移動彩信在設(shè)備遠程檢測中的應(yīng)用

EMAS(Enterprise Mobile Agent Server)移動代理服務(wù)器的高帶寬和集中緊湊管理特性使大容量信息傳遞與分享在空間上得以廣泛延伸，并且其應(yīng)用方案推出后，大多是基于移動辦公或移動業(yè)務(wù)管理的。本文將圍繞北京氣象衛(wèi)星地面站運行系統(tǒng)分布空間不斷擴大后，所出現(xiàn)的保障運行系統(tǒng)的可靠性和運行管理的高效性需求展開思考，通過對地面站不間 斷供電系統(tǒng)(UPS電源系統(tǒng))的遠程移動管理系統(tǒng)項目的具體實施，對技術(shù)上的可行性進行進一步分析。

　　新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)促使各類設(shè)備向多功能化、自動化與智能化發(fā)展。如今，很多設(shè)備都具備了運行狀態(tài)檢測和記錄的功能，尤其是無人職守設(shè)備。這為遠程監(jiān)測的EMAS移動應(yīng)用的實現(xiàn)提供了技術(shù)前提。

　　在北京地面站業(yè)務(wù)保障系統(tǒng)運行管理項目中，必須兼顧用戶的實際情況與成本因素。所以，筆者首先考慮通過那些本身在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中特別重要的大型設(shè)備，來架構(gòu)EMAS的移動應(yīng)用。這類設(shè)備需要24小時不間斷運行，迫于環(huán)境條件或者本身運行的限制，多數(shù)時間它們還會處于無人職守狀態(tài)。同時，異常天氣的頻發(fā)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的突發(fā)問題隨時可能出現(xiàn)，給業(yè)務(wù)保障工作帶來了更高的難度。所以，在線設(shè)備不得不強調(diào)更高的運行可靠性。

　　此外，第三代移動通信技術(shù)(3G)的迅速發(fā)展和應(yīng)用普及，EMAS應(yīng)用相關(guān)輔助技術(shù)的完善與成熟，都為本的實施提供了有力的保證。

　　北京地面站對UPS電源這類遠程無人職守設(shè)備運行的穩(wěn)定性有極高的要求：潛在的故障隱患，必須能夠被及時排除，能夠被快速發(fā)現(xiàn)與處理。這將涉及五個方面的設(shè)計要求：

　　一、UPS電源系統(tǒng)運行參數(shù)的采集與備份。系統(tǒng)能夠?qū)PS電源實時運行狀態(tài)參數(shù)進行采集、分類處理，生成運行記錄文件，必要的情況下將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成直觀的圖表形式，并按用戶設(shè)置的方式進行存儲備份。

　　二、系統(tǒng)運行狀態(tài)信息向手機終端發(fā)送。系統(tǒng)可以定時或者按用戶申請的方式向手機終端發(fā)送運行狀態(tài)信息，包括數(shù)據(jù)、文字、圖片等。

　　三、手機終端用戶可以短信的方式實現(xiàn)信息采集、提取，或是發(fā)送任務(wù)請求、停止等遙控指令。

　　四、系統(tǒng)故障狀態(tài)可向終端手機發(fā)送報警。針對關(guān)鍵環(huán)節(jié)的運行參數(shù)預(yù)設(shè)浮動范圍，在超出范圍后發(fā)送系統(tǒng)非正常或故障報警信息到相關(guān)手機用戶，并截取原始運行狀態(tài)信息。

　　五、系統(tǒng)遠程故障會診分析與排除。由于UPS電源系統(tǒng)是性設(shè)備，其維修和維保一般都是委托服務(wù)商負責(zé)，在確定故障發(fā)生后，可通過本系統(tǒng)發(fā)送現(xiàn)場的圖片、視頻信息到服務(wù)商手機終端，可根據(jù)系統(tǒng)現(xiàn)場狀態(tài)進行應(yīng)急性的分析與故障排查，提高解決故障的效率。

　　在EMAS遠程監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用中，通過彩信和短信傳遞設(shè)備的運行狀態(tài)，對設(shè)備進行遠程維護與管理這一模式，其系統(tǒng)架構(gòu)的邏輯并不復(fù)雜。系統(tǒng)硬件主要由以下幾部分構(gòu)成：

　　一、系統(tǒng)管理PC主機。鑒于系統(tǒng)長時間處于運行狀態(tài)，選用定制型高可靠性工控機作為處理主機。該主機裝載著主控程序，對所有業(yè)務(wù)進行管理。

　　二、EMAS服務(wù)器。接受系統(tǒng)管理PC機發(fā)送過來的信息，在編碼后再向移動運營商發(fā)送待發(fā)的手機信息。

　　三、手機終端。由于可能接受大容量信息和文件，應(yīng)支持3G網(wǎng)絡(luò)，涉及圖片和視頻，屏幕的尺寸和分辨率應(yīng)達到一定的標(biāo)準(zhǔn)。

　　四、其他通信媒介。UPS電源與系統(tǒng)管理主機長距離通信(大于500米小于1000米)采用RS485模塊將UPS電源狀態(tài)原始數(shù)據(jù)傳送到管理主機。系統(tǒng)管理主機與EMAS服務(wù)器通過局域網(wǎng)路由器接，EMAS服務(wù)器也通過局域網(wǎng)與外部Internet相連并接入移動運營商的移動發(fā)送網(wǎng)絡(luò)。

