簡婷

安科瑞電氣股份有限公司  上海(hai)嘉(jia)定  201801

摘要：隨著信息化的(de)(de)不斷(duan)發(fa)(fa)展，各(ge)(ge)種數(shu)字技術如(ru)互聯網(wang)、大數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)、人(ren)工(gong)智能等獲得迅(xun)猛(meng)發(fa)(fa)展，并在應(ying)用中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)產生大量數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)。數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)是(shi)(shi)存(cun)儲、運算處理海量數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)的(de)(de)實體，其規模不斷(duan)擴大。數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)是(shi)(shi)新型基礎設(she)施中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)一(yi)項重要內(nei)容(rong)，各(ge)(ge)級(ji)一(yi)直都在思(si)索如(ru)何實現其綠(lv)色(se)化發(fa)(fa)展。在國家(jia)政策的(de)(de)引導下，經過多年的(de)(de)努力，綠(lv)色(se)數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)建設(she)取(qu)得一(yi)定成(cheng)效。文章主要分析了綠(lv)色(se)數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)的(de)(de)發(fa)(fa)展趨(qu)勢，以期(qi)更好地(di)落實黨中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)央的(de)(de)各(ge)(ge)項要求(qiu)，加快(kuai)建設(she)綠(lv)色(se)數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)。

關鍵詞：數據中心；精密(mi)配電(dian)；絕緣監測；信(xin)息化

0 引(yin)言

      不(bu)管是個人(ren)數(shu)(shu)(shu)字信(xin)息、企業數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)還是國家(jia)層面的安全(quan)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)，都需(xu)要數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)這一基(ji)礎設(she)施進行連接與計算(suan)。當前(qian)(qian)，隨著科學(xue)技(ji)術的發(fa)展(zhan)，人(ren)工智能、物聯網、云計算(suan)、5G移動通信(xin)等信(xin)息技(ji)術的出現(xian)，促使(shi)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)的需(xu)求較(jiao)之前(qian)(qian)有明(ming)顯增(zeng)(zeng)加(jia)。研究(jiu)發(fa)現(xian)，全(quan)球數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)基(ji)礎設(she)施的市場規(gui)模在2013年為(wei)284.4億(yi)(yi)美元，經(jing)過幾年的發(fa)展(zhan)其規(gui)模獲(huo)得大幅度增(zeng)(zeng)長，在2018年就已(yi)經(jing)達到626.3億(yi)(yi)美元，其中(zhong)(zhong)我國從262.5億(yi)(yi)元增(zeng)(zeng)長到1210.4億(yi)(yi)元。數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)的發(fa)展(zhan)給整(zheng)個社會帶(dai)來(lai)翻天覆地的變化，為(wei)此，人(ren)們需(xu)結合時代(dai)發(fa)展(zhan)潮流，更好(hao)地分析(xi)問題，并在時代(dai)發(fa)展(zhan)中(zhong)(zhong)明(ming)確(que)方向，抓住機遇，更好(hao)地迎接各種技(ji)術性的挑戰與難題。

1 數據中心的變化

1.1 單(dan)機柜(ju)功率密(mi)度高密(mi)化

      傳統數據中心技術水平不高，初期建設規劃時不能充分考慮冗余度，單機柜功率密度控制在1～3kW。隨著互聯網技術的進一步發展、信息化時代的到來，數據中心的業務量極大增加，單機柜功率密度在新建數據中獲得大幅度的增長，已經達到4～10kW，甚至一些數據中心支持20～30kW。為促進互聯網數據中心（InternetDataCenter，IDC）單位面積產值的顯著提高，對于數據中心的技術人員而言，需要考慮的是將更多互聯網技術（InternetTechnology，IT）設備放置在相同空間內。機柜的高密度變化，相應地會給配電、暖通專業帶來很大的挑戰。在改造舊機房時，需全部拆除那些舊的配電、暖通設備，由此極易造成資源的嚴重浪費與運營成本的增加。

1.2 PUE值呈明(ming)顯(xian)下降(jiang)趨(qu)勢

      PUE（PowerUsageEffectiveness，電源使用效率）這一數值越接近1，則表示數據中心綠化程度更高，這也是當前衡量一個中心能源效率的重要指標。我國電源使用效率平均值在2.0～2.5之間。鑒于國家在2010年對數據中心并未提出任何要求，這時的PUE值為3.0，2013年新建中心的平均PUE值為1.5～1.8。2018年，北京市公布《北京市新增產業的禁止和限制目錄》，這對于建設綠色節能數據中心至關重要，此時PUE值呈明顯下降趨勢。在全球能源日益緊張的情況下，為幫助數據中心實現可持續發展，就少不了的宏觀調控。

1.3 建(jian)設(she)方式(shi)的改變

      數據中心中的基礎建設工作本質是一項系統工程，綜合性，以往在建造一棟樓宇時會配合供配電、空調、室內裝修、柴油發電系統等設施，不利于后期擴容，靈活性不足，改造成本高。當前，比較流行的建設方式為整體規劃、分步實施，結合業務發展情況真正做到隨用隨建，從而能夠高效地開展建設工作，降低經濟性、技術性貶值。

