網絡中心機房技術改造概述：記中國建筑設計研究院網絡中心機房改造工程

孫鳶飛/劉斌梅/胡建軍/馬盟雪/肖昕宇（中國建筑設計研究院，北京 100044）

1 網絡中心機房的建設目標

中國建筑設計研究院網絡中心機房是全員辦公自動化與通信自動化的核心機房，它肩負著全院網絡數據的集中處理、存儲、傳輸、交換和管理的重任。此次網絡中心機房改造工程，是在現有機房內做全面升級和技術提升，涉及到的主體設備部分包括：供配電電源管理、無管網氣體滅火、機房環境監控、機架式網絡設備、恒溫恒濕精密空調等。

網絡中心機房改造工程的改造目標是：

1）技術做到：高水平、高標準、高技術；

2）裝修做到：現代、簡潔、美觀、大方，展現中國院的特點；

3）投資做到：物有所值、物超所值；

4）采購做到：主要設備材料采用招投標方式采購，貨比三家，性價比高。

工程管理采用項目經理（工程總指揮）負責制，本院其他相關部門通力配合，發揮各專業科室的工程技術優勢。

2 網絡中心機房改造前的現狀

在中國大中小城市中，有許多維持運營了十幾年的老機房，都急需進行擴容改建、翻新改造、異地重建、災備冗余。在這十幾年中，網絡帶寬以指數曲線的速度迅速增長，一躍而發展到今天的獨享千兆到桌面。在這一發展過程中，信息中心機房的網絡設備在不停地新增或是替換，勢必造成機柜里里外外的各類電纜數不清、理還亂，UPS不間斷電源勉強支撐著不斷增加的網絡設備工作。中國建筑設計研究院的機房也建設于十幾年前，為了保證機房中不斷增加的各種IT設備正常運行，只能不斷地補充空調機，前后安裝了4組VRV空調、2套吸頂式空調以及1臺立柜式空調。

圖1 歷經十幾年的機房維持著全院網絡運行

圖2 經歷無數次設備更新的網絡中心舊機房

圖3 機房改造流程圖

圖4 機房遷移示意圖

2010年，中國建筑設計研究院提出了爭做“BIM*設計先進企業”，而網絡信息中心舊機房已遠遠不能滿足三維圖紙設計、各專業協同設計的需要。加上信息技術發展突飛猛進，辦公自動化信息交互、網絡音視頻本地與遠程會議、IP數字通信替代傳統電話、云計算、物聯網等等，統統都需要高速網絡數據傳輸、大容量、集中式存儲設備、高度安全運行環境的電子信息系統支撐體系的中心機房，必須全面、徹底地進行更新和擴容。

3 網絡中心機房的改造建設

3.1 設計方案

2010年，由中國建筑設計研究院院設計運營中心、院行政管理部、院信息管理研究中心、院智能建筑工程中心相關人員組成“19號院局域網改造聯合設計小組”，并制定了由三個階段步驟組成的全院網絡全面改造計劃：

1） 萬兆主干、千兆到桌面的網絡布線工程設計與實施，從2010年底開始；

2）與未來網絡發展相適應的網絡中心機房工程設計與實施，從2011年3月開始；

3）三層（核心、匯聚與接入）網絡交換設備更新換代，網絡實現萬兆主干、千兆到桌面+服務器（思科）。UPS電源、精密空調（艾默生）滿足五年規劃，與德勝凱旋大廈的電子信息系統機房數據雙熱備份，同時作為德勝凱旋大廈數據中心的災備，于2011年8月完成。

3.1.1 實施步驟

網絡中心主機房位于3號樓地下1層（約53m2），其設備均處于24h運行狀態，也無法容納網絡改建將增加的全部設備。且工期較長，無法斷網施工，須采用雙網并存的建設方式。因院內房屋緊張，行政管理部暫無法提供機房擴建的空間，故占用網絡中心的培訓間作為機房改造的過渡，但在實施上存在二次施工的問題。

勘探了舊機房的現狀，設計小組召開施工方案討論會認真研究，制定了一整套保證全院網絡不中斷的工程實施步驟和施工方法。

把舊機房改造成新機房，總共分為三個階段：

1）第一階段（2011年3月7日～2011年5月2日），即：舊設備遷移、百兆網割接完畢

2）第二階段（2011年5月4日～2011年6月5日），即：百兆網二次割接、千兆網投入使用

3）第三階段（2011年6月6日～2011年6月13日），即：施工收尾保潔、調試驗收移交

圖5 網絡機房中期改造后設備布置平面圖

圖6 網絡機房末期改造后設備布置平面圖

在上述的第二個階段任務尚未結束的2011年初，網絡信息中心機房的改造工程設計中，就已經考慮到了對于今后BIM示范樓的網絡支撐能力。2011年中旬，院領導又組織全院建筑設計師競標設計本院三維設計大樓，即BIM示范樓?，F已決定從2012年開始拆除4號辦公樓，建設BIM示范樓。

