智能大厦的中央机房

智能大厦的中央机房

摘要：中央机房在智能大厦中地位重要，其设置须兼顾多种要素。关键词：智能大厦中央机房随着建筑智能化事业的深入发展，智能大厦不断涌现。同时，业界、学界各种关于智能建筑的定义趋于一致：智能建筑就是以建筑为平台，兼备通信网络系统、办公自动化系统、建筑设备监控系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，向使用者提供的高效、舒适、便利、安全的建筑环境。这就说明了智能建筑是现代建筑技术与计算机技术、控制技术、通讯技术及图像显示技术等现代信息技术相结合的高科技结晶，说明了智能建筑中建筑与智能化是皮与毛的关系，说明了实现的手段途径，更重要的是说明了目的。在实现这个综合目的过程中，中央机房是关键一环。

在智能大厦中，中央机房的地位和作用的重要性是显而易见的。如果将建筑智能化系统比作智能大厦的神经中枢系统，那么中央机房就是智能大厦的首脑。在城市信息化网络中，智能大厦的中央机房也是信息高速公路的重要节点。

智能大厦的智能化系统主要内容可以概括为信息域和控制域两大部分。其组成的子系统一般包括楼宇自控系统、综合布线与计算机网络系统、火灾报警与消防联动控制系统、安全防范系统、广播音响系统、汽车库管理系统、无线通讯系统、程控交换机系统、因特网接人系统、电视系统、视频点播系统、办公自动化系统、物业管理系统、计量三表系统、系统集成平台与各子系统的连接等十余个子系统。在有些智能大厦中还会遇到小区域无绳电话系统、无线对讲系统、酒店电视综合服务系统等。虽然具体到一个项目子系统的多少会由于建筑性质、投资规模等因素的不同而有所增减，但总体上看，如此众多的子系统的多数的核心设备都布置在中央机房内。即使是常常独立设置的消防、电话、电视、广播等机房，现今与中央机房一处布置已有现实。中央机房的地位十分重要，首先其设计方案应在技术上先进，在经济上合理。也就是说设计方案应注意具有以下方面：实用性。既要满足实用要求又要使用方便。综合性。兼顾各专业、各系统的需要。扩充性。将来增加设置不致影响整体。

经济合理。指性能价格比好，开支不太高。但实际上一般机房的预算投资较充裕，设计标准可以高点，这样，工程形象可获保证。

中央机房的建设要目标明确，其主要功能与目标大体包括以下方面：中央机房的安全措施包括防非法侵入网络、防雷、接地、防火、防停电、防静电等内容，这些都是保证设备安全运行的必不可少的重要条件。分述如下：防停电建筑智能化系统的有效工作有赖于正常供电，尤其是机房不应停电，因为机房是智能大厦的首脑机关。众所周知，一台电脑正在工作时突然断电，就可能造成数据丢失。所以机房的电源系统很重要。对于智能大厦的一般配电系统，允许正常停电或事故停电，但对中央机房而言是不允许的。一般的解决办法通常有两种，一是在前端交流电源引入两路市电，有条件时可加设发电机，成为多路供电，提高供电可靠性；二是在机房里设不间断电源UPS，附设一定的直流电池组作为后备电源，即可保证供电。前者是传统的提高供电可靠性方式，后者是近年来随着信息技术飞速发展而越来越广泛应用的方式。

现有两种UPS供电方式可供选择。一为在线式，即UPS始终在供电状态，时刻都在工作着。二为后备式，就是计算机网络设备平时供电依靠市电，只在市电停电时才立即转而由UPS供电。后备式供电有个过零问题，即当市电停电时，无论何种合闸方式，避免不了瞬间无电问题。市电是50HZ，奔腾ⅡPC是500MHZ以上，显然，在停电的一瞬间，电脑可能丢失数据。具体办法是分而治之：若系正常停电，事先必有通知，可提前将UPS投入；若系故障(短路、接地)停电，因电感上电流不能跃变，电容上电压不能跃变，可将UPS的自动接人设定为小于跳闸电流值，即在电路断开前，UPS就已接人。

UPS电源正向大功率、低噪音、智能化、网络化方向发展，而这正是中央机房所需要的。大功率的UPS电源(如20、30、60KVA及以上)多具有并机冗余功能，新出现的热插拔、模块化电池阵列进一步提高了供电可靠性。这因为“阵列结构”先前用于计算机网络的“磁盘阵列”时就证明有利于可靠性的提高。防静电防静电主要指及时消除机房内部各处产生的静电荷。摩擦生电是自然现象，静电的聚集会引发意外事故，危害电子设备及人身安全。因此，机房均应采用防静电地板，通过接地泄放静电荷。地板一般距地0.3m。为了保证施工质量，机房工程应由具有机房工程施工资质的单位来承担。防雷、接地中央机房内大量的电子设备工作电压较低，精密设备较多，对雷击的耐受能力较差，一旦遭受，往往损失巨大。故此处防雷等级较高，对防范各种雷击的措施要求较高。雷击形式多种，机房防雷措施主要针对直击雷和感应雷。一般做法是在楼顶设置避雷针、避雷带以防直击雷；在大楼内将通体结构主筋互连，形成等电位法拉第笼、均压环以防侧击雷(高层建筑30米高度处及以上每隔三层利用圈梁钢筋与柱内主筋相接构成均压环)；在大楼基础利用基桩导体互连，形成良好的接地及大厦内的地电位分布。另外，将建筑物表面的金属设备及人户金属管道与接地网良好连接，以保证大厦内的等电位。为防止高压雷电波侵入机房设备，可在机房设备前端采用多种防过电压装置。例如，在网络设备前设三级避雷保护装置可有效分流限压，防止感应雷电波的侵入，三级指电源端、UPS端、服务器或配线架等终端之前端。另外，户外引入室内的天线馈线、信号线、数据通讯线等均应在人户处设避雷器。

