机房工程系统

第1章机房工程系统

1.1机房工程系统

1.1.1系统概述

计算机机房的建设是一门集建筑、电气设备、计算机设备、安装工艺、网络智能、通讯技术等多方面技术的集成，计算机环境机房的设计与施工的优劣直接关系到机房内计算机系统是否能稳定可靠地运行，是否能保证各类信息互联的无阻。

依据《电子计算机场地通用规范》【GB2887-2000】和《电子计算机机房设计规范》【GB50174-2008】，本项目安保中心机房的规划和设计，既要满足计算机机房目前使用的要求，又适应于远期发展的需要，按照B级标准进行设计，机房项目工程主要包括：

●机房配电系统

●机房UPS不间断电源系统

●机房空调系统

●机房防雷接地系统

机房接地系统：我们会对机房的接地系统进行设计，计算机系统保护接地小于4欧姆，Tfurse等电位均压环，Tfurse固定桩；Tfurse绝缘子；计算机机房联合接地小于1欧姆；布设地网；并做好不带电机壳设备接地。

机房防雷系统：电源系统三级防护，设计安装Tfurse整体一体化防雷体系；UPS电源部分采用防浪涌处理；信号部分建议安装高端Tfurse信号SPD。

机房配电系统：输送三相五线电源至机房，依据中心机房要求设计安装Tfurse机房电源总配电柜，市电与UPS电严格分开，考虑机房以后扩容需要在总配电柜的输出端预留一定的输出端子；另外在配电柜中设置UPS输出配电区域给机房内部计算机设备提供不间断供电。同时给每一台机柜提供两种UPS电源插座，机房内部所有墙壁均配置一定数量的市电电源预留插座等，便于机房的维修时使用。

机房UPS电源系统：根据本项目需求，监控中心机房配置20KVA的 UPS一台，后备时间为1小时，配电给机房内的相关安全防范系统所用设备部分供电等。

机房空调新风系统：机房安装独立的24小时空调设备，使机房内环境达到严格控制的温度，保障机房的工作环境。同时在机房内部配置新风系统，保障机房的空气随时更新，保持机房的正压。

