17机房系统方案.docx
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17机房系统方案
第十七部分
机房系统
第十七部分机房系统
1机房系统概况
智能化酒店机房系统成为一种涉及到空调技术、供配电技术、自动检测与控制技术、抗干扰技术、综合布线技术、以及净化、消防、建筑和装饰等多种专业的综合性产业。
既然计算机房工程是一门综合性技术，为了保证计算机系统稳定、可靠的运行，计算机房必须满足计算机系统和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、电源质量、照度、接地、消防和安全等要求。
众所周知，计算机房是为弱电系统主设备服务的，而这些设备又是为某一子系统应用目的而工作的，因此，本计算机机房工程电气设计既要满足设备自身的要求，又要满足设备应用目的的要求。
概括起来，其基本要求可以归结为以下四个方面：
保证设备系统运行的可靠性
保证设备系统的设计寿命
保证信息安全的要求
保证操作人员的工作环境
2系统需求分析
机房是智能化大厦的核心部位，包含了主机、网络等系统等多台设备，对用户基本情况进行分析完成如下设计：
供配电系统及接地设计。
机房防雷接地的设计。
机房内主要线槽及信息点的设计。
防静电地板的要求。
机房空调系统的要求。
机房天花吊顶的要求。
本次设计面积主要涉及中心机房房间内的相关设计。
3系统设计标准
机房建设方案参照并符合以下规定及标准：
1．《电子弱电机房设计规范》（GB50174-93）
2．《电子弱电机房施工及验收规范》（SJ/T30003-93）
3．《弱电机房用活动地板技术条件》（GB6650-86）
4．《计算场站安全要求》（GB9361-88）
5．《民用电气设计规范》（JGJ/T16-92）
6．《电气装置安全工程施工及验收规范》（GBJ32-82）
7．《高层民用建筑设计防火规范》（GBJ45-82）
8．《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》
9．《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》
10．《智能建筑设计标准》
11．《火灾自动报警系统设计》（GBJ116-88）
12．《火灾自动报警系统安装使用规范》
13．《火灾自动报警系统施工及验收规范》（GB50116-920）
14．《供配电系统设计规范》
15．《不间断电源技术性能标定方法及试验要求》（国际电工要求）
16．《建筑物电气装置》（国际电工要求）
17．《民用建筑照明设计标准》
18．《工业企业照明设计标准》
19．《工业管道工程施工及验收规范》（GBJ235）
4配电系统的设计
机房的用电负荷等级和供电要求应满足《供配电系统设计规范》GB50052－95，其供配电系统应采用电压等级220V/380V，频率工频50HZ或中频400HZ～1000HZ的TN－S或TN－C－S系统，设备各系统包括系统主机、应用服务器、计算机网络设备、存储设备等的电源系统按设备的要求确定。
机房供配电系统应考虑系统扩展、升级的可能，并应预留备用容量。
为提高弱电系统设备的供配电系统可靠性，最理想的技术措施是在配电设备前端增加交流不间断电源系统UPS，在下列各种情况中，该措施应是必不可少的。
在本系统中向用户建议安装UPS系统。
4.1不间断电源系统的设计
机房内的设备主要分为两部分，主要包括中心机房内的设备、管理区辅助管理工作站设备。
下面对两部分的电源功率进行初步计算：
（1）设备机房
型号
功耗（W）
电压（V）
数量
总功耗（W）
监控系统控制台
1900
220
2
3800
门禁巡更系统控制台
700
220
5
3500
广播系统
1500
220
1
1500
无线通讯系统源
200
220
1
200
电话系统主机
3000
220
1
