高校圖書館數(shù)據(jù)中心機房建設(shè)研究

魏冠華　張瑜

摘? ?要：高校圖書館數(shù)據(jù)中心機房是圖書館信息化的核心承載地，它的建設(shè)涉及機房設(shè)備布局、空氣調(diào)節(jié)、環(huán)境監(jiān)測、消防安全、建筑裝修等多個方面。本文結(jié)合最新發(fā)布的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和實際建設(shè)經(jīng)驗，對數(shù)據(jù)中心機房建設(shè)的各個環(huán)節(jié)進行了較為深入的研究探討，以期為當(dāng)前高校圖書館數(shù)據(jù)中心機房建設(shè)提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：高校圖書館? 數(shù)據(jù)中心建設(shè)? 中心機房建設(shè)

中圖分類號：TP308;G250.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）03（b）-0201-03

在信息時代，高校圖書館隨科技進步而不斷發(fā)展，逐漸向資源的數(shù)字化和服務(wù)的自動化、智能化方向發(fā)展，開館所需的電子設(shè)備、軟件系統(tǒng)的數(shù)量和種類由此達到了前所未有的規(guī)模。僅以圖書館門戶為例，許多高校圖書館已至少具備了PC端的圖書館網(wǎng)站、移動端的移動圖書館APP以及微信端的公眾號等三種以上門戶終端[1]。在此背景下，高校圖書館的正常開辦已離不開后端的服務(wù)器、存儲及網(wǎng)絡(luò)資源做基礎(chǔ)支撐。而作為服務(wù)器、存儲及核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的承載地——數(shù)據(jù)中心機房，其建設(shè)的必要性及重要性日益凸顯。

數(shù)據(jù)中心機房的建設(shè)是一項復(fù)雜的工作，因此需要做好各項工作并逐步實施，主要包括明確建設(shè)目標(biāo)、制定規(guī)劃設(shè)計、做好施工及驗收等步驟。

1? 明確建設(shè)目標(biāo)

高校圖書館要結(jié)合本校及本館情況確定數(shù)據(jù)中心機房的建設(shè)目標(biāo)。在此之前需要綜合考慮幾個客觀因素。

一是要明確建設(shè)數(shù)據(jù)中心機房的目的。當(dāng)前，高校圖書館建設(shè)數(shù)據(jù)中心機房的目的可大致劃分為三個方面：第一，滿足數(shù)字圖書館及自動化辦館的基本需要，如滿足讀者訪問各類鏡像數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)平臺以及使用各類自助設(shè)備等;第二，滿足圖書館建設(shè)特色館藏、開展特色服務(wù)的需要，如建設(shè)特色數(shù)據(jù)庫、開設(shè)研討室等;第三，滿足圖書館資源及服務(wù)的未來拓展需要，如圖書館與人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用。建設(shè)者要根據(jù)自身情況，明確本館的建設(shè)目的，從而確定機房建設(shè)級別和所需主要設(shè)備。

二是要深入了解上級政策制度。與公共圖書館相比，高校圖書館的一個顯著特點是作為高校的一個部門機構(gòu)而存在，因此它的各項建設(shè)首先要符合本校的客觀條件、遵循本校的政策制度。例如有些高校已建有私有云或者購買了公有云，圖書館在使用計算或存儲資源時只需要向?qū)W校申請即可，因此它們大規(guī)模建設(shè)數(shù)據(jù)中心機房的必要性就較小。又如，有些地方的財政政策或信息化政策更傾向于使用云計算，而不是新建數(shù)據(jù)中心機房、增購服務(wù)器及存儲，所以這些政策需要提前了解清楚，避免走彎路。

三是要充分考慮建設(shè)條件。例如，新建數(shù)據(jù)中心機房需要考慮空間場地等條件，選址必須符合基本的建設(shè)要求。又如，建設(shè)機房的財務(wù)預(yù)算要提前做好，服務(wù)器、存儲等設(shè)備的價格往往比較昂貴，需要結(jié)合實際情況確定預(yù)算金額并獲得批準(zhǔn)。再如，機房建成后的管理維護也需要提前考慮。由于機房日常管理維護需要充足的人力及技術(shù)支持，因此圖書館應(yīng)在建設(shè)前就要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。

