探析IDC机房设计需要解决的关键技术

石甜



探析IDC机房设计需要解决的关键技术

石甜

广东海格怡创科技有限公司，广东 广州 510630

在当今现代科学技术高度发展进程中，电子计算机在各个领域广泛地应用。随着物联网和智慧城市概念的普及，全国各地各个行业如雨后春笋般地建设很多大、中、小各种规模的数据中心。这是信息化的快速增长及大量数据产生的必然结果。合理地进行IDC机房设计，避免资源的浪费和云计算的过剩，根据整体市场情况合理规划数据中心的建设，保证设备稳定可靠运行。由于机房设备和机房工作人员在机房内工作时间比较长，控制好机房内的温度、风速度、电磁场强度、照明和接地等各个方面十分重要并且必要。主要通过分析机房设计的各个关键点，希望能有效提高机房运行效率，保证机房建设的安全性和有效性，促进机房更好地发展。

IDC；机房设计；关键技术

引言

现目前我国的数据中心机房发展比较迅猛，企业对于机房的要求也比较高。由于机房的运行数据庞大，因此需要的供电量也是巨大的。但是在实际的机房建设中会出现各种问题影响数据中心机房的完善。例如，规划的位置不好，建设单位建设过程中的质量问题，不符合要求的建筑条件或者其他应用专业在现场存在着限制条件等等。这样设计出来的机房难以满足企业的实际需求，使得企业后期的工作难以正常开展。IDC机房的设计、建设与运维管理如果不符合相关规范要求，就很容易出现问题，可能会腐蚀电子设备，更有可能导致严重的安全事故。不仅影响了正常的工作，还损害了企业的实际利益。

1 IDC机房建设遵循的原则

首先需要明确IDC机房的作用。IDC机房是现代化信息业务服务中心，能丰富企业的网络业务资源，为实际的业务开展提供指导。随着现代化信息技术的高速发展，IDC机房也是重要的现代化信息技术，是时代发展的必然手段。不论从什么方面来看，保证机房建设工作的有效性都具有十分重要的意义。一定要在保证安全的基础上，兼顾经济实惠的原则。因为IDC机房的建设通常是一个大工程，要求的施工技术比较复杂，涉及的方面比较多，经济并且实用更符合企业的需求。IDC机房一旦建成肯定会长期运行下去，所以在设计前期就应做好准备，保障近期与远期企业发展协调并进的原则。需要注意的是，数据中心机房的建设一定要符合国家行业标准[1]。

2 IDC机房设计关键技术要点分析

2.1 机房地理位置

IDC机房地理位置是非常重要的，因此进行充分的考量也是必要的。因为它是影响机房正常运行与否的最重要的因素。这将有助于确定最合适的冷却措施，其中包括水冷机组、机械制冷空调、自然空气冷却、间接空气冷却、绝热冷却等，这些都是为了实现设施的更低的PUE目标[2]。总体来说，在世界范围内部署数据中心并不便宜，它不只是为数据中心配置装备和人员，更重要的是提高设施的效率。所以要选择合适的地理位置或者因地制宜地建设机房。首先应满足当前绿色建筑的理念要求，其次推进机房的整体运行和发展，最终真正意义上实现企业整体发展的目标[2]。

2.2 通信基础设施

所谓IDC机房，肯定与网络离不开关系。对机房建设周围的网络资源进行了解和判断也是十分必要的。可以先进行物理线路的核实，了解带宽资源情况，查看互联互通性能是否畅通，确定后期是否能进行扩展等等多个网络资源方面。我国现目前范围比较大、实力比较雄厚的IDC都是骨干网直接接入万兆级的高速光纤，干线连接高速可靠，并且拥有冗余线路，选择灵活且可掌控性强的带宽资源。高级别和高速度的网络连接是基本要素，跟大骨干网拥有对等连接的关系，带宽与业务能有效发挥扩展性能，而且更加自由。

2.3 机房接地方案

机房的接地系统维持可靠性不仅关系着机房的实际运行情况，而且关系着机房工作人员的生命，特别是近些年单个小型的机房建设不断增加，在建设中也暴露了很多问题。接地系统设计和施工不当影响比较大。通常会出现如PE线电流过大，N线电压过高等问题。这对于机房的安全稳定运行具有十分不利的影响。为了构建一个完善、可靠的接地系统，注重数据中心机房的接地方案设计内容，保障机房的安全接地系统，应首先做到不在机房内混接直流系统、弱电系统、配电系统的工作接地。室外的接地系统对于机房内的各个设备仪器之间相互影响较小，有助于机房的稳定运行。确定工作接地与保护接地在一点连接后，连接最近端直接与接地极。需要注意的是等电位联结和局部等电位联结一定要做好。通常两种接地共用接地极，可以通过利用建筑物的基础钢筋当作接地极。提前预留与外接接地极的连接点，这主要是为了便于接地电阻不满足要求时补打接地极的需要[3]。