1.1.2总体设计思想

●系统的总体设计原则

1)机房工程系统的设计和实施是本着“以人为本、统一规划、分步实施的原则”。

2)该项目机房系统应体现：先进性、安全性、实用性、稳定性、开放性和超前性。

3)机房系统通过系统集成技术把机房各子系统有机的结合起来，实现信息共享和各种

联动控制功能。

●系统设计的技术要求

本工程中所采用的系统以及系统的构成符合以下要求：

?实用性和先进性：

采用先进成熟的技术和设备，满足当前的需求，兼顾未来的业务需求，尽可能采用最先进的技术、设备和材料，以适应高速的数据传输需要，使整个系统在一段

时期内保持技术的先进性，并具有良好的发展潜力，以适应未来信息产业业务的发

展和技术升级的需要。

?安全可靠性：

为保证各项业务应用，网络必须具有高可靠性，决不能出现单点故障。要对计算机机房布局、结构设计、设备选型、日常维护等各个方面进行高可靠性的设计和

建设。在关键设备采用硬件备份、冗余等可靠性技术的基础上，采用相关的软件技

术提供较强的管理机制、控制手段和事故监控与安全保密等技术措施提高机房的安

全可靠性。

?灵活性与可扩展性：

计算机机房必须具有良好的灵活性与可扩展性，能够根据今后业务不断深入发展的需要，扩大设备容量和提高用户数量和质量的功能。具备支持多种网络传输、

多种物理接口的能力，提供技术升级、设备更新的灵活性。

?标准化：

在机房系统结构设计，基于国际标准和国家颁布的有关标准，包括各种建筑、机房设计标准，电力电气保障标准以及计算机局域网、广域网标准，坚持统一规范

的原则，从而为未来的业务发展，设备增容奠定基础。

?工程的可分期性：

计算机机房的工程和设备都为模块化结构，相当于将该工程分期实施，而各期工程可以无缝结合，不造成重复施工和浪费。

?经济性/投资保护：

应以较高的性能价格比构建中心机房项目，使资金的产出投入比达到最大值。

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。尽可能

保留并延长已有系统的投资，充分利用以往在资金与技术方面的投入。

●系统设计目标

中心机房项目的基本结构组合必须达到防尘、防震、亚屏蔽、防静电、空调送回风、防漏水设施、隔热、保温、防火等重点目的及水准。具体系统设计环境指标如下：l．温湿度：

开机时对机房内温度的要求

关机时对机房内温度的要求

开机时机房内相对湿度：A级：45%～65% B级：40%～70%

关机时机房的相对湿度：A级：40%～70% B级：20%～80%

2、洁净度：机房在静态条件下，粒度≥0.5μm，个数＜l8000／dm3。

3、噪声：在计算机系统停机条件下，在主操作员位置测量应小于68dB（A）。

4、静电：机房地面及工作台面的静电泄漏电阻，应符合现行国家标准《计算机机房用活动地板技术条件》的规定。

机房内绝缘体的静电电位不应大于1kV。

5．照度：机房中心设备区≥500Lx；，无眩光，机房辅助区域≥300Lx；一半的灯具为应急照明灯（应急时间大于30分钟）。（离地面0.8米处）。

6、振动：在计算机系统停机条件下，机房地板表面垂直及水平向的振动加速度值，不应大于500mm/s2。

7、电磁干扰：机房内无线电干扰场强，在频率为0.15～1,000MHz时，不应大于126dB。

8、接地：接地电阻≤1Ω；零地电位差＜1V。

1.2机房供配电管理系统

1.2.1机房供配电设计

1)机房供电

中心机房设置2台配电柜，1台市电配电柜和1台UPS配电柜；从大楼配电室引一路市电

进入本中心机房市电总配电柜，市电电源主要提供机房内空调、照明和维护电源插座等动力设备的供电。从机房总配电柜输出一组电源给UPS配电柜，UPS电源为机房内的服务器、交换机、存储设备等计算机设备的用电以及机房内的应急照明。

进线要求：

大楼配电室引一路电源进入机房：三相五线制。（甲供）

开关及配电柜：

MERLIN GERIN（梅兰日兰）生产的低压开关在市场上具有很好的声誉及可靠、优良的品质。其Compact NS 系列塑壳开关，标准配置有电子脱扣器，具有可调试LT（长延时）过负荷保护、ST（短延时）短路电流保护、INST（瞬时）电流保护。小容量断路器为C45N 系列。另外梅兰日兰开关可配监控模块或监控辅助模块，能教好地接入监控（BA）系统。以上产品均符合IEC 898，GB 10963标准和CCEE 安全认证要求。

配电柜的柜面设有电流表、电压表、运行状态指示灯和起停操作按钮。配电柜内设有速断、过流等保护，配电柜内均预留相应的备用开关和备用开关位；主进线电缆、开关、接触器等均留有一定的富裕容量，以备以后增容和增加用电设备时使用。

配电柜内设有独立的计算机专用零、地母排，均有明显的标记，便于施工中接线和检查。配电柜还设有紧急联动接线埠，与消防紧急断电按钮相连，一旦发生火灾，能迅速切断电源，阻止火灾漫延，减少事故损失。

配电柜设有N、PE总线，所有空气开关连接均用铜排。

配电柜内预留若干备用供电回路，以便增容和维护使用。

本方案中， UPS 输出配电柜和市电配电柜主开关选用MGE Compact NS 系列塑壳开关，分路开关选用C65N 系列低压空气断路器，分别负责对UPS 输出电力系统和机房各用电设备的分配。配电柜则选用华通立柜型配电柜。设计方案见电力系统图。

2)机房配电

中心机房系统设备所使用的电源由大楼配电室通过电缆送入机房的市电配电柜，经过电缆接入UPS 设备，然后再通过电缆接入UPS 输出端进行供电。

机房内照明灯具电源、空调设备电源、辅助电源等则由市电供电。由市电总配电柜直接引出。

机房内各个系统能够正常工作，不仅需要有良好的主设备、性能卓越的UPS 电源和安全舒适的工作环境，还需要有一个设计合理、可靠性高的供配电系统。为该项目考虑与设计的内容如下：

?配电柜的设计。机房设计了一个市电总配电柜，对机房的市电进行配电，配电柜为机房专用标准配电柜，配备低压开关，安装防雷保护器。机房设计一个UPS 配电柜，对机房的计算机、网络设备进行配电，配电柜为机房专用标准配电柜，配备低压开关。

柜内配有UPS 电源备用回路，安装防雷保护器。

?机房用电设备、配电线路装置过流过载两段保护，同时配电系统各级之间有选择性地配合，配电以放射式向用电设备供电；

?所有供配电线路使用优质合格铜芯配线。机房配电系统采用电缆均为阻燃塑料绝缘铜导线，动力线缆进线设计为铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆YJV。

?供电支路连接方式：动力设备以独立机体为终端分别供电，IT 机柜每台机柜输送两路UPS电源，线缆设计为阻燃塑料绝缘铜导线ZR-BV4mm2 ，IT 机柜采用防水工业电源接插件接入电源（16A）。

