Power Protection for Digital Data Center Physical Infrastructure for

Transcription

Protection électrique destinée aux
équipements d'imagerie médicale et
de diagnostic
Livre blanc 86
Révision n° 2
par Viswas Purani
Synthèse analytique
Les équipements d'imagerie médicale et de diagnostic
(MIDE) sont de plus en plus mis en réseau avec des
systèmes d'archivage et de transmission d'images (PACS), des systèmes d'information de radiologie (SIR), des systèmes d'information hospitaliers (SIH), et commencent à se connecter à l'intranet
des hôpitaux ainsi qu'à Internet. Si l'infrastructure
physique nécessaire n'est pas mise en œuvre, il peut
en découler un temps d'arrêt imprévu ainsi que des
problèmes de sécurité et de conformité pouvant se
traduire par une perte de revenus et une exposition à
des procédures onéreuses, et au final par un impact
négatif. Ce document décrit comment prévoir une
infrastructure physique lors du déploiement d'un
équipement d'imagerie médicale et de diagnostic, en
insistant sur l'alimentation et le refroidissement.
par Schneider Electric. Les livres blancs font désormais partie de la
bibliothèque Schneider Electric produite par le Data Center Science Center de
Schneider Electric
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Protection électrique destinée aux équipements d'imagerie médicale et de diagnostic
Introduction
La prolifération des technologies de l'information et d'autres technologies de pointe dans les
équipements d'imagerie médicale et de diagnostic au fil des ans a entraîné l'évolution de
nouveaux dispositifs puissants dans le domaine des diagnostics et de la radiologie interventionnelle. Les informations générées et transportées par ces images sont cruciales pour le
traitement en médecine cardiologique, neurologique, oncologique, gynécologique et obstétricale, orthopédique, chirurgicale et pulmonaire. Ces nouveaux développements ont facilité la
détection précoce et le traitement des maladies et amélioré considérablement les soins
prodigués aux patients. Le réseau classique d'un équipement d'imagerie médicale et de
diagnostic est illustré dans la Figure 1. Cet équipement peut être décomposé en cinq
grandes sous-catégories :
1. les modalités qui capturent ou génèrent les images ;
2. les systèmes d'archivage et de transmission d'images (PACS) qui stockent les images
générées et les rendent accessibles aux médecins et au personnel infirmier pour
l'établissement du diagnostic et du traitement ;
3. les systèmes d'information de radiologie (SIR) et les systèmes d'information hospitaliers (SIH) qui surveillent et gèrent le déroulement du travail des services radiologiques
et de l'ensemble des hôpitaux, depuis l'admission des patients jusqu'à la planification
et la facturation, en passant par la création de dossiers médicaux électroniques et
l'établissement de rapports de gestion ;
4. la radiographie assistée par ordinateur (RAO) qui permet de convertir des films en
images numériques sur des cassettes ou la radiographie numérique (RN) qui donne
des images numériques sans cassettes ;
5. les imprimantes laser qui impriment des films lorsque cela est nécessaire, et d'autres
périphériques.
Cardiologue-conseil
Modalité
TDM, IRM, etc.
Médecin-conseil
SIR
VPN Interne
Figure 1
Réseau MIDE classique
Mémoire - PACS
SIH
Stations de travail
de visualisation
Les modalités sont des systèmes d'imagerie médicale de haute technologie comprenant la
tomodensitométrie (TDM), l'imagerie par résonance magnétique (IRM), la tomographie par
émission de positons (TEP), l'échographie et l'électrocardiogramme (ECG). Ces modalités se
connectent à un PACS et à un SIR/SIH par le biais de réseaux locaux de données (LAN)
et/ou de réseaux locaux de données sans fil (WLAN) ou de réseaux étendus (WAN). Les
PACS peuvent disposer de leurs propres réseaux de stockage (SAN) ou unités de stockage
en réseau (NAS). Les SIR et les SIH peuvent être constitués de plusieurs groupes de
serveurs et d'un certain nombre de stations de travail, répartis dans plusieurs services des
Schneider Electric – Data Center Science Center
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hôpitaux. En raison de ces nombreux avantages associés à la forte pression exercée sur les
hôpitaux pour améliorer la qualité des soins, réduire les erreurs, se conformer à la réglementation fédérale (notamment HIPAA) et, simultanément, baisser les coûts, il est impossible
d'échapper à ces technologies qui transforment l'hôpital traditionnel en une « entreprise
numérique ».
