數據中心與指揮中心機房設計的異同分析

文｜浙江機電職業技術學院 吳子云

浙江廣信智能建筑研究院 葉建云 趙 勇

1 前言

近年來，電子信息技術迅猛發展，建設可管理、高可靠性的數據中心已經成為智能建筑行業關注的焦點。為加強電子信息系統機房的工程設計質量，住房和城鄉建設部發布了國家標準《電子信息系統機房設計規范》（GB 50174-2008），于2009年6月1日起正式實施。規范為新建、改建和擴建建筑物中的電子信息系統機房提供了設計標準。新規范的實施推動了機房建設的標準化進程，為機房建設的技術和理念提供了導向和指南。

在實際機房建設中，建設方在單獨對待數據中心及指揮中心的設計上經?；煜拍詈驮O計理念。在設計需求中不是顧此失彼就是主次并重、浪費投資，甚至在項目設計、招標投標、施工等過程中，有的建設方對應標單位資格都不做限制，導致部分工程的實施由不具資質和實施技術、經驗的單位承擔。

2 數據中心與指揮中心的區別

數據中心和指揮中心機房是電子信息系統機房的兩個重要組成部分，但是兩者又有明顯的區別，在設計中必須區別對待。

2.1 功能側重點不同

數據中心主要為大量IT設備提供安全運行場所，保證所服務IT設備的電力、制冷、網絡供應等具有不間斷性。數據中心一般采用遠程控制，無人值守，建設理念主要“以機為本”。一切環境、設施均以適合IT設備運行為目標。

指揮中心常用于政府、公安、軍隊、氣象、衛星發射中心、地質勘探、大企業等，通過高效的信息獲取通道所需的相關信息，如視頻圖像、人員物資調度部署情況、過程控制的實時監測數據等，將其匯集整合并利用電視墻、投影幕、流程圖等方式呈現，為相關控制人員或指揮決策者提供參考信息，實現生產指揮、后勤保障、應急指揮等功能。功能及使用方式決定指揮中心24小時有人值守，建設理念要“以人為本”，著重考慮工作人員操作控制的方便和舒適性。

2.2 設計目標要求不同

數據中心設計一般有四個方面的需求：

（1）保障IT設備可靠運行。

（2）延長IT設備使用壽命。

（3）保障維護管理人員身心健康、方便管理及維護。

（4）滿足特殊業務的需要。

指揮中心設計除要求以上四點外，還要求保障指揮決策系統的可靠運行，滿足應急調度指揮使用需要。

2.3 設計內容、范圍不同

數據中心工程通常包含土建裝修、UPS及油機、電氣配電、防雷接地、空調新風、綜合布線、集中監控、KVM、消防九大系統；指揮中心除裝飾、電氣配電、防雷接地、布線等以外，主要側重于中心集中顯示系統、中控系統、視頻會議系統等。此外，二者的空調及消防系統的設計內容也有差異。

3 數據中心機房的設計

數據中心機房的設計宗旨是“以機為本”，重點考慮可用性、節能、環保指標。整體機房設計方案應著眼于機房約8～15年的生命周期來規劃，將初期建設投資和生命周期的維護成本有機集合，設計出總擁有成本（TCO）和可用性最佳匹配的數據中心方案。

3.1 機房選址

機房選址要考慮機房位置、朝向、面積、層高、通道、承重、加固、周邊環境等情況，結合機房等級進行規劃設計。

位置：數據中心應建立在電力供應可靠，遠離水災、火災、強噪聲、強磁場、強振源、易燃易爆品及大氣污染物濃度超標的區域；擬建在多層建筑物內的數據中心還應考慮設備運輸通道、管線敷設、雷電感應、空調室外機安裝位置等條件。

承重：數據中心機房內主要安裝服務器、精密空調、UPS、蓄電池等重型設備，對機房樓板的承重要求較高。在選址上需要著重考慮擬建數據中心機房樓板的承重指標。

朝向：數據中心機房主要安裝服務器等設備，發熱量大。為降低機房精密空調負荷，達到節能效果，數據機房不宜設置外窗，機房及空調室外機安裝方向不宜朝南。

層高：數據中心機房選址應考慮地板下送風靜壓箱空間、機柜設備安裝空間以及天花板內消防管道等走線空間，機房梁下凈高宜大于3.1m。

3.2 機房分級定位

根據機房應用的重要性，參照《電子信息系統機房設計規范》（GB 50174-2008）的規定將擬建機房定位為A、B、C三級中的某一等級。從經濟角度考慮，也可以按照重要性將機房各區域、各系統各自定級，分別按照不同的等級設計。其中A級為最高等級，需要建設容錯系統；B級次之，需建設冗余系統；C級為基本應用等級。異地備份機房需與原機房等級相同。

