数字化医院与机房建设标准.docx

数字化医院与机房建设标准 ——中国科学院计算技术研究所副研究员黄群骥 关于数字化医院的内容，我来为大家重点介绍医院机房建设的重要性和与之相关的机房建设的标准。医院信息化应用对应到机房之中就是IT业务应用系统；支撑IT业务应用系统的，是软件的操作系统；而操作系统赖以运行的基础是一系列的硬件系统，也就是网络交换机、服务器等设备。这些系统在机房平台搭建起来的过程就是我要介绍的——机房的建设。 医院机房建设的特点 医院的机房建设有一些独特之处。 医院中有四种形式的机房。首先，医院肯定有一个中心机房，或者叫数据中心、信息中心；此外，还会有一些承担智能建筑控制工作的设备间，以及安保、消防等机房和专业机房。其中专业机房一般要求特殊设计、特殊施工，因此习惯意义上的机房包括前三种。《北京市医院信息系统建设指南》中对不同规模的医院需要建设的信息中心的面积给出了指导。对于职工少于100人的、比较小的医院来说，100m2以下的信息中心就可以满足需求；中大型医院则可能要求信息中心的面积达到上千平方米。目前我看到的医院的机房相对来说都比较小，包括我在参与国管局组织的国家机关信息机房空调节能检查时中见到的卫生部的几个机房，也都是很小的。这里需要提醒大家注意的是，机房的面积是机房最基本的参数之一，它的确定是有章可依的。《电子信息系统机房设计规范》（GB 50174—2008）虽然没有给出信息中心面积要求的具体数值，但是给出了一个根据服务器的配置计算信息中心面积的计算规则，如表1所示。以此为依据，我们不但可以在知道大概的设备配置的情况下确定信息中心需要的面积；也可以在不知道设备配置的情况下使用规范中给出的近似值大致了解信息中心所需的面积。 表1 中心机房面积计算表 职工数 机房面积（人均） <100 1.0m2 200~250 0.5m2 400~500 0.4m2 150~6000 0.2m2 机房的建设当然要以应用需求为出发点。医院的业务应用有两个突出的特点，其一是信息访问集中。医院的信息访问在门诊期间，尤其是8点到11点间高度集中，其他时段相对比较少。我亲身感受过一次，一个医院，HIS系统在高峰时段出现故障，导致挂号、交费等全部改成手工进行，影响非常大，造成了很大的混乱。对于这种系统24小时持续运作、门诊期间业务量急剧增加、其他时段业务量明显减少的特点，一定要在机房建设中予以相应的考虑。 第二个特点是调取资料的带宽要求高。传统的无纸化医院相对来说信息量比较小；但是一旦要实现无胶片化，信息量将是非常大的，对带宽等各方面条件的要求都会大幅提高——这是由图像传输的需求决定的。最近在规划中的一个国土局的机房就是这样：原来的信息量不大，机房很小，只有150m2；现在要实现国土资源图像信息的传输，对带宽、机房的要求就很高了，规划面积达到了1200m2，一下子提高了非常多。医院在由无纸化向无胶片化方向发展的过程中，也面临类似的问题：无纸化医院需要传输、调阅的基本上只是文字记录，无胶片化医院则需要传输、调阅大量的B超、CT、核磁共振检查的图片。不仅如此，医院对这些检查图片的应用有一个重要的特点，那就是必须使用无损压缩。这是因为很可能在一张很大的检查图片上，医生所关注的东西，像是肿瘤的阴影等是很小的；如果对图片进行压缩的话，反映这些东西的图像信息很可能在压缩过程中丢失，那么这张图片就毫无意义了。这就决定了医院信息业务的特点：要真正实现数字化，保证信息响应的及时，对带宽的要求就会很高。如表2、表3所示。 医院业务应用的特点决定了医院数据中心的特点：设备集中、密度大，并且因此导致了热负荷也很大；可靠性要求非常高；数据流波峰非常明显。此外，我看过的几个医院机房都存在维护人员缺乏的问题。这里的维护人员不是指软件维护人员，而是指机房维护人员。现在很多机房基本上都是由软件维护值班人员代管机房的维护。