胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  

摘要：隨著(zhù)信息化的不斷發(fā)展，各種數字技術(shù)如互聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等獲得迅猛發(fā)展，并在應用中產(chǎn)生大量數據。數據中心是存儲、運算處理海量數據的實(shí)體，其規模不斷擴大。數據中心是新型基礎設施中的一項重要內容，各級政府一直都在思索如何實(shí)現其綠色化發(fā)展。在國家政策的引導下，經(jīng)過(guò)多年的努力，綠色數據中心建設取得一定成效。文章主要分析了綠色數據中心的發(fā)展趨勢，以期更好地落實(shí)黨中央的各項要求，加快建設綠色數據中心。

關(guān)鍵詞：數據中心；精密配電；絕緣監測；信息化

0引言

不管是個(gè)人數字信息、企業(yè)數據還是國家層面的安全數據，都需要數據中心這一基礎設施進(jìn)行連接與計算。當前，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G移動(dòng)通信等信息技術(shù)的出現，促使數據中心的需求較之前有明顯增加。研究發(fā)現，全球數據中心基礎設施的市場(chǎng)規模在2013年為284.4億美元，經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展其規模獲得大幅度增長(cháng)，在2018年就已經(jīng)達到626.3億美元，其中我國從262.5億元增長(cháng)到1210.4億元。數據中心的發(fā)展給整個(gè)社會(huì )帶來(lái)翻天覆地的變化，為此，人們需結合時(shí)代發(fā)展潮流，更好地分析問(wèn)題，并在時(shí)代發(fā)展中明確方向，抓住機遇，更好地迎接各種技術(shù)性的挑戰與難題。

1數據中心的變化

1.1 單機柜功率密度高密化

傳統數據中心技術(shù)水平不高，初期建設規劃時(shí)不能充分考慮冗余度，單機柜功率密度控制在1～3kW。隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展、信息化時(shí)代的到來(lái)，數據中心的業(yè)務(wù)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(cháng)，已經(jīng)達到4～10kW，甚至一些數據中心支持20～30kW。為促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)數據中心（InternetDataCenter，IDC）單位面積產(chǎn)值的顯著(zhù)提高，對于數據中心的技術(shù)人員而言，需要考慮的是將更多互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（InternetTechnology，IT）設備放置在相同空間內。機柜的高密度變化，相應地會(huì )給配電、暖通專(zhuān)業(yè)帶來(lái)很大的挑戰。在改造舊機房時(shí)，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(yíng)成本的增加。

1.2 PUE值呈明顯下降趨勢

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(gè)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(shí)的PUE值為3.0，2013年新建中心的平均PUE值為1.5～1.8。2018年，北京市政府公布《北京市新增產(chǎn)業(yè)的禁止和限制目錄》，這對于建設綠色節能數據中心至關(guān)重要，此時(shí)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(shí)現可持續發(fā)展，就少不了政府的宏觀(guān)調控。

1.3 建設方式的改變

數據中心中的基礎建設工作本質(zhì)是一項系統工程，J具綜合性，以往在建造一棟樓宇時(shí)會(huì )配合供配電、空調、室內裝修、柴油發(fā)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(shí)施，結合業(yè)務(wù)發(fā)展情況真正做到隨用隨建，從而能夠高效地開(kāi)展建設工作，降低經(jīng)濟性、技術(shù)性貶值。

1.4 數據中心運營(yíng)管理向智能化方向發(fā)展

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(jīng)結束。其后的運維是數據中心得以發(fā)揮功能和作用的重要保障。傳統數據中心多借助人力來(lái)開(kāi)展運維管理，研究表明，技術(shù)問(wèn)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(zhù)人工智能技術(shù)的發(fā)展，在運營(yíng)管理中會(huì )應用更多的機器人，以此可將人工操作替代下來(lái)，從而降低故障發(fā)生率。

2綠色數據中心的發(fā)展方向

2.1 小母線(xiàn)末端配電的廣泛應用

由于單機柜功率密度發(fā)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(shí)現列頭柜擴容、變更，使用過(guò)的電纜無(wú)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(xiàn)，如擴容、調相等，小母線(xiàn)只需調整對應插接箱即可，整體線(xiàn)路無(wú)須調整。再加上列頭柜通常會(huì )占用較大的空間，多個(gè)機柜都需要配備一個(gè)獨立的列頭柜，由此導致空間變得更加擁擠，而小母線(xiàn)具有一系列優(yōu)點(diǎn)，如體積緊湊、占用空間小、走線(xiàn)簡(jiǎn)潔且直觀(guān)，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(chuàng )造可觀(guān)的經(jīng)濟效益。同時(shí)，小母線(xiàn)的使用壽命為40年，明顯長(cháng)于僅有10～15年的列頭柜。經(jīng)綜合研究對比可知，小母線(xiàn)能夠更好地應對機柜高密化的挑戰。當前，小母線(xiàn)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(guān)系。隨著(zhù)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，最終做出合理選擇，而數據中心后50m的J佳解決方案就在于小母線(xiàn)。