L'ossature de ce nouvel hôpital numérique est constituée d'un réseau comportant diverses
modalités, des PACS et des SIR/SIH, RAO/RN, imprimantes et périphériques. Ce réseau
d'une grande complexité et ses composantes doivent être conformes à des normes pertinentes telles que Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM), Health Language Seven (HL7), Underwriters Laboratory (UL), Federal Communications Commission
(FCC), National Electrical Code (NEC) et d'autres normes locales et nationales applicables
telles que BS7671:2001 (Royaume-Uni), NFC15-100 (France) et VDE (Allemagne), ainsi que
des normes internationales telles que CEI IEC 60364. Tout cela constitue un défi important
que doivent relever le service informatique et le gestionnaire de l'établissement pour fournir
l'infrastructure physique adéquate. Cette infrastructure physique doit être fiable, évolutive,
très disponible et administrable. Elle comporte les éléments suivants :
1. des systèmes d'alimentation tels que des systèmes d'alimentation sans coupure (ASI),
des unités de distribution de l'énergie (PDU), des transformateurs d'isolation et des
générateurs pour fournir sans interruption aux charges critiques de l'énergie propre
conditionnée ;
2. des systèmes de refroidissement de précision qui offrent un environnement optimal
par la régulation de la température et de l'humidité ;
3. des racks qui renferment l'équipement réseau critique tel que les serveurs, les interrupteurs, les routeurs et les passerelles ;
4. des systèmes physiques de sécurité et de protection contre les incendies ;
5. le câblage vers l'équipement d'interconnexion ;
6. des systèmes de gestion visant à surveiller et gérer ces systèmes, aussi bien localement qu'à distance, pour garantir leur fonctionnement optimal 24h sur 24, 7 jours sur 7
et 365 jours par an ;
7. des services pour la conception, la livraison, l'installation, la mise en service, le fonctionnement et l'entretien de ces systèmes.
Il convient d'être particulièrement attentif aux armoires de câblage des hôpitaux qui permettent la mise en réseau des modalités avec les PACS et les SIR/HIS ainsi que les autres
stations de travail et périphériques dans les locaux hospitaliers. Ce sont ces armoires, dont la
fonction est fondamentale, qui prennent en charge ce réseau hospitalier complexe en
transportant des données critiques, la voix et la vidéo, et en maintenant le réseau en bon état
de fonctionnement.
Le système d'alimentation hospitalier est un système électrique complexe de grande ampleur
consistant en transformateurs haute tension, commutateurs automatiques (ATS), générateurs, transformateurs d'isolation, PDU, etc. Ce système alimente diverses charges électriques, dont l'éclairage, le chauffage, les systèmes de chauffage, ventilation et climatisation
(CVC), les ascenseurs, les escalators, les grandes pompes, les ventilateurs, les moteurs, etc.
La nature aléatoire de ces charges (se mettant sous tension ou hors tension de façon
aléatoire) crée un environnement électrique instable (à savoir, baisses de tension ou
surtensions) que doivent subir les équipements d'imagerie et de diagnostic plus sensibles et
d'autres réseaux informatiques. Les établissements de soins de santé et les hôpitaux
confrontés à ces défis doivent s'associer à des partenaires experts techniques tels que
Schneider Electric pour réaliser des évaluations complètes de l'infrastructure physique qui
identifieront les points faibles et proposeront des actions correctives. Le présent document
expose et examine les défis imposés par le déploiement d'équipements d'imagerie médicale
et de diagnostic sur l'infrastructure physique, en insistant sur l'alimentation et le
refroidissement.
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Modalités
Selon la pathologie du patient, un médecin peut utiliser différentes modalités pour le diagnostic et le traitement (à savoir, la radiologie ou la TDM en orthopédie, l'ECG ou l'IRM en
cardiologie, ou l'échographie en obstétrique). Ces modalités peuvent être généralement
classées en deux catégories : portable et fixe. Les modalités portables peuvent elles-mêmes
être réparties entre les catégories « à main » (par exemple, glucomètre sanguin) ou « montage sur chariot » (par exemple, échographie) alors que les dispositifs fixes peuvent être
classés entre les catégories « montage sur un bureau » (par exemple, équipement d'analyses sanguines ou urinaires) ou « montage au sol » (par exemple, TDM, IRM). La Figure 2
montre un échographe monté sur un chariot et la Figure 3 montre une machine d'IRM
montée au sol. Les dispositifs montés au sol, sur un bureau et sur un chariot requièrent une
plus grande planification d'infrastructure physique.
