电磁屏蔽机房工程方案设计.docx

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电磁屏蔽机房工程方案设计

前言

涉密信息系统的电磁泄漏是危害信息系统信息安全的重要因素之一。

80年代已可在数公里之外通过远程无线截获信息。

当代信息战已向海，陆，空，天，电磁五维发展。

因此，我们必须严格控制信息系统的电磁泄漏。

对于涉密信息设备机房的设计，除了控制电磁泄漏之外，还必须保证信息系统的可靠运行。

当前国际上已把建筑，供电，空调，消防，安保，监控，布线等统称为IT系统的网络关键物理基础设施NCPI（NetworkCriticalPhysicalInfrastructure）。

这是一种通过提高以上网络关键物理基础设施的可靠性，从而提高信息系统可靠性的可靠性保障措施设计的理念。

我们将以这两大技术要素对本工程进行设计。

第一章

工程概况

本工程证屏蔽机房的屏蔽效能符合BMB3—1999《处理涉密信息的电磁屏蔽室的技术要求和测试方法》标准C级的要求。

装修工程符合GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》所规定的A类标准。

第一节项目内容

……………………………………………………………

本工程含下列项目：

屏蔽机房：

面积为227㎡。

系统包括：

1.1、屏蔽体系工程；

1.2、装饰工程；

1.3、照明、动力供配电工程；

1.4、防雷、接地工程；

1.5、空调及新风工程；

1.6、安防监控系统工程；

1.7、气体消防系统工程；

1.8、环境监控系统工程；

1.9、机柜及供电采集工程。

……

第二节适用标准

（1）《处理涉密信息的电磁屏蔽室的技术要求和测试方法》（BMB3-1999）

（2）《涉密信息设备使用现场的电磁泄露发射防护要求》（BMB5-2000）

（3）《电磁泄漏发射屏蔽机柜技术要求和测试方法》BMB19-2006

（4）《涉及国家秘密的信息系统分级保护技术要求》（BMB17-2006）

……

第二章

屏蔽工程

第一节屏蔽体系工程

屏蔽体系的屏蔽效能应满足BMB3—1999《处理涉密信息的电磁屏蔽室的技术要求和测试方法》标准C级的要求。

具体性能指标如下：

磁场：

14KHz—100KHz≥70dB   

100KHz—50MHz≥90dB

平面波：

50MHz—1GHz≥100dB

微波：

1GHz—20GHz≥100dB

测试方法按按照GB12190-2006执行。

（1）本工程屏蔽机房的占地面积和数量为：

227㎡

（2）屏蔽室高度：

3.9m

（3）具体结构尺寸可在施工现场根据发标方的需求确定。

第二节屏蔽壳体设计

2.2.1屏蔽壳体的材料和工艺

（1）屏蔽壳体的材料

屏蔽壳体是屏蔽体系的基础。

对于电磁波谱的屏蔽，应同时考虑低频和高频波谱的屏蔽。

低频波谱以磁场为主，应采用高导磁材料如工程纯铁，坡塻合金等贵金属材料；高频波谱以电场为主，应采用高导电材料如铜等有色贵金属材料。

从结构考虑，本工程屏蔽壳体的体量较大，为了减轻对建筑的荷载，宜采用轻型薄壳结构。

壳体的顶和侧壁由2mm优质镀锌冷轧钢板制成预成型模板；底板由3mm优质镀锌冷轧钢板制成预成型模块。

镀锌冷轧钢板具有结构强度高、耐腐蚀的特点。

（2）屏蔽壳体的模板工艺

屏蔽壳体的制作在业内有多种方法；最简单的为平板拼缝对焊工艺，这种方法的结构强度最低，平整度极差；另一种为人字型摺边模块，这种方法结构强度稍强，整体平整度差；本公司采用两道垂直摺边的框架式模块结构，使结构强度和整体平整度大大提高。