2.4 供电系统安装规划

机房的设备仪器种类繁多，这对整个机房的供配电系统来说也是一个重要的挑战。首先需要考虑的是安全性，只有安全得到了保障，机房的供配电系统才可以正常运转，并发挥作用。云计算技术对于供配电系统的要求十分高，因为不同的行业，不同的计算方式，只有根据具体的数据中心要求，才能进行有效的设计。提升数据中心的基础设施设备，这样对于后期数据中心运行具有更高的可靠性，同时也要考虑后期其他系统设备的融入和环境因素的影响等等多个方面。需要有效的了解整个数据中心的应用以及运营方向，有针对性地提出合理的供配电方案才是提高效率，降低损耗的有效方法。

不间断电源供电是当今机房常用方式。它的工作原理主要采用了脉宽调频技术、成熟的高效功率器件、微处理器等等。不间断的供电能稳定系统电压情况，同时隔离干扰的外网。若是外电网停电时，不间断电源供电还能自动从备用能源经逆变器变换成电压、频率和相位都与原供电电源相同的电能继续向计算机供电。整个过程在极短时间内（微秒至毫秒级）就可以完成。不间断电源供电具有较高的稳定电压和频率及较小的波形失真，比外电网干扰更小，是目前比较理想的供电方式。大部分的计算机设备都采用不间断电源供电。

2.5 机房制冷方式设计

庞大运行的数据中心对数据中心机房的要求很高。首先是现在不断发展的企业数据发展需求，还有机房数据运行中不断出现的各种变化。高功率密度的可靠性影响着功率密度的变化。数据运行需要有一个可靠的机房环境，但是机房内的设施设备、电量损耗以及设备之间的相互干扰都会增加能耗成本。做好机房制冷方式设计能满足机房的现行需求，推广行级制冷架构。这种制冷架构在功率密度大于或等于5 kW，机柜的IT环境表现更为突出。有效应对不断变化中的需求，节省运行成本，通过预测和可扩展性降低能耗，对于企业来说具有实际的应用价值。

2.6 IT设备的设置需求

数据中心机房建设的目的，是为IT设备的稳定运行提供良好的环境。其中就包括机房环境、用电环境以及周围环境等。因此，IT设备是数据中心机房的核心。但是，在以往的建设过程中，一般的建设流程为：选址—设计—装修—设备—IT设备。可见，IT设备的设置及运行被放到了最后。其原因是受制于建筑外观、建筑其他功能等原因，机房设计一般都会在最后进行[4]。机房IT设备开始进行设计时，所有的建筑外观、机房面积、建筑物其他功能都已确定。

因为机房的建设主要是为了让IT设备能更稳定地运行，因此，在这里提出，机房的正确的建设流程应当为：IT设备—设计—设备—选址—装修。首先只有确定了IT设备需要的容量、运行方式及后期的发展预留等内容，才能很好地规划出需要建设的数据中心的面积、用电量、制冷量以及后续的操作区域等。在这些内容都确定后，再去规划需要建设的地址和内部的装修设计，只有这样才可以建设出完全符合IT设备稳定运行需求的数据中心机房。

2.7 通风系统

新风量按照维持机房与室外的正压不小于 10 Pa、与走廊的正压不小于 5 Pa 来进行设计。对进入房间的新风进行预处理，包括对温度计湿度的处理，设计制冷段、除湿段、过滤段，同时预留了化学过滤器段的安装位置，以便后期拓展新风机的功能。还要求进入房间的新风达到露点温度为12 ℃，保证了机房环境的稳定及工作人员的舒适度要求。新风系统上设置70℃常开防火阀，与消防联动，一旦发生火灾，消防发出信号关闭防火阀，同时连锁关闭新风机[5]。

