核心机房技术方案.docx

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核心机房技术方案

北京市体育彩票管理中心

核心机房设计方案

众志成电子有限公司

2007年6月

北京市体育彩票管理中心

核心机房设计方案

第一部分总体要求

一、设计原则

随着计算机技术的迅速发展，数字交换技术的日新月异，计算机通信技术已经深入到社会生活并对社会经济的发展起着不可低估的作用。

计算机机房现已成为国民经济发展中的信息枢纽，各行各业都想运用这一技术在市场经济的竞争中占据有利地位。

在短短数年之中，机房建设在不断完善和发展，整个社会结构、产业结构、经济结构都在围绕着信息这个中心资源在转动、改造和演化。

而且，随着经济的发展，信息网络所承受的压力越来越大，必须建立起一套安全，有效、高速的信息化网络，以适应整个社会信息化的需要，保证及时准确地处理信息。

机房数目和机房设备愈来愈多，由于各类设备各自独立，如果没有统一的监控系统进行管理，主要是依靠值班人员的定时巡检来进行系统监控，由于值班人员知识面和安全管理的问题，值班人员不可能详细地检查每套系统，因此存在较大的安全生产隐患，为满足工作需要，提高机房维护和管理的安全性，建议采用先进的智能化、数码化技术，对机房环境动力设备、保安报警、门禁、闭路电视监控等进行管理，以更有效利用人力资源。

1.核心机房应采用国际先进的设备和技术，适应现代计算机发展的需要。

同时，对室内设备包括空调机系统、UPS配电系统等设备运行情况进行有效管理。

电力系统应具有在线维护的功能。

2.考虑到未来不断发展的需要及投资效益，在核心机房的空间使用、电力供应、空调容量、通讯点数等各个方面都应预留合理的余量及可扩充的灵活性，使计算机机房的投资及今后的发展都得到可靠的保障。

UPS系统及输出配电能够便于扩容，以满足未来可能的扩容需求。

3.应具有稳定可靠的电力、空调供应，确保电力及空调供应的连续性，保障整个网络系统的安全运行。

特别是在电力设计上，要考虑不间断电源UPS的冗余性和可用性原则。

因此电力系统中的UPS及输出配电要求必须为模块化、热插拔技术的产品。

4.必须考虑核心机房的安全性，不但体现在具体的保安措施上，更体现在计算机数据的安全性上。

因此，在计算机机房规划、设计、建设过程中，除加强一般性的保安监控措施外，特别要考虑数据的保存、传输的安全。

5.在设计中还应保证机房的防火、保温、隔音、防结露、防尘、防水、防潮、防鼠、防静电、环保等要求。

二、设计依据

1.《计算站场地技术条件》GB2887-2000

2.《计算站场地安全要求》GB9361－88

3.《计算机机房设计规范》GB50174－93

4.《计算机机房活动地板技术条件》GB6650－86

5.《处理涉密信息的电磁屏蔽室的技术要求和测试方式》BMB3---1999

6.《计算机数据系统防雷保安器》GA173－1998

7.《建筑防雷》IEC1024-1：

1990

8.《高层民用建筑设计防火规范》GBJ45

9.《建筑内部装修设计防火规范》GB50222-95

10.《低压配电设计规范》GB50054－95

11.《建筑装饰工程施工及验收规范》JGJ73-91

12.《电子计算机机房施工及验收规范》SJ/T30003－93

13.《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150-91

三、设计要求

1.机房方案的整体性要求

应将核心机房的所有相关功能和要求所涉及的工程看作一个整体，并进行统一的设计。

包括建筑装修、电力供应、空气调节、消防灭火、弱电控制等所有机房所涵盖的系统。

在工程意义上，要求整体机房方案提供商应具备从前期规划设计、中期施工，到后期的调试、开通，直至终身的维护服务的全过程能力。

2.机房的可用性及保障业务连续性要求

鉴于本院保障业务连续性的重要程度，在核心机房的设计中，可用性指标必须达到或超过99.999%，须考虑采用UPS单机内部的功率模块并联和热更换结构，和其它高可用性低成本的NCPI设备，充分提高持续无故障时间以保障核心机房的高可用性，同时尽量降低维护时间和维护成本。

