医院数据中心机房模块化设计与建设探讨

医院数据中心机房模块化设计与建设探讨

徐磊

洪瑾（上海）实业有限公司 上海市 201100

摘要：医院信息化与智能化的建设近年来发展很迅速，HIS(医院信息系统)、EMRS（电子病历系统）、PACS（影像归档和通信系统）、LIS（实验室（检验科）信息系统）等信息系统已全面应用于医院的管理和运营中。信息化系统是否安全可靠，智能化系统是否高效稳定，都将影响医疗服务的水平和评价。而各种信息化系统和智能化系统的数据传输、交换、存储等将是非常重要的关键环节，因此设计、建设一个符合国家等级标准、符合IT设备工作环境的的数据中心机房将会是医院信息化和智能化建设的重点内容。

关键词：医院；数据中心机房；模块化设计；建设

1. 数据中心基础设施系统功能

1.1基础设施监控

基础设施监控是指对机柜和冷通道系统、综合配电系统、制冷系统、动力环境监控系统、安防和消防系统、新风系统等的监控，即对各种机房设备做好实时运行状态的集中监测、控制和管理，包括数据预警、故障报警等，将提供更多的安全保障。

1.2能耗管理

在医院的数据中心机房建设中，会配置各种动力设施设备，它们在运行过程中将消耗大量能源，产生很多热量。其中比较主要的有制冷系统，能耗占比达到30%-50%左右，所以对于制冷设备的能耗数据需要进行实时采集，经过仔细分析，制定降低能耗指标的方案。比如模块化设计的冷热通道密闭系统方法，实现冷热空气分离和有序流动，带走热量，降低设备温度，减少能耗。

1.3运维管理

运维管理是数据中心机房全周期中最后一个阶段，也是历时最长的一个阶段。它包括基础设施设备运行状态的跟踪、管理和维护。具体包括：对各种网络安全设备、网络交换设备、服务器设备、算力设备及强弱电线路等，定期进行功能性测试、维护性检查和保养。

2. 新建医院数据中心设计原则

新建医院数据中心机房的设计，要从整体功能进行规划，原则上采用模块化密闭通道设计方案，必须综合考虑各信息化系统和智能化系统的实际使用需求和冗余要求，比如机柜的数量、供配电的负载、制冷的设备选型、动力环境监控的内容、运行维护管理平台的配置等，高度集成为一体式数据中心机房。

2.1建设标准

根据《全国医院信息化建设标准与规范（试行）》，以三级甲等类医院为例，专业化机房的建设要求，至少应满足国家B级标准。特别是在机房位置选择时，避免放置于潮湿地点，须远离腐蚀性环境，不允许水、气管道通过，避开电磁场干扰等。

2.2现场环境

在机房设计过程中，在满足建设标准的前提下，也要根据建筑物现场环境，结合机房所处物理位置、空间结构、实际使用大小等现场条件，进行统筹和规划，做到合理布局，充分利用。

2.3绿色指标

PUE值（Power Usage Effectiveness，简称电源使用效率）是评价机房的能源效率的重要指标，是指机房消耗的所有能源与IT负载消耗的能源的比值。一般来说，其基准数值是2，数值越接近1表明能效水平越好，也说明节能效果越好，机房更绿色环保。比如选用低功耗的LED照明灯具、选择耗电少的刀片式服务器等。

2.4安全可靠

安全可靠是机房稳定运行的关键因素，包括综合配电安全、安防与消防安全、制冷设备性能稳定、智能管理平台运行稳定等方面。比如综合配电系统，在供电侧，可选择双路市电模式或1路市电加1路柴油机发电模式；在配电侧，可选择分布冗余UPS不间断电源模式，再比如制冷系统，对于精密空调设备，可采用N+1冗余模式。

2.5可扩展性

目前医院各项工作的数字化程度普遍很高，同时医院在信息化和智能化建设逐步增加，各种医疗服务系统还在不断完善中，也就会产生各种信息系统的扩容需求，所以可扩展性是在设计过程中必须考虑的内容。

2.6可管理性

医院的机房建设，是一个多专业、多学科集成的综合性工程，有各种类型的设施设备，后期运维工作非常重要。需要配置一套机房智能管理系统，通过实时监测和控制机房运行状态，不仅支持声光报警，也可以利用短信、邮件、微信等报警，及时发现故障，提高处理效率，所以可管理性也是在设计过程中必须考虑的内容。

