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屏蔽机房建设工程解决方案

一、屏蔽机房概述
     
屏蔽机房技术是一门综合性很强的科学技术,屏蔽机房涉及到屏蔽、供配电、防雷、接地、空调、通风、安防、监控、综合布线、多媒体、消防、建筑和装修等多种专业。如何有效的将上述专业结合为一个总体而不是独自的单元存在,使机房各专业能不错、不漏、不碰,在设计阶段把问题消灭在萌芽中,是一个单位综合实力的好的体现。我们力求通过严谨、科学、先进的设计和施工以保证机房的可靠安全运行。
     
我们力求将信息产业中屏蔽机房建设成为智能机房,所谓智能是在机房空调、电力安全保障功能的基础之上,将计算机技术(computer)、控制技术(control)、通信技术(communication)、图形显示技术(CRT)、遥感技术运用其中,赋予了机房新的生命力,将原本生硬的计算机房同智能的人性化设计完美融合,就如同在人的躯体上装上了大脑。为此,我公司提出了全新的理念——智能机房集成管理系统,将整个机房的各种动力环境设备子系统集成到一个统一的监控和管理平台上,通过在一个统一的简单易用的图形用户界面上,维护人员可以随时随地监控机房的任何一个设备,获取所需的实时和历史信息,进行高效的全局事件管理。该系统为机房维护人员提供了先进的管理手段、实时的管理信息和丰富的历史记录,可以提高对机房系统设备的管理水平,实现科学管理,同时也节省了人力,减轻了维护人员的劳动强度,提高了对突发事件的快速反应能力,减少了事故带来的危害和损失,从而使机房管理步入了一个新的境界。
二、屏蔽机房设计说明
     
屏蔽机房设计参考GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》标准。电磁屏蔽机房建设符合:《处理涉密信息的电磁屏蔽机房的技术要求和测试方法》BMB3—1999标准等行业技术标准。

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      2、尘埃:主屏蔽机房在静态条件下测试,≥0.5μm的尘粒数应<18000/cm3
      3
、噪音:屏蔽机房内的噪声,在计算机系统停机条件下,在主操作员位置测量应小于68dBA)。
      4
、无线电干扰场强:在频率为0.151000MHz时,屏蔽机房内应≤126dB
      5
、静电泄漏电阻:屏蔽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。
      6
、绝缘体的静电电压: ≤1Kv
      7
、计算机屏蔽机房供电系统根据计算机的性能、用途和运行方式等情况,划分为ABC三级,如下:
    
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      8、采用三相五线,接地采用TN-S方式,在稳态下,应达到电压220V±2%,频率50±0.02 HZ,波形失真不大于5%,瞬时断电时间小于4ms
      9
、屏蔽机房内绝缘体的静电电位不应大于1kV
      10
、照度:距地面0.8m处:屏蔽机房>450LX,应急照明>50LX
      11
、接地电阻:计算机设备用接地电阻<1Ω,零地压降<1V
      12
、要求防火、防水、防尘、防害、防盗、防雷、防静电、隔热、保温。
      13
、负荷分配:三相电流不平衡度≤20%,三相电压不平衡度≤5%
      14
、电磁干扰:无线电杂波干扰≤0.5V/m ;磁场干扰强度≤800A/m
      15
、振动:停机条件下,地板表面垂直及水平方向的振动加速度≤500mm/s2
      16
、接地电阻:
             
交流工作地:R≤4欧姆 
             
安全保护地:R≤4欧姆 
             
直流工作地:接地电阻应按计算机系统具体要求确定
             
防雷接地:R≤4欧姆
             
屏蔽设备接地:R≤1欧姆

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三、屏蔽机房组成与构造
     
屏蔽机房的组成构造包括:电磁屏蔽机房系统、装饰装修(包括吊顶、地板、墙面及门窗等)、供配电系统(包括市电、UPS电源、照明等)、接地防雷系统、空调及通风排烟系统、机房动力、环境参数及安防集中监控系统、机房综合布线系统、气体消防系统KVM管理系统。

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(一)电磁屏蔽机房系统
       
系统设计、施工标准——BMB3-1999标准的“C”级要求
       
屏蔽壳体——采用钢板焊制六面屏蔽体:顶、墙板采用厚度为2mm冷轧钢板,地板采用厚度为3mm冷轧钢板,焊接工艺为CO2 保护焊。
       
电磁屏蔽门—— 手动电动(手动)锁紧双功能屏蔽门
       
滤波器——包括对电源,电话、消防烟感温感、、门禁控制、线缆的屏蔽处理等。其插入衰减值与屏蔽效能一致,防止电磁辐射泄漏、电源线路传导发射和二次辐射泄漏;
     