Figure 2 (gauche)
Échographe monté sur
chariot
Figure 3 (droite)
IRM montée au sol
Environnement
Les modalités sont généralement utilisées dans un environnement de bureau intérieur. Les
modalités montées sur chariot et sur bureau utilisent généralement une alimentation monophasée de 120 Vca, 208 Vca ou 230 Vca inférieure à 5 kVA 1. Les dispositifs montés au sol
requièrent généralement une alimentation triphasée de 208 Vca, 400 Vca ou 480 Vca, allant
de 20 kVa à 300 kVa ou plus. Ils ont besoin de beaucoup d'espace et souvent disposent de
leur propre pièce séparée dans le bâtiment principal de l'hôpital ou adjacent à celui-ci. Ils
peuvent être refroidis par le système de climatisation du bâtiment ou posséder un système de
climatisation de salle informatique (CRAC) de précision qui régule plus finement la température et l'humidité ambiantes. La Figure 4 représente une installation IRM classique avec un
équipement monté au sol.
Figure 4
Installation TDM ou IRM
classique
1
Consulter le Livre blanc 15, « Watts et volts-ampères : comprendre les différences majeures » pour
obtenir des informations sur les kilovoltampères
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4
Défis
Les modalités doivent être protégées contre les anomalies d'alimentation qui entraînent des
défaillances matérielles telles que la destruction des alimentations ou des cartes de circuits
imprimés (PCB), ainsi que contre les plantages des logiciels système. L'espace physique
constitue une contrainte majeure pour les modalités de grande taille comme les TDM et les
IRM, surtout dans les grands hôpitaux des zones urbaines car ils ne peuvent pas s'agrandir.
Ces modalités sont très gourmandes en énergie, c'est pourquoi la dissipation thermique est
un défi majeur pour le système de refroidissement des bâtiments. Bien souvent, la climatisation de confort ne suffit pas et un refroidissement de précision est requis. L'une des exigences les plus critiques est d'isoler électriquement l'arrivée de l'électricité du secteur pour
protéger les patients et les techniciens de tout risque d'électrocution. La conformité aux
normes locales, d'état, nationales et internationales est de première importance (c'est-à-dire
les codes électriques nationaux (NEC) aux États-Unis).
Bonnes pratiques
 Le réseau électrique de l'hôpital étant électriquement « bruyant et sale » avec de
nombreuses surtensions et baisses de tension d'électricité, une bonne pratique peut
constituer à fournir une protection par ASI à tous les systèmes électroniques onéreux
sensibles, les écrans LCD, les stations de travail, les imprimantes et les périphériques.
L'ASI protège le matériel, évite les pannes système non garanties pendant la réalisation de tests, évite la perte des fichiers de données patient et permet de réaliser des
examens radiologiques fiables en toute sécurité.
 Les ASI utilisés à l'hôpital doivent répondre aux normes strictes suivantes :
o
UL1778 – norme américaine pour les ASI
o
CSA22.2 n° 107.1 – norme canadienne pour les ASI
o
FCC Partie 15 Classe A – norme américaine pour le rayonnement
électromagnétique
o
ANSI C62.41 – norme américaine pour la capacité à résister aux surtensions
o
IEC60950 – norme internationale pour les ASI
o
EN50091-1 – norme européenne pour la compatibilité électromagnétique
Selon leur utilisation, les dispositifs montés sur chariot et sur bureau peuvent exiger que
l'ASI soit conforme à la norme internationale IEC60601-1, « Norme pour les appareils
électromédicaux, Partie 1 : exigences générales pour la sécurité » pour les applications
au voisinage des patients. L'équivalent nord-américain est la norme UL 60601-1.