3000
一卡通系统主机
800
220
1
800
楼控系统主机
2500
220
1
2500
客房控制系统
1500
220
1
1500
总计:
16800W（220V）
（2）管理区
管理区暂时按10台管理工作站设计，每台按300W计算，约需要3000W。
综上所述，机房内共需要19800W，UPS的容量最少需要20K，所以我们推荐采用APC公司秀康系列的UPS20K1台，分路负载，主机和存储设备用其中一路来承担负载，设备采用其中一路来承担负载，管理区的工作站用其中一路来承担负载。
4.2配电系统的设计
专用机房的供配电系统设计应该注意以下事项：
（1）机房容量较大时，宜设置专用电力变压器，容量较小时，可采用专用低压馈电线路供电。
（2）机房内其它电力电力负荷不得由计算机主机电源和UPS供电。
主机房内为各弱电子系统设备宜设置专用动力配电箱，与其它负荷应分别供电。
（3）单相负荷应均匀地分配在三相上，三相负荷不平衡度应小于20％。
如果在机房配置了UPS电源，机房内配电设备选型以及综合布线从形式上虽然没有具体要求，但根据《低压配电设计规范》GB50054－95，并结合上述计算机设备的供配电特性，应注意以下几点：
需要在网络中心机房房间内配置两个个电源配电箱，其中一个为电源进线及动力配电箱，另一个为UPS配电箱，所有电源线都在房间内防静电地板下的金属管内敷设，并按标准预留分线盒，电源插座采用地插式模块化插座。
（1）专用配电箱内保护和控制电器的选型应满足规范和设备的要求。
（2）专用配电箱应有充足的备用回路，用以计算机系统的扩容。
（3）专用配电箱进线断路器应设置分离脱扣器，以保证紧急情况下，切断所有用电设备电源。
弱电机房UPS电源出线接设金属配电箱，底边距地1.4m暗装,若有困难亦可挂墙明装,根据弱电机房内设备负荷容量和分布情况分设单、三相回路,用小型真空断路器线路保护开关,箱内设置辅助等电位接地母排。
对于三相输出的负荷不平衡度,最大一相和最小一相负载的基波均方根电流之差,不应超过UPS电源额定电流的25%,而且最大线电流不超过额定值。
弱电机房照明负荷和空调负荷不能由UPS电源供电,应由动力配电箱设置照明供电回路和额定功率。
在机房出入口附近墙面方便位置暗装照明开关箱或开关面板,空调插座设置在机房活动吊顶内墙面上或距地1.8m的墙面上,额定功率总和大于2kW的空调负荷应由弱电机房所在楼层附近的动力或照明配电箱配电,照明负荷和空调负荷线路均沿吊顶内或墙面敷设,避免在弱电机房内活动地板下穿越。
从UPS电源配电箱给出的配电线路穿薄皮钢管从弱电机房活动地板下敷设至各排设备桌、机柜底下的活动地板上和配线架的背面,然后在相应位置的地板上安装金属插座，金属插座用螺栓固定安装在活动地板上。
一般电源插接件设备自带电源线为1.0～2.0m,而设备桌高度一般在1.0m以下,完全可满足电源插接距离要求,这里需作说明的是设备桌上设备一般为单相负荷若有三相设备应为落地摆放,设专线回路用地面插座盒（接线盒）配电。
金属插座内卡装模块化电源插座,未卡装插座部位用金属盖板（每块0.2m长为宜）卡扣,起到安全保护和电磁屏蔽的作用。
这样整体电源接线整齐、安全、美观且便于检修
根据各路设备负载，我们在设备区全部采用16平方的电源线，并用直径25mm的金属管保护,管理区采用2.5平方的电源线,并用直径20mm的金属管保护。
5机房系统设备防雷接地设计
5.1防雷接地概述
雷击是年复一年的严重自然灾害之一。
今日已是电子化时代，日益繁忙庞杂的事务通过高速电脑、自动化设备及通讯设备得以井然有序，而这些敏感电子设备的工作电压却在不断降低，其数量和规模不断扩大，因而它们受到过压特别是雷电袭击而受到损害的可能性就大大增加，其后果可能使整个系统的运行中断，并造成难以估算的经济损失，雷电和浪涌电压成了电子化时代的一大公害。
因此，避雷防过压已成为具有时代特点的一项迫切要求。
雷击的分类:
雷击一般分为直击雷和感应雷击：
