醫(yī)院綠色機(jī)房的安全建設(shè)

1 引言

隨著信息和網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的飛速發(fā)展，各醫(yī)院基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的辦公、科研、教育及管理等方面的信息化需求也日趨迫切。機(jī)房是醫(yī)院信息化建設(shè)的關(guān)鍵節(jié)點，它維持著醫(yī)院各項信息化業(yè)務(wù)的正常工作，隨著電子病歷承載平臺的不斷完善，以HIS為核心的周邊業(yè)務(wù)需求逐漸增加，使得機(jī)房內(nèi)高密度IT設(shè)備越來越多，僅僅保證信息數(shù)據(jù)資料的快速、安全、穩(wěn)定地交流和傳輸，已不再是信息化建設(shè)追求的唯一目標(biāo)。

作為一個“設(shè)備高度集中”的計算中心，其對電能的消耗是相當(dāng)可觀的。據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署報告，典型的數(shù)據(jù)中心能耗分布為：數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備（服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)通信與交換、存儲器等）的能耗占數(shù)據(jù)中心總能耗的50%～52%；機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)占數(shù)據(jù)中心總能耗的38%～40%；供電及輔助照明等系統(tǒng)的能耗占數(shù)據(jù)中心總能耗的8%～10%，并且每五年將翻一番。我國工信部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所也表示，中國的數(shù)據(jù)中心能耗也在高速增長，且顯著高于世界的平均水平。另一方面，機(jī)房體系運行過程中勢必會對周邊環(huán)境帶來一些諸如噪音、電磁輻射等環(huán)境影響因素。如何解決采取一些整合、控制措施降低信息機(jī)房的能耗以及減少對周邊環(huán)境的影響，成為新型機(jī)房建設(shè)所關(guān)注的焦點，同時對于提高醫(yī)院的信息化水平、降低經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)也有著重要意義。

2 現(xiàn)狀

2.1 機(jī)房IT設(shè)備不斷增長

醫(yī)院機(jī)房建設(shè)初期，基礎(chǔ)設(shè)施包括電力系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、中央監(jiān)測系統(tǒng)、綜合智能布線和機(jī)房裝修工程等，主要承擔(dān)電子病歷及收費業(yè)務(wù)。隨著醫(yī)院業(yè)務(wù)的擴(kuò)大，信息化方面的需求呈現(xiàn)海量增長，以電子病歷平臺為基礎(chǔ)的各種相關(guān)軟件系統(tǒng)及業(yè)務(wù)流程，如LIS、超聲圖文系統(tǒng)、醫(yī)保實時結(jié)算、京醫(yī)通實時繳費等項目相繼上線，使得用于數(shù)據(jù)處理和存儲的大量服務(wù)器的增加和磁盤陣列的擴(kuò)容，機(jī)房已不堪重負(fù)。

2.2 機(jī)房耗能不斷增加

能源消耗問題已經(jīng)成為制約數(shù)據(jù)中心發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。以近5年為例，機(jī)房2010年耗電量584000千瓦時；截至2015年6月已耗電量384000千瓦時。由此可見，機(jī)房確實存在能耗過高，且呈逐年增加趨勢。

2.3 軟件系統(tǒng)的迫切要求

一家常規(guī)的專科三級醫(yī)院信息系統(tǒng)是集醫(yī)療、教學(xué)、科研、預(yù)防為一體綜合需求信息平臺。醫(yī)院信息系統(tǒng)包括大量重要的敏感信息，一旦由于硬件設(shè)備的損壞導(dǎo)致軟件平臺無法正常運行，就有可能出現(xiàn)無法提供服務(wù)、數(shù)據(jù)信息損壞等情況，嚴(yán)重?fù)p害患者的利益，同時也會給醫(yī)院造成極大的負(fù)面影響。

2.4 節(jié)能減排的迫切要求

能源消耗問題已經(jīng)成為制約數(shù)據(jù)中心發(fā)展的關(guān)鍵因素，醫(yī)院數(shù)據(jù)核心機(jī)房每年設(shè)備的總耗電量達(dá)800000千瓦時，高耗能加重醫(yī)院的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重拖后了信息化的步伐，建設(shè)綠色機(jī)房是發(fā)展的必然趨勢。

3 需求分析

3.1 節(jié)能需求

信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化、平臺化和服務(wù)化的發(fā)展趨勢，迫切需求高性能的數(shù)據(jù)中心，由此推動了數(shù)據(jù)中心建設(shè)與服務(wù)需求的大幅增加?！豆I(yè)節(jié)能十二五規(guī)劃》中明確指出，到2015年數(shù)據(jù)中心PUE（注1）值需下降8%，因此數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新與節(jié)能工作刻不容緩。

