数据中心机房物理环境检验概述(一)

　　数据中心机房主要为电子信息设备提供运行环境的场所,可以是一幢建筑物或建筑物的一部分,包括主机房、辅助区、支持区和行政管理区等。机房的设计集建筑、结构、电气、暖通空调、给排水、消防、网络、智能化等多个专业技术于一体,具有良好的安全性能和不能间断的特点。其环境应满足计算机等各种微电子设备对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安全防范、电源质量、振动、防雷和接地等的要求,并且具有节能高效和具有可扩展等特点。
　　
 

　　
　　进入20世纪,世界进入了信息时代,随着云计算技术、互联网技术、物联网技术、移动终端技术的迅速发展和广泛应用,全球每日的数据流量不断提升,信息数据充斥在人们生活工作中的方方面面。伴随着大量数据而来的是海量的信息处理,这就需要大量数据处理器,服务器,交换机等设备来处理,数据中心机房也就应运而生。
　　
　　现代社会是信息化的社会,信息的快速传递依赖于电信业的全面发展。随着通信设备自动化程度的日益提高,数据中心机房作为现代通信的基础,其安全工作已成为重中之重。
　　
　　银行、邮电、证券、电商等行业的电子设备是由大量的微电子设备、精密机械设备和机电设备组成的。这些设备使用了大量易受环境条件影响的电子元器件、机械构件及材料。如果数据中心机房不能提供符合电子设备要求的环境和抗击突发情况的能力,一旦信息系统受到损害,将会造成巨大影响。2015年初富士通公司在澳大利亚珀斯的数据中心发生了停电故障,使得数据中心为西澳银行和西澳卫生服务被迫中断,网上和电话银行服务中断了大约12个小时,影响超过一百万用户。
　　
　　恶劣的环境不仅影响电子计算机操作人员的身心健康,而且还影响工作效率,引起操作失误,严重时还会危及人员和设备的安全。因此,充分地认识机房环境条件的作用和影响,提出解决问题的办法并付诸实施,是非常重要的。
　　
　　数据中心机房建设完成后,在运行中,所有基础设施系统是否能满足运行要求的实际可用性,尤其是在所有的机柜都是满负荷的状态下,各个系统是不是还能满足IT设备运行的要求,这就需要进行检测验证,给出当设备满负荷时的各系统的数据。
　　
 

　　
　　《数据中心设计规范》GB50174-2017;
　　
　　《数据中心基础设施施工及验收规范》GB50462-2015;
　　
　　《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》GB/T50312-2016;
　　
　　《计算机场地通用规范》GB/T2887-2011;委托方技术需求文件等。
 

　　
　　检测项目(以GB/T2887-2011等为例)
　　
　　3.1.1尘埃
　　
　　GB/T2887-2011第5.6.2条要求:
　　
　　房间及空调彻底清扫并且空调开机运行24h后进行测试。粒径大于或等于0.5μm粒子应≤18000粒/dm3;
　　
　　使用仪器:尘埃粒子计数器;
　　
　　50m2布置5个点，每增加20～50m2增加3～5个点;
　　
　　对结果进行判定。
　　
　　3.1.2噪声
　　
　　GB/T2887-2011第5.6.4条要求:
　　
　　计算机系统停机,在主机房中心测试噪声应<65dB(A);
　　
　　测试仪器:声级计。
　　
　　无线电干扰环境场强测试
　　
　　GB/T2887-2011第5.6.6条要求:
　　
　　在频率范围0.15MHz～1000MHz无线电干扰环境场强≤126dB
　　
　　测试仪器:接收机、天线等;
　　
　　测试位置:机房区域、UPS、精密空调、大型用电设备附近;
　　
　　对结果进行判定。
　　
　　磁场干扰场强测试
　　
　　GB/T2887-2011第5.6.6条要求:
　　
　　机房内磁场干扰环境场强≤800A/m;
　　
　　测试仪器:磁场测试仪等;
　　
　　测试位置:UPS、精密空调、大型用电设备附近;
　　
　　对结果进行判定。
　　
　　3.1.3零地电压
　　
　　GB/T2887-2011第5.8.3条要求:
　　
　　UPS电源插座零线与地线之间电位小于2V,计算机系统正常运行后测量更好;
　　
　　测试仪器:数字万用表;