?普通空调、照明、辅助插座等动力线路采用阻燃塑料绝缘铜导线。

?强电管道设计，机房内所有强电管道采用：金属国标桥架、25金属软管、KBG25 管道、86型接线、分线盒，满足当前及今后的的放线需求。

?照明为分组组合供电方式。

?机房内的配电系统考虑与应急照明系统的自动切换。

?机柜终端采用机房专用工业连接器。

●机房照明设计

中心机房主机房区域照度达到300LUX 以上，机房照明无眩光。机房设置应急事故照明，照度不低于50LUX。同时还设计机房紧急疏散照明和安全出口标志灯，应急照明及安全出口标志灯由UPS 电源供电，照度大于等于5LUX。

【1】普通照明：

?选用“星辉”600*600mm的高效荧光灯盘，配以飞利浦三管18W灯管，使机房内照度达到500LX，配电子镇流器。灯管采用荧光管。

?照明配电线路采用阻燃电源线套镀锌金属管埋墙及防静电地板下部暗敷。

?照明系统从市电配电柜输出开关供电，照明系统控制全部由墙面安装的大按钮开关实行分区控制。

机房照明灯具实物图：

【2】疏散照明设计：

中心机房重要位置设置紧急疏散照明，本项目采用墙挂式（双灯设计）照明灯作为应急照明电源的方式。

【3】安全出口设计：

机房内重要位置设置事故照明系统，事故照明自成一体，它仅作为市电停电后及紧急事故情况发生时，供暂时继续工作或人员安全撤离使用，不作为工作照明用，因此对它的照度要求较低，为≥5-10Lx。

●机房辅助照明设计

在机房区域范围内，设计墙面上按每10～12㎡左右配备辅助电源插座，其电源由市电配电柜内漏电保护开关引出。辅助插座的主要作用为：

?计算机的通用测试设备提供临时电源；

?临时局部照明提供临时电源；

?为清扫机房采用吸尘器等设备提供临时电源。

1.2.2UPS不间断电源系统

●UPS不间断电源系统概述

作为计算机网络电力保护设备， UPS 解决方案主要起到三个作用：

首先，提供后备电源，防止突然断电造成的损害；

其次，是消除“污染”，对电源系统中的浪涌、噪声、电压下降等现象予以改进，改善了电源质量，使计算机中的电子部件免受摧毁性损坏；

最后，对整个数据经过的路径进行保护，提高网络的可用性。

通过 UPS 集中供电系统进行保护的设备有：计算机网络设备、服务器、重要的工作终端、其它弱电系统的电脑主机和核心设备。该产品具有高可靠性，低操作成本及可管理性等特点，可以提供性能先进的模块化 UPS 保护以及用户可自行设计的管理特性，保证了整个弱电系统的安全性与可靠性。

●具体配置

中心机房配置Kelong FR-UK-T系列20KVA的 UPS一台，后备时间为1小时，配电给机房内的安防设备等。

FR-UK-T系列UPS是Kelong公司承担的重点国家级火炬计划项目产品，专为数据中心、网络计算机房、智能精密设备（如测量装置、工业自动化设备等）设计的高性能正弦波不间断电源，系列产品已通过泰尔中心TLC认证、国防通信进网许可证，荣获信息产业部CCID“质量可靠满意奖”，两次蝉联CCID“性价比满意产品奖”，其高可靠性为金融、通信、保险、交通、税务、军队、证券、能源、教育、政府、制造、企业等行业提供了重要的电源保护。

●FR-UK-T系列产品主要技术特点

?自主专利的MMBM电池管理技术

自主产权的智能化多模式电池管理系统，综合了传统恒压充电、恒流充电、二阶段充电等充电方式的优点，采用微处理器控制技术对电池进行多模式管理，提高UPS的充电效能，延长电池的使用寿命。