考虑到对机房内电子信息设备的保护，机房内应采用气体灭火系统，当发生火灾时，灭火气体喷放，灭火后机房内将存在大量废气。为了排除该部分废气，设置了排气系统。排气量根据《气体灭火设计规范》，按照不小于5次换气次数来计算。根据灭火气体密度大的特点，该排气系统采用分层排气的方式，即地板上和地板下均设置排气口，上下同时排气，确保以最快的速度将废气排出室外，使工作人员尽快进入机房进行维护。采用气体灭火的工艺设备用房，设置火灾后排除灭火气体的排风系统。每间配有气体灭火系统的房间内外均应在便于操作的地点设置风机启动开关。在电池室设置日常通风系统，本工程共设置一套日常通风系统，保证房间的空气新鲜度。

2.8 安防监控工程

进入21世纪以来，随着网络技术的成熟和发展，网络化、智能化、安全化的楼宇概念逐步为成为人们选择办公场所和衡量居住环境的一个重要因素。现代化、智能化的办公大楼是一项系统工程，而且是一个复杂的大系统。其中，监控系统扮演着极为重要的角色。随着人工成本的持续增长，安防监控系统作为一种低投入、高效率的手段，因其能够以更低的财务预算提供更完善的安全保障，已经赢得了其以前从未有过的主导地位。

为了进一步满足社会经济发展与人们文明生活的高标准要求，创造一个安全、舒适、温馨、高效的办公环境显得极为重要。安全稳定的安防监控系统，不仅能够阻止犯罪分子的非法入侵，在事故发生之后，还可以为发现查找事故责任人提供帮助，更能够预防事故的发生。此外，也能在事故发生时做出反应，阻止危险的进一步扩大。

2.9 消防工程

机房消防的特点：机房服务器需常年不间断运行，易发电气火灾，断电损失大，银行机房更甚，不宜采用自动喷水灭火。根据机房防火灭火的特点，设置一套火灾报警系统和气体灭火系统。在监控中心设一套壁挂火灾报警控制主机气体灭火控制盘联网；通过联网，监控中心的报警主机可以监视机房内的火灾状况。可以在每个气体保护区设一个单路气体灭火控制盘，共设 2 个气体灭火控制盘。气体保护区内设烟感、温感两种探头，且分工作区、地板下二层布设，保护区内外均设声光报警器，每个出入口设气体释放指示灯，主要出入口外设紧启停按钮。非气体保护区主要设烟感探头。采用环形布线方式，火灾探头采用无极性双总线，用手拉手的方式连接，最终接入报警主机的是两根双绞线。此种方式使每个探头都有两端和主机相连。线缆中任意一点短路，探头都会和主机相连而正常工作，减少了维护风险。

3 做好日常巡检和保养规定

机房的管理规章制度，有利于提高机房安全性和有效性，做好定时巡检。主要包括：设备的温度、机器的噪声和振动情况有无变化；机房内有无异味；电池外壳有无变形、爬酸和漏液，电池连接有无松动。定期保养内容：检查线路连接是否牢固；设备温升是否变高；熔丝是否变形；断路器是否有热点。保证长期运行的负荷每相负载一般应控制在额定容量的70%以内，尽量将三相负荷调均衡。检查配电柜开关容量的利用情况，根据实际负载及时整定开关保护值。在雨季到来之前要检查避雷针、避雷带与建筑物主钢筋和接地极连接情况是否良好。

供配电室的环境比主机房要差，应及时清洁电路板和可见连接处的灰尘并及时紧固松动的部分。如果在装机时使用了一组电池，在更换时最好改为两组并联，单组电池最多不要超过5组。一般电池的真正寿命为额定寿命的60%以下，要及时更换电池，尤其是在使用锂电池的情况下更不要放点太多，以避免爆炸。

4 结语

综上所述，数据中心机房的设计工作十分重要，不仅能够满足企业内部工作运行的需要，而且也能更好地促进云计算行业的积极发展。合理的数据中心的设计，有助于提高数据中心的运行成本和效益，保证负载设备的稳定性，对后期的机房运行、管理会起到至关重要的作用。前期工作的到位，会使数据中心的设计更加合理。希望通过本文，让大家了解数据中心的前期沟通准备工作，保证IDC在能源利用率以及经济效益方面能达到双赢目的。

[1]李星龙. IDC技术机房建设相关问题分析探讨[J]. 电脑迷，2018（2）：3.

[2]陈兴华. IDC技术机房建设相关技术的分析[J]. 数字通信世界，2018（2）：60.

[3]赖祥. 简析IDC机房建设的关键技术[J]. 通讯世界，2018（1）：49-50.

[4]李锐鸣. IDC机房供电系统组成形式的思考[J]. 电子测试，2018（2）：32-33.

[5]曾令展. 探讨IDC机房基础建设的要素[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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