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大型机房工程解决方案
2012-7-5 10:51:47

一、工程概况
  某网络数据中心公共机房位于大楼第四层和地下二层,建筑面积2980㎡,其中地下二层层高5.lm,地上四层层层高4.8m。该机房是电子信息资源共享与交换的主节点之一,主机房计划最终安装190台服务器机柜,服务器按刀片式服务器考虑,主机房为无人操作区。按照面积需要和技术可能,将UPS电源、电池置于地下二层,作为一个独立的防火区,设立一个气瓶间,建筑面积370㎡。地上四层为机房区和行政办公区,建筑面积2610㎡。
  根据原建筑平面、原有配电室、空调机房、卫生间、开水房、疏散楼梯相对位置及观光厅设计规划,将门厅布置在具有交通枢纽的核心处又是本楼电源、水源中枢相邻处,门厅一侧与观光厅一侧的围护墙基本齐平,从而形成两个明显的功能分区,门厅又是机房区和行政办公区的交汇点,把两者有机的联系在一起。
  机房区主通道的前沿是门厅,通道一侧是配电室和维修间,通道另一侧的功能房间包括主机房、专用空调机机房、网管中心机房、参观走廊、气瓶间、新风及软化水装置机房、运行维护工作室。门厅一侧设有值班监控室,作为值班人员夜间休息室兼网管中心监控站。机房区建筑面积为1436㎡。办公区由档案资料室,大、小会议室,文印室,开敞式办公区,外部人员工作室,更衣室等房间组成。
  该工程含有土建装饰系统:空调、通风、给水、排水系统;漏水报警、门禁、闭路、监控UPS供电、照明、接地、防雷系统像等安防系统;机房环境及设备集成监控系统;计算机网络设备运行监控系统;大屏幕投影显示系统;机房及大楼综合布线系统;火灾自动报警和自动灭火系统;KVM服务器管理系统;消防、电气、空调、安防等系统的连动控制等十多个系统;各系统通过IP网络集成,达到各单位、各部门之间信息共享,资源整合、交换,实现网络数据中心信息7×24h畅通,365天服务。

  二、各系统简介
  (一)建筑装饰系统
  网络数据中心公共机房为限额投资项目,在经费非常紧张的前提下绝对保证信息系统的安全、可靠是最重要的前提。因此资金投人偏重于建立可靠的环境保障系统,创建安全、高效、环保的工作环境。装饰设计仅为不同的功能房间创建合适的氛围。
  (1)主机区由机房空调机房、主机房、参观走廊和网管中心组成,是数据中心的心脏。本区城有效使用面积900㎡,设为一个独立的防火分区,共用一套空调系统,因此不同的功能房间之间采用钢化玻璃隔断分隔,防火区围护墙为150mm厚加气混凝土,针对主机区特点,装饰设计有如下对应措施。
  1)主机区层高4.8m,抗静电活动地板高0.5m,以满足主机区活动地板下铺设大量金属线槽的需求,并作为机房送风静压箱。机房净高2.8m,吊顶内空间超过1m,为减少空调负荷和灭火气体的数量,该区域采用二层吊顶,第一层顶为轻钢龙骨硅酸钙板,表面环保型乳胶漆;第二层顶除网管中方心外全部为铝合金微孔板顶,以便空调机回风。吊顶内和地板下所有墙、柱面均作防尘处理。
  2)主机房设备多、发热量大,是耗能大户,特别是8台68kW/台专用空调机制冷量大、风量大、能耗也大,做好主机房的保温是有效的节能途径之一。因此在主机房原窗内又安装一层塑钢玻璃窗,主机房和专用空调机房楼板采用碳纤维技术加固后,下层顶板按施工规范用40厚FM150型挤塑聚苯板系统作保温处理。
  3)主机房和专用空调机房无人值守,重在温湿度及尘埃等环境指标的保证,装饰效果无足轻重,因此墙、柱面采用环保型乳胶漆,顶板嵌入式三管格栅灯分别均匀分布安装在机柜前面,以提高照明利用系数。机柜背靠背有规律的布放,地板送风口置于服务器机柜前面以形成冷、热通道,提高空调效率。