3.机房关键物理基础设施（NCPI）智能化集中管理的要求

应参考美国可用性研究中提出的NCPI理念，以系统性的思维方式看待机房基础设施以指导本核心机房的规划、设计、实施、维护、管理及评估行为。

NCPI系统包含机架支撑、电力供应、空气调节、系统管理、相关服务以及凡是与网络环境可用性有关的环节。

在本核心机房的设计中，应尽量采用统一品牌/厂商的设备，以最大可能的提高NCPI设备之间的集成性和适应性。

在以上设备/功能中，至少应包括：

集中、统一、易用的管理界面，冗余和远程电源管理功能，机房整体环境以及重点机架微环境监测/报警功能，并且尽量集成机房的摄像监控、门禁等安全防范功能。

4.应考虑生命周期的整体拥有成本（TCO）

IT物理基础设施，包括机房、空调、UPS、机架等，是核心机房正常化运作的基础。

在设计机房的安装容量时，不仅应考虑最初设备的资金投入，更应从机房生命周期的整体拥有成本（TCO:

TotalCostofOwnership）考虑。

整体拥有成本既包括机房设备的资金投入，也包括了这些设备升级的成本以及维护和运营的一切支出。

供电和制冷设备，电力和维护都是TCO的重要方面。

应尽量采用模块化、可伸缩组件设计的设备。

第二部分具体设计

一、机房平面规划

1.核心机房的功能划分

⏹主设备区

位于二层机房，位于轴线A-B/1-6之间，约253平方米，为独立的消防分区。

主要摆放机房核心IT设备、电话程控交换机、音视频控制等。

⏹消防气瓶间

位于二层机房，位于轴线A-B/1-2之间、西侧，约14平方米。

用于摆放有管网式气体灭火系统的气瓶和控制设备等。

⏹机房监控/办公区

位于二层机房，位于轴线B-E/3-6之间，约56平方米，为独立的消防分区。

主要为了方便管理、维护人员办公。

2.各功能区设计指标

主设备区

⏹级别：

A级

⏹开机时温度范围：

夏季23±2℃，冬季20±2℃

⏹温度变化率：

<5℃\h并不得结露

⏹相对湿度：

45%-65%

⏹照度：

不小于400Lx；同时设机房疏散指示灯、安全出口标志灯；应急备用照明照度不小于40Lx

⏹空气含尘浓度：

在表态条件下测试，每升空气中大于或等于0.5μm的尘粒数，应少于18,000粒

⏹空调系统新风送风量应满足国家标准

⏹应采取消声和隔声措施。

在计算机系统停机条件下，机房整体噪声小于68dB；

⏹无线电干扰场强，在频率为0.15～1,000MHz时，不应大于126dB；磁场干扰环境场强不应大于800A/m。

⏹为了确保信息资料不被泄密，机房内采用手机屏蔽设备；不设置固定电话。

⏹在计算机系统停机条件下，主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。

若辅助房间内有强烈振动的设备时，设备及其通往主机房的管道，应采取隔振措施。

⏹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。

3.主设备区机架排布方案

机柜排列方式采用冷热通道，提高空调效率

机房内的机柜排列成多排，机柜背对背放置，机柜正面为冷通道，两排机柜中间为热通道。

采用冷热通道的配置方式，避免冷风、热风的混合而造成空调制冷效率的降低，提高空调的运行效率。

空调机组安装在机房的一侧，空调的回风正对机柜中间的热通道，空调机组室内机采用下送风，通过机房高架地板冷风道的出风口，把冷风送到机柜，机柜排出的热风通过热通道到回到空调机组。