UPS電源方案：適合自己就是

UPS電源和機柜產(chǎn)品似乎總是那么默默無聞，雖然比不得服務(wù)器這些品牌名頭響亮，可是，正是它在保證著服務(wù)器、存儲以及眾多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的正常運行。隨著科技的發(fā)展，如今的UPS電源和機柜并不僅僅是提供備用電源，提供拜訪服務(wù)器的柜子那么簡單。它們通常擔(dān)負著防雷擊、防浪涌等機房安全方面的重要職責(zé)。

　　UPS電源的分類及特點

　　就UPS電源應(yīng)用技術(shù)而言，主要分為三類，后備式、在線互動式及在線雙變換。各廠商采用的技術(shù)有所不同。后備式很容易理解，通常來說，用電設(shè)備在斷電之后，直接就可以通過智能的切換實現(xiàn)電池給相應(yīng)的設(shè)備進行供電，這就是后備式。它會給所有的設(shè)備以后備的運營時間。在線互動式和在線雙變換式，可以在整個過程中滿足所有IT設(shè)備用電的需要。與后備式的主要差別在于在線互動式和在線雙變換式的切換是一直在線的，并非斷電之后再切換?？傮w來說，在線互動式和在線雙變換式只有成本上的差異，技術(shù)上面差異不太明顯。

　　按需提供解決方案

　　從APC整個產(chǎn)品線來看，我們很少強調(diào)產(chǎn)品的技術(shù)，更注重的是用戶在什么樣的應(yīng)用環(huán)境下，應(yīng)用我們的UPS電源。我們會確定用戶的類型，一般分為桌面應(yīng)用型，包括家庭用戶、桌面終端應(yīng)用的用戶等，小型服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的用戶，小型服務(wù)器機房的用戶及中小規(guī)模的數(shù)據(jù)中心和大型數(shù)據(jù)中心的用戶。

　　他們在選擇UPS電源應(yīng)用時，包括相應(yīng)的制冷和機柜，會根據(jù)目前應(yīng)用的設(shè)備特性及未來企業(yè)的成長，有自己的需求，比如這個過程中如果應(yīng)用到高密度設(shè)備，或者應(yīng)用到POE的設(shè)備(以太網(wǎng))，他們就要更多地考慮應(yīng)該采取什么樣的密度策略。另外，他可能需要考慮自己企業(yè)信息化增長的速度和成長規(guī)模。也就是說，他需要考慮整個IT應(yīng)用生命周期，需要更換的時間是多長?；谶@樣的周期，確定采取模塊化的UPS電源還是普通的單機UPS電源。

　　關(guān)于制冷，如果應(yīng)用到高密度設(shè)備，往往在這種情況下，傳統(tǒng)房間級的制冷空調(diào)就無法滿足需要，可能會出現(xiàn)熱點問題。這個時候，我們也會建議他們進一步地采用行級的或者是機架的制冷空調(diào)，或者是在原來高密度和低密度混搭的機柜里面采取一些輔助的通風(fēng)設(shè)備。

　　所有這些，不管是UPS電源還是制冷，還是其他的物理監(jiān)控設(shè)備，更重要的是保證在IT應(yīng)用的過程中，整個物理基礎(chǔ)設(shè)施的安全性。物理基礎(chǔ)設(shè)施可確保整個IT平臺的運算，包括軟件應(yīng)用、支持軟件應(yīng)用的硬件設(shè)備及IT負載，在企業(yè)需要應(yīng)用這個信息時，它能夠提供持續(xù)的服務(wù)，也就是我們通常講的可用性。在整個的應(yīng)用里，我們更多地考慮客戶應(yīng)用的需求、IT應(yīng)用的特點，然后我們提供相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施的解決方案。

　　如何從業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)化為IT應(yīng)用

　　具體細化到這種需求時，通常客戶很容易會把業(yè)務(wù)層面上的需求轉(zhuǎn)化為IT應(yīng)用的需求。這是集成商能幫我們的客戶做到的。但是，在物理基礎(chǔ)設(shè)施選擇上，他們可能需要借助一些工具，因為很多的客戶不具備強健的相應(yīng)配置能力。在面臨業(yè)務(wù)需求時，他只要說明業(yè)務(wù)需求說明，然后將業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)化成IT需求以后，基于IT需求，我們就能進一步滿足物理設(shè)施相應(yīng)的需求。

　　就客戶本身來說，他認(rèn)為只是把信息化做好就可以了，不需要了解很多的技術(shù)層面，他可能需要供應(yīng)商、廠商提供更全面的解決方案。

　　如果在整個物理空間的層面存在約束，比如他單位沒有提供足夠的空間，一方面你要把信息化做好，但是就只給你三平米的小機房，然后你要支持我大概2000人的網(wǎng)絡(luò)操作及相應(yīng)的服務(wù)器操作等一些基本的日常辦公網(wǎng)絡(luò)需求。