  4)服务器机柜布置方向与空调机垂直,活动地板下强、弱电线缆金属槽分别置于服务器机柜前、后侧与空调机送风方向一致以保证充分发挥空调系统的效能,达到节能的目的。
  (2)网管中心在主机房区内,是网络数据中心计算机网络管理系统、安防系统机房设备及环境监控系统、KVM系统等众多子系统的汇集处,是智能化的展示窗口,也是本工程装饰设计的亮点。六块100in大屏幕与左右各六块42in等离子屏,实时显示了计算机网络、门禁、视频摄像、UPS、空调、配电柜等设备运行情况及各重要路口的交通状况。随时为领导决策提供各类信息,实现信息交换资源共享。吊顶采用轻钢龙骨硅酸钙面环保型乳胶漆,顶面均布三个圆形二级跌级变层高玻璃发光顶与控照荧光灯、嵌入式筒灯等多种光源照明。灰色铝塑板墙面三道以不锈钢装饰线条与绿色背漆玻璃装饰,屏幕下部穿孔板与高清晰度、丰满的显示画面相呼应,营造一个多功能高科技的氛围。
  (3)门厅采用轻钢龙骨硅酸钙板均布四个跌级装饰顶,荧光筒灯照明,玻化砖地面,灰色铝塑板墙面,深灰色铝塑板条装饰。运行维护人员工作室采用矿棉吸音板顶棚嵌入式三管雾化格化灯照明,玻化砖地面,环保型乳胶漆墙面。UPS电源室、电池室采用轻钢龙骨硅酸钙板顶棚,墙、顶表面涂乳胶漆,国产全钢抗静电活动地板。其余辅助机房均为矿棉吸音板顶棚,乳胶漆墙面,国产复合抗静电活动地板。
  (二)大楼及机房综合布线系统
  (1)大楼布线包括B座三层地下室,四层裙房以及A、B两座十七层的塔楼,建筑面积共94683m2。系统建成后通过三层网络数据中心机房接通网络设备后能满足用户各种语音、数据、控制线路及影像传输需求,使进驻大楼各单位享用统一的网络接入、网络管理、信息安全管理、资源管理、信息快速交换等。
  综合布线系统的结构:采用模块化和分层星型拓扑结构。主干部分的星型结构中心在B座三层机房,辐射向A、B座及裙楼与地下一层各个楼层的配线间;水平部分的星型中心为每层的配线间,在各楼层配线间由配线架引出水平双绞线到各个信息出口。在星型结构的中心均为管理子系统。通过两点式的管理方式实现整个布线系统的连接、配置及灵活的应用。
  整个布线系统由工作区子系统、水平配线子系统、管理子系统、设备间子系统、垂直干线子系统等五个子系统构成。
  1)工作区子系统:最终用户的办公区域,包括信息插座和终端设备连线。
  信息插座采用墙面暗装和地插盒安装方式。一般采用一组3个信息点的布局(1个五类信息点、2个超五类信息点)。语音部分用电话机自带的呵11插头连线。
  2)水平布线子系统是将干线系统线路延伸到用户工作区。该系统是从配线间出发连向各个工作区的信息插座。
  本案例工作区的信息插座均为3个信息点为一组,因此每组穿3根线缆(一根六类线缆、2根超五类线缆)。它们能支持大多数现代通信设备。
  从用户工作区的信息插座开始,每组的3条线缆经过暗埋在墙中的钢管,再通过安装在吊顶内的闭合式的线槽到达弱电配线间,然后端接在配线间的相应机柜申。
  3)管理子系统。由各层均设置的2个配线间构成,其中地下一层为三个配线间。在标准层,除了B座16层配线间设置了3个机柜外,在偶数层的配线间,均放置2个机柜;在裙楼及地下层,除地下一层B座配线间和地上3层B座配线间设置2个机柜外,其余均为l个机柜。地下三层配线间无机柜。
  各工作区的终端点通过水平线缆端接到相应层的机柜中,便可在配线间的机柜中或机柜之间用数据、语音或光缆跳线把它们连接到网络或电话系统中。在移动终端设备时只要在配线间方便插拔某根跳线就可把移动的终端设备端接到需要连接的地方。
