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上海交大附属新华医院综合楼宇规划技巧
2009-08-25   网络

一、前言

数据中心(DATA CENTER)是医院信息系统的一个重要部分,医院的建筑楼宇有别于其它行业,一座各种功能齐全的综合楼宇它通常可分为急诊楼、门诊楼、病房楼、办公楼等,由于每个医院占地面积的限制,在医院智能楼宇建筑设计的同时,就要充分考虑数据中心的功能定位与实施流程,合理进行数据机房的规划,为医院未来信息化应用做好基础准备。医院的数据中心主要功能是满足医院的数据传输、数据存储、数据管理和数据安全,而数据传输是数据中心最基础也是最重要的内容,因此本文重点结合医院数据中心的建设来论述结构化综合布线系统在数据传输中的重要作用。同时结合项目的具体过程,探讨数据中心建设的实施技巧。

二、需求分析

上海交通大学附属新华医院新建的综合楼宇建筑面积为:2.64万平方米,共分12个层面,每个楼层的功能定位都是各不相同的,一楼、二楼是急诊区域,有抢救室、急诊诊室、有挂号收费及药房、还有医技(检验、放射、超声、心电图等);三楼是儿科诊室;四楼是介入诊治中心与急诊手术室;五楼是小儿临补室;六楼是日间病房;七楼是急诊病区与急诊ICU;八楼是肿瘤病房;九楼是内镜诊治中心;十楼是血液透析中心;十一楼是体检中心;十二楼是特需诊疗,在这楼宇中形成了一个多功能的、设施先进,环境优雅,功能齐全的新型医疗区域。大楼内共计需要六类信息点1200 个。在这栋建筑的综合楼宇中其功能复杂、应用内容繁多,有对信息安全及实时性要求高的急诊系统;有对网络传输带宽高要求的PACS;还有多串口的传输的CIS;还有视音频同步传输的介入信息;还有手术远程直播/点播系统等,同时我们又可以根据不同的建筑环境,进行综合布线设计,对挂号收费及药房可根据窗口数量进行布点,同时要考虑LED屏和相关的导向系统;对医技部门要根据仪器设备及电脑摆放位置进行布点;对手术室、ICU、急救室等要充分利用吊臂环境,同时要考虑HIS、PACS、CIS以及手术转播的要求;对内镜、介入等视频,要充分考虑双向音频传输;对病区和特诊等区域,要考虑布线系统能支持今后无线数据传输的实施方案。

三、规划和设计

根据上述需求分析,我们在数据中心的架构设计上,充分考虑了系统的实用性、可靠性、安全性、灵活性和先进性,并且从医院建筑群体的实际情况出发,整体采用三级架构,即:

第 1 级 中心机房——负责整个医院的信息网络维运,共享网络资源和进行网络管理;

第 2 级 各楼的汇集中心——负责本楼信息汇聚交换;

第 3 级 各弱电接入间——将各楼层的信息终端接入网络系统,提供信息服务。

我院的核心层交换设备位于行政楼主机房内,核心层与汇聚层交换设备之间采用全冗余网状的拓扑结构,室外主干光缆采用单模光缆,室内主干光缆采用多模光缆,规划数据传输速率达到1000Mbps,确保主干网络数据包的高速交换。网络逻辑结构上实现了核心层的冗余,保证了网络的可靠性,汇聚层以下的网络以拓展星型结构向各个应用区域拓展。

为了保证医院信息网络安全,我们自核心网络到汇聚层构成医院的网络核心交换区,核心交换机和汇聚交换机均采用双机互备架构,主干布线链路采用双链路、互备冗余的架构;从汇聚层到接入层,同样也采用了双链路、互备冗余的架构。通过此双链路、互备冗余的逻辑架构和物理架构充分保证医院信息网络系统的高可用性。