1.4 數據(ju)中心運營(ying)管理向智能(neng)化方向發展(zhan)

      物理上完成一座數據中心的建設以后，并不代表它的生命周期已經結束。其后的運維是數據中心得以發揮功能和作用的重要保障。傳統數據中心多借助人力來開展運維管理，研究表明，技術問題在導致數據中心故障的全部因素中僅占有很小的比例，而人為失誤大約占70%。當前，隨著人工智能技術的發展，在運營管理中會應用更多的機器人，以此可將人工操作替代下來，從而降低故障發生率。

2 綠(lv)色數據中心(xin)的(de)發(fa)展方向

2.1 小母線(xian)末端配(pei)電的廣泛應用

      由于單機柜功率密度發展趨勢漸趨高密化，在后續改造中傳統列頭柜短板比較明顯。比如，很難實現列頭柜擴容、變更，使用過的電纜無法重復利用，缺乏靈活性。而根據機柜負載，一般可以靈活地分配小母線，如擴容、調相等，小母線只需調整對應插接箱即可，整體線路無須調整。再加上列頭柜通常會占用較大的空間，多個機柜都需要配備一個獨立的列頭柜，由此導致空間變得更加擁擠，而小母線具有一系列優點，如體積緊湊、占用空間小、走線簡潔且直觀，因此將其應用到大型數據中心可以節省很大的空間，也能夠創造可觀的經濟效益。同時，小母線的使用壽命為40年，明顯長于僅有10～15年的列頭柜。經綜合研究對比可知，小母線能夠更好地應對機柜高密化的挑戰。當前，小母線尚未廣泛地應用到我國的數據中心中，這與建造成本這很大關系。隨著功率密度的提高，建造者需要充分考慮成本與運維的邊界性，終做出合理選擇，而數據中心后50m的解決方案就在于小母線。

2.2 綠(lv)色節能技術及其(qi)他技術不斷發(fa)展

      綠色節能數據中心與我國綠色、可持續發展目標相符，因此在整個行業都在為實現綠色節能而努力。近年來，盡管其在制冷、傳熱學、材料科學等方面尚未取得顯著進展，但是PUE值明顯下降，這與一般邏輯不符，經深入探究發現，其與為實現節能而放寬了溫濕度環境標準有關。之前數據中心所要求的溫濕度范圍相對狹窄，而機械制冷極易升高PUE值，消耗大量能源。現如今，隨著環境要求的寬松，數據中心節能技術逐漸轉變為自然冷卻，機械制冷作為補充，由此極大降低了非IT設備能耗與PUE值。同時，多家互聯網企業也紛紛研制各種數據中心節能方案，如的(de)(de)海水冷(leng)卻IDC、雅虎的(de)(de)雞舍IDC、微(wei)軟的(de)(de)潛水艇(ting)IDC以及臉書(shu)的(de)(de)風墻(qiang)IDC等。綠色節能技(ji)術(shu)層出(chu)不窮并(bing)獲得(de)廣泛應用，而其他(ta)新技(ji)術(shu)依然處于研究階段(duan)，如高溫服(fu)務(wu)器、液冷(leng)散熱技(ji)術(shu)、余熱回收再利用等。基于此，人(ren)們(men)需準確抓住(zhu)歷史發(fa)展(zhan)機遇，深入分析行業痛點，真(zhen)正做到放眼(yan)于，并(bing)制定(ding)切實可行的(de)(de)解決方案。

2.3工程(cheng)建設實現快速部(bu)署

      一些新興技術迅猛發展，如云計算、人工智能、大數據、5G移動通信等，由此極大增加了數據中心的業務需求，導致傳統數據中心的建設方式無法滿足時代發展需求。基于此，數據中心建設時可以選用模塊化、預制化、產品化的方式，其中模塊化數據中心所涉及的模塊比較多，且事先已經在工廠生產中調試好，然后只需在現場安裝即可，從而能夠實現快速部署并有效縮短工程時間。目前，這類建設方式深受互聯網*的認可，紛紛投入使用，為此，供應商也需要適當做出調整，這對于加快產品的升級換代至關重要，還需準確地抓住發展節點。

2.4 AI與智能DCIM的(de)有效應(ying)用(yong)

      人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是近幾年的年度熱詞，也是不同領域需深入研究的重要方向，猶如20世紀末電腦行業的興起。如何將新技術、場景深度融合起來，哪些場景能夠實現人工智能、數據中心的有效結合，是建設者們重點考慮的問題。人工智能的一個顯著的優勢就在于在某些方面能夠代替人工，避免或者降低因人為因素導致的故障，從單一重復性的勞動中解放人力。為此，人工智能與數據中心能夠創造許多場景，比如，利用安防系統，能夠幫助安保人員節省不必要的工作，如眼看、手摸、跑腿等，由此能夠極大提高該系統的智能化程度；在巡檢系統中利用巡檢機器來開展工作，如采集溫濕度數據、檢測可疑故障點等，不僅能夠高效地開展工作，且能夠進一步提升數據采集的準確度；在電力自動控制系統中利用人工智能技術，機器可以實現判斷，及時采取甩負載措施來解決潛在的過載現象，以此能夠更加可靠、穩定地運行重要負載；在數據中心中，利用智能數據中心基礎設施管理（DataCenterInfrastructureManagement，DCIM）能夠有效實現上述場景。相信在不久的將來，數據中心借助人工智能，可以真正從圖紙走向現實。