完善的电池管理功能：

·无风险双模式电池在线测试功能

·充电电压温度补偿功能

·电池放电终止电压智能调节功能

·电池极性反接保护和告警

·电池定期自动放电激活

·自动设定充电电流功能

·充电功率扩展功能

·重要操作密码锁定

应用特点：

·克服常规充电方式下电池极板腐蚀和水分流失的难题，延长电池使用寿命；

·智能化多模式充电，充电能力强，大大缩短了电池充电时间；

·大部分时间充电器处于休眠状态，提高充电器的可靠性；

·避免因长期浮充引起的电池极板蚀变和水分损耗，延长电池寿命；

·机器内预留充电功能模块、电池充电电流可以多级设置，配置多组电池时无需外置充电器即可现场升级；

·根据用户的具体情况，出厂前设定好参数，使系统处于最佳工作状态。

?自主专利的无主从自适应并联技术

·具有超强的并联能力，无需设定并机数目，可任意在线并联扩容或N+1冗余并联，成倍提高输出功率。

·各UPS并联单元自主独立，无需严格匹配，保证并联工程实现的简易性。

·边建设边投资，具更高的适应性、可用性、可靠性、可扩展性及更低的维护费用

·自适应控制技术保证各UPS并联单元安装、维护简便，运行安全可靠。

?灵活的组网监控方案

①远程监控面板和远程监控器

远程监控面板或远程监控器通过电缆与UPS的RS-485接口连接，距离可达1000米以上，可连续显示UPS工作状态及运行参数，在UPS非正常状态时（如停电或UPS故障等）发出报警。

②单机近程监控管理

UPS通过RS232接口与计算机串口连接，计算机与UPS建立通信联系，即时监控UPS运行状态，执行UPS自我诊断程序，定时发送查询指令，电源异常时，可弹出告警界面或自动中止各种程序的运行，自动存盘，并即时通报有关信息。

③多计算机监控管理

网络中指定的某一台服务器或工作站（称本地机），通过RS232串口线与UPS通讯，网络上其他服务器或工作站（远端机）与本地机通讯，本地机与远端机都运行UPS电源管理软件，由本地机控制管理一台或多台远端机的报警关机等功能

④ UPS网络化管理

支持SNMP网络管理协议，通过SNMP网络适配器，UPS系统作为一个独立节点接入网络，即可实现网管功能。用户可通过浏览器访问远程的UPS（Web功能），也可通过网络平台进行远端监控和管理UPS（SNMP功能）。

?中文LCD大液晶功能

全中文LCD显示设计，操作简便、方便日常管理和维护，可实时显示UPS的运行参数和运行状态，机内CPU可以记录历史事件和报警信息，信息存储量高达1000条，包括：停电来电时刻记录，深度放电（达到50%以上）次数，旁路时刻记录，各种告警记录，负数变化记录，保护动作历史记录等。

?保护功能设计：

·可设置输出过载保护点

·可设定电池告警保护点

·可设定输入频率同步范围，同步速度及超范围告警点

·可设定市电输入异常（过高/过低）告警点

?标配输出隔离变压器

标准配置输出隔离变压器，具有很强的抗负载冲击和短路保护能力，即使逆变器故障击穿时也能保护负载完全不受威胁，还可以选配旁路隔离变压器，实现零地电压值为0V，有效滤除各种杂讯，确保负载设备安全可靠。

?冷启动、自启动功能

UPS加装特殊的限流电路，在无市电状态下，可直接用电池组启动UPS，满足应急需求，在电池放电到欠压保护后，市电恢复时可以自动启动UPS，更具有无人值守功能。

?手动维护旁路设计

标配设计手动维护旁路通道，保证机器在维修时仍然可以对负载进行不间断供电,提高系统可靠性和可维护性。

?全数字化DSP控制

UPS的逆变控制、相位同步、输入整流控制、逻辑控制等全部DSP数字控制，精度高、速度快、整机综合性能好。

?可靠的电磁兼容特性

通过权威机构和专业电磁兼容测试，包括传导干扰、辐射干扰、传导抗扰性、辐射抗扰性、电源跌落、群脉冲、静电放电、浪涌等专项内容，优异的电磁兼容特性不仅可以完全滤除各种电网干扰，同时能够有效降低和消除UPS自身产生的干扰适合高频通信、广电声像系统的专业应用。

●FR-UK-T系列20KVA UPS电源特性参数指标

1.3机房防雷接地系统

1.3.1机房防雷系统

根据计算机场地安全要求，9.3.1 计算机机房应符合GB157《建筑防雷设计规范》中的

防雷措施。9.3.2 在雷电频繁区域，应装设浪涌电压吸收装置。

第6.4.1条电子计算机机房接地装置的设置应满足人身的安全及电子计算机正常运行和系统设备的安全要求。

第6.4.2条防雷接地、交流工作接地，市电保护接地，计算机直流接地等4组接地宜用一组共用接地装置，其接地电阻不大于其中最小值，并按现行国家标准要求采取防止反击措施。