對現(xiàn)實工作中絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心來說，投資建設(shè)新的綠色機(jī)房是費時費力的一項工作，同時還可能會影響現(xiàn)有系統(tǒng)的正常運行。醫(yī)院的信息系統(tǒng)平臺承載著醫(yī)院的核心業(yè)務(wù)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)，一旦中斷，全院的業(yè)務(wù)都將被迫終止，造成巨大的損失。因此該項目將本著實用主義至上的原則，對現(xiàn)有機(jī)房進(jìn)行綠色改造，在不影響正常業(yè)務(wù)有序開展的情況下，循序漸進(jìn)地降低能源消耗和環(huán)境影響。

3.2 功能需求

綠色機(jī)房建設(shè)的目的首先是確保機(jī)房內(nèi)計算機(jī)設(shè)備安全穩(wěn)定運行，以保證醫(yī)院的醫(yī)療服務(wù)不能間斷，在這一前提下通過對其中設(shè)備設(shè)施的不斷調(diào)整，最終達(dá)到設(shè)備設(shè)施節(jié)能、運維成本降低、能源效率提高的目標(biāo)。

機(jī)房工程是一門綜合性很強(qiáng)的科學(xué)技術(shù)和系統(tǒng)工程，涵蓋了電氣系統(tǒng)、空調(diào)及送排風(fēng)系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、機(jī)房綜合監(jiān)控系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、KVM切換系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等。它是一個復(fù)雜的電子環(huán)境空間，從整體的設(shè)計規(guī)劃到設(shè)備的選配、管理軟件的應(yīng)用，都要符合節(jié)能環(huán)保、高可靠可用性和合理性的要求，而且需要滿足若干年內(nèi)的可擴(kuò)容性和先進(jìn)性。

本次機(jī)房改造經(jīng)過充分論證，考慮了實用性、經(jīng)濟(jì)合理性、先進(jìn)性、可靠性、可擴(kuò)展性、節(jié)能與環(huán)保性。此外，機(jī)房改造后還將成為醫(yī)院信息化建設(shè)的亮點和樣板工程，供醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)、同行和客戶參觀，因此，美觀性和一體化等特性還需要再本次改造中得到充分體現(xiàn)。

3.3 環(huán)境需求

3.3.1機(jī)房內(nèi)相關(guān)軟硬件設(shè)備需求

機(jī)房內(nèi)相關(guān)軟硬件設(shè)備需求，如表1所示。

3.3.2 動力及供配電需求

醫(yī)院數(shù)據(jù)中心核心數(shù)據(jù)機(jī)房承載著全員的關(guān)鍵業(yè)務(wù)節(jié)點，每時每刻都產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)信息交換，其中涉及患者隱私信息、財務(wù)費用等敏感信息，這些數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的動力供應(yīng)要有確切的保障措施，是不允許斷電的，否則一旦發(fā)生斷電事故，會造成數(shù)據(jù)丟失甚至重大經(jīng)濟(jì)損失。因此電源保障和供電可靠性在新型綠色機(jī)房建設(shè)中顯得格外重要。

機(jī)房配電還應(yīng)考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展、升級等可能性，并應(yīng)預(yù)留備用容量。單相負(fù)荷應(yīng)均勻地分配在三相線路上，并使三相負(fù)荷不平衡度小于20%。

3.3.3 溫度、濕度和潔凈度需求

現(xiàn)代IT設(shè)備中的元器件及集成電路極易受到溫濕度、塵埃、有害氣體、電磁、雷電等的干擾，為使其可靠運行，機(jī)房必須具備一定的環(huán)境條件，根據(jù)《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計規(guī)范》（GB 50174-2008）規(guī)定，機(jī)房環(huán)境應(yīng)達(dá)到要求，如表2所示。

機(jī)房是數(shù)據(jù)處理中心，安裝有大量的計算機(jī)、磁帶機(jī)、磁介質(zhì)、交換機(jī)、路由器等對環(huán)境溫濕度、潔凈度要求較高的精密設(shè)備，對機(jī)房環(huán)境有嚴(yán)格的要求，其中最重要的是機(jī)房溫度、濕度和潔凈度三個指標(biāo)。機(jī)房專用空調(diào)（精密空調(diào)）是為計算機(jī)機(jī)房（包括程控交換機(jī)房）專門設(shè)計的特殊空調(diào)機(jī)，精密空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計是為了進(jìn)行精確的溫度和濕度控制，精密空調(diào)系統(tǒng)具有高可靠性，保證系統(tǒng)終年連續(xù)運行，并且具有可維修性、組裝靈活性和冗余性，可以保證數(shù)據(jù)機(jī)房四季空調(diào)正常運行。

3.4 安全需求

系統(tǒng)建設(shè)需要充分考慮機(jī)房內(nèi)的防火、防水、防盜、防破壞、防雷接地、數(shù)據(jù)安全、信息安全等方面的需求，并要求具有完整的安全策略和有效的預(yù)防措施。

“五防”需求。在機(jī)房日常運行中應(yīng)與醫(yī)院其他電器設(shè)備設(shè)施一樣，關(guān)注和落實基本的防火、防水、防盜、防破壞、防雷接地要求，配備消防、除濕等基本設(shè)備，并建立規(guī)范的操作制度。