最后，結(jié)合上述因素，最終明確數(shù)據(jù)中心機房的功能定位、建設(shè)規(guī)模等建設(shè)目標(biāo)。

2? 制訂規(guī)劃設(shè)計

在明確建設(shè)目標(biāo)后，需要圍繞目標(biāo)制訂數(shù)據(jù)中心機房的總體規(guī)劃設(shè)計，然后根據(jù)總體規(guī)劃設(shè)計做出后續(xù)的詳細設(shè)計。對于數(shù)據(jù)中心機房的設(shè)計，應(yīng)主要參照我國住建部2017年發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)——《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》GB 50174-2017（以下稱《設(shè)計規(guī)范》）進行設(shè)計。

2.1 確定數(shù)據(jù)中心機房的建設(shè)級別和性能

按照《設(shè)計規(guī)范》的分級標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)中心可分為A、B、C三級，其劃分依據(jù)由數(shù)據(jù)中心的使用性質(zhì)以及出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)故障時造成的損失或影響而定。由于各個高校圖書館的用戶群體相比銀行、電力、通信等部門而言要少很多，其故障造成的損失及影響也小很多，因此，按照分級標(biāo)準(zhǔn)，高校圖書館數(shù)據(jù)中心機房的級別一般為B級或C級，有條件的應(yīng)按照B級標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

B級機房應(yīng)具備較好的性能，其基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)按冗余要求配置，以保證系統(tǒng)運行不因設(shè)備故障而中斷。因此，若考慮參照B級機房設(shè)計，其供電線路的冗余、精密空調(diào)的冗余、消防設(shè)施的冗余等都要達到B級機房的設(shè)計規(guī)范要求。

2.2 做好選址及設(shè)備布局

2.2.1 選址

高校圖書館的機房一般建在學(xué)校里面，其中大多數(shù)建在圖書館館舍內(nèi)部。學(xué)校在選址時一般會避開環(huán)境較差的區(qū)域，如機場附近、鐵路沿線、洪澇區(qū)域等。因此，其外部環(huán)境一般相對較好，受到的干擾也較小。所以需重點關(guān)注它在樓宇內(nèi)部的外圍環(huán)境，主要包括以下幾點：一是要避免外圍環(huán)境對機房的潛在威脅，如強電磁干擾、水患、雷電、粉塵等;二是要充分考慮機房內(nèi)各類設(shè)備的安裝布局條件，如空調(diào)室外機的安裝位置，UPS電池柜、服務(wù)器機柜等重物所在位置的樓板荷載等;三是應(yīng)詳盡考慮各類管線的敷設(shè)條件，如電源、網(wǎng)絡(luò)、給排水等管線的敷設(shè)等。另外，還要考慮選址的安全性、經(jīng)濟性等方面。最終經(jīng)過綜合各方面因素得出最佳選址位置。

2.2.2 設(shè)備布局

數(shù)據(jù)中心機房的設(shè)備布局應(yīng)由所運行系統(tǒng)的主要特點和主要設(shè)備的具體要求決定。例如，若系統(tǒng)運行要求有容錯備份，那么容錯備份所需設(shè)備應(yīng)該布置在單獨的物理隔間里面且其所用的管線應(yīng)單獨敷設(shè)。又如，機柜是機房里面的必備設(shè)備，它的布局需要考慮的因素較多，像機柜與機柜之間的相對位置、機柜與墻之間的距離、機柜與通道之間的關(guān)系等應(yīng)按照《設(shè)計規(guī)范》的具體要求進行設(shè)計。再如，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的室內(nèi)機、室外機、環(huán)境監(jiān)測點等的布置除考慮選址的客觀條件外，還需要根據(jù)自身的具體要求布置。不同的高校圖書館應(yīng)根據(jù)自身的條件和需要設(shè)計不同的設(shè)備布局，并形成不同的功能區(qū)。需要注意的是，在考慮各個功能分區(qū)的同時，一般應(yīng)預(yù)留未來發(fā)展的可擴展區(qū)域。

