最新机房布置方式——模块化数据中心

　新时代大背景下的

柜式机房是顺应IT行业发展趋势和潮流，设计、生产的新一代适合需求变化的IT设备物理基础设施，在IT 应用整合趋势背景下，出现了两类融合机房各系统技术潮流新推出的创新型中小型模块化机房产品，即一体化机柜和模块化机房。其产品整合了配电、防雷、UPS、蓄电池、空调、门禁、PDU、环境监测、消防气流组织、线缆管理等多功能模块。为服务器等IT 核心设备营造一个可靠的运行环境，并可根据用户业务拓展需求,实现系统的弹性部署。所有部件工厂预制、预装、预调试、现场安装简单易行，一天内可实现快速部署。自带远程web界面监控功能，可实现单个网点远程运维。机柜配置多样化，适用于金融、政府、教育、医疗、公安、中小企业等机房需求。

　　一体化机柜

一体化系列产品对比于传统的数据中心方案，是一套完整的数据中心解决方案，集机柜、配电、制冷、监控、综合布线、消防等系统于一体，实现了供电、制冷和管理组件的无缝集成。使模块化数据中心实现智能、高效的运行，让客户花费最少的投资，获得更多的收益，从而降低运营费用。除了本身融合各种系统为一体外，在对设备的保护上，还可从以下两方面考虑加以考虑：

第一是高温自动弹开门装置。可设定自定弹开系统温度，在极端情况下，如柜内空调损坏，柜内温度超过设定温度时，自动弹开机柜前后门，从而为保护设备，更换空调争取到宝贵的时间。

第二则是柜顶的自动灭火装置，内装有专门提供为IT设备灭火的七氟丙烷，在火灾发生的一瞬间，就会在柜内均匀喷洒七氟丙烷，以达到灭火的目的。

　　一体化机柜的配置

一体化系列模块化机柜产品一般常规有单柜，双柜，三柜共3种基本配置可选，其容量有3KW，6KW，10KW，20KW四种组合配置，基本可以满足各种分支机构的机房基础设备需求，其精密空调的安装方式主要以模块化为主。当然也可以使用行间精密空调的冷却形式，机柜的数量也可根据需求增加并柜数量，但通常不会超过8台；

　　模块化数据机房

模块化数据机房则是为了应对、云边缘计算、虚拟化、集中化、高密化等服务器的变化，为了提高数据中心的运营效率，降低能耗，实现快速扩容且互不影响而推出的快速预装式模块化数据中心。

模块化数据机房具有多个具有独立功能、统一输入输出接口的微模块、不同区域的微模块可以备份，通过相关微模块排列组合形成一个完整的数据中心。与一体化机柜系统不同的是，模块化数据中心是将单体模块化的UPS、配电模块、精密空调放置在了一起，使其成为一个整体。配电模块组合成为PDF(配电列头柜),机架式空调也改成了列间空调。使其成为一个整体的存在。所以模块化数据中心是一个整合的、标准的、最优的、智能的、具备很高适应性的基础设施环境和高可用计算环境。

模块化数据中心单个模块一般可支持8—32个机柜的部署，支持单机柜功率密度为3kW～20kW。可提供独立的工作空间和维护空间，可解决机房局部的热点问题，实现机房的节能改造。同时，单个模块化数据中心还可以组合堆叠，组成大型的数据中心机房。从下图中我们也可以看出模块化数据机房的一系列优势。

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模块化数据中心内含有许多系统，下面小编就供配电系统、智能管理系统，能源管理系统给大家一一道来。

　　供配电系统

机房的配电系统成为模块化数据中心一个关注点，微模块内部集成了UPS或者240 V直流以及蓄电池不间断电源系统。不同的微模块可以由不同的电源系统供电，实现了同一房间内多种电源形式混用。最开始，UPS仅被视为一种备用电源。后来，由于电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或者欠压甚至电压中断等电网质量问题，使计算机等设备的电子系统受到干扰，造成敏感元件受损、信息丢失、磁盘程序被冲掉等严重后果，引起巨大的经济损失。因此，UPS日益受到重视，并逐渐发展成一种具备稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压浪涌等功能的电力保护系统机柜配电设备。如今，UPS供配电系统的标准化、模块化开始被大量采用，降低了MTTR(平均修复时间)、提高了可用性、扩展性、设备安装的施工质量，并降低了生产和销售成本。

根据电路结构的不同，按照国际电工委员会标准IEC62040-3:19991，UPS分为三种类型，即：后备式（Off-line）、互动式（Line-interactive）、双变换式（Double-conversion）

我们以最常用的双变换式为例，向大家进行讲解其中的组成部分，下图为双变换式UPS组成的图例

　　UPS组成部分

整流器功能：

①完成交流转换为直流的电路（AC/DC）；

②实现功率因数校正（PFC）及升压功能；

③降低对电网的污染；

逆变模块功能：

①完成直流转换为交流的电路；

②转换电池中直流的能量；

③通过开关管的高速动作，输出纯净的交流；

旁路模块功能：

①内部旁路（Bypass）当UPS主变换器出现故障或异常时，自动转内部旁路供电；

②维护旁路（维护旁路）为了维护期间安全和保持负载电力连续性而用来允许隔UPS。

充电器功能：

①在交流输入正常的情况下，为电池提供充电能量；

UPS系统配置

其对应的共有5种工作模式，分别为市电逆变模式、电池模式、旁路模式、ECO（Economy Control Operation）模式、维护模式，在此处就不多做解释。