3.1.2 系統設計與設備選型

此次機房技術改造，每一個子系統都經過了精細化設計，每一個設備都經過了院領導和各個相關專業設計師的挑選，每一種材料都進行了測試并封樣。

1） 經雙路市電互投供給一路三相四線制180A/3P電源；2） 消防電源獨立，來自本院消防電；

3） 一個低壓配電柜和一個UPS配電柜；4） 一個等電位連接箱；

5） 兩組55kW機房專用恒溫恒濕空調機組；

6） 兩套60kVA UPS不間斷電源系統并機供電，后備時間為0.5h；

7） 兩列網絡與服務器機柜的維護通道，全部采用無眩光吸頂式燈盤照明；

8） 在參觀通道可以看到的一側另加了一組藍光LED射燈，營造出機房的燈光藝術效果；

9） 網絡與服務器機柜的強電電纜與弱電電纜采用卡博菲橋架；

10） 一套無管網七氟丙烷滅火系統；

11） 一面鋼雙層氣密式鋼化防火玻璃隔墻、一扇對開門和一扇單開門，并帶有中國院logo圖案；

12） 三面防靜電彩鋼板墻面，并帶有隱形絲網印刷的中國院logo立體組合圖案；

13） 整個地面使用底部襯銅箔帶的永久性PVC防靜電地板，配上拉絲不銹鋼踢腳；

14） 一套軟水水處理裝置；

15） 一套機房環境監控系統，包括：供配電電源監控、攝像機+指紋+密碼的門禁、網絡視頻監控、UPS不間斷電源監控、空調主機監控、漏水檢測、消防報警信號監控等等；

16） 一組音視頻展示系統。

3.2 現場施工組織方案

1) 施工組織架構

施工組織架構圖見圖9。

2) 機房位置及設備布置

(1) 在既定的位置上精心布置

圖7 改造后的機房電力供應

圖8 彩鋼板墻面與防靜電卷材

機房位置在地下1層，凈高只有2.73m，機房內部總面積約83m2，原地位置與面積都不能改變、不能擴充。其中：走廊是東西走向，寬約2m；機房東西寬約12.55m，南北深約6.55 m；機房內部有一個32m2的小區域是培訓區。

(2) 協同設計

圖9 施工組織架構圖

圖10 室內效果圖

由本院智能建筑工程中心做功能設計和整體布局設計；由本院環境藝術設計院室內所做藝術效果設計，即美學設計。

(3) 設備安裝及室內裝修

A. 為了使運維人員和參觀者在不進入機房的情況下依然能夠了解到機房環境與設備運行狀況，在原有的輕鋼龍骨墻面基礎上，設計了防火玻璃隔墻和門；

B. 網絡與服務器機柜成2列背靠背布置，背后間距1250mm，正面距離墻面距離約1500mm，每一列為12臺機柜（高2000mm×寬600mm×深1100mm，在標準機柜的深度上，增加了100mm，保證了網絡設備前后兩面都可以布線，并且可以把機柜的門關上）；

C. 靠東墻一側安裝2臺機房專用精密空調機，2臺空調之間保留600mm檢修空間（為了美觀，特意設計安裝了一塊可拆卸的中國院logo玻璃飾板），采用上送風方式，空調機的天花板區域制作了帶導流板的靜壓箱；

D. 西側安裝2組UPS不間斷電源，距離西墻600mm的空間作為檢修通道，為了不破壞機房空間藝術效果，與UPS配電柜的連接特意采用了地面全密閉鋼制線槽走線方式；

E. 靠北墻西側設置2組供配電機柜（低壓配電柜和UPS配電柜）和1個等電位箱；

F. 靠北墻左、右兩側的對稱位置，也是網絡與服務器機柜布置區，設置了2組七氟丙烷氣體滅火柜，對應墻面安裝了1臺新風風機和1臺泄壓風機；

G. 地面全部采用永久性PVC防靜電地板；

H. 墻面全部采用永久性PVC防靜電彩鋼板，表面采用絲網印刷了隱形的中國院logo圖案，更為美觀；

I. 天花做淺吊頂，布置了5組無眩光吸頂式燈盤，1組LED藍光射燈專門用來投射到靠近走廊一側的機柜，達到夢幻般視覺沖擊效果。

3.3 現場調試

3.3.1 機房內部布線結構

機房的總高度只有2.73m，而網絡與服務器機柜高度超過2m，這就意味著天花不能做整體吊頂，地面也不能做任何高度的架空地板。既然不能使用架空地板作為空調下送風的設計，而利用機柜頂板作為空調風的導流通道，又勢必不能做過厚的吊頂，因為必須保證煙感、溫感、攝像機、吸頂燈盤和指示燈等的布線使用鋼管穿線。綜合考慮以上因素，機房內部布線在滿足使用功能要求和電氣工程規范的前提下，采取了如下技術措施來實現：