二、NCPI设备规划

网络关键物理基础设施（NCPI）是信息技术（IT）和电信网络所依赖的架构基础。

它是业务的“主干”，其部件为信息技术设备提供电源、冷却、机房、安全性、防火和布线功能。

应将NCPI看作一个整体进行设计。

这些关键的NCPI部件以及与管理系统和服务所支持的无缝端对端系统的集成。

要设计和部署可以达到预期性能的架构清晰的集成系统，

1.电力供应系统

1.1电力供应系统组成

总体上，核心机房的电力供应系统由下图所示意的部分组成：

1.2市电供应

核心机房的市电供应须保证取自不同变压器的双路供电线路、电压为380V的三相四/五线制的交流电源，带末端互投。

（1）总电力需求按最终期预测如下：

⏹IT设备用电量（即UPS功率）：

2x80KVA+1x40KVA

⏹精密空调：

4x40KVA

⏹新风及排风系统用电：

⏹照明用电：

2~4KVA

⏹消防及安全防范系统用电：

2~4KVA（可用UPS供电）

⏹辅助/维护设备用电：

2~4KVA

1.3不间断电力供应

在本核心机房设计中，建议采用APC公司的英飞供电解决方案来保护整个计算中心内的不同设备。

APCInfraStruXure整机采用模块化热插拔技术。

模块化结构可以使得系统结构更加清晰，降低系统的复杂度，提高系统的可靠性；模块化热插拔技术可以使得系统的配置随需要任意调整。

例如，模块化结构减少了备件的数量，避免购买大量备品备件，浪费资金；模块化结构大大降低了设备维修时间，不需要UPS厂商专业工程师，就可以及时排除故障，保障系统的连续运行；一个功率模块发生故障，只会影响10KVA的功率输出，其他模块仍然可以正常运行，普通UPS将会影响到总输出；模块化结构可以实现单机冗余，且冗余度可以随负载量的变化自动调整，其可用性要高于两台普通UPS并联；模块化结构在IT设备上已被广泛使用（如：

小型机、大型机），这种结构是各种设备发展的方向。

功率模块实质上是一个不带电池的独立UPS。

每一个功率模块最大可支持10KVA/10KW的功率。

用户每添加一个电源功率模块，就可使Symmetra™PXUPS增加10KVA/10KW容量（或使UPS的冗余度得到提高）

机房目前需要重点保护的设备有服务器、磁盘阵列、交换设备、网络设备等，目前负载为100KW，相当于不超过120KVA；未来设备规模扩大后，负载测算为200KVA左右。

我们推荐使用三套SymmetraPX80kWScalableto80kWN+1系统，备用时间为1小时。

具体型号配置如下：

⏹UPS主机柜体：

3组，SymmetraPX80kWScalableto80kWN+1冗余设计，其中两组内含10KW/KVA功率模块9个，另一组含10KW/KVA功率模块5个可以通过增加功率模快的方式扩展到80KVAN+1。

黑色，19英寸机柜，深度为1070mm

在保护投资方面，每台设备的功率可以从10KVA（N+1，两个功率模块）增长到80KVA（N+1，9个功率模块），可以保证用户不提前投资，并做到“边成长边付款”节省投资规模。

在可靠性、可用性方面，使用3套SymmetraPX80kWScalableto80kWN+1电源系统保护一期所有200KVA左右的负载。

方案中，每个电源模块为10KVA，目前的负载情况下，SymmetraPX80kWScalable具有N+1冗余，保证99.999%高可用性。

由于ISX电源系统采用模块冗余化设计，负载由多个10kVA的功率模块均担，当有一个模块故障时，相当于多机并联冗余系统中的单台UPS故障。

由于增加了一个10KVA功率模快，具有N+1冗余，具有双机并联冗余的特性。

可以最高实现80KVAN+1扩容方式。

SymmetraPX80kWScalableto80kWN+1,400V

可随数据中心的发展扩展到80KW/80KVA的高效3相UPS。

适用于中小数据中心或大型数据中心的单个区域。

型号：

SY80K80H

输出

输出功率容量

80 kW/ 80kVA

最大可配置功率

80 kW/ 80kVA

额定输出电压

230V,400V3PH

输出电压可调范围

Configurablefor380:

