浅析某电子信息系统机房的电气设计

安明涛

上海宝冶集团有限公司建筑设计研究院 上海 200941

引言

随着社会快速发展，近年来电子信息工程得以全面普及及应用，小到独立办公楼，大到成片的社区、办公群，不同类型的信息机房都在发挥着非常重要的作用。这也对机房的设计、施工等方面提出了更高要求。本文叙述某科研企业内部电子信息机房的设计，从初步设计开始，经过充分的讨论和设计，重点在供配电系统、消防系统、UPS系统、机房监控系统等方面一一磋商，避免造成设计遗漏错误等，满足企业对电子信息处理工作的需要。

1 项目简介

本建筑地上二层，地址环境符合数据中心要求，一层建筑层高4.5m。本次电子信息机房面积约为300m2，位于本建筑一层。由于电子信息机房的设计是多工种多专业的集合，本次仅从电气专业设计方面出发，电气专业对电子机房设计是主要参与者和协调者，作用关键，体现在机房位置、设备选型、管线敷设、雷电感应、结构荷载等方面。依据该规范中的要求，机房应划分为A 、B 、C 三级。根据使用性质、管理要求及重要性确定。委托方对机房使用和经济考虑出发，本次机房设计定义为B级机房（B级基础设施应按冗余要求配置）。

2 机房电气设计

本次目标是建成现代化B级电子机房。为了确保机房内的设备能够稳定、可靠运行，首先就要求计算机中心专业机房内温度、湿度、静电、电磁干扰等参数能够得到精确控制，电气设计需满足相关的要求。机房内的设计还涉及工艺、网络、空调、配电、检测控制、抗干扰、综合布线、消防、建筑、装潢等众多专业。从众专业中分离出对电气的要求和电气自身的条件出发及该规范附录A中的要求，对本次B级机房设计提出了供配电系统、照明系统、静电、防雷接地、监控系统、消防系统等工程设计解决办法。

3 供配电系统

3.1 供配电系统概述

随着电子设备的广泛使用，计算机及网络设备投入服务后如无一个长期稳定的供电系统来保证计算机及网络设备和有关外围设备正常运行，势必造成严重的后果，一个高效的配电环境在机房中起着非常重要的作用。所以说本次机房配电是整个机房的心脏，也是机房工程中的重点。计算机系统运行的可靠性必须首先保证供配电系统的可靠性，B级机房采用了可靠的供配电系统，两路0.4kV市电。

3.2 机房电气配电柜设计

计算机设备供配电系统提供电源的质量好坏将影响计算机系统的稳定性和可靠性。在该规范中对B级机房电压变动、频率变化、波形失真率分级下表所示：

表1 电子信息设备交流供电电源质量要求

配置独立的电源专门向计算机及网络通信设备供电；本次园区配电房给机房设置总配电柜，就近两路市电进入机房输入总配电柜，提供机房内空调、照明和电源插座等动力设备的供电。

3.3 机房UPS电气柜设计

UPS即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。考虑系统的冗余性，本次从机房总输入配电柜另外两组电源分别给插拔式UPS主机及PDU柜，电源通过UPS（N+1）模式主机及PDU分别给机房内的服务器、交换机、存储设备、广播设备、操作台等。整个可靠供电系统设计满足B级机房对电源的要求，不会影响对下游设备的供电；B级机房主机的集中控制和管理采用了KVM切换系统。

4 照明系统

机房照明采用LED灯盘，并结合建筑装修吊顶嵌入式安装。照度计算主要分为利用系数法、逐点计算法，在很多设计手册中都有详细讲解，这里不再赘述。关于照度要求可以查找《建筑照明设计标准》GB50034-2013，UPS室采用500lx，13.5W/m2，主机房用500lx，13.5W/m2。应急照明包括疏散照明、安全照明、备用照明（A型灯具）。消防应急照明和疏散指示系统采用集中控制型系统；消防状态下，控制系统所有非持续型照明灯的光源应急点亮，持续型灯具的光源由节电点亮模式转入应急点亮模式。各种应急照明灯具持续工作时间应不小于60min。系统灯具接入园区的应急照明控制器统一管理。

5 机房防雷与接地系统

本机房防雷设施利用原有大楼接闪器、引下线即可，接地电阻≤1欧姆；配电系统采用TN-S系统接地方式；在机房内设置局部等电位母排网（LEB），LEB与建筑物的总等电位MEB用接地干线或铜导线进行可靠电气联结，符合规范要求。

机房内信息设备采用SM混合型等电位联结，主机房敷设30×3铜带与100×0.3铜箔组成的接地铜网格，地板下明敷，尺寸不大于600×600mm，铜带压在架空地板支柱下，通过网格的等电位联结导体至等电位箱。每台电子信息设备（机柜）就近与等电位网格可靠连接。在总配电柜及机房UPS配电柜和动力配电柜中还安装电源浪涌保护器。在机房计算机设备等终端设备前端采用带有末端防浪涌的计算机专用插座来保护关键的监控设备。

6 机房监控系统

6.1 机房环境监控系统

机房所采用的系统能集中监控分布在机房场地的设备，实现无人值守。系统综合集成安防、设备监控、报警处理、系统配置等功能，并支持全功能的Web访问。终端设备选用高可靠的工业级采控单元，保障系统365×24小时不间断运行。根据使用方的要求，结合本机房的实际情况，在本计算机机房内选用机房集中监控系统软件平台进行集中监控管理[2]。具体监控如下项目：

6.1.1 UPS是机房中提供稳定电源的关键设备，机房中许多设备如服务器、小型机、路由器等设备，以防止数据丢失用此设备。因此监管好UPS系统非常必要。在机房设备区，通过UPS提供的通信接口及通信协议，实时地监视UPS整流器、逆变器、电池、旁路、负载等各部分的运行状态与参数。