接地系统包括防雷接地、交流工作接地、直流接地、PE保护接地、屏蔽接地及防静电接地等系统，后三者可互连。接地方式一般采用联合接地方式，即防雷接地、保护接地、工作接地等均直接与接地网直接连接，总的接地电阻应小于1欧姆，即所谓零接地电阻。在条件允许时也可设置专用接地装置。如果有的工程基础使用橡胶、塑料作，则应采取加打人工接地极的方式，或采用40×4镀锌扁钢穿过防水层，形成良好的人工接地极。

就接地系统而言，智能建筑的防雷接地、工作接地、保护接地在传统建筑中早已存在，为工程人员所熟悉，在专业分工中属于强电系统。而智能建筑所特有的弱电接地系统包括直流接地、功率接地、屏蔽接地及防静电接地等系统。数字电路中，提供等位面的逻辑接地和模拟电路中提供基准电位的信号接地成为直流接地。直流接地系统基准电位引自总的等电位铜排，工程上可采用截面积为35平方毫米的绝缘铜芯线穿保护管引至弱电设备，作为直流接地。电子设备中有不少的交直流滤波器，它们用于防止各种频率的干扰电压通过电源线侵入，以免影响低电平信号装置的工作。交直流滤波器的接地称功率接地。功率接地系统是用与相导线等截面的绝缘铜芯线从配电箱引至弱电设备，此接地线在TN—S五线制中就是接N线(即中性线)。

屏蔽接地及防静电接地是为了解决电磁辐射和电磁干扰的问题。随着智能建筑中各种高频率的通讯设施的不断增多，抗干扰日益重要。电磁干扰是电子系统辐射的寄生电能，它能降低数据传输的准确性，增加误码率，影响清晰度，造成电磁环境污染。为了防止外来的电磁干扰，将电子设备外壳体及设备内外的屏蔽线或者穿线金属管进行接地，全程屏蔽，叫做屏蔽接地。一般机房内的环境较为干燥，容易产生静电，进而对电子设备产生干扰，为此采用的接地为防静电接地。屏蔽接地及防静电接地的一般做法是：由楼内总等电位铜排引出PE弱电干线，每层设弱电等电位铜排，电子设备的外壳，金属管路及抗静电接地均与此等电位铜排相接。各种弱电专用接地线在中途不能导通互连，其保护管首选硬PVC管。除以上措施之外，机房的安全防范设施还应有门禁、防盗、CCTV监控、防火墙软件、火灾报警等。中央机房设计阶段可分为初步方案设计、土建设计、布置与装修深化设计、设计会审及竣工图。初步方案应确定机房的组成、主要功能、宏观要求等。土建设计确定位置、面积、形状、层高等。深化设计确定机房的平面、立面布置，装修具体做法，机电设备选型，照明灯具等。中央机房的设计主要依照GB50174—93《计算机房设计标准》等规范，涉及的主要内容有建设标准、电气系统、建筑环境、防火防盗防事故防破坏等。建筑专业首先要选好中央机房位置。从经济方面考虑要避开价值高的黄金区域；从技术方面考虑要接近系统线路的中段，还应尽量靠近弱电竖井，方便城市电话网、有线电视网及光纤数据网等干线引入机房；从环境方面考虑要求上下四周不与卫生间、煤气间等具有潜在危害的房间为邻，要考虑层高及吊顶高度，注意所在位置的形状、朝向、自然通风采光条件、尺寸大小等；另外，中央机房与电话机房、消防控制室及电视采编室等机房的相对位置也要顾及。这些因素虽多，但只有少数是硬性的，如甲级智能大厦吊顶高度须保证2．7m(乙、丙级为2．6m、2．5m)。综合的看，机房位置一般首选二层，次选裙房顶层或地下一层。原因是中央机房在二层时可与一层的消防控制室联合值班(内部转梯相连)，裙房顶层距各天线较近，电缆放线较居中。地下一层一般距主要建筑设备机房较低。结构专业要注意UPS电池(一般有数吨重，30—40KVA约1T)的位置、重量、大小、形状，确定其地面的承载能力(800KG／m2左右)及留洞并配置过梁等。除了力学结构，结构专业要在机房处形成“法拉第笼”，使机房在遭受各种雷击包括感应雷时机房内保持等电位，消除跨步电压，达到保护人、机安全的目的。