　　基于這種需求，他需要考慮的是物理條件的約束。，如何在寫字樓里建一個機房，因為有空間的約束，所以要買一些壓縮型的設(shè)備，比如高密度的設(shè)備，它的體積小，但是單位面積的發(fā)熱量會大。我們解決這個問題時，就面臨著在一個小范圍里應(yīng)用高密度，同時又是在辦公環(huán)境里，對制冷的要求又很高。其實，在APC的網(wǎng)站都有這樣的工具和選擇器進一步地幫他選擇?？蛻舨挥昧私獗热绗F(xiàn)在有一個350瓦的服務(wù)器，所以UPS電源要配多少。只要用戶告訴我們，服務(wù)器的功率是多少，IT設(shè)備的應(yīng)用功率是多少，我們就可以給他提供三種解決方案去選擇，一種是基本型，滿足他的基本需要;另外一種是性價比很高的;第三個是豪華型。

　　還有一些例子，我們很多客戶說他的前任交給他一個小規(guī)模的服務(wù)器機房?，F(xiàn)在老板跟他要求說，給你批一百萬的預(yù)算對機房進行改造，滿足應(yīng)用一部分虛擬化的需要。在這樣的情況下，他可能考慮更多的是虛擬化、IT整合的問題，可能需要考慮把多個機柜里面的服務(wù)器整合到一、兩個機柜里面。這種整合是指可能是基于現(xiàn)有的服務(wù)器整合，也可能是他要去采購新的設(shè)備。這樣的情況下，我們也可以確定相應(yīng)的物理基礎(chǔ)設(shè)施的需求，包括是不是要考慮未來進一步的變化，把所有的設(shè)備都更替掉的變化。

　　另外，他還要考慮目前的虛擬化以后，在整個數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器機房里出現(xiàn)的這種移動的熱點問題。公司里面原來是否存在有的人沒有經(jīng)過授權(quán)就進到機房，破壞掉一個設(shè)備就跑了。這樣的話，可能對監(jiān)控又有一部分的需求。

　　對于整個企業(yè)來說，它有一個信息化的需要，同時把這種信息化的需要，很快地轉(zhuǎn)化成一些IT相關(guān)設(shè)備和應(yīng)用數(shù)字。其次要考慮電源保護這部分，也就是UPS，電源分配這一部分(PDU)，還有是機柜，整個的通風(fēng)，也就是制冷，以及基于所有的這些部分，客戶需要什么樣的服務(wù)。如果像你剛才說的，信息化負責(zé)人對技術(shù)不是太了解，就需要有專門的維護服務(wù)和定期的檢修服務(wù)。

　　用戶沒有成功與不成功之說

　　有沒有哪些不成功的用戶，比如他們沒有接受這個觀念？

　　如果從用戶的角度說，沒有成功與不成功之說。更多的是要考慮，他負責(zé)的信息化給企業(yè)有沒有帶來正面的支持。也就是說，信息化有沒有成為企業(yè)競爭力的驅(qū)動體。如果從這個角度來看，我覺得它的問題不單單是在UPS這個部分。UPS電源能夠解決的是在斷電以后對IT設(shè)備進行持續(xù)的供電，同時它會面臨未來擴展的需要。任何企業(yè)在實際的運營過程中追求的重要的是利潤，有沒有考慮到實際的數(shù)據(jù)中心的運行成本。

　　我們再回到你剛才講的，雖然它不是UPS電源這個部分，但是與UPS電源相關(guān)。同時，更需要考慮的是制冷的部分。所以我認(rèn)為在服務(wù)器機房里面，如果從實際的運行需要來說，首先要考慮的是可用性的問題。其次他要考慮未來發(fā)展的趨勢問題，未來社會密度會越來越高。還有一個他要考慮的是企業(yè)的發(fā)展問題，所有的IT系統(tǒng)都是給企業(yè)提供實時的支撐，所以他需要快速地應(yīng)對企業(yè)發(fā)展的變化。

　　對于我們來說，成功的用戶一方面能夠在企業(yè)提供的預(yù)算范圍內(nèi)，采購性價比的系統(tǒng);同時，后期的運營和維護成本又非常經(jīng)濟高效?；旧蟻碚f，這正是我們一直主推的概念，需要考慮到整個IT基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)的靈活性與可拓展性。

　　數(shù)據(jù)中心這個部分，有超過一半的部分是被供電，也就是UPS和制冷這兩個部分消耗掉的。只有30%真正流入到我們需要的IT應(yīng)用，IT負載花的部分才30%。根據(jù)Frost &Sullivan發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示， 2009年年底，數(shù)據(jù)中心的平均電力使用效率是在2.9，差不多還是30%的電力流到IT設(shè)備里。在現(xiàn)在的社會背景下面，我們強調(diào)綠色、環(huán)保、節(jié)能減排、高效?；谶@種情況下，我們除了要考慮IT系統(tǒng)是不是可以實施可用，同時，還需要考慮我們的IT系統(tǒng)，整個數(shù)據(jù)中心的物理基礎(chǔ)設(shè)施的架構(gòu)是不是高效。