 Pour les modalités de grande taille montées au sol, un ASI de grande taille (50 à
300 kVa généralement) doit être installé pour protéger toute la pièce. Des transformateurs d'isolation et les disjoncteurs appropriés doivent être utilisés pour limiter les fuites
de courant et le risque d'électrocution pour ces modalités. Ces transformateurs d'isolation sont parfois intégrés aux ASI ou se trouvent facultativement en dehors du boîtier
de l'ASI. Tous les équipements doivent être installés conformément aux normes pertinentes telles que NEC, NFPA 70, NFPA99 (pour les États-Unis) et toutes les autres
normes locales et nationales applicables telles que BS7671:2001 (Royaume-Uni),
NFC15-100 (France) et VDE (Allemagne), ainsi que les normes nationales telles que
CEI IEC 60364. La compréhension et l'interprétation des normes peuvent, dans certains cas exceptionnels, être soumises à controverse et seules les autorités
compétentes sont décisionnaires en la matière. Lorsque les limites budgétaires
empêchent d'investir dans un ASI de grande taille, un modèle plus petit (5 à 10 kVa)
spécialisé pour les circuits électroniques sensibles et le système informatique de la
TDM, l'IRM et la TEP doit être envisagé. De plus, les stations de visualisation et les
stations de travail doivent toutes être protégées par un ASI.
 La détermination de la taille de l'ASI pour de nombreux dispositifs tels que les TDM et
les IRM peut s'avérer complexe car la quantité de courant d'appel qu'ils consomment
est très importante. Il convient de déterminer la taille des systèmes d'alimentation
(y compris les ASI, les générateurs, les transformateurs et l'appareillage) avec
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beaucoup de précautions. Leur consommation électrique normale ainsi que le courant
nominal d'appel sont disponibles auprès de leurs fabricants. Prévoir des marges suffisantes pour les charges diverses et un développement futur. De nombreuses entreprises comme Schneider Electric possèdent des ingénieurs système spécialisés, des
spécialistes en protection électrique, etc. qui peuvent évaluer la solution adéquate pour
chaque situation spécifique au client.
 Un refroidissement et un écoulement d'air adaptés doivent être proposés pour toutes
les modalités possédant des circuits électroniques dégageant de la chaleur. Pour la
plupart des modalités montées sur chariot et sur bureau, le CVC du bâtiment doit suffire. Néanmoins, pour les modalités de grande taille montées au sol, comme les TDM,
IRM ou TEP, un refroidissement supplémentaire peut s'avérer nécessaire. Un refroidissement de précision est préféré car il permet de réguler la température et l'humidité
dans la salle de TDM/IRM.
 Toutes les modalités en réseau et leur infrastructure physique doivent être surveillées
et gérées (à savoir, les conditions environnementales de la salle de radiologie, la durée
de vie de la batterie de l'ASI, la durée d'exécution et la capacité, et le carburant du
générateur), de sorte que les anomalies puissent être rapidement détectées et qu'une
action corrective soit prise de façon proactive pour éviter tout arrêt.
Systèmes
d'archivage et
de transmission
d'images (PACS)
Les PACS permettent de stocker, gérer, distribuer et visualiser électroniquement des images.
À la base, ces systèmes forment un réseau de tous les dispositifs d'acquisition d'images,
stations d'affichage et systèmes de stockage. Ils sont composés d'une large gamme de
technologies permettant aux services de radiologie numérique et aux hôpitaux numériques
d'effectuer des opérations de téléradiologie, télémédecine et téléchirurgie. Les PACS se sont
complexifiés, englobant des systèmes qui réalisent l'acquisition, la conversion, l'interprétation, la transmission et le stockage d'images médicales de façon numérique. Les images
diagnostiques seront disponibles en permanence, quel que soit l'endroit, sans ou presque
sans intervention humaine, ce qui rend leur distribution plus rapide, facile et fiable. La
Figure 5 illustre les éléments constitutifs d'un PACS classique.
SIR / SIH
Figure 5
Stations de travail
Cœur du
PACS
PACS classique
Acquisition
et capture
Modalités
TDM, IRM,TEP, etc.
Imprimantes et
périphériques
Environnement
La partie centrale du PACS est composée d'une mémoire RAID haute disponibilité et de
groupes de serveurs exécutant Windows, Unix, Linux ou un système d'exploitation exclusif.
Cette mémoire RAID et ces groupes de serveurs sont logés dans des racks dans une salle
informatique/de données ou un environnement de datacenter. Ils consomment généralement
un courant alternatif monophasé de moins de 10 kVa à 120, 208 ou 230 Vca. Les très grands
systèmes peuvent consommer du courant triphasé.
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Défis
Le personnel infirmier, les médecins, cliniciens ou chirurgiens spécialisés doivent pouvoir
accéder à la demande au PACS pour obtenir les dernières données d'imagerie du patient
sous traitement. Le PACS doit être très disponible, 24h sur 24, 7 jours sur 7 et 365 jours par
an ; la tolérance pour l'arrêt est très faible. Étant donné que les lecteurs RAID et les groupes
de serveurs sont confinés dans des boîtiers de racks, la gestion de la chaleur qu'ils dégagent
dans ces racks est souvent très problématique.