实际上软件维护人员对机房的很多设备并不十分了解，发现问题时只能向上报告而没有办法解决。 表2 常见医学图像数据量和传输时间表 图像类别 常用分辨率 单幅图片 大小 每次检查 图片数 每次检查 数据量 百兆网传输 时间（s） 千兆网传输 时间（s） US（黑白） 512×512×8bit 256kB 20 5MB 0.8 0.08 US（彩色） 512×512×24bit 768kB 20 15MB 2.4 0.24 CT 512×512×12bit 512kB 50 25MB 4 0.4 MRI 512×512×12bit 512kB 80 40MB 6.4 0.64 CR/DR 2048×2048×12bit 10MB 2 16MB 2.6 0.26 NM（核医学） 128×128×12bit 32kB 50 1.5MB 0.24 0.02 电镜 512×512×24bit 768kB 2 1.5MB 0.24 0.02 表3 CT图像传输时间表 带宽 100M 1000M 10000M 1名医生读取时间 4s 0.4s 0.04s 20名医生读取时间 >80s >10s 1~2s 机房建设国家标准 接下来选取与机房建设有关的国家标准中的一些内容，为大家重点介绍，以便使大家对机房建设中存在的一些问题提起注意。先是机房工程资质的问题，这是一个建设方面的问题。目前，建设机房工程的合格的施工资质主要有三个：建设部的建筑智能化工程和电子工程，以及信息产业部的系统集成。拥有这三个资质之一的施工单位是可以做机房工程。在机房建设工作中最常见到的不合格的资质是机电设备安装工程和建筑装修装饰工程。 机房工程包括电气、空调新风、综合布线、集中监控、防雷、消防、装饰装修几部分内容。电气和空调新风是其中最主要的两项，是支撑机房的最主要的系统；综合布线、集中监控对机房使用效率的提高起着非常大的作用；防雷和消防系统的建设是我国的强制要求；把这些系统全部连接在一起，使之成为一个整体的就是装饰装修。这里要重点讲一下集中监控系统。前面提到过，目前医院机房普遍存在值班人员缺乏的问题；集中监控系统可以承担大部分的机房管理工作、维护工作，从而大幅减轻值班人员的管理工作压力，因此已经成为一般机房的标准配置。针对这种情况，一个新的机房规范正在编制之中。 目前，已经实行和在编的，与机房工程相关的国家标准一共有六个。作为所有标准编写工作的参与者，我在此为大家简单介绍一下这些标准。《电子信息系统机房设计规范》（GB 50174—2008）和《电子信息系统机房施工及验收规范》（GB 50462—2008）都是2008年颁布，2009年6月1日开始实施的两个很重要的机房建设规范，其中《电子信息系统机房设计规范》要重新修编——这主要是由于机房行业的发展非常快，其产值已由三百多亿元跃升到了四百二十亿元；而这个标准从2005年就开始编写，编写跨度很大。修编以后，这个标准可能会改名为“数据中心设计规范”。《计算机场地通用规范》（GB 2887）、《计算站场地安全要求》（GB 9361）是正在报批中两个规范。在编的规范也有两个：《电子信息系统机房环境检测标准》和《数据中心综合监控系统工程技术规范》。目前在机房检测中存在着同一个机房由不同的人检查，得到的技术参数，甚至结论都不同的问题；而这主要是因为《电子信息系统机房施工及验收规范》里界定得不细。针对这种问题，《电子信息系统机房环境检测标准》中将给出一系列的指标，以保证不同人员检测同一机房的结果会是一致的。《数据中心综合监控系统工程技术规范》就是刚刚提到的涉及集中监控系统的标准。它的编制有很重要的意义：现在开发集中监控系统的厂商很多，各厂商的系统接口不统一，彼此不能兼容，造成了重复浪费；如果能够促使各厂商的系统的接口实现统一，可以大大提高应用的灵活性——目前在选用了一个厂商的系统之后，想要再换用其他厂商的系统非常不便，只能推倒重来，投资成本浪费太大；而各厂商的系统的接口实现统一之后，这些问题就不存在了。