　　在這個層面，我們應(yīng)該考慮，，從制冷著手，制冷是需要電的。在數(shù)據(jù)中心里輸入的電力越多，需要的制冷就越多，導(dǎo)致用的電就越多，這是一個矛盾的結(jié)合體。它基于的一個定律是，在數(shù)據(jù)中心里，任何電力的輸入都會帶來熱量的產(chǎn)出，任何熱量的產(chǎn)出都需要制冷，制冷又需要電力，所以這種循環(huán)是一個矛盾體。終的一個是，我們要想讓數(shù)據(jù)中心的效率提高，必須得提高制冷的效果。

　　系統(tǒng)級模塊化

　　模塊化UPS電源這個整合概念跟整體信息化建設(shè)是非常吻合的，就像刀片服務(wù)器一樣，就模塊化UPS電源這一塊，APC這方面有哪些考慮？

　　我覺得任何一個設(shè)備的模塊化，都不能從根本上改變這個行業(yè)的發(fā)展。我們需要考慮的是系統(tǒng)級的模塊化，而不是設(shè)備級的模塊化。系統(tǒng)級的模塊化跟設(shè)備級的模塊化的一個典型概念就是，刀片式服務(wù)器。刀片式服務(wù)器的模塊化，需要的是存儲的控制、電力的控制、數(shù)據(jù)訪問的控制。接下來會有相應(yīng)的虛擬化，甚至在未來云計算所有的這種相應(yīng)的配套的IT系統(tǒng)，都可以支撐這種模塊化。然后把它可能帶來的效益發(fā)展到。

　　模塊化UPS電源應(yīng)該要具備的幾個基本特點，需要功率是模塊化的，里面的電路是兼容的。模塊化UPS電源不是把幾個小的UPS電源或者幾個小功率的UPS拼裝在一起就可以了。而是在于說，它要實現(xiàn)這種在線的維護。即便帶電的情況下，需要能夠很從容地插拔功率模塊、插拔電池，可以在帶電的情況下更換控制板。所以，我覺得他需要考慮的是根本的系統(tǒng)模塊化。

　　在模塊化UPS電源的同時，整個數(shù)據(jù)中心的可用性，它根本的決定因素是什么？在數(shù)據(jù)中心里，所有涉及到相應(yīng)的設(shè)備短板，它的可用性決定了數(shù)據(jù)中心的可用性。模塊化可以提高故障修復(fù)時間，提高UPS的效率。同時，在整個數(shù)據(jù)中心里，制冷、配電、物理監(jiān)控、物理安全會出現(xiàn)問題。所以，數(shù)據(jù)中心的可用性還是得不到保障。在選購產(chǎn)品的時候，我們不要進入一個誤區(qū)。不要看這個設(shè)備是不是模塊化，應(yīng)該是看一個系統(tǒng)是不是能夠有機地結(jié)合在一起，提供更高的可用性。

　　此外，我還需要補充一點，所有設(shè)計的采購，或者是應(yīng)用到一個新的信息化系統(tǒng)時，企業(yè)要考慮的是前期的采購成本和后期的運營成本這兩個部分。其實模塊化UPS很大的一個劣勢是采購成本比較高。但是，后期的維護和運營成本會相應(yīng)比較低。

　　很多廠商把自己的UPS電源功率拆化成模塊化的方式然后去呈現(xiàn)，但實際上它所有里面的電路都不是容積的。模塊化一個基本的要求是，設(shè)備一旦出現(xiàn)問題，就會自動地有另外一個備份去確保它正常的工作。如果功率模塊出現(xiàn)問題，也可以智能切換。還有一個重要的部分是，如果不需要這么多功率時，模塊化UPS電源可以把一些功率模塊關(guān)掉，使UPS電源輸出容量降低，從而讓UPS電源的效率更高。

　　機房散熱問題

　　這是一個很的領(lǐng)域。我相信你剛才一定注意到我提到一個密度策略的問題。其實密度策略直接影射出來的就是供電、制冷的策略?；旧蟻碚f，在數(shù)據(jù)中心里，制冷方式有很多種，比如房間級的包圍設(shè)備制冷，也就是傳統(tǒng)的把機房空調(diào)放置在機房的周圍，通過高架地板，加上打孔的地板，把冷風(fēng)送到機柜的前部，也就是冷風(fēng)到里面去。這種方式能夠滿足的范圍是在每個機柜不能超過3000瓦的制冷范圍。所以，在傳統(tǒng)的低密度的機房里面，都是采用這種房間級的包圍式制冷。

　　講到機房散熱問題的時候，我突然想到幾個前提。機房的布局方式分為冷通道和熱通道，也就是面對面、背靠背的擺放方式。另外，我們?yōu)榱颂岣呱岬男剩跊]有安裝服務(wù)器的機柜行里面，應(yīng)該安裝服務(wù)器的網(wǎng)板，避免機柜層面冷熱空氣的混合。

　　前面只是一些小的技巧，接下來在制冷密度策略里面，是房間級的制冷，它的空間約束是在每個機柜不能超過3個千瓦的功率密度。但在實際的應(yīng)用過程中，會面臨這樣的問題?，F(xiàn)在有一個低密度的數(shù)據(jù)中心，在這個過程中，IT設(shè)備的更替是逐漸實現(xiàn)的。這個時候，它有可能在低密度機房里面應(yīng)用到高密度的設(shè)備，比如高密度的服務(wù)器，刀片式的服務(wù)器。可能會讓單個機柜里面的功率密度超過3個千瓦，這個時候，我們的用戶就會有兩個選擇，輔助制冷和分散負載。