1）直击雷是指：
雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上，由于电效应、热效应等混合力作用，直接摧毁建筑物、构架以及引起人员伤亡等。
2）感应雷是指：
雷云之间或雷云对地之间的放电而在附近的架空线路、埋地线路、金属管线或类似的传导体上产生感应电压，该电压通过传导体传送至设备，间接摧毁微电子设备。
感应雷击对微电子设备，特别是监控设备、通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大，据资料显示，微电子设备遭雷击损坏，80%以上是由感应雷击引起。
雷电传播途径：
雷电过压对大楼内部电子设备的损害主要有以下三个途径：
1）直击雷经过接闪器（如避雷针、避雷带、避雷网等）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地电位反击。
2）电流经引下线入地时，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）大楼或机房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。
机房的接地系统不仅对设备运行的可靠性，而且对系统的电气安全性都具有极大的影响。
对机房接地系统的论述主要包括以下几个方面：
机房接地方式概括来讲，可以分成两类，一类是系统接地，还有一类是屏蔽接地。
系统接地又可以细化成下面四种接地方式：
（1）交流工作接地。
（2）安全保护接地。
（3）直流工作接地（逻辑接地），接地电阻按照计算机系统具体要求确定，要求接地电阻R≤2Ω。
（4）防雷接地，应按照现行的《建筑物防雷设计规范》GB50057－94设计。
5.2防雷措施
针对以上论述，我们采取了以下措施：
1）电源系统防雷防过压保护。
2）信号系统防雷防过压保护。
3）等电位连接措施。
4）屏蔽措施。
5.3具体规划措施
鉴于以上对现状分析贵方的实际情况，为了更有效地保护好设备设施，我公司本着“安全可靠、技术先进、经济合理”的指导思想进行规划。
按照国家规范，本方案按第三类防雷设施设计。
5.3.1电源系统防雷防过压保护
电源防雷保护：
选用进口英国ESP415（三相四线制，泄流量100KA，10/350波形，响应时间≤100ns，残压≤3.5KV）防雷器，安装在机房的总配电箱内，让非雷电脉冲事故时自动隔离主电路和防雷器。
ESP系列电源防雷器和模块化电源防雷器（如进口的OBO、DEHN）从设计思路上来讲有较大的区别，主要表现在如下几点：
1．设计时主要依据不同：
ESP设计时的依据主要来源于CCITT、IEC、BS等标准，OBO、DEHN设计的依据主要来源于VDE。
2．电路组成形式不同：
这一点是ESP一体化和模块化的主要区别。
主要有几点:
A．ESP将多级放电模块集中在一个PCB板上，模块化是每一个模块设一级放电模块，这样，更换损坏模块时，显然模块化设计有优势，因ESP如有损坏要更换一个包含多个模块的整体，而模块化只需更换其中已损坏的模块即可。
B．ESP设有相对中的保护，而模块化的（OBO和DEHN）没有提供此保护，在实际情况下，相线与中线之间产生雷电压的机会不多，但危害很大，如下图，任何一个电子设备的电源电路都可简化为两种形式。
LL
E
NNE
图1图2
图1中是有变压器的电路，图2是经滤波后直接进入整流电路的电路。
如果雷电压产生在相线和地线之间（VLE），则VLE不会直接进入整流以后的电路，VLE必须先击穿变压器，或设备的绝缘层才能进入整流后的电路，一般变压器和设备的绝缘层耐压能力是较高的，因此VLE必须足够高才能损坏设备；如果雷电压产生在相线和中线之间（VLN），从图1可看出，VLN可经变压器直接进入整流电路，从图2可看出，VLN就直接进入了整流电路。