考虑到医院信息系统应用的不断提升,将对网络通信系统的需求也不断提升,因此数据中心在传输链路的规划上,采用结构化综合布线系统六类传输标准,在楼宇之间室外主干链路采用单模光纤(目前运行千兆1G,未来可以支持到万兆10G和十万兆100G),大楼内垂直数据主干采用支持万兆传输的激光优化多模光纤(目前运行千兆1G,未来可以升级到万兆10G),水平子系统为全六类线缆产品的系统架构(目前运行百兆1G,未来可以升级到千兆1G),整体布线系统设计上充分考虑了未来的扩展升级空间,为今后医院信息化的应用拓展和网络扩容奠定了坚实的基础。结构化综合布线系统的设计主要是依据TIA-568B六个子系统,即工作区、水平区、主干区、管理区、主设备间、进线间来进行规划设计,从功能上也主要是满足数据和语音的应用需求,这使得综合布线系统在设计时简单明了,易规划、易实施,同时也因为综合布线系统作为通信系统的传输承载平台,有其相对的独立性,这也使得我们在实际的许多项目中看到,综合布线的设计往往是千篇一律,并没有真正从用户应用的角度,针对具体项目本身的特点来进行考虑。以下是上海交通大学附属新华医院数据中心规划之一,结构化综合布线系统拓扑结构图:

 


 

四、实施技巧

下面,我们将着重从医院信息化应用分析、信息点设置规划、综合布线整体规划、产品选型等几方面,来整体考虑如何实施医院数据中心的数据传输系统。

1、信息点设置

有效地进行信息点设置,是医院数据中心所面临的一个实际问题。也是决定数据中心规模的关键因素。一般我们根据各职能部门对信息点的功能需求来决定信息点的位置、数量、类型。医院信息点的类型一般分为数据内网、数据外网、语音(电话)三种类型。考虑到VOIP技术的发展,我们将语音(电话)的类型也定义为六类,并采用标签根据色标管理方法把数据内网、数据外网、语音(电话)三种类型的信息点进行了统一标注,这样不仅便于管理更重要的是方便使用者识别,体现了“科技以人为本”。我们在上海交通大学附属新华医院综合楼宇的信息点设置采用了如下规则:

1)诊室,单人诊室、双人诊室、三人诊室,一般每人分配一个内网数据端口,每房间分配一个电话端口,并预留一个端口备用。如要求较高,也可以考虑每人分配一个内网数据端口和一个外网数据端口,每房间分配一个电话端口,并预留一个端口。

2)候诊区和接待区,可根据功能的定位和医疗流程以及物理建筑位置,设置多个双口信息面板,放置多个内网数据端口和多个电话端口。候诊区,应适当考虑多媒体大屏显示、护士叫号、公用电话、触摸屏以及POS机信息点。

3)挂号、收费、取药窗口,一般每个窗口分配一个内网数据端口,每房间可根据窗口数分配电话端口,要考虑POS机应用,还要为管理电脑分配相应的数据口,并预留一到二个端口。

4)手术、ICU、内镜、介入等区域,每间内设置四到六个内网数据端口,要充分考虑仪器设备和数据影像以及视音频转换等功能需求。

5)病房,分为普通病房、特需病房和家属接待区,一般床位分配一个内网数据端口,每房间分配一个电话端口,并预留一个端口备用。家属接待区考虑公用电话和公共信息查询信息点。

6)其他,根据需要设定。

2、机房的设置

如果把信息点设置看成是一个点的规划,那么机房的设置就应该是一个面的规划。合理的机房设置不仅能有效地提高数据传输效率,对医院来说更重要的是节省宝贵的空间和宝贵的能源。由于数据中心的传输系统采用的是星形结构,因此在设计上主要是先确定主机房的位置,再确定弱电管理间的位置,再考虑中间的线缆即主干线缆和水平线缆,这样一个数据传输系统就可以设计好了。