　　如果機柜里面的機柜空間足夠大，我們就把這些設(shè)備分散開來，讓每一個機柜里面的負載不超過3個千瓦。另外一種輔助制冷，比如現(xiàn)在沒有多余的地方，就應(yīng)該給機柜增加輔助送風(fēng)、輔助排風(fēng)的裝置，也就是ARU和ADU。ADU是氣流分配，ARU是氣流的排除，盡可能地更快地把熱空氣排走。這樣的話，可以支撐一個機柜里面大概6—7千瓦這樣功率的密度。

　　如果客戶有更高層面的需求，就需要考慮行級的制冷，也就是采取水平送風(fēng)行級的制冷的空調(diào)，這里面很典型的就是InRow制冷，APC的技術(shù)。它可以把整個制冷的空調(diào)放在機柜行里面，放在緊靠熱負載的地方，快速地把機柜后部的熱空氣吸入制冷以后，通過前部排到機柜聚風(fēng)口的地方。

　　我們所有的行級制冷空調(diào)都帶溫濕度監(jiān)控探頭，可以根據(jù)負載變化的需要，動態(tài)的調(diào)整風(fēng)量，調(diào)整變頻風(fēng)扇的段數(shù)，也就是調(diào)整它制冷的量。一旦我們的用戶用到了高密度的設(shè)備，同時也應(yīng)用到了虛擬化以后，這種動態(tài)的熱點問題會非常明顯，它是對于動態(tài)熱點問題的解決方案。

　　另外，有的客戶有超算的需求，對于一個機柜的功率負載、功率密度已經(jīng)達到了20千瓦、30千瓦，甚至到60千瓦層面時，我們建議客戶采用機柜級的制冷，就是把機柜兩側(cè)各裝上一個我們InRow制冷的空調(diào)，然后把后部完全封閉起來，也就是熱空氣從后部排出以后，直接進入制冷的空調(diào)里面，再由制冷空調(diào)通過前部直接送給一個機柜。

　　總結(jié)

　　對于客戶來說，所有機房建設(shè)的管理，應(yīng)該是從自己的業(yè)務(wù)需求出發(fā)，確保目前的業(yè)務(wù)需求能夠轉(zhuǎn)換成合適的IT需求，終能夠轉(zhuǎn)化成合理的可用性目標(biāo)和合理的效率目標(biāo)，在保證效率的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)很高的可用性。

新一代數(shù)據(jù)中心做好變革的每個細節(jié)工作

　目前，業(yè)界很多給出了“新一代數(shù)據(jù)中心”的概念，包括談?wù)摱嗟墓?jié)能環(huán)保，降低總體擁有成本，以及智能化、模塊化等等，雖然各持一詞，每個人談?wù)摰闹攸c各不相同，但是總體來說，都集中在了高效、節(jié)能、易擴展等方面，用戶開始把目光轉(zhuǎn)向昂整體擁有成本上來。傳統(tǒng)的龐大、高成本的數(shù)據(jù)中心顯然已經(jīng)不滿足新一代數(shù)據(jù)中心的發(fā)展要求。要打造新一代數(shù)據(jù)中心，需要做好變革的每個細節(jié)工作。

　　在變革的方面，模塊不間斷電源提供商GA，可謂從用戶需求的細節(jié)入手，結(jié)合高端技術(shù)，為用戶提供特點非常鮮明的模塊UPS電源 Power+系列產(chǎn)品和一體化綜合配電解決方案，有效降低了總體擁有成本。隨著數(shù)據(jù)中心需求的迅速增長，用戶必須意識到，成本不僅是購買設(shè)備的初期投資，還要充分考慮可擴展性能、可升級性。對于數(shù)據(jù)中心來說，總體擁有成本包括設(shè)備購置成本、運營成本、電力消耗、空調(diào)冷卻、機房空間以及未來擴容成本等方面。

　　可見，每個細節(jié)工作都要做好，才能有效降低整體擁有成本，才符合新一代數(shù)據(jù)中心的要求。Power+ 具有節(jié)約電力、減少散熱成本、避免重復(fù)投資、無需更多擴容費用、維護/維修成本低、降低電源損耗六大特點，可以說，每個特點凝結(jié)了GA工程師的心血和猶太人的智慧，每個特點都進一步降低了用戶的整體擁有成本。初識Power+，簡潔的外部設(shè)計，雖然不夠“亮麗”，但是超輕超小的體積，吸引了大部分用戶的目光。在如今很多寸土寸金的寫字樓里，空間就意味著租金，就意味著成本。所以每節(jié)約一平方米的數(shù)據(jù)中心位置，就相當(dāng)于為企業(yè)節(jié)約總體成本。

　　對于UPS電源的整機效率，傳統(tǒng)的機器一般是92%，而Power+的整機效率高達96%，就是說，粗略地計算一下，按照1元/度的電價，5年內(nèi)，Power+比傳統(tǒng)機要節(jié)約近16萬的電費。這里遵循了這樣一個等價的公式：整機效率高=輸出更多的電力=降低電力的損耗=用電費用減少。