由此可见VLN只要超出整流电路中电子元件的最大工作电压，就会将设备损坏，而电子元件的最大工作电压一般都是很低的，所以从保护角度来讲ESP一体化比较模块化更安全。
C．ESP设计时一次性将6KV抑制到600V。
而模块化是经多级（一般是3级）将6KV抑制到800V。
从安装和残压性能上来讲，ESP有优势。
D．ESP采用压敏电阻和气体放电管组合的放电电路，而模块化则因模块体积小一般只用一个或几个压敏电阻作主放电电路。
如下图，图3为ESP放电原理图，图4为模块化放电原理图，图5为雷电流波形图，因压敏电阻有一致命令缺点：
有
R2
R1GR
R3
图3图4
不稳定的漏电流，性能较差的压敏电阻用一段时间后，因漏电流变大可能会发热自爆。
ESP为解决这一问题，在压敏电阻之间串入气体放电管，这样的电路形式也有一缺点就是反应时间为各元件的反应时间之和。
如压敏电阻的反应时间之25ns，气放管的反应时间之100ns，则图3中的R2、G、R3的反应时间是150ns，ESP电路为改善反应时间加入了R1，这样使得整体的反应时间为25ns。
从图5可分析图3中的电路的工作原理是，当雷电流上升到A点时，R1先启动开始放电，当雷电流上升到B点时，R2、G、R3启动放电[R1的放电电流比R2、G、R3小，R2、G、R3是主放电回路]。
A、B两点的时差为150ns，雷电流的上升时间为8us，150ns的时段雷电流的升上值为：
20kA0.15/8=0.375kA[20kA8/20ns标准波形],R1在150ns内承受0.375kA的雷电流是完全可以的，因此恰当地选择R1、R2、G、R3的参数，图3电路就可很巧妙地解决压敏电阻作为主放电电路存在的漏电流不稳定的问题，和组合电路反应时间慢的缺，从电路上来讲ESP比模块化更先进更合理。
E．ESP采用逻辑电路分析放电电路的好坏，模块化采用简单机械式指示。
如图3，两个放电电路中，任何一个开路，ESP防雷器都会告警。
醒目的面板显示灯即便是昏暗条件甚至黑夜都一目了然。
机械式的是当压敏电阻发热产生强大的漏电流后，熔段一金属片以后才会告警。
这没有考虑到压敏电阻的老化裂变问题，因压敏电阻裂变后其放电能力大大下降，严重影响了模块的放电性能，而此时模块没有告警指示。
5.3.2信号系统防雷防过压保护
从电信提供并进入机房连接路由器的数据控制线路，大都暴露户外，而且走线较长，最容易遭受雷电感应产生强大的感应电流，从而通过线路损害路由器及其后接设备。
为此：
如果是双绞线，我们在路由器的端口前加装DEHNBLITZDUCTORCTBD24（工作电压24V，嵌位电压≤27V，响应时间≤100ns，泄流量20KA）信号防雷器对路由器进行保护，从而保障数据通讯正常工作。
如果是网线，加装UGKF/RJ454TP进行保护。
5.3.3等电位连接措施
在中心机房防静电地板下，沿着地面上布置紫铜排，形成闭合环接地汇流母排。
将配电箱金属外壳、电源地、避雷器地、机柜外壳、金属屏蔽线槽、门窗等穿过各防雷区交界的金属部件和系统（设备的外壳），以及对防静电地板下的隔离架进行多点等电位接地就进至汇流排。
并采用等电位连接线4-10mm2铜芯线螺栓紧固的线夹作为连接材料。
同时找出大楼提供的接地点，经测试确与避雷带连接良好，用14镀锌圆钢通过铜铁转换接头将接地汇流母排与之连接起来。
这些静电屏蔽的导体只有良好接地才能充分发挥作用。
这就是所描述的屏蔽接地。
系统接地和屏蔽接地宜共用一组接地装置，其接地电阻按照其中最小值确定。
5.3.4专用离子接地系统
中心机房内系统接地要求装修公司在铺设防静电地板时采用铜排80X0.35mm铜带,横竖交叉压在防静电地板的可调支撑架下，最后汇集在一点后用12X0.35铜带引至甲方提供的接地点汇接。
为了有效的保护机房内的设备推荐采用专用的离子接地系统：
安全接地措施——离子接地系统简介
START-2型离子接地系统非常适用于各种有较高接地要求的场合，与传统的接地方式相比较，能使雷电冲击电流及故障电流更快地扩散于土壤中，因此，在恶劣的土壤条件下，接地效果尤为显著。
