機柜式機房在中小學校機房應用的可行性研究

常平華

（南京華設科技股份有限公司 江蘇南京 210000）

一、引言

隨著教育信息化在未來教育改革和發(fā)展中具有戰(zhàn)略性地位，未來十年教育部推進教育信息化的初步方案中包括建設教育信息基礎設施體系，實現(xiàn)網絡全覆蓋、校園全接入，縮小數(shù)字鴻溝，保證教育公平。作為教育信息化載體的各中心機房及相關IT設備在信息化建設的過程中承擔著數(shù)據的存儲、傳輸、交換等極其重要的作用。然而，即使在發(fā)達地區(qū)，其縣區(qū)以下學校的中心機房仍處90年代末的水平，遠不能滿足新形勢對教育信息化建設的要求。而建立專業(yè)化的機房面臨造價高、空調能耗高、專業(yè)人才儲備不足等一系列問題。

二、什么是機柜式機房

機柜式機房，顧名思義，即機柜本身具有專業(yè)機房同樣的密閉防塵特性，又具有普通機架式機柜承載安放標準機架式IT設備的內涵。

三、機柜式機房的優(yōu)點

機柜式機房集防塵除塵系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、防火防雷系統(tǒng)、動環(huán)檢測系統(tǒng)、智能語音交互平臺等于一體，具有防塵、節(jié)能、降噪、防輻射、省空間、人工智能等優(yōu)點。從誕生之日起，即備受關注。以接近簡易機房的造價達到小型專業(yè)機房效果，應用前景十分廣闊。

1.防塵。網絡設備由于長時間不間斷運行，空氣中的塵埃聚積是其最主要的危害源，90%的設備故障與灰塵有關。而目前中小學校絕大部分的機房都是沒有防塵能力的簡易機房，機房空調也沒有智能調節(jié)功能，缺乏最基本的智能、防塵與安全等功能。機柜式機房密閉防塵這一優(yōu)點不僅提高了網絡設備的穩(wěn)定性和可靠性，并且使網絡設備故障率平均下降約50%～60%，壽命延長1～2倍，大大增強了教學系統(tǒng)的安全性，減少了網絡設備的維修費用及設備更新費用等。

2.人工智能。機柜式機房能夠實現(xiàn)365天7×24小時連續(xù)不間斷地遠程監(jiān)控及智能人性化管理，不必人工值守，減少人力資源成本，提高了機房環(huán)境安全系數(shù)。

3.無工程化。無工程化是機柜式機房又一個突出的優(yōu)點。由于機柜式機房包含傳統(tǒng)機房內的所有元素。用戶只需提出需求，系統(tǒng)集成商或設備提供方按照用戶的需求配備好所有的設備，現(xiàn)場安裝調試時只需連接弱電線纜和電源線即可實現(xiàn)即時運行，方便快捷，真正實現(xiàn)機房建設無工程化。

四、機柜式機房在教育系統(tǒng)的應用——以南京市北京東路小學中心機房改造為例

1.中心機房改造背景

南京市北京東路小學的網絡機房建于2004年，后經不同時期的建設，形成現(xiàn)有的網絡系統(tǒng)，由于當時條件的限制及缺少統(tǒng)一的規(guī)劃，原有系統(tǒng)在使用過程中出現(xiàn)的不足也漸漸顯現(xiàn)出來，主要體現(xiàn)在信息點預留點位不足、各網絡設備間規(guī)劃充計不合理不完善、設備參差不齊，多為一些老舊的設備。根據學校三年規(guī)劃要求，按照由中心向四周不斷改善的方式逐步改造，本項目中，以網絡中心機房改造和設備更新為主要對象。機房的改造要考慮先進性，又要兼顧節(jié)能要求。按照目前機房發(fā)展趨勢，機柜式機房在中小型機房應用中的節(jié)能優(yōu)勢明顯，而華設科技的專利產品——微型智能機房能提供柜機防塵解決方案。

2.機柜式機房解決方案可行性分析

北京東路小學網絡機房服務器、交換機等設備如表1所示。

表1 北京東路小學數(shù)據中心機房設備功率

由表1可得，除UPS外，其他所有設備預估的電源總功率為3500W。柜內總負荷（理論極大值所需制冷量，單位為KW）：

——Q：制冷量，單位kw；

——Qi：柜內元器件所產生的總熱負荷；

——QR：柜體外傳導至柜體內的熱負荷；

——QU：UPS工作是所產生的熱負荷；

根據經驗公式Qi=W(r)*0.8*（0.7~0.95）

——W(r)：設備功耗，單位KW；

——0.8：功率因素；

——0.7~0.95為發(fā)熱系數(shù)，本次工程取0.7；

——A：柜體表面積（m2），本次工程采用3柜并聯(lián)，柜體表面積約為15m2（采用標準服務器機柜）；

——△T：柜外周圍環(huán)境最高溫度與加裝空調后柜內所要求溫度之溫差（℃）,從節(jié)能角度考慮機房微環(huán)境溫度為27℃，本次項目所在地在南京，按照南京9月份室內溫度最高32℃計算（考慮到學校每年7月、8月放暑假，學校機房停止工作），機柜內外溫差為5℃；

