新建机房工程

机房工程概念和内容

概念

• 机房：电信、电力以及政府或者企业等，存放服务器的，为用户以及员工提供IT服务的地方

• 机房工程：为确保计算机机房（也称为数据中心）的关键设备和装置能、安全、稳定和可靠运行而设计配置的基础工程

机房内容

1. 机房装饰装修工程

   • 吊顶
   • 地板
   • 隔断墙
   • 活动地板

2. 机关电气工程

   • 供配电
   • UPS（重要）
   • 照明
   • 防雷

3. 机房空调与气流组织

   • 空调选型：机房精密空调（恒温恒湿空调）

   • 机房温湿度标准

     1、A级机房：夏季室温标准为24±1℃；冬季室温标准为20±1℃；空气湿度在40~65%的范围内。
     2、B级机房：夏季室温标准为24±2℃；冬季室温标准为20±2℃；空气湿度在35~65%的范围内。
     3、C级机房：温度控制在15~28℃范围内即可，空气湿度在30~80％范围内。

   • 确保服务器高温报报警，

4. 机房弱电

   • 机柜系统
   • KVM系统
   • 监控系统
   • 综合布线

5. 消防系统

   • 防火措施
   • 报警系统
   • 屏蔽系统：屏蔽机房、屏蔽门，屏蔽外围一下设备

6. 屏蔽系统

机房装饰装修工程

吊顶

• 概念

  吊顶是装修工程的重要组成部分，吊顶材料应该不起尘，不吸尘，具有一定的吸音、防火（重点）、防水、防腐等性能，方便拆装、自重轻，有一定的强度，并具良好的装饰效果。

  

活动地板

• 概念

  抗静电活动地板，能够使静电荷通泄至地，为计算机和网络设备提供了安全措施。
  活动地板与原地面间的空间便于电子机房各系统线缆的敷设、连接和维护消除了电缆外露对工作人员的人体危害。
  抗静电活动地板下的空间可以作为空调系统的静压风库，从而获得满意的机房气流组织。

  

隔断墙

• 概念

  机房的隔断材料通常采用实墙隔断、彩钢板及玻璃等隔断材料。
  在机房的2个功能区中，办公区和设备区的隔断建议均采用钢化玻璃隔断，提供采光性能，使机房布局简洁明快、科学合理。
  UPS房隔断使用轻钢龙骨石膏板，内部填入保温棉，墙体涂ICI机房专用涂料，起防潮吸音作用。

  

  

机房电气工程

供配电

• 概念

  供配电系统是数字中心机房的生命线，因此要建一个好的机房，首先要供配电解决好。
  一般要求主要开关设备应该被设计成适合增容、维护和冗余，并提供双倍的隔离的冗余配置。

  

UPS不间断电源

• 概念

  UPS即不间断电源
  它由整流器、逆变器、交流静态开关和蓄电池组组成，除此还有间接向负载提供市电（备用电源）的旁路装置。

UPS组成

整流器

整流器：整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。

• 两个主要功能

  • 交流电（AC)变成直流电（DC）,经滤波后供给负载，或者供给逆变器；

  • 给蓄电池提供充电电压。因此，它同时有起到一个充电器的作用

蓄电池

蓄电池：蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持放电（供电）的时间。

• 主要功能
  1. 当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。
  2. 当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载。

逆变器

逆变器：通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。

它由你逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成；

静态开关

静态开关又称静止开关，他是一种无触点开关，是用两个可控硅（SCR）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。

