武汉大学系统设计机房四大经验

文/石岗

武汉大学系统设计机房四大经验

文/石岗

在数字化校园建设过程中，数据中心机房的建设与维护是一项重要的工作，机房建设必须做到技术先进、经济合理、安全适用、节能环保。

图2 武汉大学网络中心机房

图1 一种典型的机房布局

新版标准

2009年，我国对机房建设进行了重新规范，并公布了最新版本——GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》。新版本从2009年6月1日开始实施（在这之前，各个高校实行的是1993年的版本）。

在新版规范中，数据中心机房的建设被看成是一项系统性的工程，其内容也被分为 11项，主要包括以下方面：1．机房分级与性能要求；2．机房位置及设备布置；3．环境要求；4．建筑与结构；5．空气调节；6．电气技术；7．电磁屏蔽；8．机房布线；9．机房监控与安全防范；10．给水排水；11．消防。

合理方案

机房建设总体来讲可分4个阶段：规划阶段、招标阶段、实施阶段、运维阶段。我们在规划阶段需要制定出合理的方案，在招标过程中寻找优秀的合作伙伴，实施时做到细致认真，在运维时保证效果良好。

在规划阶段，我们主要制定几个标准：定级别、定档次、定规模、定布局、定内容、定指标、定预算、定标段。

定级别

根据机房的使用性质、管理要求和重要性确定级别，具体如下：

1.A级机房：机房中运行的电子信息系统中断会造成重大的经济损失和公共场所秩序的严重混乱；

2.B级机房：机房中运行的电子信息系统中断会造成较大的经济损失和公共场所秩序的严重混乱；

3.其他的机房可以归类到C级。

对于学校来说，数据中心机房一旦不能运行了，可能影响师生就餐、洗浴、上图书馆等日常生活和学习，甚至影响全校教学、办公、管理等，因此，从这个角度来说，学校的机房可以定义为B级甚至A级。但在实际中，学校的数据中心机房可以参照C级机房的基本要求，个别指标可适当参照B级或A级的标准来建设。笔者建议，机房不宜定级过高，因为C级机房已经能够很好地满足学校数据中心机房的要求，否则建设费用和运行费用极高。

定档次

机房设计的年限不一样，在装修材料选择、设备选型上也不一样。装修是一项重要的工作，一般人们对于室内的整体装修要有充分的计划。

定规模

机房规模根据机房设计年限来制定。

定布局

整个机房系统不仅仅是机房本身，还会分为很多区域。图1是一个较为典型的机房布局，图中左上区域是机房，右上区域是电池室，左中间是配电，下方是管理区。

为了让读者有更加直观的感受，笔者以武汉大学机房为例进行说明。我校的机房布局如图2所示。整体面积大概200平方米，真正投入的使用面积是150平方米左右；机房留有一定扩展余地。右区域是辅助区，配备了精密空调、UPS和市电配电柜，辅助区中间进行隔断，隔断的左边是机柜，机柜可以根据需要向左边拓展；图中左端是缓冲区，当辅助区不能满足机柜的空间需求时，机柜的布局可以向缓冲区扩展。

定内容

机房的建设内容可以按照上文规范中提到的11条标准进行，而且可以根据实际情况进行细化。

我校的数据中心机房建设主要有以下内容：装修、配电、综合布线系统、空调与新风系统、防雷及接地系统、防范系统、消防系统、KVM系统、环境监控系统、机柜、承重等等。

定指标

很多指标技术含量本身很丰富，我们在建设机房时可以将很多指标统一起来，便于相关人员在招投标时对同一基础上的服务、价格等进行比较。

接下来，笔者举出几个指标例子加以说明。

在考虑铺设抗静电地板时，我们要确定是采用有边的还是无边的，现在比较流行是无边的抗静电地板，这种地板的质量要求非常高，抗静电层如果强度不够，就容易断；另外，还要注意地板承载重量的指标，承载重量的指标分为800公斤、1000公斤等。

我们对于空调的配备也要从多方面因素来考虑，比如，空调的类型（分为舒适型、工业型、精密型等）、空调的送风方式、空调的大小等。本文介绍一个比较简单的计算方式：

制冷量=KW×0.8+M2×0.2

这个公式既考虑了机房中的设备在运行中产生的热量（KW），又考虑了机房的面积（M2）。

在装修时，人们习惯做吊顶，实际上，专业机房经常是不做吊顶的（笔者参观过电信级运营商的机房，顶上基本是毛坯，当然，毛坯要做专门的防尘处理）。

对于UPS来说，究竟选多大功率UPS才合适？根据经验，笔者总结了如下计算公式：

1.KVA×0.7(功率因子)×0.7(理想负载)=KW；

2.延时时间=(电池数×电池电压×电池容量×0.85)/(VA数×0.7)；

KW代表所有用电设备的功率，即总负荷，KAV是UPS的功率。例如有10KW的负载，则需要20KVA的UPS。同时，我们可以根据实际情况预留一定的扩展空间。

一个UPS主机通常需要32节12VA的电池串成一组供电，有时需要40节，这要根据不同的UPS来确定。电池的容量（即安时数）决定了供电时长，通常是并联多个电池组提供长时间的供电，但不能太多。五组以上的电池组并联供电时，由于电池组之间具有不可避免的电压差，所以会在电池组之间产生内部电流，将严重影响电池的寿命。我们一般并联2～4组较好，如果遇到大负载长延时的情况，应选用大安时数的电池。

另外，还有消防（可选的有手提灭火器和洁净气体灭火系统）、零地电压、机房是否密封、通信光缆如何进入机房等问题都需要进行综合考虑。

规划经验

供电

机房供电原理如图3所示。

机房有3个等级A、B、C，不同等级的供电要求不同：A级供电要求双电源，即要求不同的2个电源——通常是市电与柴油发电机，要求燃料储存量可供72小时使用；B级要求燃料储存量的供电时间是24小时； C级机房要求市电双回路供电，需要与2个不同的110KVA变电站连接。

图3 机房供电原理

气流组织

图4 冷、热风通道

图5 机房气流组织的常用方案

从机房绿色节能的角度来看，有效节约用电的设备当属空调，只要组织好气流，不仅节能，而且设备的散热性也较好。在图4中，两排机柜中间的黄色区域是热风通道，上下绿灰色的区域是冷风通道，经过空调制冷后的冷风送向冷风通道，机柜里的设备从冷风通道吸进冷风，从设备输出的热风被排向热风通道，再回到空调制冷。

机房气流组织的常用方案如图5，可以根据有无吊顶等实际情况选择相应方案。

UPS双母线供电

为了避免UPS的单点故障，常见的办法是U P S并机，但不同品牌型号的U P S不能并机。为解决这个问题，我们可采取UPS双母线供电的方式，不同的UPS都可以解决UPS单点故障，如图6。左边的UPS经过SPM进到每个机柜里的一个PDU，右边的UPS经过SPM进到每个机柜里的另一个PDU。通常，重要的设备都是双电源，它们分别接到2个PDU上，当一个UPS出问题时，重要设备的运行不受影响。

环境监控系统和短信报警

学校机房的管理机制与运营商机房不同，8小时的工作制导致机房在管理人员下班后可能处于无人管理的状态，此时的短信报警就非常有效。环境监控系统主要监控UPS、空调、消防等系统的运行状态和运行参数。一旦出现异常现象，环境监控系统通过短信方式向负责人员报警，从而使其及时了解和掌握机房的运行状况，并做出处置，保证机房安全稳定地运行。

图6 双母线供电

（作者单位为武汉大学网络中心）