  4)垂直干线子系统。垂直主干系统主要用于连接各层配线间,并连接地上三层网络数据中心机房,实现计算机设备,程控交换机,控制中心与各管理子系统间的连接,常用介质是大对数、双绞线电缆和室内光纤。
  本工程的主配线间(主机房)在B座3层,从设备间到各层分配线间的干线子系统由3部分组成,一是每层有一条12芯光缆作为数据主干;二是每层有一根超五类线作为备用数据主干;三是每层有一根50对大对数电缆连接各电话(语音)点(此语音电缆由电信局提供材料和施工)。
  由于A、B座距离较远,A、B座高层到设备间的超五类主干超过90m,因此,在A、B座配线间中把各层来的超五类主干断开中间接入HUB。
  5)设备间子系统。设备间子系统用于安放语音和数据交换机,由设备间中的电缆、连接器和相关支撑硬件把公共系统设备的各种不同设备互连起来。该子系统将中继线交叉连接处和布线交叉连接处与公共系统设备连接起来;该子系统还包括设备间和邻近单元(如建筑物的入口区)中的导线,这些导线将设备或雷电保护装置连接到有效建筑物接地点。
  一般设备间子系统分作两部分考虑:第一部分是网络数据中心机房为本案的设备间,放置网络设备,在网络设备上可接服务器、主机等;第二部分为通信中心,放置由电信局引来的语音配线架和连接垂直干缆的主配线架等。本案的通信中心在地下3层。
  设备间安放的机柜中放置20个24口光纤配线架以连接A、B座各层的主干光缆,放置两个24口超五类配线架以连接A、B座各层一根超五类备用主干。通过光纤跳线和数据跳线连接汇聚层交换机和核心层交换机。
  语音配线间设在地下3层,由电信局从中向A、B座各个楼层配线间引人大对数电缆,打接到各个机柜中的语音配线架上,以连通各个电话语音点。
  (2)机房布线系统。机房布线系统包括主网(六类)、备网(超五类)、电话布线。网络主配线架在主机房,机柜内放置机房区配线架和大楼的网络总配线架,并放置网络交换设备。电话从楼层布线配线架引来。
  主机房服务器机柜分别设置主网、备网列头柜汇集至第一排机柜。列头柜分别将来自核心配线柜的六类数据点和光纤信息点连接于服务器机柜,活动地板下和墙面的全部语音点汇集至层间语音配线柜。地板下布置线槽连接各服务器机柜与交换设备。主机房和网管机房用线槽沟通于KVM网络监控系统。
  (三)空调通风系统
  根据环境要求,不同功能区采用不同的空调系统。
  (1)主机区安装8台风冷式机房精密空调机,单台制冷量68kW,风量16800m3/h,全部采用R407环保型冷媒介质,7+1冗余运行,通过网络控制8台空调机组轮流工作,气流组织为下送上回。安装在空调机房的全自动软化水装置、新风净化机、排风机分别为主机区提供空调机加湿用水、补充新鲜空气、排除灭火后的残余气体。
  新风机制冷量63kW,制热25kW,风量为6000m3/h。夏天利用大楼冷冻水将新风制冷,夜间和冬季利用自然风换气,以达到节能效果。排气口离地300mm。
  (2)地下三层UPS电源室4台分体单冷柜式空调机,一台双速送风机分别给UPS和电池室送风,一台排风机用以排除气体灭火后的残余气体。送风机和排风机均设有电动防火阀与消防联动。
  (3)其余辅助机房分别为风机盘管或分体变频冷热空调机系统,轴流风机排气。
  (四)电气系统
  l.供配电系统
  由大楼一号、二号变电所不同变压器的后母线段上,各引两路电源送至地下三层UPS配电间。其中两路为UPS配电系统的输入电源,为桥架母线上进,总进线开关长延时整定电流1000A,另两路为空调供电电源。再由地下三层的输出柜将三路UPS电源和两路空调电源采用封闭母线槽,分别经两处电气竖井引至地上三层配电室,由三层配电室的UPS输出柜配出,将电缆引至地上三层的机房配电柜。