3.3 機房布局

區域劃分：機房區域劃分應該根據機房IT系統運行特點、機房所服務單位業務特點、人流物流通道及設備的具體需求來定，一般劃分為主機房、輔助區、支持區、辦公區。金融行業數據中心機房對信息安全要求更高，需要按管理職能進行細分，一般還將主機房劃分為核心區、一般服務器區、測試區、打印室、介質室等；郵政部門業務類型比較復雜，既有郵政綜合業務，也有金融業務，一般按照業務類型將主機房劃分為金融網區、綜合網區等。為保證機房安全，一般將經常需要檢測維護的設備所在區域，如空調區、UPS區、運營商接入區等單獨劃分并分隔人流通道。有對外參觀需求的機房還需設計合理的參觀通道，保證既可輕松地將機房效果完美展示給參觀者，又不使參觀活動影響到機房的正常運行。功能區域的劃分應盡量提高機房空間的利用率，并綜合管理方便性、人流通道、物流通道、管線敷設路由、空調氣流組織、空調上下水及冷媒配管通道、新風送風風道、消防防護區分區等進行科學合理的規劃布局。

隔離：機房各大功能區之間宜采用輕質磚墻隔離，在大功能區內的管理區域可采用經濟適用的網格柵欄隔離，對經常有人員進出維護的區域可以采用防火玻璃隔離以減少該區域灰塵對其他區域的影響。精密空調區域與非空調區域之間宜采用中空玻璃或彩鋼板墻隔離，以防止隔墻內外溫差造成結露。

機柜排列：為提高空調系統制冷效率，機柜應采用“面對面、背對背”的冷熱通道布局。機柜排列應該配合機房門的位置及合理的氣流組織，設計中在留出必要的設備搬運、維護通道的同時，宜按照最大機柜數量布局。在布置機柜時，應根據每個機柜計劃部署的設備類型、負荷合理調整各機柜位置，將發熱量大的機柜布置在制冷效果好的區域，盡量使IT設備布局符合擬建機房最合理的氣流組織的要求，以達到最佳的制冷效果，降低能耗，提高可用性。

制冷氣流組織：機房應因地制宜，根據機房形狀、區域劃分、設備布局、頂梁高度等設計最適合的氣流組織。一般3kW/RACK密度以下的機房可以采用地板下送風方式，利用機柜與天花間空間自然回風或天花板內回風；3kW/RACK～8kW/RACK密度的機房宜采用機柜排制冷的水平送風，縮短送、回風路徑，提高制冷效率；個別8kW/RACK以上密度的機房宜采用機柜氣流遏制系統或制冷背板制冷。

走線路由：為提高空調送風效率，建議機房強弱電均采用上走線方式，以解放地板下空間，減少線槽對空調風道的阻擋，提高送風動壓。強電、弱電走線可以采用垂直分層方式布置，這種方式與傳統的樹型走線方式相比，線纜敷設長度縮短一半，既降低建設成本，也降低后期維護難度。

燈具位置：為保證維護操作的照明，燈具安裝位置應該位于冷、熱通道正上方，適合采用帶狀安裝。

3.4 裝飾設計

機房裝飾設計中的頂、地、墻、隔斷、門、窗、孔、洞應以滿足“八防”（防火、防塵、防水、防振、防磁、防雷、防蟲鼠、防外界熱輻射）為宗旨，兼顧美觀大氣和經濟適用。

3.5 配電設計

雙電源供電：為提高機房供電系統的可靠性，宜采用雙路電源供電，可以是兩路不同的市電電源，也可以采用市電電源+備用油機，以保證機房供電的不間斷性。

UPS：是IT設備供電的核心，機房電氣系統的可用性主要取決于UPS系統的供電方式。設計中可以根據機房建設方的實際情況，平衡考慮投資規模和可靠性來設計UPS供電方式。常用的供電方式有單機供電、冗余并機供電、單機雙總線供電、多機雙總線供電等。

電源防雷：機房防雷主要防范電力線纜傳導的浪涌、雷電流，一般采用多級泄流方式保護終端IT設備?？梢栽陔娫慈霊籼幇惭bA級防雷器，在機房動力配電柜中安裝B級防雷器，在UPS輸出配電柜中安裝C級防雷器，每一級之間導線長度需要大于15m，不足15m的需加裝防雷耦合器。運營商為機房提供的入戶光纜不應采用帶金屬芯光纜。