Bonnes pratiques
• Les PACS doivent être protégés par un ASI redondant N+1. L'ASI N+1 protège non
seulement le matériel, mais aussi les logiciels contre les dysfonctionnements et coupe
progressivement le système d'exploitation et le redémarre le cas échéant, évitant ainsi
une panne plus grave. La redondance N+1 de l'ASI reflète la redondance des disques
de stockage RAID et des groupes de serveurs qui sont au cœur du PACS, offrant une
disponibilité élevée. Pour les systèmes plus petits et plus simples, un ASI de base peut
être proposé.
• Souvent, des prises supplémentaires sont nécessaires pour le branchement de tous les
dispositifs requis. Des PDU à base de racks doivent servir de socles supplémentaires.
Des PDU qui peuvent mesurer et afficher le courant pouvant éviter une surcharge accidentelle et un arrêt involontaire du PACS sont recommandées. Les PDU qui permettent
une commande des socles à distance via le Web sont préférables car elles permettent
de redémarrer efficacement un serveur bloqué ou un disque de stockage.
• Au minimum, une suppression des surtensions doit être fournie aux stations de visualisation passives à écran LCD/cathodique. Pour les stations de travail actives basées
sur PC exécutant des applications logicielles, une protection par ASI dotée de capacités de coupure et de redémarrage progressifs est fortement recommandée.
• La mémoire et les serveurs du PACS doivent être enfermés dans des boîtiers de racks
sécurisés et verrouillables. Ces racks doivent se trouver dans un environnement à
température contrôlée. Les racks contenant la mémoire et les serveurs du PACS sont
généralement très denses physiquement et en termes de consommation énergétique.
Les portes des racks doivent être perforées pour favoriser une circulation d'air optimale. Lorsque le débit de courant dans le rack dépasse 4 kW, le rack doit être placé
dans un système de confinement des allées chaudes ou froides. Si ce n'est pas possible, des racks avec conduite d'évacuation doivent être utilisés pour capturer l'air chaud
de retour et le renvoyer vers le climatiseur. Sinon, une unité de refroidissement à
rangées peut apporter une capacité de refroidissement supplémentaire (voir la
Figure 6). Pour plus d'informations sur les systèmes de confinement pour les datacenters existants, consulter le Livre blanc 153, Mise en œuvre du confinement des allées
chaudes et froides dans les datacenters existants.
Figure 6
Exemple de confinement d'air
de rack avec conduite d'évacuation (gauche)
(la conduite d'évacuation verticale
Schneider Electric est illustrée)
Exemple d'unité de refroidissement à rangées (droite)
(le modèle Schneider Electric
• Une bonne stratégie de gestion consiste à gérer le PACS, les serveurs, la mémoire et
toute leur infrastructure physique y compris l'ASI, les PDU, les batteries ainsi que leur
environnement critique (température et humidité). Cela permettra d'être rapidement
averti en cas d'anomalie ou de sinistre latent de sorte que des actions correctives puissent être prises et prévenir tout arrêt pouvant être évité.
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Systèmes
d'information
de radiologie
(SIR) et système
d'information
hospitalier (SIH)
Les SIR et SIH sont des systèmes à base de serveurs exécutant des logiciels spéciaux qui
permettent de stocker, surveiller, gérer et distribuer les informations médicales des patients.
Ils aident les patients pour la programmation des rendez-vous, l'enregistrement et la facturation et aident les hôpitaux pour la création, le maintien et la gestion des dossiers médicaux
électroniques des patients ainsi que pour la génération du déroulement du travail, de la liste
des tâches, de l'établissement de rapports de gestion et bon nombre d'autres tâches. Ces
SIR et SIH sont en train de devenir un SIH vraiment immense et sont intégrés/mis en réseau
avec le PACS ainsi que diverses autres modalités au sein des hôpitaux, pour une automatisation totale. Convertis en « hôpitaux numériques », ils peuvent améliorer considérablement
les soins aux patients en réduisant les erreurs humaines, en sauvant des vies et en réduisant
les coûts. La Figure 7montre un système SIR/SIH classique et ses éléments constitutifs.