分为转换型和并机型两种。

转换型开关主要用于两路电源供电的系统，其作用是实现从一路到另一路的自动切换；

并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。

UPS的工作原理

• 通俗的讲，当市电正常时（指UPS可以接受、认可的电压幅值、频率和波形比负载接受的范围要大），由市电通过UPS给负载供电。

• UPS对市电进行滤波、稳定和问频调整后，提供给负载更加稳定和洁净的电源。

• 同时，UPS通过充电器把电能转变为化学能储存在电池中。

• 当UPS侦测到市电异常时，切换到电池供电，通过逆变器把化学能转变为交流能，供给负载，以保证对负载的不间断电力供电。

• 这种UPS还有一种旁路工作状态，他在刚开机或机器故障时，可以把输入高频滤波后直接输出，保障对负载的供电。

UPS的分类

• 按应用分类：单进单出、三进单出和三进三出UPS
• 按功率等价分：微型（<3KVA）、小型（3KVA_{10KVA）、中型（10KVA}100KVA）和大型（>100KVA）。
• 按技术结构分：后备式在线互动式、传统双变换在线式、Delta变换在线式。
• 按系统配置分类：单击配置、模块化阵列配置、集成系统配置。

UPS的冗余并机

• 并机包含两层含义
  1. 冗余：增加可靠性
  2. 并联：增容。
• 冗余式配置方案
  1. 主机一从机型"热备份"UPS供电方式；
  2. 直接并机冗余UPS供电方式；
  3. 双总线冗余供电方式。

机房照明

分市电照明和应急照明（备用照明和安全疏散照明）

• 市电照明由市电供电

• 应急照明有UPS电源供电

防雷和接地

雷电入侵渠方式

1. 直击雷经过接闪器（如避雷针（带））而直放入地，导致地网地电位上升，高电压由设备接地线引入电子设备造成点位反击。
2. 雷电流沿引下线入地时，在引下线周围产生磁场，引下线周围的各种金属管（线）上经感应而产生过电压。
3. 进出大楼的电源线和通信线等在大楼外受直击雷或感应雷而加载的雷电压及过电流沿线窜入，入侵电子设备。

雷电对电气设备的影响

直击雷

直击雷蕴含极大的能量，电压峰值可达5000KV，具有极大的破坏力。如建筑物直接被雷电击中，巨大的雷电流沿引下线入地，会造成3种影响：

1. 巨大的雷电流在数微秒时间内流下地，使地位迅速抬高，造成反击事故，危害人身和设备安全。
2. 雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。
3. 雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。

传到雷

远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由室外电源线路和通信线路至建筑物内，损坏电气设备。

感应雷

云层之间的频繁放电产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压，峰值可达50KV。

开关过电压

供电系统总的电感性和电容性负责开启或断开、地极短路、电源线路短路等，都能在电源线路上产生高压脉冲，其脉冲电压可达到线电压的35倍，从而损坏设备。

破坏效果与雷击类似。由此产生的雷电过电压对电子设备的破坏主要有以下几个方面：

1. 损坏元器件
   1. 过高的过电压击穿半导体结，造成永久性损坏；
   2. 较低而更为频繁的过电压虽在元器件的耐压范围之内，亦使器件的工作寿命大大缩短；
   3. 电能转化为热能，毁坏触点、导线及印刷电路板，甚至造成火灾；
2. 设备误动作及破坏数据文件

防雷措施

直击雷防护

1. 直击雷防护系统包括接闪器（避雷针，避雷带）、引下线、地网三个部分。直击雷防护系统起到了包含建筑物结构、提供雷击放电的通道的作用。
2. 当建筑物遭到直接雷击时，接闪器接闪雷电雷电流沿引下线到地网，留到大地。在设计时要求接闪器最先可靠接闪，接地网的接地电阻较低。

电源防雷

1. 电源系统耦合进入的感应雷击造成设备的损坏占雷击灾害损失60%以上的概率，对电源系统的壁垒保护措施是整个防雷工程总必不可少的一个环节。

2. 要防止由外输电线路的感应雷电波和雷电电磁脉冲的入侵，使其在进入大楼电源系统之前将其泄放入地。由于单级防雷可能会带来因雷电流过大而导致的泄流后残压过大或者保护能力不足引起的设备损坏。因此采用电源系统多级保护。