接地系統：機房通常采用聯合接地系統，在機房內設置等電位網，將安全保護接地、防雷接地并入等電位連接，再將等電位網與大樓專用接地極可靠連接，要求接地電阻＜4Ω；為消除與大樓接地的耦合以及與其他接地的耦合，IT設備直流工作接地一般單獨連接，要求接地電阻＜1Ω；交流工作接地隨電源引入，不再重復接地。

輔助插座：為方便機房清潔及應急維護，應在機房墻面安裝一定數量的市電輔助插座。

柜內連接：柜內電源分配是整個供配電系統的最后一個環節，卻經常被大多數業主忽視。機房供配電系統是一個完整的鏈條，系統整體可靠性取決于最薄弱的一環，因此柜內連接應該采用高可靠性的專用電源分配單元（PDU），輸入采用IEC 60309工業連接器，輸出采用插接更牢固的IEC 320 C13或C19插座，PDU上不宜設置開關。

智能配電管理：機房建成投入使用后，隨著時間推移各個機柜中的服務器不斷增加或搬遷，一段時間之后每個機柜的功率無從知曉，在柜內增加新服務器時或許就會超過配電線路負載使空開跳閘，導致整個機柜斷電造成嚴重損失。因此實時檢測每個機柜配電回路的開關狀態、電流大小等參數尤其重要。機房設計時應充分考慮智能配電管理，將其納入機房集中監控系統，可對風險做出預警。

3.6 空調設計

數據中心的空調設計主要涉及機房專用空調的制冷量、送風量、加濕量、新風量。

機房新風按照維持機房正壓效果所需新風量計算，風量太小不足以維持正壓，風量太大會增加機房專用空調負荷。

機房專用空調位置應根據機房氣流組織布局；空調型號選擇應根據冷量匹配及風量匹配結果綜合選擇，制冷量根據機房熱負荷計算，風量根據氣流組織及機柜熱密度計算，加濕量根據新風量計算。

3.7 消防設計

數據中心機房消防設計主要有火災自動探測報警、柜式或管網氣體滅火、細水霧滅火系統等。

機房應建設火災自動探測報警系統和自動滅火系統，滅火系統宜采用氣體滅火或超細水霧滅火，禁止使用水噴淋系統。滅火系統可根據防護區面積、空間選擇預制滅火系統或管網滅火系統。消防系統應與供電系統、新風系統、門禁系統聯動，在火災發生時切斷電源，關閉防火閥，聯動門禁處于開門狀態。

3.8 綜合布線

數據中心機房的綜合布線設計主要是涉及銅纜、光纖、智能配線架等。

現代IT應用中，服務器離開網絡其計算將毫無用處，機房建設應為每個服務器機柜建設綜合布線系統。設計時可根據設備部署方案計算每個機柜的信息點數量，充分考慮服務器電口、光口、KVM遠程管控端口的需要，布設銅纜網絡和光纜網絡，采用機架式模塊化配線架敷設信息點。大中型數據中心IT設備數量眾多，在投資允許情況下宜優先考慮使用智能配線架，提高管理維護性能。

3.9 集中監控

數據中心的集中監控系統主要包含配電、空調、UPS、油機、新風、溫度、濕度、壓差、漏水、入侵探測報警、視頻監控、門禁管理。

機房應建設集中監控系統、實時監控動力設備（油機、UPS、空調、新風機、配電柜等）、機房環境狀況（溫度、濕度、壓差、漏水、電力等），建設安防系統監控關鍵區域視頻圖像、闖入報警等，建設門禁系統管理機房人員進出。

3.10 運維管理

數據中心的運維管理主要包括網絡管理、服務器管理、軟件平臺、KVM切換。

為提高機房運維管理效率，減少直接進入核心區域的次數以保證機房的潔凈，宜建設IT設備遠程控管系統。機房日常的網絡、服務器、軟件平臺管理、升級、維護可以采取專業外包方式運作，降低自身的運維成本。

4 指揮中心機房的設計

指揮中心機房的設計宗旨是“以人為本”，除指揮調度系統本身的可靠性外，重點結合人體工程學，考慮人員值班、觀看顯示屏幕、操作控制、會議討論的方便舒適性。

4.1 機房選址

指揮中心屬于機關、企業的核心設施之一，一般建在機關、企業所在的大樓中。指揮中心機房主要安裝顯示設備、會議設備，用于值班人員辦公及應急指揮調度，著重考慮的是層高和空間布局，承重要求不大。指揮中心高度、面積應根據顯示屏幕尺寸確定，對顯示屏幕要求大的指揮中心，對高度及面積均有較高的需求，大跨度的鋼結構建筑最為理想。

