23℃±1℃，相对湿度在40%～55%之间，温度变化率小于5℃/h并不得结露。

另外，根据《数据中心建设规范》（GB50174-2017）的相关规定，主机房应维持正压，与其他房间、走廊的压差不宜小于5Pa，与室外静压差不宜小于10Pa。采用新风机从新风室取风，新风口与精密空调回风静压箱相连接。新风机要求具备初效、中效过滤及预冷处理，并能与消防联动，引入机房的新风管必须安装自动防火阀，如果发生火灾能及时自动关闭，防止火灾扩大。同时，根据《气体灭火系统设计规范》（GB50370-2005）的相关规定，气体灭火防护区应设置气体消防事后排风系统，通风换气次数应不少于每小时5次，通过风管引至排风井进行排风。

四、机房供配电和照明系统

计算机机房的供电应380/220V电压、50HZ频率和三相五线制（即TN-S系统）的配线方式供电，供给机房用电。

计算机机房的设备供电应按设备总用电量的20%进行预留（按实际运行负载为20%）。

机房内的重要设备均采用UPS不间断电源和市电双回路供电。为防止闪电雷击及操作过电压对设备造成的危害，机房专用动力配电柜进线处装设过压保护装置，以消除线路上产生的瞬时高压尖峰脉冲。保证计算机设备稳定运行，不受损坏。

计算机机房内设备电源的电压变化应在220V±5%之内，频率变化在50Hz±0.2Hz之内。

保证电源运行时满足三相基本平衡，设计时将单相负荷均匀分配在各相上。

机房照明设计标准主要指标为照度。

照度E：光通量投射到物体表面时，即可把物体表面照亮，照度就是光通量的表面密度，即射到物体表面的光通量φ与该物体表面的面积S的比值，即E=φ/S（其中照度的单位为勒克斯Lx）。

在考虑机房的照明时，还须同时将照明的均匀度、照明的稳定性、光源的显色性、眩光和阴影等要求提到日程中来，这些因素也将对操作人员和维护人员产生不可低估的影响。

由于中心机房里各功能区的分工不同，对照明中的照度要求也不相同，机房区的平均照度可距地1400米的直立工作面照度大于500Lux在机房内加装三台应急照明灯，以解决突然断电情况下的应急照明。3个照明灯盘，保持与现有机房内的灯盘方向一致。

五、UPS不间断电源系统

供电部分是机房建设中的重中之重。机房供电的高可用性是建立在电力系统从UPS的选型、配电系统设计、配电线路规划以至插座设计，并将整个系统进行严格的组合安装这样一个完整的工程基础上的，并使电力系统中的每一环节都具备扩展性和可管理性。机房、设备间配备UPS电源，持续供电时间不少于2h。

应准确统计出所有设备的负荷功率，并进行负荷计算，依据计算负荷选择UPS电源，设计UPS的冗余系统。机房内的供配电系统，空气开关配置的参数性能要稳定，配电系统中设置完善的继电保护，在交流线路的入口端设置浪涌电压保护器，以防护浪涌对设备的危害。UPS输出供电线路应尽可能短，以确保UPS供电的质量。在工程实施阶段，UPS及配电管线的安装非常关键，必须在施工的全过程中进行全方位的质量控制。对定制的配电柜等设备要进行监制，系统安装后，在正式投入使用前，应做好检测并记录测试结果，做好空载试运行，确保工程安装质量，从而提高UPS供电系统不间断运行的安全可靠性。机房内地板下的配电线路应采用导线穿金属线槽或金属管敷设，电源线应尽可能地远离计算机信号线，并避免并排敷设，当不能避免时，应采取相应的屏蔽措施，并做好接地，以最大限度地避免电磁干扰。

电源标准机架式的设计：标准机架式设计，能安装于标准机柜内，且具有多路输出，消除了当前安防监控系统中摄像机、光端机等单路供电电源种类繁多、质量良莠不齐造成的机柜内杂乱现象及安全隐患，确保了系统集成的规范性和标准化。

电源的短路保护：电源每路输出端口都有先进的PPTC自恢复限流保护，即当接入某通道的前端设备（摄像机及电源线等）发生短路时，该通道自我保护，不影响其他通道正常供电，故障排除后，该通道自动恢复供电。