当前,一种全新的绿色机房理念正在被人们重视,作为医院,更应大力推广节能环保机房。据国际权威机构分析,有效的通风可以减少机房空调耗能40%左右。在数据机房中,大量的线缆将占据不少空间,也是吸收空调能源的主要物体。因此,科学的走线设计对能源消耗有重要的影响。在上海交通大学附属新华医院新建的综合楼宇数据机房中,我们采用了“上走线”的设计思路,即:在每个机房的机架上方安装金属梯级桥架,所有线缆通过弯曲通道(满足线缆和光纤弯曲半径技术指标)进入机架的垂直管理线槽,然后再通过理线器分别进入每一对应层的水平管理线槽,最后端接在配线架上。其优点是:节约能源(尽量扩大自然通风和空气对流)、节省空间、减少路由、便于维护、美观大方。机房内的有源设备(如:服务器和网络交换机)、不间断电源、空调、除湿机等都是十分重要的机房设施。因此,除了对布线系统合理布局,利用自然通风和减少空调负荷外,我们目前正在与专业单位一起在研究机房能源检测管理技术的应用,对每个机房的有源设备进行实时检测和管理,把主机房和卫星机房的能耗数据通过网络采集到能源检测平台上,合理平衡电源的负荷系数,达到对分散在各个机房的设备进行统一管理的目的。此外,为了便于管理和识别以及今后的维护,我们为每一个机房、机架、桥架、线缆、每一个配线端口按区域和布线规则做了明确的标签并制作了详细的机房文档。

主机房(MDF)的设置——由于网络采用了三层架构,因此从系统安全性考虑,医院建筑群的主机房设置在其它楼宇中,而综合楼的汇聚主机房设置在整个大楼的中心层(四楼)。这就充分兼顾到了数据传输具有最好的效率、空间的利用、管理的方便和能源的节约(如:放在地下需要较高的照明和较强的空调)。此外,实施过程中要充分重视机柜的布局、线缆的端接和固定、标签的制作、色标的管理等等细节。下图是汇聚主机房的施工图:


 

卫星机房(IDF)的设置——综合楼共12层,由于1~3层楼宇跨度超过100米,因此在楼宇建筑设计时,要求一个楼层左右分别设置2个IDF,管理1~3层;6层左右分别设置1个IDF,管理5~7层;9层左右分别设置1个IDF,管理8~10层;11层左右分别设置1个IDF,管理11~12层。有条件环境,可以将弱电管理间与弱电竖井分开,同时应尽量靠近弱电竖井,弱电井是为主干线缆的布放通道,关系到主干路由,弱电的管理间内设置配线架,这样确保了水平线缆敷设不超过90米。下图是其中一个卫星机房(IDF)的施工图:

 


 

主干线缆的设置 —— 目前,语音主干一般采用大对数UTP线缆。数据主干采用光缆传输,根据其应用及传输距离等因素,室内采用2根6芯万兆多模光缆(激光优化50/125)加4根6类UTP铜缆作为备份,室外传输采用6芯室外单模光缆传输,未来可以支持10G甚至100G网络应用。

水平线缆的设置 —— 水平线缆大量使用6类4对UTP敷设,整个水平信道提供250MHz以上的带宽,配合千兆以太网交换机,完全可以满足传输1000Mbps速率的需求。语音及数据点采用同种介质布线,可以达到语音/数据点的灵活互换的功能。

四、结语

上海交通大学附属新华医院新建的综合楼建成竣工,投入使用,至今已经运行一年时间了。作为网络系统的使用者和管理者,我们经过评估认为,该大楼智能化信息系统的支撑平台的计算机网络及综合布线系统,充分达到了当初规划设计的功能、目标,为综合楼宇多功能的运行使用提供了可靠保证。医院的信息化建设正处于高速发展的状态,应用范畴不断扩张,从数据到图像、从视音频传输到手术远程直播/点播,对网络的要求也不断提高,综合楼将成为整个医院内部网络升级的起点。

本文通过对本项目的数据中心传输系统结构化综合布线及网络系统设计和实施等方面的反思与回顾,为未来这方面的项目的建设者,提供一定的借鉴参考。

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