通风波导窗——全焊接式蜂窝波导窗;
     
波导管——供光纤进入屏蔽机房用;
     
屏蔽壳体
         
计算机、通信机及电子设备在正常工作时会产生一定强度的电磁波,该电磁波可能会对其它设备产生干扰或被专用设备所接收,以窃取其工作内容。同时,这些电子设备也需要在小于一定强度的电磁环境下保证其正常工作。
屏蔽就是用金属板体(金属网)制成六面体,将电磁波限制在一定的空间范围内使其场的能量从一面传到另一面受到很大的衰减。
屏蔽机房就是利用其屏蔽的原理,用金属材料制成一个六面体房间,由于金属板(网)对入射电磁波的吸收损耗、界面反射损耗和板内反射损耗,使其电磁波的能量大大的减弱,而使屏蔽机房产生屏蔽作用。
         
屏蔽机房的屏蔽性能以屏蔽效能来进行考量。
          S=E0/E1         
    S=H0/H1
          S——
屏蔽效能        
          E0
H0——没有屏蔽体时空间某点的电场强度(磁场强度)
          E1
H1——有屏蔽体时被屏蔽空间在该点的电场强度(磁场强度)
         
在屏蔽效能的计算与测试中,往往会遇到场强值相差悬殊(可达上千百万倍的信号),为了便于计算及表达,通常采用对数单位分贝(dB)进行度量。定义为
         SE=20lg E0/E1
         SH=20lg H0/H1
         
由于屏蔽机房内通常有人员和设备在里面工作,因此屏蔽机房六面密闭的同时,必需留有人员及设备进出的屏蔽门,良好的通风,室内所需的电源,信号的进出,必备的室内装修,以确保屏蔽机房能正常工作。
       
因此影响屏蔽机房屏蔽效能主要有以下因素:
       
屏蔽机房所用材料。
       
屏蔽材料的接缝处理。
       
屏蔽门。
       
通风窗。
       
电源线的滤波处理。
       
信号线的屏蔽处理。
       
当屏蔽材料采用金属板时,它的屏蔽效果:
             At=8.68t/δ+20lg{(Z0+Z3)2/4Z0ZS }   
分贝
       
由上述公式可知,当已知金属板的材料与厚度时,即可计算在不同距离、不同频率、不同场源的屏蔽效果。选用δ=2mm3mm优质冷轧钢板,则其在不同场源、不同频率时屏蔽效果均≥130 dB
       
屏蔽壳体由六面板体、支承龙骨及壳体与地面之间的绝缘处理组成。其中顶、墙板采用厚度为2mm冷轧钢板;地板采用厚度为3mm的冷轧钢板。焊接工艺为CO2保护焊,工艺特点是:焊接变形小,焊缝平。整体机械性能达到以下要求:钢板不平度≤4mm/,钢墙垂直度≤10mm,壳体抗震指标≥8级,整体均做防潮防湿处理。
       
屏蔽门
       
采用电动(手动)锁紧双功能屏蔽门。
       
基本形式见下图:

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     关:手动关门,带动门扇铰链旋转,当门扇关闭到一定位置后,接触到门框上的限位开关,电动锁紧机构就开始工作,5秒后将门扇的插刀部位自动压至门框的簧片槽口,起到电磁屏蔽的作用。
     
开:通过按动启动开关,接通电源,电动锁紧机构开始工作,5秒后将门扇的插刀部位从门框的簧片槽口脱开,脱开后,手动旋转机构即进行工作,带动门扇铰链旋转,直至门扇打开。屏蔽门内单独设立应急逃生装置,当突发停电等意外事件,只要打开应急装置即能自行出入。

     电源滤波器
     
电源滤波器是一种无源双向网络,是由无源元件构成多端网络,它的一端是电源”,另一端是负载”.它不仅能衰减沿电源线传导的EMI能量,同时也对EMI的辐射有显著的抑制作用.
     