2.3 環(huán)境要求

數(shù)據(jù)中心機房的環(huán)境應(yīng)該適合主要設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)和機房工作人員的正常工作，需要考慮的主要環(huán)境因素包括溫度、濕度、空氣質(zhì)量、噪聲、電磁干擾等。《設(shè)計規(guī)范》對機房的溫度（包括露點溫度）、濕度的要求有一定的限定范圍，不同的機房應(yīng)該根據(jù)自身的主要設(shè)備要求統(tǒng)籌考慮具體的溫濕度。一般而言，機房的開機溫度、濕度應(yīng)該保證相對穩(wěn)定，需通過精密空調(diào)調(diào)節(jié)。從實踐經(jīng)驗來看，多數(shù)設(shè)備正常運行所要求的適宜溫度一般保持在22℃，要求的適宜濕度一般保持在55%±5%，最低一般不低于20%、最高一般不高于80%[2]。空氣質(zhì)量主要考慮兩個方面，一是空氣中的粒子濃度，其標(biāo)準(zhǔn)可參照《設(shè)計規(guī)范》;二是空氣有害物質(zhì)濃度，其標(biāo)準(zhǔn)可參照《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 18883。對機房的噪聲的考慮主要集中在對周邊工作人員正常工作的影響，如果機房周邊有長期固定工作位置，如總控中心內(nèi)的工作位或周邊的辦公室工位，則按照《設(shè)計規(guī)范》的要求此類位置的噪聲值應(yīng)小于60dB（A），如果超過此標(biāo)準(zhǔn)，則需要采取降低噪音的措施。

2.4 空氣調(diào)節(jié)

由于服務(wù)器、存儲、核心交換機等主要設(shè)備散熱量較大且需要穩(wěn)定的溫濕度環(huán)境，為此，數(shù)據(jù)中心機房一般需要專用的精密空調(diào)做空氣調(diào)節(jié)，以保證其環(huán)境溫度、濕度、空氣質(zhì)量符合系統(tǒng)設(shè)備正常運轉(zhuǎn)要求。在選定設(shè)備前，需要預(yù)先估算整個機房內(nèi)部的冷負荷、熱負荷以及濕負荷，包括夏季各設(shè)備的散熱散濕、新風(fēng)系統(tǒng)帶來的散熱散濕、人員活動造成的散熱散濕，冬季低溫干燥氣候?qū)κ覂?nèi)環(huán)境的影響等等。在選定設(shè)備時，首先要考慮氣流組織形式，即空調(diào)送風(fēng)和回風(fēng)的空氣流向設(shè)計。氣流組織形式的確定則首先要看主要設(shè)備的冷卻方式要求，然后看設(shè)備布局、散熱量等其他因素。目前主要有下送上回、上送上回（或側(cè)回）、側(cè)送側(cè)回三種氣流組織形式。雖然高校中心機房多數(shù)已經(jīng)實現(xiàn)無人值守，但由于機房內(nèi)設(shè)備較為集中且種類較多，因此在出現(xiàn)問題時很可能需要工作人員實地維護，所以在設(shè)備冷卻方式允許的情況下，宜采用下送上回的方式從而減少送風(fēng)氣流對人直吹。在選定氣流組織形式后還要考慮空調(diào)其他功能的選定。機房應(yīng)設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)，為室內(nèi)工作人員提供新風(fēng)并維持室內(nèi)正壓。對于冬季較為寒冷的北方地區(qū)，空調(diào)應(yīng)具備較好的加濕能力。由于加濕功能需要使用軟化水，所以除保證安全供水外，還需設(shè)置軟化水裝置。對于空氣質(zhì)量較差的地區(qū)，應(yīng)選定空氣過濾功效強的空調(diào)，必要時，可使用專用的空氣凈化裝置或在新風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)計空氣過濾裝置。對于空氣質(zhì)量好的地區(qū)，可考慮使用全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。對于配備環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的機房，空調(diào)還需具備與系統(tǒng)通信的接口。除考慮上述因素外，還要綜合考慮空調(diào)的可靠性、經(jīng)濟性、節(jié)能環(huán)保等因素。

2.5 電氣設(shè)計

數(shù)據(jù)中心機房的電氣設(shè)計主要考慮設(shè)備供配電、照明和電氣安全。

首先，數(shù)據(jù)中心機房的供配電對于維持系統(tǒng)運轉(zhuǎn)非常重要。機房供電要求具體可參照《設(shè)計規(guī)范》設(shè)計。其中需要注意以下幾點，一是中心機房供電一般應(yīng)采用雙重電源供電，且二者之間能夠自動切換，如果受條件所限只有一路電源供電，那么應(yīng)有柴油發(fā)電機做備用電源。二是為保證業(yè)務(wù)盡量不中斷，對于業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)備的供電應(yīng)采用不間斷電源系統(tǒng)供電，且確保空調(diào)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)備的不間斷電源保持相互獨立。按《設(shè)計規(guī)范》的要求，不間斷電源的基本容量應(yīng)超過供電設(shè)備總負荷的20%以上，以保證有足夠的電量。三是供電電壓、電流必須達到安全供電標(biāo)準(zhǔn)，保證連續(xù)、穩(wěn)定供電[3]。