3. 模块化数据中心机房建设

3.1机柜与密闭通道系统

机柜与密闭通道系统，已经成为现在医院数据中心机房建设的主要形式。它通过整合机柜布置形成密闭通道，有单列式，有双排式，这样可以有效利用机房空间，并大大提升机房的散热能力。

3.2综合配电系统

供配电系统。为了提升模块化数据中心机房的可靠性，供配电采取双路市电或1路市电加1路柴油机发电模式，可保证为所有IT机柜都提供1路市电和1路UPS电源的供配电方案，符合机房对供配电系统的要求。

UPS不间断电源系统。为了提升模块化数据中心机房的使用性，UPS不间断电源采用可扩展功率的模块化设备。同时，每个IT机柜中配置2个智能PDU，满足机房对不间断电源系统的要求。

接地系统。为了提升模块化数据中心机房的安全性，接地，不仅要确保施工人员的安全，还要确保设备的安全。对于机柜及IT设备，所有柜体和IT设备要使用专用黄绿接地线缆做等电位连接，对于整体机房，要进行单独或联合接地，采用铜排、绝缘瓷瓶进行等电位连接，保证机房对接地系统的要求。

3.3制冷系统

模块化数据中心机房的制冷系统，可以选择静电地板下送风或者封闭冷通道水平送风等方式，比传统机房的制冷方式耗电量节省25%以上。现阶段，常规的制冷形式有风冷、水冷、冷冻水冷、自然冷却等，结合现场实际情况，一般采用风冷型方案，建造成本低，后期维护简单，安全可靠。但对于在北方等地区，因自然界存在丰富的冷源，采用氟泵自然冷却方案将更加合适，全年节能率可达30%以上。在东北地区节能率可达40%左右。

3.4数据中心智能管理系统 

数据中心智能管理系统（Data Center Intelligent Management）通过采集数据中心机房的所有数据，包含精密配电柜或精密配电模块的数据、模块化UPS或机架式/塔式UPS的数据，蓄电池组或锂电池组的数据、精密空调和新风机的数据、还有各种传感器的数据，比如温湿度传感器、红外感应探测器、烟雾报警器、漏水报警器等，通过数据中心智能管理平台进行汇总、统计和分析，特别是能耗数据，为运维方案提供明确方向。

3.5安防和消防系统

安防系统，主要是指视频监控系统和门禁系统。它是由高清摄像机、硬盘录像机、门禁机（人脸识别式、二维码式、刷卡式、密码式）、磁力锁、出门按钮、网络交换机和安防管理软件等组成，可以实现远程实时视频监控机房现场，防止非法进入机房，也可以实现远程管理机房门禁的开门和关门。

消防系统，主要是指气体灭火系统。它是由感烟探测器、感温探测器、灭火控制器和机架式或柜式灭火装置（内置七氟丙烷药剂）等组成。具体方案就是把烟感、温感等探测器，安装在机房天花吊顶上、模块化机柜封闭冷通道的顶部上方，当机房内或模块化机柜内出现烟雾或温度过高，探测器就可以检测到异常并报警，同时会立刻启动联动装置，喷出灭火剂进行灭火。

3.6机房新风系统

机房新风系统，是与机房精密空调系统联动的，对机房补充适量新风，一方面，保证工作人员的身体健康，另一方面，可以维持适当的正压以阻止外界灰尘等杂质进入机房内，防止静电损害电子元器件，保证IT设备运行安全。

结 语：

国家卫健委于2019年3月21日在北京召开的新闻发布会上，定义了“智慧医院”的范围，引导了“智慧医院”的建设。

“智慧医院”对数据中心机房的设计建设标准更高更严格，在规划设计时要注重整体性、灵活性和便捷性。模块化设计方案就是主要选择方案之一，即通过综合布线系统，将机柜与冷通道系统、综合配电系统、制冷系统和机房管理系统进行高度集成为一体。医院机房有了稳定的运行环境，各种医疗信息系统将更好的为患者、医务人员提供服务。

参考文献：

[1]张尧等,浅谈模块化数据中心在医院的建设[J].数码世界,2017(6)：93-94.

[2]王梓名，张怡琳.浅析模块化机房在医院信息化建设中的实践[J].科学与信息化,2018(28)：133，137.