　　同理還可以得出這樣的公式：整機效率高=低能耗=低熱量損耗。就是說，用于給UPS電源散熱的空調(diào)系統(tǒng)，包括安裝和運營成本，通常傳統(tǒng)機的費用要比 Power+高出一倍。對于避免重復(fù)投資和擴容的問題，假設(shè)您擁有一臺60kVA的UPS電源，現(xiàn)在想要增加30kVA的負載。Power+只需要增加3個 10kVA的模塊即可，傳統(tǒng)UPS電源系統(tǒng)則需要另外購買一臺30KVA的UPS電源。差別非常明顯，增加3個模塊，不產(chǎn)生新的安裝、電池柜費用，也不占用更多空間;而購置一臺新的30kVA UPS電源系統(tǒng)，不僅增加了運輸、安裝、電池柜費用，還占用了更多的空間。

　　此外，Power+由標(biāo)準(zhǔn)的模塊組成，而傳統(tǒng)UPS電源包括很多復(fù)雜的元件和子系統(tǒng)，維修起來非常麻煩，而且價格昂貴。Power+具有熱插拔的功能，如果其中一個模塊出現(xiàn)故障，可以在負載的情況下更換其他模塊，方便快捷。這樣就免去了很多維修成本，據(jù)悉，GA把09年定為服務(wù)年，力爭打造UPS電源行業(yè)的服務(wù)型公司，這樣免除了很多用戶的后顧之憂。

　　可見，Power+采用獨特的模塊化技術(shù)，同時具備更高的整機效率，靈活多變，以及冗余性和可靠性等特點，由于體積小、重量輕和熱插拔等特性，Power+大幅節(jié)約了運輸、維修、存儲和運營成本。對于新一代數(shù)據(jù)中心來說，Power+是非常理想的模塊UPS電源解決方案。目前，在全世界范圍內(nèi)的80多個國家，運行著10000臺Power+模塊UPS電源系統(tǒng)。GA會繼續(xù)努力，不斷創(chuàng)新，采用新技術(shù)，開發(fā)出更多新的模塊化系列產(chǎn)品，滿足數(shù)據(jù)中心變革的每個細節(jié)需求。

如何讓更少的電量流過您的數(shù)據(jù)中心

企業(yè)的數(shù)據(jù)中心機房是電力消耗的"大戶"，由于計算機設(shè)備常年每天24小時運行的需要，機房場地內(nèi)要獨立設(shè)置空調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以及為滿足機房環(huán)境溫度、濕度、空氣含塵濃度的技術(shù)要求，用于機房環(huán)境條件技術(shù)保障的其他設(shè)備，再加上計算機設(shè)備本身的用電，構(gòu)成機房總的用電負荷。

　　因此，在全國電力緊張的大環(huán)境下，企業(yè)數(shù)據(jù)中心機房的節(jié)能刻不容緩。從機房用電分配上看，IT設(shè)備占電能總能耗的44%、制冷系統(tǒng)占38%、電源系統(tǒng)占到15%、照明系統(tǒng)占3%。在IT設(shè)備用電無法削減的情況下，就需要想辦法從制冷系統(tǒng)和電源系統(tǒng)上節(jié)約用電。

　　在機房中，除了必不可少的IT負載，空調(diào)制冷設(shè)備的耗電量位列次席。據(jù)分析，一個典型的數(shù)據(jù)中心在初期投資時，制冷設(shè)備僅占投資額的6%， 但其后期的電費支出卻能占到整個數(shù)據(jù)中心電費支出的38%，是不折不扣的"耗電大戶"。因此，選擇高效節(jié)能的機房精密制冷系統(tǒng)，是數(shù)據(jù)中心必須考慮的問題。

　　在設(shè)計制冷系統(tǒng)解決方案時，應(yīng)把整個數(shù)據(jù)中心機房看成一個整體，從各個環(huán)節(jié)充分考慮節(jié)能。以APC推出的NetworkAir精密制冷解決方案為例，它采用模塊化 設(shè)計，實現(xiàn)溫、濕度的平均值控制，系統(tǒng)中的每個模塊將檢測到的溫、濕度信息發(fā)送到主控制器，主控制器計算溫、濕度平均值，將信息反饋給各個模塊。這樣經(jīng)過統(tǒng)一運行模式，避免了因不同空調(diào)間溫濕度差異而造成的一部分空調(diào)在制冷而另一部分在加熱、一部分在加濕而另一部分在除濕的現(xiàn)象，從而防止了相抵觸操作造成 的低效率。

　　除了精密制冷系統(tǒng)本身，在機房的整體規(guī)劃方面也應(yīng)充分考慮如何節(jié)能省電。制冷系統(tǒng)效率提高的關(guān)鍵在于冷熱空氣的有效區(qū)分，保證機柜內(nèi)部IT設(shè)備 能夠在正常的溫度下工作。APC提出了獨到的"熱通道"(Hot Aisle)和"冷通道"(Cold Aisle)的概念，改變了以往數(shù)據(jù)中心機柜面朝同一方向擺放的做法，采用"面對面、背靠背"的機柜擺放方式，這樣就符合了服務(wù)器等IT設(shè)備從正面進風(fēng)、從后面排風(fēng)的設(shè)計，從而有效地將冷、熱空氣分區(qū)，避免前排機柜排出的熱空氣與冷空氣混合進入后排機柜導(dǎo)致制冷效果降低的問題。