电源机箱的通风与散热：设备具有良好的通风散热系统，利于长期稳定工作。

六、机房防雷接地系统

根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》等国家标准及规范要求，需对供电系统设置3级电涌保护器（SPD）进行保护。第一级防护由强电方在建筑物总配电进线处设计安装。此后，在各机房配电箱（柜）内的输入端，并联安装二级防雷保护器，在UPS输出端加装三级防雷保护器。同时可在弱电间及智能化机房内的重要设备供电端，串联插座式电源防雷器。

另外，针对视频安防监控系统、综合报警系统、公共广播系统等从室外引入的各类线缆，应安装相应的信号线路浪涌保护器。

机房接地系统是确保设备和人身安全的重要技术措施。在机房主墙体四周采用4mm×40mm紫铜排线作为等电位连接带，与地板支架之间采用6mm2双色接地线跨接，且采用16mm2的接地线与机房等电位联结LEB端子板相连，然后用95平方导线将接线端子排与大楼联合接地网相连，接地电阻应≤1.0欧姆。

机房区域内所有的设备机柜、机架、金属线槽、钢管、弱电设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护器（SPD）接地端等均以最短距离与机房等电位连接网络的接地端子连接；UPS电源输出端的中性线（N极），必须与接地装置直接引来的接地干线相连接，做重复接地。机房区域外的弱电系统机柜，如壁挂式机柜、配电箱等，凡是正常不带电，而当绝缘破坏有可能呈现电压的所有设备金属外壳均应可靠接地。

安装于建筑物外的技防设施应按GB50057的要求设置避雷保护装置。

七、机房环境监控系统

机房内运行着大量的精密贵重设备，这些设备的正常稳定运行，对周围环境的要求非常高，要求环境长时间保持在一个相对较小的变化范围内，否则会影响设备寿命或导致设备损坏。我们根据机房的实际需求，为机房配置温湿度传感器、水浸探头等环境监测设备，监测机房环境，这些环境信息通过动环主机实现数据集中上传。如图1.11机房环境监控系统所示。

（一）温湿度检测模块

为了确保机房设备安全可靠地运行，需要在机房的各个重要部位，装设温湿度检测模块，一旦发现温湿度越限，即刻启动报警，进行空调开启或调温等联动，并提醒管理人员及时处理，同时系统记录下的温湿度数据和变化曲线可供机房管理人员参考，以方便根据当地各季节的温湿度状况适时调整，及时防范因温湿度变化而造成不必要的设备损坏。

图1.11 机房环境监控系统

（二）漏水监测系统

机房的地板底下有诸多漏水隐患，如空调机组的冲洗水回路、排水管等。由于机房区地板下强电、弱电、地线、电缆纵横交错，如不慎发生漏水，不及时发现并清除，后果将不堪设想。正因为机房漏水危害大，又不容易发现，对机房内的漏水状态进行实时的检测是十分必要的。

（三）供配电监测系统

机房一般的设备都是通过市电供电，重要的设备通过UPS供电。如果市电断电的话，机房内的核心系统设备就无法长时间正常工作，带来巨大损失。同时如果长时间不处理，空调不能正常运转，造成室内温度升高，影响设备的使用寿命并给机房带来安全隐患。

机房用电设备多，用电量大，对供电稳定性要求高，且担负着系统的核心运算和处理，市电断电后，如果不及时处理，会造成巨大损失。同时如果供电长期不稳定，也会影响设备运行寿命，甚至损坏设备。为了保证机房系统的长期稳定运行，对供配电的监测就尤为重要了。

（四）UPS监测系统

UPS即“不间断电源”，能够提供持续、稳定、不间断的电源供应，主要由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成。UPS主要起到两个作用：一是应急使用，防止突然断电而影响正常工作，并给设备造成损害；二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为系统提供高质量的电源。

UPS是机房中提供稳定电源的关键设备，机房中许多重要设备如服务器、小型机、路由器等，都需要使用稳定的不间断电源，以防止数据丢失和系统瘫痪带来严重损失，因此监管好UPS系统非常必要。

八、机房气体消防系统

计算机机房的灭火设备，通常要求采用CO2自动灭火系统、卤代烷1301自动灭火系统、INERGEN（烟烙尽）气体灭火系统，禁止使用水、干粉及泡沫灭火剂，以防止对电子计算机设备造成二次损害。目前在有人值守的机房，主要采用七氟丙烷灭火系统。安防系统建设应按GB-50016的要求设置消防及报警设施。