3. 机房信号系统的防雷

   根据配置要求，机房内在安装电源防雷器的同时必须加装信号避雷器，以便保护与通信网络、数据网络和计算机网络相连的重要设备。

   1. 所有建筑物进出线路（含天馈线路）均应加信号防雷器。
   2. 网络布线系统：机房总迸线部分加装信号防雷器，在部分特比重要的服务器或设备前加装避雷器，对此类特别重要设备进行保护。
   3. 设备监控系统：所以模块加装信号防雷器。
   4. 门禁系统：在门禁管理主机前加装信号防雷器。

接地系统

1. 交流工作接地
2. 安全保护接地：把机房所有设备的外壳与地连接，保证设备和人身安全
3. 防雷保护接地
4. 计算机系统的直流接地：为计算机系统各种设备提供一个可靠的信号基准点位交流工作接地、安全保护接地、防雷保护接地可利用大楼原有的接地方式，计算机系统地单独提供。

机房等电位连接

将天花龙骨、强身龙骨、活动地板支架、非计算机系统的管、金属的门窗、屏蔽用金属板做等电位连接，再与大楼接地线连接。

机房空调与气流组织

精密空调

1. 机房精密空调是针对现代电子设备机房设计的专用空调，它的工作精度和可靠性都要比普通空调高得多。
2. 计算机机房总摆放计算机设备及程控交换机产品等，由大量密集电子元件组成。要提高这些设备使用的稳定及可靠性，需将环境的温度湿度控制在特定范围。
3. 机房精密空调可将机房温度及相对湿度控制与正负1摄氏度，从而大大提高了设备的寿命及可靠性。

机房环境不适合所造成的问题

如果数据机房的环境不适合，将对数据处理和存储工作产生负面影响，可能使数据运行出错、宕机，甚至使系统故障频率而彻底关机。

1. 高温和低温

   高温、低温或温度快速波动都有可能破坏数据处理并关闭整个系统。温度波动可能会改变电子芯片和其它办卡元件的电子和物理特性，造成运行出错或故障。这些问题可能是暂时的，也可能给会持续多天。即使是暂时的问题，也可能很难诊断和解决。

2. 高湿度

   高湿度可能额会造成磁带物理变形、磁盘划伤、机架结露、纸张粘连、MOS电路击穿故障发生。

3. 低湿度

   低湿度不仅产生静电，同时还加大了静电的释放，此类静电释放将会导致系统运行不稳定甚至数据出错。

送风方式

机房内空调送回风通常不采用管道，而是利用高架地板下部或天花板上部的空间作为静压箱送回风，静压箱内形成的稳压层可使送风均匀，使空间内各点静压相等。

机房弱电

机柜

• 在IDC机房内，机柜一般指的是服务器机柜。

• 在安装服务器、显示器、UPS等19标准设备及非19标准的设备专用的机柜，服务器机柜，用来组合安装面板、插件、插箱、电子元件、器件和机械零件与部件，使其构成一个整体的安装箱。

• 服务器机柜由框架和盖板（门）组成，一般具有长方体的外形，落地放置。

• 它为电子设备正常工作提供相适应的环境和安全防护。这是仅次于系统级的一级组装。不具备封闭结构的机柜称为机架。

• 可以配置：专门固定托盘、专门滑动托盘、电源支架、地脚轮、地脚钉、理线环、L支架、扩展横梁等。主体框架、前后门、左右侧面可以快速拆装

KVM

• KVM是网络中的管理设备，它是（Keyboard）键盘、（Video）显示器和（Mouse）鼠标，三个单词的第一个字母。
• 既能够实现用一套键盘、显示器、鼠标来控制多台设备。
• 正式的名称为多计算机切换器。
• 简单的说，就是一组键盘、显示器和鼠标，控制2台，4台，8台，16台甚至到4096台以上的计算机主机。
• 类型主要指KVM切换器所控制的终端类型，如果终端主要是控制电脑则可以叫做多电脑控制类型。