　　
　　对结果进行判定。
　　
　　3.1.4接地电阻值
　　
　　机房系统接地电阻值(楼内部分)应小于1Ω;
　　
　　测量UPS输出配电柜地排到大楼接地引出点之间的电阻值R;
　　
　　测试仪器:接地电阻测试仪;
　　
　　对结果进行判定。
　　
　　3.1.5供电质量检测
　　
　　GB/T2887-2011第5.7.3条要求:
　　
　　电压:220V频率:50Hz。
　　
　　稳态电压偏移范围﹪:
　　
　　A级-2～+2;
　　
　　B级-3～+3;
　　
　　C级-10～+10。
　　
　　稳态频率偏移范围Hz:
　　
　　A级-1～+1;
　　
　　B级-1～+1;
　　
　　C级-1～+1。
　　
　　电压波形畸变率﹪:
　　
　　A级3;
　　
　　B级5;
　　
　　C级10;
　　
　　测试仪器:电能质量分析仪;
　　
　　测试位置:机房内UPS输出电源插座,分A、B、C三相分别测量,如机房有2套UPS,则需分别测量;
　　
　　对结果进行判定。
　　
　　3.1.6照度检测
　　
　　依据GB/T2887-20115.6.5要求,计算机机房在距地面0.75m处,照度应不低于300Lx,其它房间和第一类辅助房间不低于200Lx;事故照明照度不低于50Lx。50m2布置5个点,每增加20～50m2增加3～5个点。
　　
　　测试仪器:数字照度计;
　　
　　对结果进行判定。
　　
　　3.1.7活动地板电性能检测
　　
　　SJ/T10796-2001《防静电活动地板通用规范》要求:
　　
　　静电耗散型地板电性能应为:R=1.0×106Ω～1.0×1010Ω;
　　
　　测试仪器:数字兆欧表;
　　
　　在机房内每50m2随机抽测5块地板,每增加20～50m2增加3～5块地板;
　　
　　测试仪器:兆欧表MI2123;
　　
　　对结果进行判定。
　　
　　3.1.8振动加速度
　　
　　主机房地板金属横梁垂直及水平向的振动加速度不应大于500mm/s2。
　　
　　测试仪器:测振仪;
　　
　　对结果进行判定。
　　
　　3.1.9综合布线测试
　　
　　对于双绞线信息点,依据国标GB/T50312-2016《综合布线系统工程验收规范》进行现场的永久链路测试（永久链路连接模型见图1。
　　
　　采用的测试仪器:数字式电缆分析仪
　　
　　支持的测试参数:
　　
　　接线图、长度、传输时延、时延偏离、支流环路电阻、插入损耗(衰减)、回波损耗、远端回波损耗、近端串扰、远端近端串扰、衰减串扰比,远端衰减串扰比、综合等效远端串扰、远端综合等效远端串扰、综合近端串扰、远端综合近端串扰、综合衰减串扰比、远端综合衰减串扰比。
　　
　　对于光纤信息点,依据国标GB/T50312-2016《综合布线系统工程验收规范》进行现场的链路测试（光纤链路连接模型见图2。
　　

　　支持的测试参数:长度、衰减。
　　
　　带载验收项目
　　
　　数据中心机房工程是一个综合性的工程,其中包含电气、空气调节、消防、防雷、监控等13个专业,每个专业相互独立又相互依托。机房受场地、环境、使用要求等条件的约束,没有两个完全一样的机房。现行的国家标准未能准确的对各个专业的每个设计、施工和验收的细节进行详述。
　　
　　通过搭建模拟测试平台,最大限度接近实际IT负载和使用环境。全方位测试设备及整个系统在各种状况下的工作性能及冗余性能,并提供电力、暖通空调系统实际运行能力和容量分析数据作为高效运维的基准。
　　
　　通过模拟实际运行场景,用测试数据来评价设计目标是否实现,产品质量是否达标,施工质量是否合规,运行应急流程是否有效。
　　
　　通过验证测试,检测项目实际可用性,识别和消除关键基础设施压力测试下的故障隐患,为项目运行维护提供客观真实的基准数据,降低项目运行风险和运维成本,提升项目运行水平和运维团队的工作能力,保证项目建设与运维的无缝衔接。主要包括:机房内各类机电设备及其附属设施的性能验证测试;供配电、暖通、消防安防、基础设施监控及机房环境等系统的功能验证测试工作;应急预案的验证测试工作等。
 

　　
　　3.2.1施工检查内容
　　
　　1)电气装置、配件及其附属技术文件是否齐全;
　　
　　2)电气装置的型号、规格、安装方式是否符合设计要求;
　　
