[分享]医院数据中心设计实践

发表于2016-11-16    1681人浏览    5人跟帖    总热度:324  

医院数据中心是医院各项业务正常运行的基本保障,与其相关的任何设备设施及系统出现异常都将影响医院业务的正常开展,因此要求具有高可用性。目前医院信息从业人员关注较多的是数据中心的信息设备、系统及其方案的高可用性,而对其中的供配电、空调、防雷、消防及环境监测等基础设备设施及其解决方案的高可用性关注不够。数据中心基础设备设施的高可用性,涉及到高可用性的产品和高可用的解决方案。高可用性产品的选择相对容易,而高可用的解决方案选择则相对困难,结合三级医院数据中心(B级)的有关规范和实际需要阐述其高可用方案的设计与建设重点。


高可用的方案设计


高可用的供配电系统


供电系统依据规范,医院供电一般由城市供电管网提供高压双回路或市电高压单回路配备医院自备发电机组,以保障医院正常供电安全。

一是供电回路选择低压双回路专线供电。二是供电容量以数据中心设计寿命可能达到的最终容量确定,包括但不限于中心内的信息设备设施、空调机组、蓄电池充电、照明及与中心有关的其他场所设备(如弱电井内设备)的容量。


配电系统

除包含正常配电外,核心是不间断电源系统的(UPS)配电。一是UPS配置选择:采用模块化设置,以实现N+1冗佘,提高可用性;容量以初期负荷量计算,终期可扩容。二是UPS输出回路设计:按照设计寿命期终端用电回路数加冗余回路计算。三是机柜设备用电:机柜均为接入UPS的双输出回路。四是蓄电池容量:按初期负荷及后备时间配置,预留电池柜保障终期可扩容。五是连接及线缆:UPS至设备柜的连接线缆根据载流量大小及安装难易程度选择多芯或单芯铜线,均采用工业连接器与机柜内的电源分配单元(PDU)连接。


高可用的空调系统数据中心的空气调节系统包括制冷与新风系统,其等级越高对温湿度的控制要求也越高。 

与其高可通用性有关的几个设计指标主要有:一是空调机组:选用双机组联机运行;二是制冷量:总的制冷量按设计规范确定,但单机组的制冷量须满足初期相关设备负荷散热的要求,以避免运行初期就需双机组同时运行而不是联机运行而影响其高可用性:三是室内外机位置:条件允许时两者之间距离尽可能近四是气流组织:设置冷热隔离的通道,重点避免机柜的热岛效应,以利于设备工作更稳定。


防雷及接地系统一是设备供电系统的防雷保护设计,共设三级保护。其中Ⅰ级(B级)防护是将B级防雷器安装于数据中心的市电配电柜内,Ⅱ级防护是将C级防雷器安装于UPS总配电柜,Ⅲ级(D级)防护是采用标准19英寸机柜专用模块化防浪涌电源插座。二是设备的安全接地保护与静电散流网格设计,主要是在静电地板下利用铜排制成M型防雷网铺设静电散流网,网格用绝缘子固定于地面上,散流网格与机房内的大楼钢筋混凝土柱内接地主钢筋连接,并通过大截面的铜芯线与竖井内的独立接地母排连接。同时将设备及机柜的金属外壳、静电地板的金属支架、进出机房的金属管、槽等用铜芯线就近接于网格上。三是等电位连接设计,主要将机房内的接地网格与独立的直流工作地进行等电位连接,且防雷保护地及直流工作地(逻辑地)的接地电阻≤1Ω。


消防相关系统

与数据中心消防有关的设计主要有:一是装修材料耐火极限不低于2小时;二是其门须使用甲级钢制防火门;三是配备气体灭火系统;四是布设烟感与温感探测:五是设有新风与排烟系统;六是须与数据中心所在的大楼消防系统联动。


高可用的环境监测

数据中心高可用的环境监测主要有市电与UPS供配电及机柜用电的监测(电压、电流、频率、功率、功率因素)、温度与湿度监测、空调机组状态监测、漏水监测、新风机运行、消防设施等监测。为适应无人值守需要,除提供传统的声光报警信息外,需提供如短信等报警信息服务。


高可用的数据中心建设

医院数据中心位于门诊综合大楼8层,按照B级标准建成的无人值守数据中心。


供配电系统

采用市电低压双回路供电,初始容量为100KW,总设计容量为200KW,能满足医院远期发展需要。采用模块化的UPS,单模块30KW,总设计容量为5模块即150KW,有效容量120KW。初期配置3块,有效容量为60KW,实现了冗余,该容量不仅为中心内的信息设备供电,还为大楼弱电井内的信息设备供电。所有设备机柜两侧分别从UPS引入两个独立的回路,实现回路冗余。