选用高效低泄漏电源滤波器产品,其插入衰减值与屏蔽效能一致,能有效防止电磁辐射泄漏、电源线路传导发射和二次辐射泄漏。
电源滤波器的前端要求设置过载保护装置,但不能有过流保护(如漏电保护开关等)。
信号滤波器主要用于对出入屏蔽机房的数字、模拟信号进行滤波处理。需配置高效低泄漏信号滤波器分别对电话信号、消防烟感温感、消防联动控制、火灾声光报警、门禁控制及环境监控信号等线缆的过壁处理,以确保信号不外泄。
     
通风波导窗
     
由于屏蔽机房的密闭性较好,如何解决其内部空间的空气清新度尤为重要,消防的泄压、排烟也需排出屏蔽机房,屏蔽通风窗我们将采用性能先进的全焊接式蜂窝波导窗,和相应的新风、排风及消防排烟系统配合,以实现屏蔽机房内的空气质量。
     
波导管
进出屏蔽机房的网络数据信息应全部采用光纤,并通过光纤波导管引入,要求所进光纤中不得含有任何金属物质。配置光纤波导管,以供光纤进入屏蔽机房用。

(二)装饰装修
     
屏蔽机房的设计宗旨是:既要与现代化的计算机通讯设备相匹配,又能通过精良、独特的设计构思,在确保屏蔽机房的安全性、可靠性和可管理性的前提下,本着经济实用的原则,建设一流的计算机屏蔽机房。
     
选材依据:在设计选材上根据屏蔽机房行业的消防要求,所有材料必须选用非燃或难燃、气密性好、隔热、不起尘、易清洁、在温、湿度变化作用下变形小、抗静电、绿色环保的材料。根据规范,室内装修应采用非燃烧材料(燃烧性能A级)或难燃材料(燃烧性能B1级),当设有火灾自动报警装置或自动灭火系统时,除顶棚外其它装修材料燃烧性能等级可降低一级。
     
主材选择原则:绿色环保、清新、洁净、淡雅、实用、美观、屏蔽、防火、协调。
     
地板通常采用抗静电地板;吊顶通常使用优质铝合金微孔方形天花板,版面部有微孔,孔径12毫米。天花板表面需经高级粉末静电喷涂处理,过滤层经防火处理。天花板要求机械强度高,拆装方便、材料轻、阻燃、不受潮、不易变形、不起尘、容易清洁,色调柔和、不产生弦光。
     
墙体通常采用彩钢板作为装饰材料,施工时采取纵向整板安装。彩钢板适应高层建筑物对建筑的不燃性、耐震性的要求,具有表面耐磨损、耐腐蚀、抗老化、可减轻建筑物负荷等特点,隔板内可轻松进行配线、配管工程。
(三)供配电系统
     
计算机机房供电等级:依据计算机的性能、用途和运行方式(是否联网)等情况,供电电源质量等级分为3级(ABC,见下表:

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    A级机房配电:两路引自不同变电站的市电电源与柴油发电机互为备份为机房供电。
    B
级机房配电:两路引自不同变电站的市电电源与UPS设备互为备份为机房供电。
    C
级机房配电:两路市电电源为机房提供双路供电。
   
机房内的电力通常分为两类,一类为UPS电(配置UPS设备),一类为市电。UPS电源主要为机房内计算机机柜、环境监控设备、应急照明等供电;市电主要为机房内机房专用精密空调、照明、维修墙插等供电。
   
由屏蔽机房外UPS设备输出电源,经相应的电源滤波器做过壁处理后引至UPS配电柜,为该区域的每个机柜提供两路独立回路电源。
   
设备配电布线方式采用成本虽高、但可靠性高的放射式布线方式。屏蔽机房内每台设备机柜采用双回路电源供电,电源总容量不小于20A。每条回路电缆不小于ZR-YJV3X4mm2。电缆敷设到位后采用地板下工业连接器的方式。
    
配电柜设计并安装到位,并考虑了今后的扩容容量并预留了相应的空开。

照明系统:
           
机房照度≥500lx,辅助机房照度≥300lx,应急照明不低于正常照明的十分之一。
           
灯具敷线均采用三线(相线、零线、保护线)单回路穿镀锌电线管敷设。
           
照明灯具采用墙面跷板开关控制。
           
为避免对计算机设备造成干扰以及直射眩光,充分发挥日光灯效率,在机房内我们设计照明器为电子式格栅灯。
            
应急照明同样选用上述灯具,在房间吊顶上均布安装,应急照明灯具由UPS直接供电。
            
出口安装疏散指示灯,电源引自UPS输出配电柜。
(四)接地系统
      通常为了保证数据中心机房内的各种设备的安全,要求机房设有四种接地形式,即:计算机专用直流工作地、配电系统交流工作地、安全保护地、防雷保护地。
     