　　3)线缆的型号、规格、敷设方式、相序、导通性、标志、保护等是否符合设计要求,已经隐蔽的应检查相关的隐蔽工程记录;
　　
　　4)照明装置的型号、规格、安装方式、外观质量及开关动作的准确性与灵活性是否符合设计要求。
　　
　　3.2.2测试内容
　　
　　1)电气装置与其他系统的联锁动作的正确性、响应时间及顺序;
　　
　　2)电线、电缆及电气装置的相序的正确性;
　　
　　3)柴油发电机组的测试项目:
　　
　　a.在市电缺失的情况下自动启动的时间,达到100%负载的时间,输出电压、电流及频率;
　　
　　b.在市电恢复的情况下供电切换到市电的具体参数,如停机时间,切换是否成功;
　　
　　c.对单机和并机系统,在不同的负载3种负载情况下:0%、50%和100%）情况下,模拟单机和并机的工作状况以及常见的发电机故障和市电故障,检验柴油发电机系统的可用性和可靠性,并针对故障提出具有建设性的维护和检修流程方案;
　　
　　d.针对单机系统进行状态指示验证(不在自动控制状态、电流断路器分开和闭合、引擎运行、控制电压错误、自动启动等状态显示检查)、报警验证(冷却液高低温、低油压、少油、引擎过速、电池高低压等检查)、停机验证(低油压、冷却液高温、冷却液低液位、引擎过速、电池高低压、EPO发动等状况下停机动作检查)、发电机断路器脱扣验证(逆功率、低电压、低频率等状况下发电机断路器脱扣动作检查)、发热验证(发电机在50%和100%负载运行各4小时,检查发电机运行状态。)、稳态运行测试(分别在100%、50%和0%负载的情况下作发电机输出各项电参数(电压、频
　　
　　率、电流、压调整度和噪音等)测试和相关仪表的校验情况的检查、瞬态响应测试（发电机输出瞬间加载和减载实验(0-50%;50%-100%;100%-50%;50%-0,测试输出电压和频率变化率和恢复时间)。
　　
　　4)柴油机供油系统测试:漏油检查、油泵运行测试、自动加油测试;
　　
　　5)UPS测试:
　　
　　a.UPS单机测试:
　　
　　报警和状态验证:UPS各项报警、状态和参数显示检查;
　　
　　UPS单机发热试验:维修旁路、静态旁路、逆变输出满载运行情况下其电源接头、电缆、电感等部件的发热实验;
　　
　　UPS单机稳态运行:分别在0%、25%、50%和100%负载的情况下UPS输入和输出电参数(电压、频率、电流、谐波失真、功率因数、电压调整度、电流平衡度等)测试和相关仪表的校验情况的检查;
　　
　　UPS单机瞬态响应测试:UPS单机输出瞬间加载和减载、UPS单机旁路和逆转换、市电和电池转换试验,测试UPS单机输出电压变化率和转换时间;
　　
　　电池测试:测试电池内阻,单台UPS满载电池放电时间和电池接头、电缆、断路器等部件的发热试验和电池充电测试;
　　
　　b.UPS并机测试:
　　
　　UPS并机稳态运行:分别在不同负载(不少于下列5种工况:0%、25%、50%、75%和100%)的情况下UPS输出电参数(电压、频率、电流、谐波失真、均流等)测试和相关仪表的校验情况的检查;
　　
　　UPS并机瞬态响应测试:UPS并机旁路和逆转换、市电和电池转换、单台UPS故障冗余和恢复试验,测试UPS并机输出电压变化率和转换时间;
　　
　　UPS并机冗余功能测试;
　　
　　UPS配合发电机工作测试,模拟故障,市电、油机和ATS(包括动力系统)联测,对蓄电池的充放电状态、满载放电时间进行检测等。并给出整体数据中心相应的PUE值。
　　
　　6)对供配电系统(高低压配电柜、精密列头柜和机柜内PDU)的设计、安装工艺、安全措施进行评测;对供配电(柜)、UPS及ATS切换柜使用假负载进行测试(包括互锁联动);测试零-地电压;对断路器执行操作、冷热插拔和模拟故障发生与恢复检测;在满负载时对电源接头、电缆等进行发热测试;
　　
　　7)对机房内部机柜的PDU进行检测,包括线序的测量、零地电压等;
　　
　　8)对各系统在不同工况下进行发热测试;
　　
　　9)对整个供配电系统进行维护模拟测试,并提供系统维护的建议。
　　
　　3.2.3防雷接地系统的验收测试
　　
　　1)检查接地装置的结构、材质、连接方法、安装位置、埋设间距、深度及安装方法应符合设计要求;
　　