本设计是根据对中心机房电源实行三级的电源防雷保护。对直击雷的防护可凭借大厦相关措施。机房电源防雷主要针对感应雷、电力系统各种操作过电压进行保护。

一级防雷：采用Tfurse开关型SPD产品，在机房配电室低压配电柜中进线总开关处安装。

二级防雷：采用Tfurse限压型SPD产品。在机房UPS输入端和机房所在楼层的分配电柜处安装。该防雷器的设计目的：依据VDE-0675标准对1000V以下的低压负荷设备依据标准实行保护。它保护电气设备不受雷电和开关操作所引起的瞬态过压损坏，将电源防雷器置放在配电柜中总开关前端，这样既节省空间，又起到了美观、易维护的作用，防雷器中的地线就近接到防雷地上。

三级防雷：对于机房内的重要设备（如小型机、服务器、交换机等）可以加装Tfurse防雷插排为设备供电。

本项目选用防雷器的技术性能号及物理参数如下：

依据GB50057-2000 和GB50343-2004 标准，多级保护的防护原则为：当电压开关型SPD 与限压型SPD之间线路长度小于10m、限压型SPD 之间线路长度小于5m 时，必须在两级SPD 之间加装退耦装置。

电源系统三级防雷示意图：

1.3.2机房接地系统

根据GB50174—93《电子计算机房设计规范》要求，交流工作地、直流工作地、保护地、防雷地宜共用一组接地装置，其接地电阻按其中最小值要求确定,共用地一般要求地网的接地电阻值小于1Ω。本机房接地系统设计采用联合接地方式，共用接地体为大楼自然接地体。

计算机房应设置以下几种接地：

●计算机系统的直流工作地

●安全保护地

●交流工作地

●防雷接地

●机房静电防护系统（静电散流网）

1)机房的静电及其防护解决方案

静电引起的问题不仅硬件人员很难查出，有时还会是软件人员误认为是软件故障，从而造成工作混乱。此外，静电通过人体对计算机或其他设备放电时(即所谓的打火)当能量达到一定程度，也会给人以触电的感觉，造成操作系统维护人员的精神负担，影响工作效率。对于计算机房的静电，我们采取以下措施：

将计算机房内的所有设备的金属外壳统一接地（机房安全地），以防止计算机产生的静电累积。

在计算机房内安装高性能的防静电地板，地板贴面的电阻率应在国家标准规定的105－108（欧姆·米）地板下的金属支架应进行多点有效接地（网状）最后接至大楼综合地或机房安全地。

在机房区防静电地板下应铺设静电接地网（3*25mm接地铜排）间距为600×600方格，作良好的电气连接后接至大楼综合地或机房安全地。

对于采用MOS电路作存储器的电子计算机系统，为了有效的保护MOS电路可在硬件维修室或机房内设置MOS电路维修台，维修台采用有接地金属板作台面，维护人员带特制的接地手套，操作前将手套接地，将人体所带的电荷泄漏，接地电阻在100欧姆内可以取得良好的泄漏静电的作用。

计算机的信息流是弱电压、弱电流信号，为防止计算机房内静电形成高压电子云对数据信息造成破坏，为游离电子提供一个泻流通道，计算机房内所有用电设备的金属外壳、电气线路的金属保护管槽，均与电源的保护地PE线相接。

2)机房等电位联接

等电位连接是将正常不带电（或不带信息）的、未接地或未良好接地的设备金属外壳、电

缆的金属外皮、建筑物的金属构架、管线的桥架与接地系统作电气连接，防止在这些物件上由于感应雷电高压或接地装置上雷电入地高电位的传递造成对设备内部绝缘、电缆芯线的反击。根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第6.3.3条款规定的“每幢建筑物本身应采用共用接地系统的原则构成图所示”，也应对电力线路或线缆、通信线路或线缆通过电涌保护器实现与共用接地系统的等电位连接。根据GB9361-88〈计算机场地安全要求〉、GB2887-89〈计算机藏地技术条件〉和GB50174-93〈电子计算机机房设计规范〉等相关要求，机房内设备（含防雷器）宜采用单点接地方式实现等电位连接。如下图

等电位联结排

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以上是静电地板的每四块地板共用的一个金属支架与机房内的等电位连接排相连接，以防止跨步电压与静电。

接地系统汇流铜排安装照片：

1.3.3防雷接地测试手段

1)利用便携式电脑、数字万用表、MODLE各项指标进行测试，并填写测试报告。

2)测试步骤

利用便携式电脑、数字万用表、MODLE4201A接地电阻测试仪进行测试，并填写测试报告。

3)测试条件

天气要求在晴朗，土地相对湿度较小情况下进行；

C极离E极不小于5米，E极离P极不小于5米；

测试前，仪表工作指针测试及调零测试，如果电池电量不够，要更新电池；

4)测试示意图如下：

测量工具：MODEL 4201A