（3）屏蔽壳体的焊接工艺

屏蔽壳体的焊接是在现场用CO2保护焊整体焊接而成。

CO2保护焊阻止了焊缝处材料在高温下的氧化，又使焊缝得到快速散热，减少了热变形。

（4）屏蔽壳体的防腐处理

屏蔽机房由于空调的作用使机房内外发生温差，会在钢板表面引起凝露而导致钢板的锈蚀。

因此，我们对钢板模块作高温固化喷塑处理，以防止锈蚀。

高温固化喷塑的耐环境性能优于其它厂家的普通涂防锈漆工艺。

整体焊接后对焊缝用耐环境防锈漆涂刷，使屏蔽壳体的耐环境性能大大提高，壳体喷塑满足GB/T9286-1998的要求。

高温喷塑的物理参数：

冲击强度≥50Kg/cm2；

附着力0级；

铅笔硬度2H；

柔韧度2mm；

色差≤0.7。

（5）屏蔽壳体的绝缘处理

屏蔽机房在所有管线未接入的状态下，它与建筑物的绝缘电阻应大于10KΩ。

我们采用在底部全面积铺垫2mm工业橡胶板和顶部采用绝缘挂件的方法处理。

在施工中如有与建筑相接触处均作绝缘处理。

2.2.2屏蔽门设计

屏蔽门是屏蔽体系中最大的孔洞部件。

我们采用一刀半式电/手动屏蔽门，规格为1.0m×2.0m。

屏蔽门藉指状簧片实现电磁密封。

指状簧片由铍青铜成型后氢保护热处理工艺处理，具有良好的弹性稳定性和导电性。

门的传动机构采用齿条直接驱动，双点锁紧式结构，配有铰链页实现门的旋转运动。

内外门板为双层绝缘式机构，门表面采用亚光不锈板装饰。

刀口与簧片经3万次插拔试验。

屏蔽门自动关门轻松自如，只要门扇上的控制触点与门框上的控制触点轻轻相接触，门即可自动关上，无须用力扳动。

屏蔽门配备门禁系统，并且仍能保留手动功能。

在屏蔽室断电情况下，电动锁紧门可以在室内实施手动操作开门。

屏蔽门设门禁控制器与大楼安保监控系统相连，配有读卡器和密码，并有紧急出门按钮。

第三节管线接入工程设计

屏蔽机房有大量的线缆和气液导管接入，屏蔽壳体任何开孔都会严重破坏屏蔽效能。

因此必须采取有效措施，分别采用滤波器和波导管接入。

滤波器的作用是选通有用信号，抑制信息电磁信号的传导泄漏和两次发射。

波导管的作用是在管内可通过非金属媒质。

而藉截止波导原理，使特定频率以下的信息电磁信号泄漏被阻断。

滤波器的插入损耗和波导管的屏蔽效能均应优于屏蔽机房的技术指标。

2.3.1电源线接入

本机房有信息设备用电（UPS）和辅助设备用电（空调，照明，维修等）。

按TN-S制采用电源滤波器接入，配置：

可按建设方具体供电调整。

本工程的屏蔽机房根据本公司的经验，设计输入电源为UPS进线为380V五线，市电（用于机房空调、照明、插座、备用等）进线为380V五线。

UPS电源滤波器------380V/200A5线6路。

市电（空调、插座等）电源滤波器-----600V/100A5线1路。

市电（照明）电源滤波器------380V/63A5线1路。

所有电源都不得借屏蔽壳体接地。

2.3.2辅助信号线接入

一般屏蔽机房的辅助信号有消防，门禁，空调等，各采用信号滤波器接入。

配备：

空调信号滤波器-----用于把屏蔽室内空调室内机与空调室外机相连。

消防报警信号滤波器-----用于把屏蔽室内消防烟温感传感器的信号与大楼消防安保系统相连。

门禁信号滤波器-----用于屏蔽室内开门按键信号的连接。

电话信号滤波器-----用于屏蔽室内与室外的联系。