另外UPS的系统配置也可分为三种：N系统、并联冗余N+1系统、双总线系统

（N系统结构图）

优点：

1、设计概念简单，硬件配置成本低廉；

2、UPS 工作在设计满负荷条件下，效率最高；

3、具备高于市电的可用性；

4、可进行并机扩展增容（并联多个额定值相同的 UPS 模块）；

缺点：

1、可用性有限，UPS 模块出现故障，负载转到旁路供电，处于无保护电源

2、在 UPS、电池或下游设备维护期间，负载处于无保护电源下；

3、缺乏冗余，限制了在UPS发生故障时对负载的保护能力；

4、存在多个单故障点，这意味着系统的可靠性由其最薄弱的环节决定。

（并联冗余N+1系统结构图）

优点：

1、可用性要高于N配置；

2、可根据电力需求的增长进行扩展。在同一装置中可以同时配置多个单元模块；

3、硬件的布置不仅设计概念简单，而且成本低廉；

缺点：

1、两个（或N+1个）模块必须采用相同的设计、相同的制造商、相同的额定值以及相同的技术与配置；

2、UPS 系统的上游与下游仍存在单故障点；

3、在UPS、电池或下游设备维护期间，负载处于无保护电源下；

4、由于各个UPS设备的利用率均低于额定用量，因此运营效率较低；

5、所并各台需要一个逻辑控制总线，以保证各台同幅、同频、统相，并完成冗余并机功能，因而存在单路径故障点；

5、并机台数增多时，需要外部静态开关和并机控制柜；

6、系统仍需要一个公共的外部维修旁路

（双总线系统系统结构图）

优点：

1、两条独立的供电线路，无单路径故障点，容错性极强；

2、该配置为从电力入口到关键负载的所有线路提供了完方位的冗余；

3、不存在两个总线中的UPS同频、同相和均分负载问题，也没有环流问题，两个UPS 完全独立运行，相互隔离，可靠性大幅度提高；

4、无需将负载转换到旁路模式，即可对UPS、开关装置和其他配电设备进行维护；

缺点：

1、冗余组件数量多，成本高；

2、由于未达到满负荷工作状态，供电设备容量利用率低，工作效率低；

3、一般的建筑物不太适合可用性极高的双总线系统，

4、因为这种系统需要对冗余组件进行分开放置

　　智能监控系统

智能监控系统具有集中管理功能，同时支持对监控系统的远程管理与维护，远程操作界面与本地操作界面保持一致。监控系统主要针对模块化数据中心基础设施层各组成系统，如配电、制冷、安防及环境等系统，系统内各组成设备或部件的运行状态进行实时监控。监控系统采用分层式架构，主要分为数据采集层、数据运算及信息处理层、智能管理平台层。监控系统通过对模块化数据中心基础设施层内的各设备、部件、环境运行参数及相关信息的实时采集分析、运算与处理，实现对数据机房运维及业务等全方位的智能化管理，以充分实现模块化数据中心的可用性、开放性与可扩展性，并确保数据中心的安全性。模块化数据中心的监控量做为集中监控系统中的一个组成部分，通过交换机，将信号统一上传至中心机房的服务器上。模块化数据中心的监控架构如图所示。

　　能源管理系统

能源管理包括电源系统监控和机房能效管理。是通过下列方式进行对能源的管理。

1、电源系统监控：系统通过PDF列头配电柜（PDF）将所有配电模块集中放置在列头柜、ATS（自动转换开关）是市电与油机电切换、双路由电源切换必不可少的设备、UPS不间断电源（UPS）当停电时能够紧急取代市电，供应电力给设备及蓄电池上的智能仪表标配的RS485（或FE）接口，对机房供电系统各类电参数信息进行采集、分析，并通过人机交互界面进行实时显示。电源系统监控架构如图所示。

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2、机房能效管理：能效（PUE）管理是通过对机房总用电情况及机房IT设备用电量进行实时监测，以清晰反映出机房整体及机房IT设备电量消耗分布情况。并通过这些数据进行统计分析，计算出机房PUE值。传统数据机房的PUE值都高达2，而模块化数据机房可将数值降至1.5以下。

　　小结

国家工信部、国家机关事务管理局、国家能源局在2019年2月份联合发布的《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》中明确指出，新建的数据中心机房的PUE值应当在1.4以下，模块化机房是传统机房的一大进步，模块化数据中心将极大满足传统数据中心机房的局部高密部署和中小型机房的快速建设，其具有快速部署、安全可靠、灵活扩展和绿色节能等特点，已在数据中心的建设中发挥越来越大的作用。

　　公司简介

广东欢联电子科技有限公司是专业从事综合布线等产品的研制和销售，是全球领先的网络基础设施供应商之一，长期为BATJ等客户的大型数据中心提供优良的网络解决方案，并为包括美国及欧州主要电信公司（Verizon、AT&T、T-mobile、Vodafone）等全球100个国家合作伙伴的网络提供性能优异的基础设施。欢联电子（ENJOYLink）端到端的解决方案，包含了客户建立高性能的有线和无线网络所要求的一切硬件。欢联电子（ENJOYLink），她是互联网数据的中心，云的最坚实的架。通过坚持不懈的技术革新，提供的基础设施实现人与技术的互联。伴随着时代的发展，欢联电子（ENJOYLink）的目标一如既往：帮助客户创造、革新、设计并建立传输更快更好的网络，将始终为客户提供在家中在工作中和在移中所需的最优的网络解决方案。