若该大楼的综合接地体阻值<1欧姆,除计算机直流地采用单独接地体(大楼土建完成)外,其他接地采用大楼的综合接地系统。
      1
.安全保护地、防雷保护地延引大楼的接地。
      2
.计算机专用直流地G:单独用绝缘接地线(ZR-VVP1*35mm2)从综合接地系统的总电位体上引线到UPS输出柜上,接地电阻R ≤1 Ω 
      3
.计算机交流工作零N':单独用绝缘接地线(ZR-VVP1*35mm2)从综合接地系统的总电位体上引线到UPS输出柜上,接地电阻R ≤1 Ω
      4
.机房内等电位连接
      5
.在各机房内地板下沿墙敷设一圈30*3紫铜排,作为机房等电位连接的均压环。该均压环至少两点与动力配电柜的PE排连接。
(五)空调及通风排烟系统

      空调系统的选用方式是根据房间的功能要求确定的。根据不同的分区,采用不同的空调形式。机房安装设备主要为小型机、服务器、交换机、路由器等,属于高密集度电子元件散热,而且这些设备对于环境均有较高的要求,提供一个稳定、可靠的空调系统是至关重要的,故采用机房专用空调系统。
     
我们会根据用户项目实际情况,合理选用不同型号设备。
通风系统:
     
为保证机房正压以及保证工作人员的身心健康,在机房区均需设置新风系统。新风系统可根据以下方式计算:
      1.
保证室内人员所需新风量,按工作人员每人40m3/h计算
      2.
维持室内正压所需新风量
      3.
不小于总送风量的5%计算
排烟系统:
     
在气体灭火区域设置排气设备,在火熄灭后,将消防气体排出室外。排风量按换气次数4/h计。
(六)机房动力、环境参数及安防集中监控系统
     
机房环境与动力设备监控子系统由监控主机、远程管理计算机、计算机网络、智能模块、远程模块、总线协议转换模块、信号处理模块、多设备驱动卡及智能设备等组成。
     
机房内应配置动力与环境监控系统,监控主机放置于指定监控室内,该系统所有检测的信号,如温湿度、UPS电源、精密空调、配电柜等均可在监控屏幕上显示。实现对机房配电柜、UPS电源、精密空调、漏水、温湿度、等进行监测,并提供多种形式的及时报警,实现了机房集中监控和管理,达到无人值守或少人值守的要求,使机房的管理达到一个整体智能化的全新水平。
(七)机房综合布线系统
     
屏蔽机房内部的综合布线系统主要采用六类非屏蔽铜缆。屏蔽机房至设备间的信号连接采用光纤敷设,屏蔽机房内采用六类非屏蔽及多模光纤布线方式,直接连至各服务器。根据机柜平面布局、配置一台网络配线柜。配相应的光纤耦合器、尾纤等,并采用光跳线由光配线架接至相应的设备区。综合布线系统需含光纤的熔接、双绞线的端接、以及相应的跳线配置等。
(八)气体消防系统
     
机房气体消防系统气体灭火采用全淹没七氟丙烷无管网灭火方式。包含机房区域的火灾自动报警及联动控制部分,具体内容为:在气体灭火防护区内的吊顶层、工作层和地板层设置3层智能型感烟及感温探测器;在防护区房间内设置声光报警器,在防护区对外出口处设置紧急启停按扭和放气指示灯。在非气体灭火区域内的工作层设置智能型感烟,在安全监控室设置火灾报警控制器。
(九)KVM管理系统
     
机房内设有一定数量的服务器和网络设备,传统的维护管理系统,已不能满足企业飞速发展的要求,急需一个能集中管理、减轻机房管理难度、提高工作效率,并消除各种人为的安全隐患的操作管理维护系统。这套系统应具备如下应用需求:
     
可实现无人机房管理
     
不受操作系统限制,支持管理多种硬件平台、类型设备
     
能有多种管理路径选择
     
具有良好的扩充性,可根据需要随时添加受控服务器
     
单一的登陆界面和简单的安装操作平台
     
安全性好,运行稳定可靠
     
可采用数字式KVM管理系统,系统由数字式KVM切换主机和KVM设备连接模块两部分构成。所选用的KVM切换主机为全数字产品,可满足并发用户对主机的访问操作,电脑连接模块可以支持各类服务器接口。

 


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