　　2)对接地装置的外露接点应进行外观检查,已封闭的应检查施工记录;
　　
　　3)验证浪涌保护器的规格、型号应符合设计要求,检查浪涌保护器安装位置、安装方式应符合设计要求或产品安装说明书的要求;
　　
　　4)检查接地线的规格、敷设方法及其与等电位金属带的连接方法应符合设计要求;
　　
　　5)检查等电位联接金属带的规格、敷设方法应符合设计要求;
　　
　　6)检查接地装置的接地电阻值应符合设计要求。
　　
　　3.2.4空气调节系统的验收测试
　　
　　针对空调系统的施工安装和调试运行进行检验,针对不合理或不合规的现象提出建议。
　　
　　针对空调系统各个单机进行测试:
　　
　　3.2.5冷水机组测试项目:
　　
　　机组启动与状态检查:
　　
　　1)启动时间、断电重新自启;
　　
　　2)加减载运;
　　
　　3)油温、油压、蒸发和冷凝压力等运行参数检查;
　　
　　一次泵和冷却泵故障测试:检查主用水泵故障时,主用和备用冷机和水泵的切换;
　　
　　冷水机组故障测试:模拟冷水机组故障时的报警及保护,以及BMS的显示;
　　
　　主备用冷机切换检查;
　　
　　满载冷冻水机用电功率测试:检查冷水机组满载时,连续工作时的功率参数;
　　
　　15%负载时,喘振是否发生测试;
　　
　　模拟不同季节,冷水机组与板式换热器不同组合运行方式;
　　
　　3.2.6冷却塔系统测试项目:
　　
　　启动与风机变速测试:1）来电启动和根据水温自动启停运行检查;2）根据不同水温设定标准,散热风机自动变速功能检查;
　　
　　冷却水旁路测试;
　　
　　接水盘水位测试:包括补水和溢水检查;
　　
　　接水盘电加热与管道电绊热测试;
　　
　　散热能力和逼进度测试;
　　
　　满载耗能测试;
　　
　　3.2.7水泵系统测试项目:
　　
　　手动和自动启动;
　　
　　水泵变速控制:根据不同的水温或压力要求进行变速的功能检查;
　　
　　水泵运行振动和噪音检查:满载运行时的振动和噪音检查;
　　
　　最小转速运行检查:最小转速时,水泵的连续运行能力检查;
　　
　　3.2.8板式换热系统测试项目:
　　
　　性能测试:包括进出水口压差、进水口温差(冬季)、是否漏水等检查;
　　
　　冷机与板换切换测试:板换与冷水机组之间以及冷却塔的切换;
　　
　　主备切换测试;
　　
　　3.2.9蓄冷罐系统测试项目:
　　
　　充冷及快速充冷检查:正常情况下充冷和过量放热后冷机快速充冷检查;
　　
　　放冷检查:当冷机故障时,检查蓄冷罐的放冷时间以及放冷过程中蓄水罐的水平水温均布情况;
　　
　　3.2.10冷却水补水系统测试项目:
　　
　　补水系统启动和关闭测试:检查补水系统检查控制信号启停功能;
　　
　　水泵启动与运行状态检查:水泵工作时,工作电流、振动、噪声等参数检查;
　　
　　市政水与蓄水池供水切换测试:模拟市政停水时,蓄水池的供水能力检查;
　　
　　3.2.11BA系统测试:
　　
　　勘察BA系统显示功能。
　　
　　勘察BA系统完备性。
　　
　　勘察BA系统内设备的运行状态监控。
　　
　　勘察BA系统内个环境监测设备的运行状态。
　　
　　测试BA系统内各设备的控制动作。
　　
　　场景模拟测试中查看BA工作状态。
　　
　　模拟单台冷冻水机组故障。
　　
　　查看BA显示状态,工作状态。
　　
　　模拟冷冻水机组断电。
　　
　　查看BA显示状态、工作状态。
　　
　　模拟冷冻水管道主阀门故障。
　　
　　查看BA显示状态、工作状态。
　　
　　模拟冷却塔故障。
　　
　　查看BA显示状态、工作状态。
　　
　　模拟冷却水主管道故障。
　　
　　查看BA显示状态、工作状态。
　　
　　BA系统的全部设备包括现场的各种阀门、执行器、传感器等全部安装完毕,线路敷设和接线全部符合设计图纸要求
　　
　　精密空调
　　
　　启动与断电重启测试:启动时间和断电重新自动启动检查;
　　
　　运行参数测试:根据不同负载情况和温湿度设定情况,风机转速、水阀开启度工作状态检查,同时,检查运行状态下,各系统的用电量;
　　
　　极限温升测试;
　　
　　排水测试:检查排水槽的排水能力;
　　
　　滤网检测;
　　
　　故障报警测试:模拟故障、高低温、高低湿、风阻等报警和保护,以及BMS的显示情况。