经实验证明，土壤电阻率过高的直接原因是因为缺乏自由离子的辅助导电作用。
突破土壤的限制——START型离子接地电极系统包含的回填材料具有非常好的膨胀性、吸水性及离子渗透性，通过毛细原理实现水分保留。
无论天气或周围环境如何变化，都能使周围土壤保持一定的湿度，以达到最佳的导电状态，且能随着时间的推移，逐渐扩大周围土壤的导电范围。
这才是真正安全可靠的接地保护系统。
先进科技及材料——START型离子接地电极系统由先进的陶瓷合金化合物组成，电极外表是铜合金，以确保最高导电性能及较长使用寿命，内部含有特制的电解离子化合物，能够吸收空气中的水份，通过潮解作用，将活性电解离子有效释放到土壤中。
离子接地系统改造的特点
与传统接地改造工艺相比，离子接地系统有如下特点：
离子系统
传统工艺
工作机理
通过改善电极与周边土壤的接触环境，达到降阻的目的
通过降低一定区域内土壤电阻率，形成低阻池，实施普通接地方法达到低接地电阻
接触环境
溶性接触，富离子状态，不受气候变化的影响
干性接触，干燥与潮湿时，接地电阻起伏较大
离子补充
自动补充，有效作用20年以上
每隔2至3年，需重新进行土壤改造，降低土壤电阻率
工程工艺
工程量小，专业工艺
工程量大，无工艺保障
START型离子接地系统，采用电极周围通过离子渗透，达到电极“放大”的目的，极大地提高接地性能。
本次工程根据用户要求及我们计算：
接地电阻1Ω以下，选用4套START离子接地主电极（具体数量需要对施工地点的土壤电阻进行测试才能确定）。
施工时，在大楼的附近选取离大楼较近的空地，在相距6米的4个点，钻深3m，直径155mm孔4个，灌注START防雷填充剂，在4个接地电极之间，挖开深1米的小沟道，埋入连接铜缆或扁铁，与电极接线端子连接，经测试合格后，就近连接引入线，用95mm2铜芯电缆引上。
6机房内弱电线槽的设计
各弱电子系统的线缆经弱电竖井和水平金属桥架到达机房，沿墙埋设金属线槽到地板底下，然后在地板底下铺设金属线槽到各子系统设备所在位置，避免与其它电气管路平行紧贴敷设。
尽量避开空调、消防、暖气和给排水等管道,与它们的间距大于0.3m。
信号线缆在活动地板下从机柜、配线架至各设备应用金属线槽沿设备桌或机房主平面内纵横敷设,从设备桌背面的活动地板穿线孔弓l上接进设备或机柜内（注意不得与电源线路共用活动地板穿线孔,且间距大于0.1m）。
信号线缆避免沿机房墙边敷设以防与强电线管交叉等。
300*100耐火金属桥架
根据综合布线系统双绞线和光缆等使用的电缆规格和数量确定使用300*100的金属线槽在地板下敷设。
根据机房内安装的设备,我们配置了20个地面金属地插座，每个金属地插座都包括1个多功能电源插座模块、两个综合布线信息插座，以方便设备进行强电和弱电系统的连接。
上述做法较科学地保证了弱电机房供电的可靠和安全,各种不同电压和频率的信号线缆敷设安全、相互隔离度好、整齐、美观并方便维护管理。
7安防系统设计
7.1系统概述
在机房内安装视频监控系统、红外双鉴系统、门禁系统等安防设备，具有以下几个方面的应用：
1、实现对侵入防范，特别是夜间侵入的监控防范。
通过安装智能摄像机，实现监控一体化，达到强化安全防范，减轻保安日常工作压力，提高科学安全管理水平。
2、便于日常经营管理：
有了视频监控系统，通过权限的设置，经营管理人员可以通过局域网内的办公电脑实现对个管理区域的工作状况做到了如指掌，甚至可以通过双向音频实现远程的现场指挥。
3、减轻保安的工作压力，提高安保质量：
实现了视频监控以后的厂区安全保卫工作管理，可以充分利用系统所具备的软件对动态的自动侦测功能，实现在夜间无人值守的情况下，对摄像机所能监视区域的动态侦测，一旦出现移动物体，系统可以实现自动录像，录制全实时的视频图像，为可能的需求提供有力的依据。
门禁子系统是设置在机房的出入口，对进出机房人的身份进行识别的设备，也是相应的报警设备组成部分，通过控制设备直接可以监视机房门的开启状态。