——W(u)：UPS工作功率，發(fā)熱系數(shù)為5%。

因此，柜內總負荷為：

根據計算結果，本次工程設備功耗極大值不超過2.183KW。以華設科技的KT30機架式精密空調為例，KT30的最大制冷量為3000W，故選用1臺KT30空調。

由于本次工程的服務器僅配置1顆Intel XeonE5-2430CPU（最高可配置6顆CPU），1條8GB內存（最高可配置12條內存），3塊2TB3.5寸的SATA硬盤（最高可配置12個硬盤），每臺服務器的實際工作發(fā)熱量低于250W，故本次工程所有設備的實際發(fā)熱量僅有1400W。選用3000W制冷量的精密空調為后續(xù)擴容預留約50%可擴容空間。

另外，機柜式機房一般都自帶智能控制系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)內置動環(huán)檢測系統(tǒng)、網絡監(jiān)控系統(tǒng)和交互式語音告警平臺，完全可以滿足實際應用的需求，不必要再另外配置監(jiān)控報警系統(tǒng)。

1.經濟效益分析

機柜式機房整體建設相比于傳統(tǒng)專業(yè)機房建設費用大大降低。

拋開機房裝修工程除外，本次工程如果采用普通3P大金牌立式空調、標準服務器機柜、機房動環(huán)檢測系統(tǒng)的費用要超過采用機柜式機房的費用。如果從節(jié)能角度分析：

普通3P定頻空調壓縮機按照70%（定頻壓縮機工作負荷高，不符合節(jié)能要求）的負荷計算月耗電量：

2.25KW*24h*30day*0.7=1134KWH

KT30精密空調是變頻制式，加之華設微型智能機房控制主機實時控制，實行按需供冷，本次工程中空調的負載水平約為滿負荷的45%（由于柜體有熱傳導功能，夏天壓縮機工作負載在50%，冬天壓縮機工作負載在40%，平均工作負載在45%），因此月耗電量為：

1.3KW*24h*30day*0.45=421.2KWH

——KT30的功率為1.3KW，制冷量達到3KW。

如果考慮學校每年2月、7月、8月放假，空調暫停使用，根據上述計算，本工程采用華設KT30精密空調和采用3P立式空調的年耗電量如表2所示：

表2 空調節(jié)能方案對比

綜上所述，本工程采用華設微型智能機房解決方案比采用傳統(tǒng)3P立式空調的節(jié)能方案節(jié)省至少60%的能耗。

2.社會效益分析

隨著機柜式機房的解決方案正在更多的場合被用來替代小型專業(yè)機房，方案也越來越趨于完善，市場的接受度越來越高。

采用機柜式機房的解決方案來替代傳統(tǒng)的機房解決方案在很大程度上節(jié)約了時間成本，畢竟機柜式機房安裝和實施非常方便，即插即用。機柜式機房自帶一整套的監(jiān)控系統(tǒng)和傳感器，從真正意義上實現(xiàn)了對機柜微環(huán)境監(jiān)控，給管理人員帶來極大的方便，節(jié)約了管理成本。機柜式機房是完全封閉的環(huán)境，對噪音和電磁輻射有很好的屏蔽，在一定程度上保障機房管理人員的身心健康。

五、展望

機柜式專業(yè)機房目前處于推廣階段，但不乏有大量成功的示范應用。隨著國家對教育IT基礎設施投入的不斷增加，對學校機房安全和管理的日益重視，簡易機房必將被機柜式機房所替代。在教育信息化建設浪潮的推動下，機柜式機房的解決方案無疑會得到更多更廣的應用。

[1]郭濤.機房建設新思路：機柜即機房.中國計算機報，2009（44） .

[2]電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范GB50174-2008.

[3]肖光.專用空調技術參數(shù)[J].艾默生網絡能源技術專刊，2002（1） 1.

[4]張沖.機房微環(huán)境溫度監(jiān)控解決方案.電腦與電信，2010（10)：79-80.