  地下三层UPS电源室安装三台300kVA全数字型UPS构成2+1冗余并机系统。并机系统内的每台UPS具备独立的旁路系统,今后UPS系统在不停机的情况下,可通过直接并入一台新的UPS不实现扩容。UPS主机均采用双变换、在线式,输入端采用12脉冲整流器,输入反馈总谐波量小于6%。主路转换到旁路时间为0ms,其UPS的电池采用单台30min。
  地下三层UPS房间共有配电柜11台、照明配电箱2台。UPS系统的输入、输出配电柜电器元件均为ABB产品。配电柜中设置了避雷设备和远程电量监控设备,以实现配电柜防浪涌、防雷击、过流保护,以及对总输人电压、电流、频率进行远程监控等功能。
  2.机房照明配电系统
  机房照明电源为双路电源自动互投。主路由三层竖井配电间的原大楼照明干线插接母线引来,另一路由三层空调配电系统引来。应急照明由三层竖井配电间的事故盘引来三路,第二路由照明盘引来。主机区照度经测量实际为平均6001x。
  3.接地及防雷系统
  大楼接地网原接地系统经测量不到0.3Ω,根据规范要求,计算机专用直流逻辑地、配电系统交流工作地、安全保护地、防雷保护地均延引自大楼的接地系统。各主要机房均安装分等电位箱,地上三层配电间设一个机房总等电位箱,引至地下三层机房的等电位箱再由此引至变电所的大楼总等电位箱上。
  活动地板支腿、不锈钢玻璃隔墙的金属框架与等电位箱连接,并且每一连续金属框架的
  静电泄漏支线连接点不少于两处。
  从大楼的接地体从两个不同的接地点,分别接两根VVP1×95,接到UPS输出配电柜的N'和G排上。
  三层机房等电位连接布局是:用30×2.5mm2截面的软编织铜母带敷设在活动地板下,依据计算机设备布局,纵横组成网格状,配有专用接地端子,用软铜线以最短的长度与计算机设备相连。
  镀锌钢管、金属线槽、金属软管、金属接线盒外壳等均进行了可靠接地。
  (五)机房监控系统
  1.空调、UPS、配电柜等设备监控系统
  通过空调机、UPS自带的智能通信接口及通信协议,系统可实时、全面诊断空调、UPS设备运行状况,监控空调、UPS各部件的运行状态与参数,可通过软件在系统上或通过网络远程修改设备设置参数,实现远程开机、关机。系统一旦监测到有报警或参数越限,将自动切换到相关的运行画面。越限参数将变色,并伴随有报警声音,有相应的处理提示,对重要参数,可作曲线记录。配电柜采用智能电量监测仪,监视配电柜各级的开关状态和供电参数,并可作参数的历史曲线,一旦开关跳闸或断电,将自动切换到相应运行画面并伴有多媒体语音和电话语音报警。
  2.温湿度检测系统
  根据主机房实际面积加装温湿度传感器,温湿度一体化传感器将把检测到的温湿度值实时传送到监控主机中,并在监控界面上以图形直观地表现出来。一旦机房内实际温、湿度值越限,系统将自动弹出报警框并触发语音报警,还可以将一段时间内机房里的温湿度值通过历史曲线直观地表现,以方便管理人员进行查看。
  3.漏水检测系统
  空调机和空调水管周围,采用漏水检测绳及定位式漏水控制器组成的一套定位式漏水检测系统,一旦有水泄漏碰到感应绳,感应绳通过控制器将漏水信号及漏水的位置信号及时地输送到监控主机,确保系统在第一时间报警,维护人员按画面显示位置,可方便地找到漏水位置。
  (六)安防系统
  1.保安监视系统
  主机房两排服务器之间的通道、参观走廊等处安装16个半球隐藏式彩色摄像机,门厅装有枪式固定彩色摄像机,通过视频采集卡和16路数字硬盘录像机,实现录像文件的本地压缩和存储。视频信息通过视频线传输到监控主机,实时显示在监控界面上,所有视频信息同时可通过网络传输,实现远程监控。