7.2设计依据
本安全防范系统的设计应当符合中华人民共和国和地方政府之有关条例、规范和要求，包括：
1、安全防范系统技术要求（甲方要求）
2、安全防范工程程序与要求GA/T75-94
3、安全防范系统通用图形符号GA/T74-94
4、防盗报警控制器通用技术条件GB12663-90
5、防盗报警中心控制台GB16572-1996
6、电气装置安装工程施工及验收规范GBJ232-90、92
7、民用建筑闭路电视系统工程技术规范GB50198-94
8、智能建筑设计标准EBD-03-95
9、民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92
7.3设计目标
根据中华人民共和国公安部《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）和《北京市人民政府第47号令》之有关规定和要求，我们的设计原则是：
依据需求，宏观管理，重点防范，未雨绸缪。
建立本系统安全防范系统最主要的三个目的：
（1）配合日常工作管理，起到科学管理-安全防范的双重作用。
（2）可通过动态图像资料、各种防入侵报警探测技术及时发现警情，提示值班人员按预案进行及时处理。
（3）通过图像取证，提供接警后案情分析的依据并备案。
7.4设计遵循的原则
先进性：
在系统设计中，我们充分考虑现阶段安防领域技术的发展水平，在设备选用上首选国际市场上欧、美、日主流的、通用的、成熟的设备，以确保系统在国内处于一定的领先地位（五年不落后）；
可靠性：
系统设计、设备选型、调试、安装等环节都将严格贯彻质量保障条例，完全符合标书和国家、行业的有关标准、规定和公安部门有关安全技术防范要求；
实用性：
方案设计满足甲方实际需要，充分考虑使用要求，易于学习，便于操作，使系统功能尽可能地完善并充分加以利用；
冗余性：
无论任何一个工程，我们都本着长远的观点，使系统可扩展、容量可扩充。
7.5设备选型分析
为更加符合环境条件和实际技术应用的要求，选用符合国际UL标准或FCC标准并经国家质量认证的名牌优质产品，“系统关键部位等设备和技术都采用目前世界上先进的产品和成熟技术”。
前端设备与建筑风格的美观浑然一体，系统所需的材料、设备，性能价格比适应中国国情。
1、选用目前国际流行，物美价廉，性能先进的名牌产品。
2、技术上简洁、直观，整套系统尽可能功能齐全、视频图像清晰度高。
3、器材选用系列化强，配套性高的进口系列产品，利于维修，更换方便。
4、现场设备外型美观、工艺考究、使用舒适，设备与建筑装修协调一致。
5、采用长时间录像机对重点部位实现不间断录像，为将来事故取证提供详实资料。
7.6系统设计构成
安全防范系统由以下部分组成：
闭路电视监控子系统、防盗报警子系统、门禁子系统。
安全防范系统管理思想上是：
在工作人员上班时以电视监控子系统为核心，正常摄取进入该建筑物的人员动态图像，以日常管理、对机房工作情况的了解、观察为主；在工作人员下班后，以防入侵报警子系统为核心，通过对防入侵探测器的设防，实现对防范区域的控制。
安全防范系统在计算机的管理和控制下，实现各项功能的设置、转换、记录及储存，构成一个功能设施完善，具有综合防范能力的安全防范系统。
7.6.1闭路电视监控子系统
系统设备分别安装在机房的设备区和管理区，全部采用彩色摄象机，初步设计为管理区一台，设备区两台。
本监控子系统由视频图像采集、画面分割器和采集图像显示、同步录像控制等几部分构成。
（1）摄像设备
由于整个设备安装在计算机机房内，既要考虑四季气候的变化的考验，又要配合机房的装修环境。
所以在设计上采用外型美观，质量可靠的产品。
（2）监视设备
监视设备是显示控制目标，监视物资、人员出入核对的必
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