第二，數(shù)據(jù)中心機房的照明也應(yīng)符合《設(shè)計規(guī)范》的具體要求，包括照度、位置、管線敷設(shè)等。需要注意的是為便于遠程監(jiān)控，機房內(nèi)部的照明應(yīng)保證24小時運轉(zhuǎn)，因此需要考慮設(shè)置備用照明。另外，應(yīng)急疏散照明也應(yīng)按要求規(guī)范設(shè)計。

第三，數(shù)據(jù)中心機房的電氣設(shè)計還要考慮靜電防護和防雷接地。靜電防護設(shè)計應(yīng)符合《電子工程防靜電設(shè)計規(guī)范》GB 50611的規(guī)定，主要考慮靜電泄放措施、接地、鋪設(shè)防靜電地板等。防雷接地設(shè)計應(yīng)符合《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB 50057和《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB 50343的相關(guān)規(guī)定。特別注意的是，為保證電氣安全，《設(shè)計規(guī)范》強制要求機房內(nèi)“所有設(shè)備的金屬外殼、各類金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結(jié)構(gòu)必須進行等電位聯(lián)結(jié)并接地”，這一點一定要嚴格遵守。

2.6 網(wǎng)絡(luò)與綜合布線

數(shù)據(jù)中心機房的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括接入的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、前端網(wǎng)絡(luò)、后端網(wǎng)絡(luò)和運管網(wǎng)絡(luò)等[4]，其設(shè)計需要根據(jù)客觀情況和業(yè)務(wù)需求而定。客觀情況包括學(xué)校的相關(guān)制度、學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)配置狀況、機房內(nèi)外部環(huán)境等。業(yè)務(wù)需求包括鏈路冗余要求、主要業(yè)務(wù)設(shè)備架構(gòu)、未來業(yè)務(wù)拓展等。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的不同，機房內(nèi)部需要設(shè)置不同的配線區(qū)，包括主配線區(qū)、水平配線區(qū)、設(shè)備配線區(qū)等。機房的綜合布線對線纜的類型、規(guī)格、連接、敷設(shè)等方面有詳細的要求，具體可參照《設(shè)計規(guī)范》。由于機房內(nèi)部各類線纜繁多，因此一方面要對各條網(wǎng)絡(luò)線纜的兩端及相應(yīng)的配線架或信息插座上用清晰耐久的標(biāo)簽標(biāo)示，另一方面要采取措施盡力避免網(wǎng)絡(luò)線纜受電力線纜的電磁干擾。

2.7 智能化系統(tǒng)設(shè)計

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，機房設(shè)施的管理日趨自動化、智能化，逐漸出現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測和設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、智能布線系統(tǒng)等智能化系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測和設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要對各環(huán)境參數(shù)、各主要設(shè)備狀態(tài)進行實時監(jiān)測監(jiān)控，并對問題事件進行報警、記錄，包括溫濕度過高或過低、漏水監(jiān)測、UPS供電異常、空調(diào)宕機等各類問題。安全防范系統(tǒng)主要實施對機房門禁的監(jiān)視、控制、報警，可對機房進行實時視頻監(jiān)控、對人員出入機房進行控制、對非法侵入進行報警等。智能布線系統(tǒng)可實時監(jiān)控布線系統(tǒng)各條線路狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備狀態(tài)，并對故障進行報警和記錄。這些系統(tǒng)的使用提升了機房管理的效率、節(jié)省了不少人力，已成為中心機房建設(shè)中必不可少的一部分。對智能化系統(tǒng)的設(shè)計，需根據(jù)圖書館自身的條件和實際需求，并遵循《設(shè)計規(guī)范》的要求進行設(shè)計。

2.8 消防安全設(shè)計

數(shù)據(jù)中心機房的消防安全非常重要，關(guān)系到人身安全和財產(chǎn)安全。因此，在設(shè)計消防安全時，應(yīng)該從防火、火災(zāi)報警、人員疏散、滅火、安全措施等多個方面考慮，并遵循國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。需要注意的有以下幾點：一是由于中心機房內(nèi)部設(shè)備基本都是電子設(shè)備，因此其滅火系統(tǒng)最好采用氣體滅火系統(tǒng)，這樣能盡可能地減少火災(zāi)對設(shè)備和數(shù)據(jù)的損害。二是中心機房的耐火等級不應(yīng)低于二級[4]，其主體建筑各部分用材的耐火性能要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。三是考慮對人身安全的保護，采用氣體滅火的機房必須配備專用空氣呼吸器或氧氣呼吸器[4]。