设备专业要注意的是供暖、通风、空调的设计标准、建设标准高于普通办公室，与之相联系的是机房环境的各种参数，例如合适的温度、湿度、含氧量、二氧化碳含量、灰尘含量(洁净度)等。

机房的环境要求自然高于一般办公室，它在正常工作时不仅需要足够的照度，而且需要合适的温度、湿度、含氧量、二氧化碳含量、灰尘含量(洁净度)等。其环境监控高于一般办公室的表现之一就是建设际准不同。机房国家标准分为A、B级。A级、B级指标的主要区别在于对机房温度、湿度及洁净度的要求不同。A级标准包括的措施有：采用恒温、恒湿的专用空调即精密空调；机房的窗户采用双层窗；机房近旁设缓冲过渡区等。

与传统的舒适性空调不同，机房采用的精密空调严格控制蒸发器内蒸发压力，增大送风量使蒸发器表面温度高于空气露点温度，因而不必除湿，产生的冷量全部用来降温，降低了湿量损失，提高了经济效益。由于送风量大，一方面送风焓差小，另一方面机房换气次数高使整个机房内形成整体气流循环，机房内的设备均能得到均衡冷却。在空气循环良好的同时，因精密空调设有专用空气过滤器可及时有效的滤掉空气中的灰尘，使机房洁净度符合要求。

机房精密空调系统一般配备加湿系统、专用的高效率的除湿系统及电加热补偿系统，通过微处理器处理传感器送来的数据，可精确控制机房温度和湿度，而一般空调系统无加湿系统，只能控制温度，且精度较低，不能满足机房的需要。另外，由于机房密封性好而发热设备多，连续工作，常年运转，可靠性要求高，一般空调系统难以胜任，尤其是冬季，一般空调由于室外冷凝压力过低，难以正常工作，而精密空调系统通过可控的室外冷凝器，可保证制冷循环的正常工作。

电气专业要注意照明设计、动力设备位置、台数及监控要求，还有综合接地引线连接等。中央机房电气负荷属于一级，应采用专用的双路终端互投供电回路，电线为耐火型或阻燃型铜芯线，蓄电池采用免维护封闭型产品。配电系统的器件、材料选用余量宜稍大，以防电气火灾。机房在正常工作时不仅其环境监控较高，而且需要足够的照度。中央机房人工采光照度标准低的为150—300LX，中等的为400LX，较高的为500—750LX。

消防设计包括烟感报警、气体灭火两部分。烟感报警以吸顶式和缆式烟感器为主要形式。吸顶式烟感器的保护半径一般不大于5．8m，距墙、风口、大梁不小于0．5m。缆式烟感器可沿墙敷设。必须通过机房的风管在过墙处应设置防火阀(环境温度达到70℃时自动关闭)。气体灭火系统的作用类似于普通办公室里的喷淋系统，其设计要点有系统类型结构的选择、灭火剂浓度的确定、气体喷射时间、灭火剂用量及浸渍时间等。气体灭火系统的种类主要是二氧化碳灭火系统及卤代烷灭火系统。此外，在室内附设交、直流双电源应急灯、火灾事故广播、119专线消防电话、火灾报警按钮等消防设施(消防规范要求消防控制室必须设直流电池组后备电源)。机房的装修材料应符合有关防火规范的要求。

需要注意的是，按消防设计规范要求，消防控制室应采用专用接地线，即用截面不小于25mm2的铜芯电缆穿硬PVC管保护，与柱内主筋焊接或与户外独立接地极(Rd<4Ω)焊接，也可引自地下室的联合接地极(Rd<1Ω)。

智能大厦系统集成的实现在很大程度上系于机房内的集成。机房内的集成概念几年前就有人提出了，现在从工程实际看是有道理的。机房内的集成主要表现方式是系统的互联集成接口。接口有硬连接(串行、并行)、开发网关、专用网关、以及采用开放式标准LonMARK标准、BACnet标准的无缝联结等种类。常见的集成接口有安保(含门禁、巡更)、计量、楼控(含电梯等)、消防(含广播)、车库等与中央工作站的通讯接口。智能大厦的系统集成接口以实现无缝联结为好。

中央机房的平面布置须仔细斟酌。中央机房内通常包括电话、安保、UPS、电视及电脑网络等部分。首先，UPS及电池应靠边角有梁处安排；电话机房靠近综合布线系统的主配线架，主配线架靠近弱点竖井——这有利于节约大量线缆；操作台居中布置，正中墙上设大型投影屏幕。由于安保系统的电视墙牵涉个人私密，电视前端室的节目监控屏牵涉政治敏感性，因而自成单独一间，专人值班。施工中的专业配合主要表现在时空两方面。时间方面的配合体现在工序管理。空间方面的配合主要体现在工作面的轮流使用及管槽的路由安排。具体的配合主要是设备位置、管道路由及控制要求