數(shù)據(jù)及信息安全需求。建立數(shù)據(jù)備份機(jī)制，合理設(shè)定信息采集、使用查詢權(quán)限，確保病人信息得到合理、合法使用，避免因數(shù)據(jù)遺失和外泄產(chǎn)生的醫(yī)患糾紛。

智能監(jiān)控系統(tǒng)需求。實現(xiàn)對機(jī)房電力、空調(diào)、UPS、溫濕度、漏水五方面全方位監(jiān)控，并通過與設(shè)備接口，實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)的實時采集，并可實現(xiàn)短信報警信息發(fā)送，以達(dá)到及時防范和監(jiān)控風(fēng)險的目的。

4 建設(shè)目標(biāo)

4.1 業(yè)務(wù)目標(biāo)

基于上述必要性論述和需求分析目標(biāo)，醫(yī)院綠色機(jī)房建設(shè)改造后，力爭達(dá)到高效、經(jīng)濟(jì)、協(xié)同、智能的四大目標(biāo)。

4.2 技術(shù)目標(biāo)

本項目節(jié)能技術(shù)指標(biāo)具體體現(xiàn)在三個方面。（1）IT設(shè)備節(jié)能改造：數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備是能耗大戶，在此次機(jī)房改造的同時，將降低能耗、節(jié)能涉及貫穿始終，實現(xiàn)機(jī)房技能目標(biāo)。（2）供配電系統(tǒng)的節(jié)能建設(shè)改造：采用模塊化UPS，在節(jié)約空間的同時，采用超高的效率值、超凡的節(jié)能性和極好的輸入特性（輸入電流諧波含量低）技術(shù)，實現(xiàn)UPS能耗的降低。（3）制冷系統(tǒng)節(jié)能建設(shè)改造：通過采用柔性制冷量設(shè)計、智能供冷、可定向送風(fēng)定向制冷，解決局部熱點及高熱密度機(jī)架問題（最高可達(dá)單柜功率10KW），從而達(dá)到高效節(jié)能目的，同時，通過coolflex組件將冷通道進(jìn)行封閉，進(jìn)一步降低能耗。

4.3 總體框架

綠色機(jī)房按照《電子計算機(jī)機(jī)房設(shè)計規(guī)范》、《電子信息系統(tǒng)機(jī)房施工及驗收規(guī)范》等國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，通過配電、給排水、精密空調(diào)、新風(fēng)系統(tǒng)、智能監(jiān)控、UPS等多個系統(tǒng)的有機(jī)整合，實現(xiàn)綠色、環(huán)保、安全機(jī)房建設(shè)，具體架構(gòu)如圖2所示。

5 結(jié)束語

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，很重要的一個環(huán)節(jié)就是計算機(jī)機(jī)房的建設(shè)。計算機(jī)機(jī)房工程不僅集建筑、電氣、安裝、網(wǎng)絡(luò)等多個專業(yè)技術(shù)于一體，更需要豐富的工程實施和管理經(jīng)驗。計算機(jī)房設(shè)計與施工的優(yōu)劣直接關(guān)系到機(jī)房內(nèi)計算機(jī)系統(tǒng)是否能穩(wěn)定可靠地運行，是否能保證各類信息通訊暢通無阻。

由于計算機(jī)機(jī)房的環(huán)境必須滿足計算機(jī)等各種微機(jī)電子設(shè)備和工作人員對溫度、濕度、潔凈度、電磁場強(qiáng)度、噪音干擾、安全保安、防漏、電源質(zhì)量、振動、防雷和接地等的要求。所以，一個合格的現(xiàn)代化計算機(jī)機(jī)房，應(yīng)該是一個安全可靠、舒適實用、節(jié)能高效和具有可擴(kuò)充性的綠色機(jī)房。

同時，需要指出的是只有在充分分析和論證綠色機(jī)房需求的基礎(chǔ)上，將可研和設(shè)計做的更加落地和飽滿，方能有效地制定科學(xué)和合理的實施方案。

注1：PUE（Power Usage Effectiveness）即能量使用效率，是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)，PUE=數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗。PUE是一個比率，其值已經(jīng)成為國際上比較通行的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標(biāo)，基準(zhǔn)是2，越接近1表明數(shù)據(jù)中心能效水平越高，還表示一個數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高。

參考文獻(xiàn)

[1] 林小村，馬玉林，翁小云.數(shù)據(jù)中心建設(shè)與運行管理[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[2] 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院.電子信息系統(tǒng)機(jī)房工程設(shè)計與安裝[M]. 北京：中國計劃出版社，2009.

[3] 中華人民共和國工業(yè)和信息化部.電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計規(guī)范[M]. 北京：中國計劃出版社，2009

[4] 北京市公共衛(wèi)生信息中心.北京地區(qū)醫(yī)院信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)指南.

作者簡介：

王婷（1981-），女，漢族，北京人，畢業(yè)于北京師范大學(xué)，本科學(xué)士學(xué)位，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院 ，工程師；主要研究方向和關(guān)注領(lǐng)域：網(wǎng)絡(luò)信息安全。