2.5 設備布、擴容工作進一(yi)步優化(hua)

      當前，在一些地區所擬建的數據中心中，有的會對外提供托管服務（交換機、服務器）、存儲、運維、開發服務，這些都屬于PaaS、IaaS類型，具體在建設這類數據中心時難免會出現一些問題，比如，用戶很難確定，導致無法及時確定數據中心的需求；即便一些用戶能夠進入園區，也會存在中途退出的情況。鑒于此，數據中心必須要具備一定的靈活應變能力與具有靈活的預案，以此才能確保機房建設標準、質量達標，滿足長期安全使用的條件，且在信道、網絡中需預留出足夠的變動與冗余余地；在機房不間斷電源（UninterruptiblePowerSupply，UPS）、空調設備位置為新設備預留出足夠的擴充空間，或者站在整體角度制訂一系列切實可行的解決方案，從而結合實際需求做好設備布、擴容工作。

3 安科瑞列(lie)頭柜及監測產品介紹

      隨著數據中心的迅猛發展，數據中心能耗問題也越來越突出，高效可靠的數據中心配電系統方案，是提高數據中心電能使用效率，降低設備能耗的有效方式。

      AMC系列數據中心精密配電系統是針對數據機房末端設計的，能夠綜合采集所有能源數據的智能系統，為交直流電源配電柜提供精確的電參量信息，并可通過通訊將數據上傳到動環監控系統，實現對整個數據機房的實時監控和有效管理，為實現綠色IDC提供可靠保證。

3.1精密配(pei)電管理解(jie)決方案(an)

3.1.1交流(liu)系統

（1）功能要求：

      遙測：輸入分路的三相電壓、三相電流、有功功率、有功電度；輸出分路的單相電壓、單相電流、有功功率、有功電度；

      遙信：輸入分路的過壓/欠壓，缺相,過流，輸入分路和輸出分路的開關狀態,具備電流、功率需用量分析和統計，實現電壓、電流、功率等參數的越限報警功能。

（2）配置(zhi)方案-示意(yi)圖

配置方案

      多功能儀表       PZ72L-E4

      電流互感器       AKH-0.66-30I-XXA/5A

3.1.2直(zhi)流系(xi)統

（1）功能要求

      遙測：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；

      遙信：輸入分路的過壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態,具備電流、功率需用量分析和統計，實現電壓、電流、功率等參數的越限功能。

（2）配置方(fang)案(an)-示(shi)意(yi)圖(tu)

配置方案

      多功能儀表          PZ72L-DE

       霍爾傳感器          AHKC-F-  XXA/5V

       開關電源            SBD-30  （48V）

3.2產品規(gui)格

說明：■為(wei)標配功(gong)能。

3.3配套附件

4  結語

     ; 當(dang)(dang)前(qian)，隨(sui)著(zhu)5G移動通信技(ji)術的(de)發(fa)展與不斷成(cheng)熟，數(shu)字化(hua)浪潮(chao)接踵而(er)(er)至，數(shu)據(ju)傳(chuan)輸速(su)率(lv)較之前(qian)相比獲(huo)得顯著(zhu)提升，而(er)(er)數(shu)據(ju)量增長(chang)速(su)度迅猛，還會給數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)(xin)帶來不小的(de)壓力(li)，能(neng)源消耗(hao)很大。當(dang)(dang)前(qian)，為更好地緩解因數(shu)據(ju)量增長(chang)而(er)(er)給數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)(xin)運(yun)轉造(zao)成(cheng)的(de)壓力(li)，需(xu)要加快建設數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)(xin)，不斷降低運(yun)維成(cheng)本，積極尋找(zhao)節(jie)能(neng)化(hua)、綠(lv)(lv)色化(hua)發(fa)展道路。本文(wen)對數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)(xin)的(de)發(fa)展與變(bian)化(hua)情況進行分析，探索數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)(xin)的(de)發(fa)展方向，以期(qi)為更好地規劃建設綠(lv)(lv)色數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)(xin)提供一定參(can)考。

參考文(wen)獻

[1]喬卿(qing)丞.綠色數據中心發展趨勢分析.中國管(guan)理信(xin)息化.2021-05-15.  

[2]黃(huang)劍.探討建設綠色數據(ju)中(zhong)心成(cheng)IDC產業發(fa)展潮流.中(zhong)國新通信.2020(14):66.

[3]安科瑞企業微電(dian)網(wang)設(she)計與應用(yong)手(shou)冊.2020.6版.

作者(zhe)簡介：簡婷，女，本(ben)科(ke)，安科(ke)瑞電氣股份有限公(gong)司，主要研究方向為數據中心(xin)精密配(pei)電的設計與應用。