2.9 建筑結(jié)構(gòu)與裝修

數(shù)據(jù)中心機房的建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)根據(jù)機房的等級，參照《設(shè)計規(guī)范》執(zhí)行。一般而言，對于新建建筑內(nèi)建設(shè)的中心機房，其建筑凈高、抗震級別、圍護結(jié)構(gòu)、人流物流出入通道寬度等多數(shù)都符合《設(shè)計規(guī)范》要求。需要注意的是，主機房的上方最好為非用水區(qū)域，以防止漏水發(fā)生;主機房最好不要有外窗，以避免外界溫濕度環(huán)境對內(nèi)部的影響;主機房不宜設(shè)在地下室等低洼區(qū)域或建筑頂層[5]，以防止水患、避免潮濕環(huán)境。

數(shù)據(jù)中心機房的裝修也很重要。主要考慮材料的環(huán)保、防火、不起塵、氣密性好等方面，以及其頂棚、墻面、地板的相關(guān)設(shè)計。其中地板的設(shè)計較為復(fù)雜。以鋪設(shè)防靜電活動地板為例，其高度不能隨意設(shè)計，需由其下面的管線敷設(shè)和空調(diào)送風(fēng)要求確定，否則可能造成設(shè)備的不正常運轉(zhuǎn)。又以排水管道的設(shè)計為例，當(dāng)機房有加濕器、噴水滅火設(shè)施等用水設(shè)施時，需要設(shè)計給排水系統(tǒng)。其中排水管道最好暗敷在地板之下，并采取防漏、防結(jié)露措施。

3? 施工與驗收

按照現(xiàn)有的政策制度，高校圖書館數(shù)據(jù)中心機房的建設(shè)施工一般需要通過招標(biāo)形式選取施工方。在此過程中，應(yīng)注意盡量選有較好資質(zhì)的系統(tǒng)集成商來進行施工。在施工前，設(shè)計方和施工方應(yīng)該做好充分的交流溝通，使得施工方充分了解設(shè)計意圖。另外，在施工的同時，最好配備相應(yīng)的施工監(jiān)理配合圖書館項目負責(zé)人對施工質(zhì)量全程把控，尤其是對復(fù)雜部位、隱蔽部位的監(jiān)督。對于圖書館項目負責(zé)人而言，要持續(xù)跟進整個項目的全部流程，需要注意時間進度的控制、工程質(zhì)量的控制和其他協(xié)調(diào)工作。施工過程中，除了注重質(zhì)量和時間進度以外，還要注意施工安全。

施工完成后，需要對施工項目進行調(diào)試。調(diào)試前，需要制訂詳細的方案，包括明確目標(biāo)、條件準(zhǔn)備、職責(zé)劃分、制訂調(diào)試步驟及應(yīng)急預(yù)案等。調(diào)試人員應(yīng)嚴格按照調(diào)試計劃進行調(diào)試，并做好相應(yīng)的記錄。對于調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)該根據(jù)應(yīng)達到的目標(biāo)予以糾正，直至調(diào)試完成。

調(diào)試完成后，要按照設(shè)計目標(biāo)、施工質(zhì)量要求對項目各個部分的性能、質(zhì)量等指標(biāo)進行逐條驗收。驗收合格后，機房才能交付試運行。

4? 結(jié)語

綜上所述，高校圖書館數(shù)據(jù)中心機房建設(shè)是一項較為復(fù)雜的任務(wù)，需要圖書館的該項目建設(shè)者們在前期準(zhǔn)備、設(shè)計、施工等各個環(huán)節(jié)做大量的工作。其中，設(shè)計環(huán)節(jié)是建設(shè)的重點環(huán)節(jié)，需要按照本館實際和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行規(guī)劃。而施工環(huán)節(jié)同樣需要認真把控，以保證施工質(zhì)量并驗收合格。因此，數(shù)據(jù)中心機房的建設(shè)需要圖書館的建設(shè)者們在前期做好充分的各項準(zhǔn)備，從而順利推動各項工作有序開展。

參考文獻

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