Environnement
Ces systèmes sont généralement situés dans un environnement de datacenter consommant
un courant monophasé de 10 kW et 208 ou 230 Vca sur le côté inférieur, jusqu'à des
centaines de kilowatts de courant triphasé de 400 ou 480 Vca sur le côté supérieur. La
majeure partie des datacenters des hôpitaux disposent d'un ASI doté d'une batterie de
secours, d'unités de climatisation de précision et d'un générateur de secours.
Défis
Les SIR/SIH sont les systèmes les plus importants du datacenter, nécessitant un temps
d'exécution plus long et une redondance plus grande ainsi qu'une meilleure disponibilité que
la plupart des autres appareils. Du fait que ces systèmes fusionnent pour former un gros SIH
dont tout l'hôpital dépend pour fonctionner normalement, leurs exigences en matière de
disponibilité sont généralement supérieures à 99,999 % (trois chiffres après la virgule), ce qui
correspond en moyenne à 5 minutes d'arrêt non prévu par an ou moins. De plus, ces
systèmes peuvent se trouver dans des immeubles de grande hauteur et il faut faire attention
à la capacité du plancher à supporter la charge (poids), à la capacité de hissement des
ascenseurs, à la hauteur et la largeur des portes pour s'assurer que les éléments de
l'infrastructure physique, tels que les ASI, les batteries et la climatisation, pourront atteindre
les emplacements prévus.
Salles communes
de l’hôpital
Établissement de
rapports de gestion
Figure 7
Système SIR/SIH classique
Transcripteurs
médicaux
Réception
Service
technicomédical
Services
cliniques
Bonnes pratiques
 L'infrastructure physique soutenant le SIR/SIH doit offrir des niveaux supérieurs de
redondance tout en réduisant le coût de possession total. Un ASI redondant N+1 doté
d'un contournement automatique et manuel est très courant et bien souvent, il est
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étendu au générateur ainsi qu'aux systèmes de climatisation de précision pour garantir
la plus haute disponibilité. Toute l'infrastructure doit être évolutive pour permettre une
extension future, pouvoir être gérée comme le reste de l'équipement informatique et
pouvoir être entretenue afin de réduire le temps moyen de panne. Un exemple d'un tel
système est le Schneider Electric InfraStruxure représenté sur la Figure 8. Toutes ces
caractéristiques contribuent à la disponibilité globale du système.
Figure 8
Schneider Electric
InfraStruxure™
• Les serveurs et systèmes nécessitant les niveaux les plus élevés de disponibilité doivent être identifiés et regroupés afin de pouvoir recevoir un temps d'exécution plus long
et des niveaux de redondance supérieurs dans une zone à part et dans des racks distincts à l'intérieur du datacenter. Ce concept de « disponibilité ciblée » permet d'augmenter la disponibilité des systèmes critiques commerciaux sans avoir à engager d'importantes dépenses en immobilisations pour l'ensemble du datacenter. Des niveaux
supérieurs de redondance tels que des alimentations doubles avec des générateurs
doubles et un ASI N+1 double avec des trajets de courant doubles jusqu'au rack doivent être envisagés pour les datacenters et les réseaux très critiques.
• Les PDU doivent pouvoir mesurer et afficher le courant pour prévenir les surcharges et
les arrêts involontaires du SIR/SIH. Les PDU qui permettent une commande des socles
à distance via le Web sont préférables car il devient possible de redémarrer rapidement
un serveur bloqué ou un disque de stockage. Les transformateurs d'isolation doivent
être utilisés chaque fois que nécessaire et autorisés par la réglementation
locale.
• L'équipement de climatisation de précision doit permettre l'extension. Les unités de
conditionnement d'air redondantes doivent être envisagées pour une plus grande disponibilité. Pour les racks à densité de puissance élevée (>4 kW/rack), il est possible
d'ajouter une distribution d'air et un confinement d'air pour éviter les points chauds.
Pour plus d'informations sur les bonnes pratiques de refroidissement, consultez le Livre blanc 49, Erreurs compromettant les performances de refroidissement des datacenters et des salles réseaux et pouvant être évitées.