400or415V3Phasenominaloutputvoltage

满负载效率

94.00%

输出电压失真

Lessthan3%

输出频率（与主频率同步）

47-53Hzfor50Hznominal

波峰因数

Unlimited

波形类型

Sinewave

输出连接

（1）HardWire5-wire（3PH+N+G）

（2）ScrewTerminals

输入

旁路

Built-inStaticBypass

额定输入电压

400V3PH

输入频率

50/60Hz+/-5Hz（autosensing）

输入端子类型

HardWire5-wire（3PH+N+G）

工作电压范围

304-477V

电池与运行时间

电池型号

标称48V电池组-作为后备电源

预装电池

8

典型充电时间

2 小时

半载典型后备时间

13.7 分钟（40000瓦数）

满载典型后备时间

3.5 分钟（80000瓦数）

通讯与管理

接口端口

接点闭合,10/100Base-t以太网接口，用作web/SNMP/Telnet管理,灵巧插槽

可用的智能插槽数量

2

预装SmartSlot™卡

AP9617

有声报警

电池供电报警，低电报警

紧急关断

Yes

物理指标

高

2070.00 mm

宽

1219.00 mm

深

902.00 mm

设备安装有效高度

42U

净重

1480.00 KG

运输重量

1537.55 KG

运输高度

2311.00 mm

运输宽度

1499.00 mm

运输长度

1054.00 mm

颜色

黑色

每个运输托盘上产品数量

1.00

环境

工作环境

0-40 °C

工作相对湿度

0-95%

操作高度

0-3000米

存储温度

-15-40 °C

存储相对湿度

0-95%

存储高度

0-15000米

听觉噪音距设备表面1m处

71 dBA

在线运行发散热量

15696.00 BTU/hr

保护等级

IP20

相符性

管理机构认证

CE,EN50091-1,EN50091-2,EN/IEC62040-3,ISO14001,ISO9001

标准质保

1年维修或更换服务

保护等级

IP20

**UPS带50%额定容量负载放电至关机后，重新充电到90%电池容量所需时间。

SY80K80H基本性能

有声报警

自动内部旁路

自动自检

并联电池模块

电池保护和电涌插座

可配置为N+1内部冗余

前面维护

满额定功率kW等于kVA

兼容发电机

热插拔电池

热插拔模块

兼容英飞管理器

输入功率因数校正

智能电池管理

可管理的外部电池

模块化设计

网络管理

可编程频率范围

冗余智能模块

可升级电源容量

可扩展的运行时间

SmartSlot插槽

温度补偿电池充电

用户可更换电池

用户可更换的模块

SYMMETRAPX10KWPOWERMODULE,400V

APC SymmetraPowerModule,10kW/10kVA,输入 400V3PH/输出 400V3PH,设备安装有效高度3 U

型号：

SYPM10KH

输出

输出功率容量

10 kW/ 10kVA

最大可配置功率

10 kW/ 10kVA

额定输出电压

400V3PH

满负载效率

94.00%

输出电压失真

Lessthan3%

输出频率（与主频率同步）

47-53Hzfor50Hznominal

波峰因数

Unlimited

波形类型

Sinewave

输出连接

（1）HardWire5-wire（3PH+N+G）

输入

额定输入电压

400V3PH

输入频率

45-65Hz（autosensing）

输入端子类型

HardWire5-wire（3PH+N+G）

工作电压范围

340-460（400V）V

通讯与管理

有声报警

电池供电报警，低电报警

物理指标

高

133.00 mm

宽

432.00 mm

深

610.00 mm

设备安装有效高度

3U

净重

26.36 KG

运输重量

31.82 KG

运输高度

273.00 mm

运输宽度

559.00 mm

运输长度

832.00 mm

颜色

黑色

环境

工作环境

0-40 °C

工作相对湿度

0-95%

操作高度

0-999.9米

存储温度

-40-70 °C

存储相对湿度

0-95%

存储高度

0-999.9米

听觉噪音距设备表面1m处

64 dBA

在线运行发散热量

11611.00 BTU/hr

相符性

管理机构认证

cULListed,FCC15部分A级,ISO14001,ISO9001,列出的UL

标准质保

2年内维修或更换

1.4电源分配系统

⏹输入输出配电柜：

3个，UPS输出至负载机柜的配电，同时包括UPS所需的机械式维修旁路系统，可通过UPS控制到每路输出配电的运行状态，黑色，19“标准机柜外形，深度为1070mm，重量390KG