　　在典型的數(shù)據(jù)中心里，制冷效率如果降低20%，就可能導(dǎo)致整個電力消耗增加8%。但如果規(guī)劃合理，機房的制冷系統(tǒng)可以節(jié)能20%~30%，即減少10%左右的總耗電量。電源系統(tǒng)的節(jié)能

　　從機房用電分配的比例上看，供電系統(tǒng)本身的耗電也占到15%的比例，UPS電源利 用率的高低會直接影響到耗電量的大小。以APC公司Silcon(秀康)UPS電源為例，其輸入功率因數(shù)為0.99，與輸入功率因數(shù)為0.8的UPS電源相比，大大降低了系統(tǒng)中的無功功率和相應(yīng)的損耗。從UPS電源本身的效率講，APC的Silcon UPS電源工作效率高達97%，自身耗電不超過3%。UPS電源自身效率低，必然使總體耗電量增加，電費的支出增大。此外，如果考慮UPS電源與油機的配合關(guān) 系，APC Silcon UPS電源也具有很強的節(jié)能優(yōu)勢。比如40kVA的系統(tǒng)，如果用APC的產(chǎn)品與油機配合，因為UPS電源的輸入功率高達0.99，對油機而言，UPS電源相當(dāng)一個純電 阻負載，所以只需要50~60KW的發(fā)電機即可，即UPS電源與油機的比是1：1.3。

破解數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)四大誤區(qū)

多么精密IT設(shè)備、多么優(yōu)越系統(tǒng)功能、多么高可靠性，一旦停電也無法運轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)有多重要，想必也不用多說了。因此，數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)從設(shè)計規(guī)劃，到選型安裝，直至運行中設(shè)備維護保養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)都是不容忽視的，但用戶在面對數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)時，總是存在著這樣、那樣的誤區(qū)，并且往往由于小失誤造成巨大損失。

　　誤區(qū)一：UPS電源能夠防雷

　　“對于一個數(shù)據(jù)中心來說，它的供電系統(tǒng)首先是交流電，從電網(wǎng)進來后有兩種情況，如果是非常重要的數(shù)據(jù)中心要配有發(fā)電機。”王老師首先講解了數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的構(gòu)成：“從交流電進入數(shù)據(jù)中心首先要解決的是防雷問題。交流電進來后，在進入UPS電源之前，一定在配電柜之前完成三級防雷。級防雷要把7000伏以上的雷電浪涌電壓降低到4000伏以下，第二級防雷再降到2500伏以下，第三級防雷降到1500伏以下，再經(jīng)過UPS輸入電路的濾波器降到1000伏，這時候UPS電源本身就可以利用了?！?/span>

　　說到數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的組成時，王老師介紹了用戶在設(shè)計規(guī)劃時普遍存在的一個誤區(qū)?！霸谫徺IUPS電源時，有些用戶首先要問’這種UPS電源是幾級防雷’。這說明用戶往往存在一個誤解——UPS具有防雷功能。”王老師強調(diào)：“而實際上三級防雷的浪涌電流能夠達到8000安培，是任何類型UPS電源都承受不了的。三級防雷一定要在UPS電源前端的輸入配電柜上完成。”

　　誤區(qū)二：高頻機UPS電源是新技術(shù)，沒有大功率產(chǎn)品

　　在以往的印象中，UPS電源的低可用性、低可靠性和“高能低效”為人們所詬病。然而，王老師提出：“對于UPS電源的選型目前正是新舊交替時代。以往UPS電源在工作中有幾個環(huán)節(jié)是耗能龐大的，而且對UPS電源的可靠性也有很大影響?，F(xiàn)在所謂的高頻機UPS電源就解決了這個問題，它的效率在載的情況下都可以達到95%?！?/span>

　　所謂高頻機UPS電源指的是輸入輸出電路都工作在20kHz以上，且沒有輸出變壓器電路的UPS電源。相比傳統(tǒng)的工頻機UPS電源 90%運行效率，高頻機UPS存在著很多優(yōu)勢。高頻UPS電源除了具備工頻機UPS那些技術(shù)指標(biāo)外，還有著更高的性能和指標(biāo)，也是工頻機UPS電源所望塵莫及的。所以說在UPS的選型上，高頻機UPS電源將是今后發(fā)展的趨勢。

　　雖然很多用戶通各種渠道已經(jīng)了解到高頻機UPS電源的優(yōu)勢，但卻認(rèn)為高頻機UPS電源是一種新技術(shù)，相關(guān)產(chǎn)品的品牌和規(guī)格比較少，特別是大功率的高頻機UPS電源很難買到，這實際是一種誤解。王老師特別說明：“高頻機UPS電源出現(xiàn)在1998年，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，已有多家UPS電源廠商能夠生產(chǎn)多種規(guī)格的高頻機產(chǎn)品。美國伊頓單機容量已經(jīng)做到1200千伏安。APC UPS電源原來的能做到480千伏安，現(xiàn)在生產(chǎn)單模塊產(chǎn)品能做到200千伏安以上。英國的克勞瑞德單個模塊也做到了200千伏安。除此以外，德國西門子，日本三菱、富士、東芝等都能生產(chǎn)500千伏安以上高頻機UPS電源。梅蘭日蘭也能生產(chǎn)400千伏安以上的高頻機UPS電源?！?/span>