空调系统采用制冷量为41.6KW的风冷双压缩机系统两台,为双机联机模式运行,目前设置为每隔两天两台空调轮流工作,其中一台出现故障不影响制冷。 同时在气流组织上,设置冷热隔离的通道,且所有机柜前面板的空位全部用挡板封堵,既是节能的考虑也有利于设备工作的稳定性。


防雷及接地

分别在数据中心的市电配电柜、UPS配电柜及设备柜内安装了B级防雷器、C级防雷器和模块化防浪涌电源插座,实现了三级供电防雷保护。 

同时对设备进行了安全接地、安装了静电散流网格和进行等电位连接,实测接地电阻0.5Ω,满足了设计和使用要求。


环境监测

对数据中心供配电的电压、电流、频率、功率计功率因素、温度与湿度、空调、漏水、新风与排烟机、消防联动等实现了自动监测,当任何监测信息出现异常时,不仅在该系统中显示报警,还通过短信报至科室负责人、系统管理员及值班员,且执行零报告制度,即在没有异常时也需每天短信报告“正常”。


装修及其他

按照设计要求选择甲级钢制防火密封门,地面采用全钢抗静电活动地板,墙面为彩钢板,天棚为微孔铝制扣板,各类装修材料满足耐火极限要求。其他如气体灭火、烟感与温感等均由中心所在大楼的消防系统施工方负责,在日常的预演中都呈现正常状态。 


数据中心正式运行两年多以来,未出现过因基础设备设施状态异常而影响医院业务情况。在统计区间内共发送监测信息880条,属异常信息的为38条,占比为4.3%,异常信息主要集中在空调过滤网堵塞、加湿器异常、压缩机低压等原因导致空调回风温湿度异常等报警信息以及断电检修时出现的频率干扰报警信息,在这些情况出现后都能及时获得信息并妥善解决,显著提高了其可用性。


几点思考

数据中心建设有严格的标准,对于强制性条款必须遵循,但有些条款仅是建议,且标准本身具有一定的局限性,因此在遵循标准的基础上是否可根据实际需要进行突破值得思考。


供配电容量与断路器整定随着信息设备集成度提高,其功率也不断增大,现在单台功率在3至4KW的服务器已非常普遍,因此服务器、存储等信息设备柜的电容量设计到8至10KW甚至更大其需要时存在的。

数据中心的容量设计应该可更超前,毕竟容量大一些只是增加了初期引入电缆和前端断路器的成本,但可避免因设计容量不足而在使用过程中需更换电缆和断路器而带来的可用性问题。关于断路器的整定本身不值探讨,但经常能看到断路器的整定电流超过电缆的最大载流量的设计方案,即电缆过载了断路器还不会跳闸。不论什么原因造成的都需避免,应引起IT从业人员的高度重视。


三相电力平衡

三相电力不平衡对供电可靠性有比较大的影响,虽然在使用过程中借助于电流表监测可调整各相负荷从而达到平衡,但负荷调整过程必定影响信息设备的使用,最终影响了业务。因此在设备投入使用前,对其负荷进行精确配置达到三相平衡为上策。


环境监测信息零报告制度

出现重大公共卫生事件时往往会执行“零报告制度”,而数据中心环境监测信息若采用定时零报告制度,最大的好处可以避免因各种原因(如短信欠费、暂离服务区、线路故障)出现的通讯障碍,而使真正有异常的信息需要报告时而不能报告的情况发生,仅开销一些短信费用而大幅辅助提高数据中心的高可用性是值得的。


设计仅仅是开始医院数据中心高可用的方案设计很重要,能否在建设与使用中充分体现设计意图才是关键,这对医院信息从业人员提出了极大挑战。要真正做好这项工作,不仅对知识和能力有要求,还需要很强的责任心和非常正确的立场,以及必要的制度保障。


分享至

分享到微信朋友圈 ×

打开微信"扫一扫",扫描上方二维码
请点击右上角按钮 ,选择 

 发表于2016-11-16   |  只看该作者      

2

医院数据中心设计实践_1

 发表于2016-11-16   |  只看该作者       筑龙币+20

3

这个文章不错,感谢分享,楼主是做什么的?

 发表于2016-11-16   |  只看该作者      

4

医院数据中心设计实践_2

 发表于2016-11-17   |  只看该作者      

5

干货

 发表于2016-11-17   |  只看该作者      

6

高可用的供配电系统

 回帖后跳转到最后一页


分享