2.3.3气、液媒质接入

本工程屏蔽室采用的是精密空调。

空调三管处理-------用于屏蔽室空调室内机与室外机的连接。

2.3.4光纤接入

采用本公司专利产品—光纤波导管接入。

光纤的接入，要求该光纤不带任何金属导体，否则将破坏光纤波导管的屏蔽作用。

如果金属铠装光缆则需将金属铠装层在波导管入口处剥离并与波导管相连接地。

第四节通风窗设计

屏蔽机房须开设通风窗，以调节室内空气新鲜度。

我们采用六角蜂窝波导窗。

该波导窗是利用波导原理，按要求的面积集成大量的波导管制成的。

六角蜂窝波导窗的通风风阻小于其它截面形式的波导窗。

标准尺寸：

300*300（mm）。

第五章

防雷和接地系统

第一节接地工程设计

5.1.1信息设备系统的接地要求

接地系统是涉密信息设备机房的又一个关键的系统。

它保证信息技术设备和系统的电气安全，抗干扰能力，满足机房内设备间或系统间的电磁干扰控制，人身安全，屏蔽体系和屏蔽结构化布线的屏蔽效能的重要设施。

信息设备机房的接地电阻应<1Ω。

接地系统的设置一般允许采用综合接地的方式。

钢筋混凝土大楼的避雷地，电气地及机房接地系统地可以共用一个接地系统，但接地电阻应<1Ω。

信息设备机房接地必须直接引自大地电极分系统，也即大楼的共同接地点。

因为这根地线必须是无其它系统或设备接入的干净的地线，所以它的引出线必须以绝缘线直达机房。

这就需要对大楼的接地系统进行现场考察，如该建筑原有接地系统不能符合接地电阻应<1Ω的要求（旧建筑接地电阻是按供电接地4Ω设计的），或者不能确定共同接地点，则需重新制作大地电极接地分系统。

在新制作大地接地分系统时应与原有建筑的避雷地极相隔20-40（m）距离，而且在该间隔内不允许有任何金属管线穿过。

否则应在新做接地电极与避雷地电极间加装等电位联接器。

5.1.2信息设备机房接地的设计

按接地功能分，信息设备屏蔽机房有下列几种接地：

a.屏蔽接地——专为屏蔽体系设置的接地；

b.直流地——信息技术设备的信号工作接地；也称逻辑地，≤1Ω；

c.工作地——信息技术设备用电安全保护地；

d.防雷地——为防止雷击提供防雷器件释放通路地，与直流地共用；

e.交流工作地——除信息设备以外的辅助设备的工作接地，人身安全保护地和辅助设备的防雷地；

f.防静电地----提供静电释放通路，<1Ω。

5.1.3屏蔽接地

就电磁屏蔽的机理而言，一般屏蔽室对接地是没有要求的。

但是屏蔽室是一个轮廓尺寸很大的导体，若屏蔽室浮地，周围环境中的各种辐射干扰会在屏蔽壳体上产生感应电压。

由于屏蔽壳体不是一个完整的封闭体，就可能把室外的电磁干扰耦合到室内，亦可把室内的强电磁场感应耦合到室外，这是我们要防止的信息电磁泄漏途径之一。

这种现象在低频段较严重。

对高频段而言，由于屏蔽室与大地之间的分布电容几乎把屏蔽室与大地短路，故当机房内只有高频时，屏蔽室接地与否影响不大。

反之，当接地线长度为1/4工作波长的奇数倍时，地线呈高阻抗，反而使屏蔽效能下降。

但是信息设备的工作频谱很宽，我们还是应采取可靠的接地系统，以防止信息电磁泄漏。

UPS的输出地线不接入屏蔽机房，那是因为UPS的这根地线是和输入电源地线相连的，这根地线一般接自低压配电室的公共地线上，它不一定直接接自机房所在大楼的大地电极分系统。