另外，有必要介绍一下《数据中心基础设施建设标准》（TIA 942），这是目前唯一的数据中心建设方面的国际标准，对我国相关规范的编制有很重要的借鉴意义——我们的标准中的一些数据就是直接引用自它的。 接下来介绍一下数据中心建设中的几个重要的概念。首先是基本需求，N，它的定义是系统满足基本需求，没有冗余。接下来是冗余，冗余是有程度的，我们用N+X来表示冗余的程度——X=1时为最低冗余，X=N-1时为最高冗余。而X=N就是容错的概念。容错也是有程度的，也可能达到3N，但到目前为止我还没有见过达到3N的系统，因为这样的系统造价太贵。 这些概念都是贯穿在《电子信息系统机房设计规范》始终的，同机房分级有很大的关系。《电子信息系统机房设计规范》把机房分成了A、B、C三级，A级对应容错，B级对应冗余，C级对应基本需求。国际标准TIA 942把机房分成了4级，与我们的A、B、C三级的对应关系是：1级与C级直接对应；2级与B级基本上保持一致；4级对应A级，二者也是基本上一致的。TIA 942中的4级的要求比我们的A级的要求高一点，这是因为4级提出的一些要求在我国满足不了。我们的三级体系中没有一个级别跟TIA 942中的3级存在对应关系，这是因为3级的要求跟我们的一条原则，即所有机房的信息系统都必须通过UPS供电存在分歧。但是从目前实际检查机房的情况来看，这一级的机房实际上是存在的，所以新的规范里可能会新增一个B+级。 分级的目的是为了对可用性加以区别。C级的可用性为99.67%，A级的可用性为99.995%；而从C级到A级，造价大约增加了4倍，所以在决定是否建设A级机房时，应该认真考虑造价的问题。医院机房很少有达到A级的，一般都是B级，而且因为高峰时段的可靠性要求非常高，所以处于B级中可用性相对比较高的位置上。对机房级别的定位应参考其承载的应用：只是使用了办公自动化系统的医院，其机房的可靠性要求不高；但如果要将HIS系统等接入信息系统的话，机房的可靠性要求就比较高了。如表4所示。 表4 机房级别与可用性对应关系表 TIA 942 级别 可用性 （%） 国标 级别 年停机 时间（h） 4 99.995 A 0.438（26min） 3 99.98 1.752 2 99.75 B 21.9 1 99.67 C 28.908 机房选址是机房建设最基础，也是最根本的一项工作。在这方面，我们有很多经验教训：由于选址不理想造成成本大幅增加，而且机房建设的效果仍然不能令人满意。这样的问题在医院中表现得尤其突出，这与信息中心目前在医院里的地位还不高、还不大受重视的情况有很大关系。这种情况的改善需要一个过程。据我了解，很多行业中都存在类似的情况：机房建设由基建部门牵头，但随着信息化水平的提高，逐渐发现由于基建部门不了解应用，由基建部门负责机房的建设会带来很多问题，才了解到机房工程并不是单纯的建设、建筑领域的事物。现在已经有很多行业逐渐改变了原有的观念和操作模式，改由信息部门牵头进行数据中心的建设，基建部门给予配合。在这样的模式下建设的数据中心使用起来是非常方便的。 在医院大楼建好之后，就要明确机房建设的具体要求。比如将机房设置在大楼的第几层——在这个问题上，首先要考虑的因素之一就是要方便设备的运输。机房中的设备大多是很笨重的，运输不便；以前曾经发生过机房建好了才发现设备运不上去，最终不得不拆墙，甚至把新设备切割开，搬进机房之后再重新焊接的情况。因此在机房建设阶段就对设备运输的问题加以考虑。又如在管线敷设方面，需要考虑到机房环境是恒温恒湿的，空调管线过长会导致效率降低的问题。再比如，需要考虑雷电感应的问题。雷电感应问题通常考虑的是直击雷，也就是大楼被雷电直接打中的情况。信息设备是娇贵的，如果对雷电感应的防护做得不好，很容易因雷电感应而损坏。一般而言，楼层越高雷电感应越强，所以