  2.门禁
  主机区、网管中心及主机房入口处设三套门禁,电控锁与消防系统联动。
  (七)火灾自动报警和自动灭火系统
  第三层是主机房区和运行维护工作室、空调机房(放置新风机、排气轴流机和软化水装置)。使用面积1020m2,作为一个防火区基本符合防火规范要求。该区有2个直接对外逃生口,其中主机区为气体灭火区,独立式灭火系统,安装120L钢瓶20组。三层配电室为独立无管网气体灭火区(2瓶组)。地下三层UPS、电池室为第三防火区、采用组合分配式气体灭火系统,120L钢瓶6组。每个气体灭火防护区的吊顶上、工作层和地板下设置感烟、感温两类地址码探测器,在气体灭火防护区设置声光报警器,在气体灭火防护区对外的出口处设置紧急启停按钮,门口上方设置放气指示灯。火灾报警联动控制器设置在值班监控室内,同时用本报警系统的输出控制模块及大楼报警系统的输入模块,将本报警系统三层机房和地下三层UPS电池室的火警信号和放气灭火信号输入大楼消防控制中心的报警主机。
  当感烟、感温探测器同时报警时,火灾报警控制器发出信号启动声光报警器,通知人员撤离;关闭空调及防火阀,切断非消防电源,接收动作完成后的返回信号;经30s(可调)延时后启动钢瓶瓶头阀,释放灭火气体以完成灭火任务,并将回答信号传回控制器,同时点亮放气指示灯,避免人员误入。
  另外,可在控制器上手动远程启动灭火系统;通过紧急启停按钮在防护区外完成对灭火系统的紧急启动,或在瓶头阀启动命令发出前,完成对灭火系统的紧急停止控制;在钢瓶间或无管网灭火装置处,也可通过手动启动瓶头阀完成灭火功能。三层机房气体灭火区和地下三层UPS电池室气体灭火区,分别在大楼消防控制中心的报警主机上显示。
  (八)KVM系统
  网络数据中心内服务器、网络设备全部连入KVM系统,用KVMoverIP技术,即用20台DSRl021将上百台不同品牌的主机连人KVM系统,实现多种品牌(IBM、SUN、HP、DELU、多种设备(服务器、交换机、路由器、防火墙等)、多种平台(Windows、Unix、Linux)设备的统一管理,同时操作及管理人员的物理位置不再受限制,可以位于局域网的任何位置,也可以通过广域网实现两个城市之间的操作和管理。真正实现数据中心的整体、科学、有效的管理。由一套键盘、鼠标、显示器组成的控制台便可登录所有的机器,快速排除机器故障,节约人力资源,提高维护效率,加强系统的安全和稳定。降低了成本,减少电力等能源的消耗,减少人员、场地等费用,降低运营成本。


KVM方案拓扑图

    (1)在一台服务器上安装DSAuth和DSAdmin软件,用来管理系统中的所有DSR设备和用户权限。
  (2)连接在20台DSR上的上百台服务器,通过基于TCP/IP的DSView可从任何地点管理。
  (3)DSR切换设备可随时根据用户的需求增加或删减服务器,而不会影响到整个系统的正常运行。
  (4)KeepAlive功能。如果设备掉电或出现故障,DSRlQ线缆仍能保证服务器鼠标、键盘、显示器处于激活状态。
  KVM机柜配置图略。
  主机房机柜和网管中心双绞线通过弱电金属线槽沟通用于KVM网络监控系统。
  (九)大屏幕投影系统
  大屏幕投影系统采用网络化数字式投影机,具有多功能、结构紧凑、亮度输出35001m以上、智能双灯技术可在灯泡的整个寿命范围内互为备份。高清晰度和宽阔的视角保证了完美的图像和摄影机的最大输出,与两旁各设置的42in等离子一起组成大屏幕系统,实时反映计算机设备和网络运行状况,随时可观察安防和环境设备的运行情况。

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