4.2 機房布局

區域劃分：指揮中心通常劃分為指揮大廳、決策室、后臺支持機房。指揮大廳安裝顯示系統、操作控制系統，為值班人員提供實時數據、圖像、告警信息，以便其及時采取相應措施；決策室用于應急指揮時討論決策；后臺支持機房安裝網絡接入設備、圖像數據處理設備、控制設備、存儲設備等支持指揮中心運行的IT設備，以數據中心機房標準建設。

設備布置：指揮中心主要安裝大屏顯示設備及操作控制臺。顯示屏一般采用背投幕或液晶拼接屏，直線型安裝或弧形安裝；操作控制臺可分排或弧形安裝。

照明：指揮中心凈高一般在4m以上，有的甚至高達7m，此時使用普通格柵燈盤很難達到500lx照度，建議使用大功率筒燈，既滿足照度要求又可以忽略眩光。另外在顯示大屏幕后方的墻上應安裝燈具解決維修照明問題。

4.3 裝飾設計

指揮中心裝飾工藝要求與數據中心一樣也具有“八防”需求，另外指揮中心的裝飾用材力求大氣、色調舒適，適合長期有人值守工作的需要。宜在決策室與指揮大廳之間采用通透的玻璃隔斷，并將決策室地板加高便于決策者觀看大屏幕。

4.4 配電設計

指揮中心電氣系統應采用A類標準，對電源供應的不間斷性要求極高，應配備雙電源供電和2N系統的UPS配電。其防雷系統、接地系統與數據中心類似，終端配電稍有不同，因顯示設備建成后基本不做增減、遷移。

4.5 空調設計

指揮中心設備數量、功率均較小，空調側重于人員使用，因此在設計時以舒適性空調為主。設備制冷可采用在指揮大廳顯示設備后部的天花內安裝管道式空調，在顯示設備正上方的天花上開出帶狀格柵風口，向下垂直送風以中和、冷卻顯示設備排出的熱風的方式。人員制冷可以依靠中央空調，采用吸頂式舒適空調做應急備份，在決策室安裝柜式舒適性空調。

因長期有人值守，指揮中心的新風系統是關鍵系統之一。新風系統宜采用換氣式系統，新風量按照每人每小時40m3計算，新風口、排風口應合理分散布置，不應直接朝向維護人員。

4.6 消防設計

指揮中心同數據中心一樣，應建立火災自動探測報警系統和滅火系統。但是由于其容積巨大和24小時有人值守等原因，采用氣體滅火或超細水霧滅火都有一定局限性。一是投資較高、滅火成本高；二是有人24小時值守不會聽任火勢蔓延，勢必在剛起火階段就將其撲滅。綜合考慮，宜使用手推式干冰滅火系統。指揮中心內幾乎遍布電氣設備，不允許使用水噴淋滅火系統。

4.7 綜合布線

指揮中心的綜合布線除各操作臺、顯示屏的網絡布線外，還有顯示屏的VGA信號點布線、RGB信號點布線、控制信號布線、音頻布線。指揮中心通常有大量的音視頻信號輸入，采用矩陣、邊緣融合器、畫面分割器等處理切換之后輸出至顯示屏和音響，通過中控系統、KVM系統進行控制，各種信息點的分布、連接形式遠比數據中心復雜，應科學合理地規劃弱電線纜走線路由，避免未來影響顯示屏的維護。

4.8 顯示上墻

指揮中心顯示系統經常采用背投幕（邊緣融合）、超窄邊液晶拼接、電視墻等方式組合為大屏幕，并利用圖像處理技術將畫面進行融合或分割，結合中控系統的預制編程，以便進行多種快捷靈活的組合顯示，播放相關的視頻、流程控制圖像等信息。

4.9 決策指揮

決策室宜建設視頻會議系統，方便遠程進行會議；建設一套投影系統共享指揮大廳大屏顯示畫面，方便決策者第一時間了解現場情況和決策執行情況。

5 結束語

數據中心與指揮中心往往是一個機房工程的兩個不同部分，互為補充，但是考慮重點不同，在以數據中心或指揮中心為主要部分的電子信息機房工程設計中要區別對待，要考慮投資合理，標準定位要求應適可而止。在實際機房工程設計中還應重點考慮綠色環保和節約能源的問題。參考文獻

1《電子信息系統機房設計規范》（GB 50174-2008）.中華人民共和國工業和信息化部

2《電子信息系統機房施工及驗收規范》（GB 50462-2008）.中華人民共和國工業和信息化部

3 張成泉等.機房工程.北京：中國電力出版社，2007