监控系统

机房环境监控系统是一个综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、新型传感技术等构成的计算机网络，提供的一种已计算机技术为基础、基于集中管理监控模式的自动化、智能化和高效率的技术手段。

系统监控对象主要是机房动力和环境设备等设备（如：配电。UPS，空调、温湿度、漏水、烟雾、视频、门禁、防雷、消防系统等）

监控的项目和内容

1. 配电系统

   主要对配电系统的三相相电压、相电流、线电压、线电流、有功、无功、频率、功率因数等参数和配电开关的状态监视进行监视。当一些重要参数超过危险限后进行报警。

2. UPS电源（包含直流电源）

   通过由UPS厂家提供的通信协议及智能通讯接口对UPS内部整流器、逆变器、电池、旁路、负责等各部件的运行状态进行实时监视，一旦有部件发送故障，机房动力环境监控系统将自动报警。系统中对于UPS的监控一律裁员只监视，不控制的模式。

3. 空调设备

   通过实时监控，能够全面诊断空调运行状况，监控空调各部件(如压缩机、风机、加热器、加湿器、去湿器、滤网等)的运行状态与参数，并能够通过机房动力环境监控系统管理功能远程修改空调设置参数(温度、湿度、温度上下限、湿度上下限等)，以及对精密空调的重启。空调机组即便有微小的故障，也可以通过机房动力环境监控系统检测出来，及时采取措施防止空调机组进一步 损坏。

4. 机房温湿度

   在机房的各个重要位置，需要装设温湿度检测模块，记录温湿度曲线供管理人员查询。一旦温湿度超出范围，即刻启动报警，提醒管理人员及时调整空调的工作设置值或调整机房内的设备分布情况。

5. 漏水检测

   漏水检测系统分定位和不定位两种。所谓定位式，就是指可以准确报告具体漏水地点的测漏系统。不定位系统则相反，只能报告发现漏水，但不能指明位置。系统由传感器和控制器组成。控制器监视传感器的状态，发现水情立即将信息上传给监控PC。测漏传感器有线检测和面检测两类，机房内主要采用线检测。线检测使用测漏绳，将水患部位围绕起来，漏水发生后，水接触到检测线发出报警。

6. 烟雾报警

   烟雾探测器内置微电脑控制，故障自检，能防止漏报误报，输出脉冲电平信号、继电器开关或者开和关信号。当有烟尘进入电离室会破坏烟雾探测器的电场平衡关系，报警电路检测到浓度超过设定的阈值发出报警。

7. 视频监控

   机房环境监控系统集成了视频监控，图像采用MPEG4视频压缩方式，集多画面测览、录像回放、视频远传、触发报警、云台控制、设备联动于一体，视频系统还可与其他的输入信号进行联动，视频一旦报警，可同时与其它设备进行联动如双鉴探头、门磁进行录像。

8. 门禁监控

   门禁系统由控制器、感应式读卡器、电控锁和开门按钮等组成(联网系统外加通讯转换器。读卡方式属于非接触读卡方式，系统对出入人员进行有效监控管理。

9. 防雷系统

   通过开关量采集模块来实现对防雷模块工作情况的实时监测，通常只有开和关两种监测状态。

10. 消防系统
    对消防系统的监控主要是消防报警信号、气体喷洒信号的采集，不对消防系统进行控制。

综合布线

综合布线系统是指按标准的、统一的和简单的结构化方式编制和布置各种建筑物(或建筑群)内各种系统的通信线路，包括网络系统、电话系统、监控系统、电源系统和照明系统等。

因此，综合布线系统是一种标准通用的信息传输系统。

综合布线系统子系统：

1. 工作区子系统
2. 水平子系统
3. 电讯配线间子系统
4. 干线子系统
5. 设备间子系统
6. 建筑群子系统等

机房消防系统

机房消防系统是相对独立的系统，但必须与消防中心联动。

一般大中型计算机机房，为了确保安全并正确地掌握异常状态，一旦出现火灾能够准确、迅速地报警和灭火，需要装置自动消防灭火系统

机房消防系统组成：

1. 消防自动报警系统
2. 气体灭火系统
3. 排烟系统

消防自动报警系统

1. 气体灭火控制器:

   用于接收火灾探测器的火警信号、发出声光报警、启动联动设备、发出释放灭火剂的启动信号、接收喷洒反馈信号并显亮喷放指示灯等，具有火灾报警、消声、复位、紧急启动、手动/自动转换、故障报警、主备电源自动切换等功能。
   工程应用上，气体灭火控制系统与火灾自动报警系统(FAS)是两个互相独立的系统。气体灭火控制器把防护区的动作信号发送到消防控制中心，这些信号包括火灾信息捕获、灭火动作、手动/自动转换、系统故障等。防护区内需联动的开口封闭装置、通风机械、防火阀等可由火灾自动报警系统(FAS)或气体灭火控制器控制，这些消防联动控制设备的动作状态应在消防控制中心显示

2. 感烟探测器:

   用于对火灾初期有阴燃阶段、产生大量的烟﹑少量的热、很少或没有火焰辐射的火灾探测

3. 感温探测器:

   对防护区作引起温度异常上升的火灾的探测

4. 消防警铃

   声报警设备

5. 紧急启动按钮和紧急停止按钮:

   安装在防护区门外非门轴一侧，紧急启动按钮用于紧急情况下人工直接启动灭火系统，紧急停止按钮用于切断电磁驱动阀的连线以确保灭火系统不被启动

6. 放气指示灯:

   安装在防护区的门外侧的正上方，当该防护区喷放灭火剂后点亮，提醒人员不要进入

气体灭火系统

气体灭火系统有二氧化碳灭火系统、七氟丙烷（HFC-227ea）灭火系统、三氟甲烷（HFC-23）灭火系统、混合气体IG541灭火系统等。

排烟系统

火灾发生时产生的烟雾主要的是以一氧化碳为主，这种气体具有强烈的窒息作用，对人员的生命构成极大的威胁。

另外，火灾发生所产生的烟雾对人的视线的遮挡。使人们在疏散时无法辨别方向，尤其是高层建筑因其自身的"烟筒效应"，使烟雾的上升速度非常快，危害性是显而易见的。

火灾发生时产生的烟雾主要的是以一氧化碳为主，这种气体具有强烈的窒息作用，对人员的生命构成极大的威胁。
另外，火灾发生所产生的烟雾对人的视线的遮挡。使人们在疏散时无法辨别方向，尤其是高层建筑因其自身的"烟筒效应"，使烟雾的上升速度非常快，危害性是显而易见的。
火灾发生后应该立即使防排烟系统工作。机房是相对密闭的环境，当发生气体喷射后，气体灭火剂不容易排除，安装排烟系统可帮助排除残留气体灭火剂。

机房屏蔽系统

屏蔽系统的作用

正确地使用不同种类的屏蔽机房或屏蔽室，就是一种防止信息随电磁波泄漏的可靠措施。

屏蔽机房不仅可以防止室内电子计算机和其他电子信息处理设备所处理的保密信息随电磁波泄漏出去，而且可以防止外部来的比较强的电磁干扰，扰乱室内电子计算机和其他电子信息处理设备正常

屏蔽机房工作原理

电波在传输过程中，交替产生交变的磁场和电场，在其试图通过具有良好接地的铁磁材料制成的导电性能较好的屏蔽壳体时，电场能量将通过具有接地导体而衰减，磁场能量在通过磁场物质中产生涡流而损耗，因此其强度将受到较大的衰耗(约3000~100000倍)，从而起到将电磁波屏蔽(隔离)的作用。

屏蔽机房主要组成单元

屏蔽机房的主要组成单元有屏蔽壳体、屏蔽门、通风波导窗、电源滤波器、通信滤波器、空调滤波器、室内装饰。