Armoires de
câblage ou
répartiteur
intermédiaire
Les équipements d'imagerie médicale et de diagnostic sont généralement connectés à un
réseau. Les modalités comme les TDM et les IRM se connectent aux PACS qui sont raccordés aux SIR et SIH qui sont eux-mêmes connectés aux intranets et extranets des
hôpitaux. Les armoires de câblage ou répartiteurs intermédiaires, comme représentés sur la
Figure 9, jouent un rôle primordial en garantissant la connectivité de ces équipements et la
disponibilité du réseau, 24h sur 24, 7 jours sur 7 et 365 jours par an. Les armoires de
câblage comprennent un accès à la couche 2 et à la couche 3 et des interrupteurs de
distribution, des concentrateurs, des routeurs, des panneaux de répartition, des ASI équipés
d'une batterie de secours ainsi que divers équipements de télécommunications généralement
montés dans un rack à deux montants. Les répartiteurs intermédiaires peuvent également
fournir une alimentation électrique par câble Ethernet (PoE) à des dispositifs en réseau tels
que les téléphones IP, les webcams/caméras de sécurité et tout autre dispositif consommant
du courant jusqu'à 15 W. Les exigences en matière d'alimentation et de refroidissement dans
les armoires n'en sont que plus sévères.
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Panneau de
répartition
Alimentation
centrale
Figure 9
Système de
téléphonie réseau
Répartiteur
intermédiaire
(armoire de câblage)
Interrupteurs
réseau
Onduleur
Environnement
Ces répartiteurs intermédiaires ou armoires de câblage sont généralement dissimulés dans
des emplacements éloignés du bâtiment possédant peu (ou pas) de ventilation et d'éclairage.
Les réseaux de télécommunication existants utilisent généralement des armoires de câblage
principalement pour les réglettes de raccordement à broches autodénudantes, les panneaux
de répartition et quelques petits concentrateurs ou interrupteurs empilables. Toutefois,
l'équipement de mise en réseau qui fournit une alimentation électrique par câble Ethernet
utilise et dégage considérablement plus d'énergie. Ces nouveaux interrupteurs prennent en
charge des données, la voix et la vidéo, sont généralement du type montage sur rack de 19"
et présentent des schémas d'écoulement d'air variables selon le fabricant (c'est-à-dire, côte à
côte ou avant/arrière). Un répartiteur intermédiaire classique contiendra un équipement
équivalent à 1 à 3 racks et consommera 500 à 4 000 W de courant alternatif monophasé,
voire plus. Les racks à deux montants ont largement été remplacés par des racks à quatre
montants du fait que les nouveaux équipements sont plus lourds et plus profonds.
Défis
Pendant le déploiement des PACS, SIR, HIS ou de nouvelles modalités en cours de mise en
réseau, ces armoires de câblages ou répartiteurs intermédiaires doivent susciter la plus
grande attention pour ce qui est de l'alimentation et du refroidissement. Il peut s'avérer
complexe de définir le bon type de prises (par ex., L5-20, L5-30, L6-20, IEC 320 C19 et
IEC 320 C13) et la bonne quantité de courant avec le bon disjoncteur sur tout l'équipement
de mise en réseau. Le refroidissement et la circulation de l'air représentent souvent un
problème plus grand, et pourtant ignoré, à résoudre dans ces armoires.
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Bonnes pratiques
Tout l'équipement du répartiteur intermédiaire doit être protégé par un ASI. Le choix de l'ASI
se base sur les éléments suivants :
 la puissance totale requise en Watts ;
 le temps d'exécution requis en minutes ;
 le niveau souhaité de redondance ou de tolérance aux défauts ;
 les tensions et les prises requises.
Les dimensions de l'ASI sont déterminées en prenant la somme des puissances à l'utilisation
des charges. Un ASI courant monté sur rack (par ex., Smart-UPS™) fournira approximativement 99,99 % (deux chiffres après la virgule) de puissance disponible, tandis qu'un ASI
redondant N+1 avec contournement intégré (par exemple, Symmetra RM) avec une heure de
temps d'exécution fournira approximativement 99,999 % (trois chiffres après la virgule), ce
qui peut suffire à la plupart des applications. Consulter l'Annexe du Livre blanc 69, Alimentation et refroidissement des applications de voix et téléphonie sur IP pour plus de détails sur
cette analyse de la disponibilité. Les ASI sont disponibles avec des blocs-batteries offrant
différentes durées d'exécution.