2.2 綠色節能技術(shù)及其他技術(shù)不斷發(fā)展

綠色節能數據中心與我國綠色、可持續發(fā)展目標相符，因此在整個(gè)行業(yè)都在為實(shí)現綠色節能而努力。近年來(lái)，盡管其在制冷、傳熱學(xué)、材料科學(xué)等方面尚未取得顯著(zhù)進(jìn)展，但是PUE值明顯下降，這與一般邏輯不符，經(jīng)深入探究發(fā)現，其與為實(shí)現節能而放寬了溫濕度環(huán)境標準有關(guān)。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?，F如今，隨著(zhù)環(huán)境要求的寬松，數據中心節能技術(shù)逐漸轉變?yōu)樽匀焕鋮s，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(shí)，多家互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也紛紛研制各種數據中心節能方案，如谷歌的海水冷卻IDC、雅虎的雞舍IDC、微軟的潛水艇IDC以及臉書(shū)的風(fēng)墻IDC等。綠色節能技術(shù)層出不窮并獲得廣泛應用，而其他新技術(shù)依然處于研究階段，如高溫服務(wù)器、液冷散熱技術(shù)、余熱回收再利用等?；诖?，人們需準確抓住歷史發(fā)展機遇，深入分析行業(yè)痛點(diǎn)，真正做到放眼于Q世界，并制定切實(shí)可行的解決方案。

2.3工程建設實(shí)現快速部署

一些新興技術(shù)迅猛發(fā)展，如云計算、人工智能、大數據、5G移動(dòng)通信等，由此極大增加了數據中心的業(yè)務(wù)需求，導致傳統數據中心的建設方式無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)代發(fā)展需求?；诖?，數據中心建設時(shí)可以選用模塊化、預制化、產(chǎn)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(jīng)在工廠(chǎng)生產(chǎn)中調試好，然后只需在現場(chǎng)安裝即可，從而能夠實(shí)現快速部署并有效縮短工程時(shí)間。目前，這類(lèi)建設方式深受互聯(lián)網(wǎng)J頭的認可，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(chǎn)品的升級換代至關(guān)重要，還需準確地抓住發(fā)展節點(diǎn)。

2.4 AI與智能DCIM的有效應用

人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是近幾年的年度熱詞，也是不同領(lǐng)域需深入研究的重要方向，猶如20世紀末電腦行業(yè)的興起。如何將新技術(shù)、場(chǎng)景深度融合起來(lái)，哪些場(chǎng)景能夠實(shí)現人工智能、數據中心的有效結合，是建設者們重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。人工智能的一個(gè)顯著(zhù)的優(yōu)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(dòng)中解放人力。為此，人工智能與數據中心能夠創(chuàng )造許多場(chǎng)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(lái)開(kāi)展工作，如采集溫濕度數據、檢測可疑故障點(diǎn)等，不僅能夠高效地開(kāi)展工作，且能夠進(jìn)一步提升數據采集的準確度；在電力自動(dòng)控制系統中利用人工智能技術(shù)，機器可以實(shí)現自主判斷，及時(shí)采取甩負載措施來(lái)解決潛在的過(guò)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(shí)現上述場(chǎng)景。相信在不久的將來(lái)，數據中心借助人工智能，可以真正從圖紙走向現實(shí)。

2.5 設備布局、擴容工作進(jìn)一步優(yōu)化

當前，在一些地區所擬建的數據中心中，有的會(huì )對外提供托管服務(wù)（交換機、服務(wù)器）、存儲、運維、開(kāi)發(fā)服務(wù)，這些都屬于PaaS、IaaS類(lèi)型，具體在建設這類(lèi)數據中心時(shí)難免會(huì )出現一些問(wèn)題，比如，用戶(hù)很難確定，導致無(wú)法及時(shí)確定數據中心的需求；即便一些用戶(hù)能夠進(jìn)入園區，也會(huì )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(zhì)量達標，滿(mǎn)足長(cháng)期安全使用的條件，且在信道、網(wǎng)絡(luò )中需預留出足夠的變動(dòng)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(shí)可行的解決方案，從而結合實(shí)際需求做好設備布局、擴容工

作。

3 安科瑞列頭柜及監測產(chǎn)品介紹

隨著(zhù)數據中心的迅猛發(fā)展，數據中心能耗問(wèn)題也越來(lái)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(guò)通訊將數據上傳到動(dòng)環(huán)監控系統，實(shí)現對整個(gè)數據機房的實(shí)時(shí)監控和有效管理，為實(shí)現Q方位綠色IDC提供可靠保證。

3.1精密配電管理解決方案

3.1.1交流系統

（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(guò)壓/欠壓，缺相,過(guò)流，輸入分路和輸出分路的開(kāi)關(guān)狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統計，實(shí)現電壓、電流、功率等參數的越限報警功能。

（2）配置方案-示意圖

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直流系統

（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(guò)壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統計，實(shí)現電壓、電流、功率等參數的越限功能。

（2）配置方案-示意圖

配置方案

多功能儀表          PZ72L-DE

 霍爾傳感器          AHKC-F-  XXA/5V

 開(kāi)關(guān)電源            SBD-30  （48V）

3.2產(chǎn)品規格

說(shuō)明：■為標配功能。

3.3配套附件

4 結語(yǔ)

當前，隨著(zhù)5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展與不斷成熟，數字化浪潮接踵而至，數據傳輸速率較之前相比獲得顯著(zhù)提升，而數據量增長(cháng)速度迅猛，還會(huì )給數據中心帶來(lái)不小的壓力，能源消耗很大。當前，為更好地緩解因數據量增長(cháng)而給數據中心運轉造成的壓力，需要加快建設數據中心，不斷降低運維成本，積極尋找節能化、綠色化發(fā)展道路。本文對數據中心的發(fā)展與變化情況進(jìn)行分析，探索數據中心的發(fā)展方向，以期為更好地規劃建設綠色數據中心提供一定參考。

【參考文獻】

[1]喬卿丞.綠色數據中心發(fā)展趨勢分析.中國管理信息化.2021-05-15.  

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.6版.