英飞的机房专用精密配电柜InfraStruXure®PDU40kW400V/400VW/MBP

所使用的配电柜有特点以下：

1.可以同时提供上走线和下走线两种配线方式。

这样可以根据需要灵活利用电缆沟或吊顶内桥架为弱电机房和配电间供电。

2.在配电柜的输出端，提供4组支持热插把空开的电力母排，每个母排可扩展安装21个单极空气开关。

这样可以如上图所示，有四个输出配电分区，使日后的管理更加清晰，避免开关混乱造成人为故障。

3.在配电柜的输出端预留有大量的空开安装位置，为今后空气开关数量增加做好准备，所有的开关具有热插拔的性能。

4.配电柜各输出支路空开使用美国原产的ABB，采用模块化热插拔结构，在对负载调平衡时，不必对全部负载断电，大大提高了系统的可用性。

5.所有的开关都可以设计成具有可管理、可监控的，通过相应的管理可以实现预防性的维护。

同时也便于实现负载的扩容。

InfraStruXure®PDU40kW400V/400VW/MBP

远程控制至单个插座的电源并通过本地和远程显示器监控总功率损耗。

型号：

PD40H5HK1-M

输出

额定输出电压

230V,400V3PH

输入

额定输入电压

400V3PH

输入频率

50/60Hz

最大输入电流

155A

负载容量

40 kVA

物理指标

净重

844.55 KG

高

2070.00 mm

宽

597.00 mm

深

914.00 mm

运输重量

867.27 KG

运输高度

2184.00 mm

运输宽度

914.00 mm

运输长度

1219.00 mm

颜色

黑色

环境

工作环境

0-40 °C

工作相对湿度

0-95%

操作高度

0-3000米

存储温度

-15-45 °C

存储相对湿度

0-95%

存储高度

0-9000米

相符性

管理机构认证

CE,TUV

标准质保

1年维修或更换服务

基本性能

告警门限

断路器面板

前面维护

本地监控和基于web的监控

符合UL要求

多品种

远程管理能力

最小占地面积

系统可移性

顶端和底端电缆入口（标准）

降压、升压、隔离变压器

各种应用

回转系统旁路

2.英飞机柜系统

2.1设计原则

随着信息化的进一步发展，计算机房设备的机架化已经成为必然趋势，2004年IDC的统计结果表明，服务器、存储设备、网络设备、通信设备的机架化已经超过了60%。

因此在选用机柜上要考虑到布线、电源、及通风散热。

2.2APC机柜简介

美国APC公司早在1999年就开始研究机房基础设施，并最早提出了“机柜就是数据中心”的观点。

在机柜这个微观数据中心里，APC机柜充分考虑到布线、电源、及通风散热对数据的影响。

APC机柜具有先进的增强热量管理、综合完善的线缆管理和有效的电源分配方案，安装使用方便，并保证了机柜设备的兼容性，是专门为满足今天及未来数据中心环境需要而设计的新一代、高品质机柜。

NetShelter机柜突出性能优势：

1、先进的热量管理技术

NetShelter机柜全通风前、后门采用“超级网孔”设计

►提供业界最高64%的通风面积

►每U空间具有20in2的开放空间（前后门）

►全面满足要求苛刻的服务器散热的需要

2、完善的线缆管理

►多达12个线缆入口，满足高密度布线安装的需要

►独特的顶部走线的创意，适合各种机放环境的需要

►机柜后部“专用布线通道”设计，数据、电源线缆各行其道，更安全更可靠

3、专业的电源分配设计

NetShelter机柜专业的电源分配设计，为机柜应用提供各种类型可靠的电源分配方案，并可选配独特的机柜级别负载电流指示及电流远程监视功能。

4、良好的兼容性

摆动把手门锁

多个接地螺栓为机柜内机架式设备提供接地方便

底部线缆管理

采用开放式底

部设计

专用线缆通道：

提供完善的线缆管理

机架空间“U”位置标识

可两面开启的后门

可快速拆装

的前后门

机架式PDU

（电源分配器）

环境监测附件

可快速拆装并可锁定的侧板

超级网孔门：

保证散热气流最大化

选装各种最好性能产品的需要。

NetShelter机柜灵活、中立的结构设计，使其能安装来自各个不同厂商的机架式服务器、网络设备产品，适应用户在一个机柜

NetShelterSX42U600mmWidex1070mmDeepEnclosure

面向中低密度服务器和网络应用的标准机柜。

宽度较窄，可节省数据中心的空间。

高度为42U，可以轻松地滚动通过房门。

型号：

AR3100

物理指标

净重

125.09 KG

高

1991.00 mm

宽

600.00 mm

深

1070.00 mm

带稳定支腿时的净深度

1278.00 mm

运输重量

144.55 KG

运输高度

2118.00 mm

运输宽度

899.00 mm

运输长度

1219.00 mm

载荷能力（静态负载）

1363.64 KG

载荷能力（动态负载）

1022.73 KG