Identifier les prises et les socles nécessaires pour l'ensemble de l'équipement, y compris
l'ASI dans l'armoire de câblage. Dans l'idéal, tout l'équipement doit être directement branché
à l'arrière de l'ASI ou du transformateur, et l'utilisation de multiprises ou de PDU en rack
supplémentaires doit être évitée. Néanmoins, si les dispositifs sont nombreux, cela peut ne
pas être pratique et il est possible d'utiliser une PDU en rack. Dans ce cas, en utiliser une de
haute qualité spécialement conçue à cet effet. La PDU doit comporter suffisamment de
socles pour brancher tout l'équipement et garder quelques emplacements libres pour des
besoins futurs. Les PDU équipées d'un compteur affichant la consommation de courant sont
préférées, car elles réduisent les erreurs humaines telles qu'une surcharge accidentelle et les
chutes de charge qui en découlent. Pour sélectionner correctement le modèle d'ASI approprié répondant aux exigences de niveau de puissance, de redondance, de tension et de
temps d'exécution, le processus est simplifié par l'utilisation d'un sélecteur d'ASI tel que le
sélecteur d'ASI de l'APC par Schneider Electric. Ce système possède des données de
puissance pour tous les interrupteurs, serveurs et dispositifs de stockage courants, ce qui
évite d'avoir à collecter ces données. Dans ce genre de systèmes, le choix de la configuration d'un ASI donne plusieurs possibilités de socles.
Pour assurer le fonctionnement continu de l'équipement dans l'armoire de câblage, 24h
sur 24, 7 jours sur 7 et 365 jours par an, les problèmes de refroidissement et de circulation
de l'air doivent être identifiés et résolus. Le problème de la dissipation thermique et le besoin
d'ajouter une climatisation se font plus sentir dans les armoires de câblage non ventilées. La
dissipation de puissance dans l'armoire de câblage doit être calculée pour trouver le moyen
le plus efficace de résoudre le problème (voir le Tableau 1 et le Tableau 2 du Livre blanc 69,
Alimentation et refroidissement des applications de voix et téléphonie sur IP pour plus de
détails).
Pour finir, la surveillance de l'environnement (à savoir, la température et l'humidité) au sein
de ces armoires de câblage est fortement recommandée car elle permettra de repérer tout
événement anormal, ce qui laissera du temps pour prendre des mesures proactives et éviter
un arrêt.
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Conclusion
Pour garantir une disponibilité et une fiabilité élevées des équipements d'imagerie médicale
et de diagnostic, y compris les PACS, SIR, SIH, modalités et leur réseau, il faut être particulièrement attentif à leur infrastructure physique. Les plus grandes difficultés concernent
l'alimentation, le refroidissement, l'espace physique, la gestion et les services. Un ASI
associé à ces dispositifs protège le matériel, évite les plantages logiciels involontaires et
augmente significativement la disponibilité. Le refroidissement est particulièrement problématique pour les modalités plus grandes montées au sol, les mémoires haute densité et les
serveurs pour PACS ainsi que et les armoires de câblage des SIR/SIH et des hôpitaux. Dans
certains cas, un système CVC de bâtiment conjointement avec des conduites, ventilation et
circulation d'air adaptées peut suffire. Toutefois, dans de nombreuses situations, un refroidissement supplémentaire sous la forme d'une climatisation de précision est nécessaire. Les
entreprises comme Schneider Electric disposent d'équipes spécialisées d'ingénieurs
système, de spécialistes en protection de l'alimentation et de consultants en disponibilité
pouvant aider à la réalisation d'évaluations et d'audits de l'infrastructure de datacenters et
fournir des rapports détaillés pouvant donner lieu à des actions sur l'amélioration de la
fiabilité et de la disponibilité du système dans son ensemble, tout en réduisant le coût de
possession total.
Remerciements
Nous remercions particulièrement Viswas Purani, auteur du contenu original de ce livre blanc.
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Ressources
Les différents types d'ASI
Livre blanc 1
Comment éviter les coûts liés au surdimensionnement d'infrastructure
de datacenters et de salles réseaux
Livre blanc 37
Variations dynamiques de la puissance consommée dans les datacenters et les
salles réseau
Livre blanc 43
Erreurs compromettant les performances de refroidissement
des datacenters et des salles réseaux et pouvant être évitées
Livre blanc 49
Alimentation et refroidissement des applications de voix et téléphonie sur IP
Livre blanc 69
Mise en œuvre du confinement des allées chaudes et froides
dans les datacenters existants
Livre blanc 153
Consultez tous
les livres blancs
whitepapers.apc.com
Voir tous les
outils TradeOff
l
tools.apc.com
Livre blanc IEEE « IEEE Recommended Practice for Electric Systems in Health Care
Facilities », norme IEEE 602-1996
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Références
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