1） 地面不做防靜電地板，而采用防靜電卷材；

2） 天花只做淺吊頂，保證低壓電纜的穿鋼管敷設；

3） 天花邊緣處做局部吊頂，保證大電纜和供回水管路的暗埋敷設；

4） 網絡與服務器機柜的強、弱電電纜全部明線敷設，選用梯形電纜橋架；

5） 機房南北墻各設有一個主干電纜進出通道，與兩列機柜溝通；

6） UPS配電柜至兩列網絡與服務器機柜走梯形橋架，并沿機柜頂面的外緣布設；

7） 機柜之間的弱電線纜與主干橋架相連，并沿機柜頂面的內緣布設。

圖11 改造后的機柜間布線之一

圖12 改造后的機柜間布線之二

圖13 改造后的機柜間布線之三

圖14 改造后的機房外景之一

圖15 改造后的機房外景之二

圖16 改造后的機房空調及其送風口

3.3.2 人流、物流及出入口設計

1） UPS機柜四周留有檢修通道；

2） 空調機背面靠墻、三面留有檢修通道；

3） 兩列網絡與服務器機柜留有3條通道，通道寬度都超過了1250mm；

4） 一扇雙開門（寬1800mm）和一扇單開門（寬900mm）作為設備運輸和人員進出通道，每個門內均有疏散指示燈，走廊設有消防警報器；

5）玻璃墻一角貼投影膜，由機房內的投影儀和機房外的音響向參觀人員展示本院網絡中心機房運行與維護狀況。

3.3.3 空氣調節與氣流組織

1） 兩列網絡與服務器機柜全部采用全通透式結構；

2） 兩組各55kW的空調機組，一用一備，24h一輪巡，互為備用，時間均衡；

3） 空調室外機安置在北墻外，距機房內地坪高差2m；4） 帶有導流板的整體靜壓箱，做均壓送風；

5） 利用兩列網絡與服務器機柜的上頂板做空調風導流，保證了從靜壓箱到最后一組機柜的10m距離內都有流動氣流；

6） 北墻上安裝兩臺軸流風機（新風送風機和泄壓風機），保證了氣體滅火之后機房運維人員可快速進入機房。

4 網絡中心機房改造后的成效

本機房按照無人值守機房考慮，按照一類建筑物設計，耐火等級為一級。在防塵、屏蔽、抗靜電、隔熱、隔音、保溫、防水和防火等方面，都有嚴謹的設計思路。

首先考慮到按照工藝流程，做功能布局設計和工作路線設計；而后，在材料選型上既要滿足機房物理指標和要求，又要實現環境藝術的美學效果。

1）東、西、北墻內襯保溫棉，墻面全部使用帶有隱形絲網印有中國院logo立體組合圖案的防靜電彩鋼板。每塊彩鋼板寬1200mm，扣縫相連，logo圖案不得有垂直或水平錯位；

2）南墻采用鋼骨架，雙層氣密，有帶中國院logo圖案的鋼化防火玻璃的隔墻和門；

3） 地面采用底部襯銅箔帶的永久性PVC防靜電地板；

4） 墻面與地面的銜接處，使用拉絲不銹鋼踢腳；

5） 三相四線制市電，來自于本院變配電站，其站內有雙路電源自投自復裝置；另有一條大樓PE線引入網絡中心機房，在機房內設有一個等電位箱，將墻面、地面、機柜、機架、橋架等共地，形成TN-S接地系統；

6） 天花采用石膏淺吊頂，內部布置走線鋼管，外面涂刷防塵漆；

7） 空調送風的整體靜壓箱上下固定點采用軟連接方式，并用隔音棉包裹；

8） 空調機底座襯整面密封的塑膠墊可以減震降噪，并防止凝結水外溢；結合空調機內部的凝結水回水泵以及帶漏水檢測器的集水水槽構成三層防護，保證機房防水（其實也沒有架空地板）；

圖17 改造后的機房內景之一

9） 空調加濕水和凝結水回水，都連接到高差不足1m的機房外部的衛生間，衛生間內有軟化水供水裝置；

10） 機房設計布置了無管網七氟丙烷滅火系統，其信號與本院消防報警系統相連；

11） 飾面、機箱、機柜、燈飾以及機房設備等均使用黑、灰、白三種顏色；

12)最精確之處在于尺寸，所有的墻、頂、地、材料、設備都是毫米級誤差控制。

5 網絡中心機房建設的思考

此次機房改造周期短、難度大，通過設計小組的縝密構思和合理設計，快速地解決了問題，達到設計目的和使用要求，而原來的難點均成了此次機房改造的亮點：

1） 總結出一整套舊機房原地不動、網絡不中斷的工程配合管理程序；

圖18 改造后的機房內景之二

2） 通過實踐驗證了有限凈空、有限面積的機房空調系統的設計方案；

3） 首次將環境藝術設計應用于電子信息系統機房的建設中。

[1] 王炳南. 數據中心機房綜合布線的設計與思考[J].智能建筑電氣技術，2011,5（5）：4-7.

[2] 劉莉馨，楊宏宇. 關于數據中心機房電氣設計的有關要點[J].智能建筑電氣技術，2011,5（5）：13-18.