6.1.2 供配电系统。机房区所有供电电源的质量好坏将直接影响设备的安全，因此采用智能电量监测仪对机房市电进线的供电参数实行监测非常重要。通过分析有关参数的历史曲线，机房管理员能清楚地知道供电电源的质量是否可靠完好，为合理地管理机房电源提供科学的依据。

6.1.3 漏水监控系统。鉴于本次B级机房的重要性，如不慎发生漏水，不及时发现并清除，后果将不堪设想。机房内的地板底下有诸多的漏水水源，如空调机组的冲洗水回路、排水管等，又不容易及时发现，因此对机房内的漏水水源旁进行实时的监测[3]。

根据场地情况及方便维护，采用绳式漏水传感器将水源包围起来，一旦漏水，确保系统在第一时间报警和进行处理。系统包括：漏水控制器、漏水感应线及其他辅助设备，系统可检测感应线上的漏水位置并有语音报警。感应线缆为特种橡胶制成，抗腐蚀，抗酸碱。

6.1.4 温湿度检测系统。在机房内平均分布空气、温湿度传感器，采集机房各点实时温湿度，提供各点准确的实际温湿度值，便于管理员了解各点的实际温湿度值，以便通过调节送风口，设定空调的运行温湿度值，尽可能让机房的温湿度趋向合理，确保设备的安全正常运行。为确保温湿度检测值不至于受上述因素的影响，选用了总线式温湿度传感器，传感器把检测到的温湿度的值在本地直接转换成数字信号，最大限度地保证了温湿度检测的准确性。

整套系统由主机、网络、智能模块、协议转换模块、信号处理模块、多设备驱动卡及智能设备等组成。为增强系统的功能，也为用户后期根据需要配置多媒体声卡、智能电话卡、超级视频卡等设备扩展空间。在本工程中报警功能除现场的多媒体报警外，另设置了电话通知、短信通知、E-MAIL通知报警等系统，能很好实现用户需求：即现场无人值守、但能达到实时监控。

6.2 机房安全防范系统[4]

视频监控系统：为了对进出机房区域的设备及主要人员进行监控管理，本工程在机房主要出入口、主机房内，设置监控摄像机，摄像机安装在出口、入口、设备前后，便于监控记录相关人员出入情况，防止无关人员进入，设备运行情况。预留部分现场摄像机接入口，并根据存储时间来考虑硬盘的容量，管理员登录验证等功能。

入侵及门禁系统：根据本机房安全需要，设置入侵及门禁系统。入侵及门禁系统包括：入侵探测器采用红外幕帘吸顶式，配套主机；门禁系统采用电源箱（220V转12V的变压器）、电锁、出门按钮、多门门禁一体机。采用总线制通过网络实时和传输信息给管理电脑，使管理电脑能有效迅速地与各个前端门禁控制器交换读卡和报警信息。

7 机房电气消防系统

7.1 火灾自动报警系统

本工程系统采用联动型火灾自动报警集中控制系统，选用智能二总线系统设备，每报警回路容量不超过200个报警点，各报警点采用编码技术。控制机柜放置原大楼控制室，预留数据线缆至园区总消防控制室。火灾自动报警系统设计范围：火灾自动报警系统、消防联动控制系统、火灾应急广播系统、火灾警报装置及消防通信、消防电源监控器、防火门监控器、气体灭火控制系统及消防系统接地等。点型感温探测器、感烟探测器、手动报警按钮及其他消防组成部分的设置均要满足《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-2013的要求。

7.2 机房气体灭火控制系统

本机房中有大量的计算机设备，保存了大量的非常重要的数据。机房在发生意外火灾时为了及时实现消防报警，将设备和系统的损害减少到最小，本次设计采用气体消防系统。

根据有关消防标准及规范以及现场要求，本气体自动灭火方案采用组合分配灭火方式。采用七氟丙烷自动灭火系统，保护对象为整个机房及其他需要的房间。本系统具有自动、手动及机械应急启动三种方式。保护区均设二路独立探测回路，当第一路探测器发出火灾信号时，发出报警，指示发生的部位，提醒人员注意：当第二路探测器亦发出火灾信号后，自动灭火控制器开始进入延时阶段（0~30s可调），此阶段用于疏散人员（声光报警器动作）和联动设备的（关闭空调，防火卷帘门等）。延时过后，向该区的电磁驱动器发出灭火指令，打开七氟丙烷气瓶，向该区进行灭火作业，同时控制器接受压力信号发生器的反馈信号，控制面板指示灯亮，当报警控制器处于手动状态，报警控制器只发出报警信号，不输出动作信号，由火警值班人员确认后，按下报警控制面板上的紧急启停按钮或保护区门口处的紧急启停按钮，即可启动系统喷放七氟丙烷灭火剂。

8 施工说明

由于机房建设的多专业情况，施工时严格按照图纸进行施工，组织，采购等。施工过程中各工种之间要有序交叉、衔接，并做好记录。由于机房工程涉及较多的专业设备使用，在采购、施工预留、二次装修等过程中应提前了解、预判，避免造成设备与现场预留不符的情况，造成二次改造。

9 结束语

通过对该设计项目的叙述，现代化的电子信息数据机房工程如何实现科学性、先进性、协调性和可实施性要求，需要从业主、设计、采购、施工等方面提前策划、精心设计，标准化施工的前提，并从价值工程出发，以较高的性价比构建信息数据机房，使其具有良好的灵活性与可扩展性，符合工程的实际需要，能以较低的成本、较少的人员投入来维持系统运转，提供高效能与高效益，达到理想的使用寿命和良好的社会效益。