因为公共地线上还有许多其它设备接入，所以，我们认为该地线是不干净的。

虽然有时接地电阻小于1Ω，但是其上有各种信号电流流过，当我们接在这根公共地线上时，与大地电极就产生一定的距离。

通过这段长度的地线的电阻产生了接入的其它设备的信号的电压降，并由与大地电极产生的那一段距离形成较大的回路面积。

如此，会对系统引入干扰，同时也使机房接地电位发生漂移。

严重时造成零地电位不可控制。

UPS电源的中线是必须引入的，那是为电源传输的需要。

但是有时它也是由外部供电系统连过来的，所以当UPS后设隔离变压器时，我们把它与隔离变压器的屏蔽层连外壳一同接至屏蔽地上而起到隔离作用。

如果不用隔离变压器，就直接引入机房至信息设备配电柜的N排上，然后我们从大地电极引入一根地线（工作地），与自大地电极引入的直流地至E排的地线配合。

使机房内信息设备用电的零，地电位<1V而接近于零。

这是一种接零的概念，它保证了信息设备的用电安全。

又因为接至大地电极的连线是大截面50mm²以上的绝缘线，是点对点的等长线，所以零地电位极小。

又分别通过电源滤波器使地线的信息电磁泄漏得到控制。

活动地板的钢质支架相互连接，再与接地汇流排焊接连成一体，室内导线全部采用新型阻燃导线组，静电泄漏干线分为2条，均采用ZRBV-35mm2导线，一端与大楼防静电接地点连接，另一端分别与机房接地排和壳体连接。

静电泄漏支线采用ZRBV-6mm2导线，接地排采用30*3mm铜排在地板下设置直流接地铜网，同时为防止漏电危及人身安全和防电磁干扰，所有机柜、上走线架、金属线槽、金属线管、地板脚用静电泄漏支线全部可靠连成一体并可靠接地。

机房内的接地网格是为机柜和设备外壳接地用于安全和静电释放。

必须注意为避免设备间相互干扰，机柜和设备接至接地网格的连线必须等长，并用铜扁织带连接。

铜接地网格应用绝缘子支撑固定，不允许搭接在屏蔽壳体上。

信息设备机房的配电与接地系统简图：

第二节防雷系统设计

5.2.1信息系统的防雷

5.2.1.1信息系统的端口

信息设备受雷击大致可分为直击雷，感应雷和传导雷。

但不论以哪一种形式侵入电子设备，都可以归为以下4个端口侵入设备。

如下图：

电源端口是最容易受到感应或传导雷电浪涌的端口。

而且它的分布又十分广泛。

从配电箱到电源插座，这些端口可以存在于大楼的任何位置。

标准规定在1.2/50（80/20）µS的波形下，线与线之间浪涌电压的限值为0.5KV，线到地之间的浪涌电压的限值为1KV。

超过此限值，电源端口及其后续设备就可能遭到破坏，对设备来说，在电源线上受到较小的浪涌冲击不一定使设备损坏，但至少使寿命受到影响。

5.2.1.2电源端口的保护

信息系统的电源端口保护按照防雷分区而采用多级SPD做电源保护。

一般在建筑的高压配电室、低压配电室各自采取保护的前提下，我们在UPS输入电源端设置SPD作为信息系统电压的前级保护（相当于建筑防雷的第3级），在UPS电源设备的输出电柜设置SPD为第二级保护（相当于建筑防雷的第4级）。

对于重要用户，如需要我们还可以在某一重要设备输入电源插座增加SPD保护。

这样我们可以较为完整地组成了一个信息设备的SPD防雷体系，当然要和良好的接地相配合。

5.2.2电源端口防雷器件的配置

根据有关规范和资料的要求：

在分配电柜输出端应安装标称放电电流In»40KA（8/20µs波形），标称导通电压Un»3Uc，响应时间«50ns的浪涌保护器。

在电子信息设备机房配电箱输出端应安装标称放电电流In»20KA（8/20µs波形）,标称导通电压Un»2.5Uc，响应时间«50ns的浪涌保护器。

我们在机房配电箱的UPS电源输入端和辅助电源输入端分别选用浪涌保护器。