　　誤區(qū)三：UPS電源不需帶載測試

　　經(jīng)過長時間的周密的規(guī)劃設(shè)計、選型，設(shè)備終于安裝到位，也許有些用戶就認(rèn)為已經(jīng)萬事大吉了，其實并非如此。王老師以他多年來機房驗收、評估的經(jīng)驗告訴我們，機房電氣設(shè)備的檢測也是機房建設(shè)中十分重要的一個環(huán)節(jié)，不能忽視。

　　首先，UPS電源設(shè)備必須帶負載驗機，否則很多問題是發(fā)現(xiàn)不了的?！霸?jīng)有UPS電源但帶負載檢測時發(fā)現(xiàn)1.5的傳輸電路上就有0.8伏的壓降。后檢查出UPS電源電纜規(guī)格配小了，另外接插件、插頭接觸也不好。而這在不加負載的情況下并不能檢測出來的?！?王老師解釋到：“如果想要發(fā)現(xiàn)UPS電源材料及施工工藝上存在的問題，應(yīng)在正式運行前進行帶載測試，甚至要滿載測試。如果，用戶在設(shè)計UPS電源使用負載很小的話，就應(yīng)利用假負載進行測試?！?/span>

　　王老師還特別提醒在UPS電源帶載檢測試時不要忘記電池。很多用戶在安裝電池時，不會注意接線端子上的氧化層，而這一隱患就可能造成重大的事故，王老師舉了個例子。在檢測中，電池帶負載放電時，機房溫度在25度左右，幾百塊電池中大約1/3的接線端子也是25、26度，但另外一些卻達到了50多度，有的達到了90多度，甚至有些還沒來得及測量就燒了。導(dǎo)致這種情況的原因并非是電池接線端子沒有擰緊，而是因為接線端子的氧化層造成電池過熱。另外值得注意的一點是如果UPS電源在空載的情況下進行測試，由于電流強度較小，電池接線端子氧化層增加電阻，終導(dǎo)致電池過熱的問題也是不易被發(fā)現(xiàn)的。

　　如果，這兩個還不能警示用戶機房供電系統(tǒng)檢測的重要性，那下面兩個例子到了讓人驚詫程度。首先是檢測的技術(shù)指標(biāo)和說明書上不一致。

　　王老師為我們介紹了這樣一個：“在對一臺UPS進行測試時，標(biāo)示的負荷量是50%，但從UPS電源的LCD卻顯示為80%，顯然這臺UPS電源的實際帶載能力達不到它的標(biāo)識。在另外檢測中，UPS電源標(biāo)識為輸入功率數(shù)可以達到0.95，但在測試了幾十臺這一規(guī)格的UPS電源后，沒有一臺能達到0.95。與泰爾中心溝通后得知送檢的該產(chǎn)品功率因數(shù)卻可以達到0.99!而這將會造成我們在認(rèn)為帶載范圍內(nèi)使用UPS電源時，設(shè)備本身有可能已經(jīng)過載了?！?/span>

　　“而測試則為用戶消除了很多事故的隱患。比如，在對一個用戶進行測試時發(fā)現(xiàn)STS切換每都超過了200毫秒，而切換指標(biāo)是4到6毫秒。終檢測是STS的出廠調(diào)適問題，經(jīng)過調(diào)整終實現(xiàn)了STS切換在5毫秒以內(nèi)?！?/span>

　　另外，王老師還提醒用戶在電氣設(shè)備檢測時步應(yīng)該是“看”。他同樣舉了一個例子：“曾經(jīng)檢測中遇到過，打開配電柜看到斷路器螺釘已經(jīng)生銹了，這說明什么呢?設(shè)備并不是新的!而這對用戶是非常不公平的?！?/span>

　　誤區(qū)四：免維護UPS蓄電池不需要維護

　　在數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)中電池是壽命短的，但卻是產(chǎn)成故障多的設(shè)備。有些用戶卻認(rèn)為免維護UPS蓄電池是不需要維護的，然而，這卻是一個誤區(qū)。無維護UPS蓄電池的全稱是鉛酸閥控式免維護UPS蓄電池，“免維護”指的是不需要測量UPS蓄電池比重，不需要加電瓶水，而并不是不需要維護。

　　“用戶需要保持UPS蓄電池表面的清潔，并經(jīng)常觀察UPS蓄電池外觀，還要經(jīng)常檢查線別和電磁連接接頭的松緊程度。”王老師同樣為舉了二個關(guān)于UPS蓄電池維護的。

　　一是，UPS蓄電池起火。UPS蓄電池的外殼一般使用ABS塑料。電池充電發(fā)熱，停止就會冷卻。使用二、三年的UPS蓄電池隨著熱脹冷縮和塑料老化會產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致電解液漏出。而一般電池架是鐵制的，經(jīng)硫酸的層層腐蝕鐵架子就成了短路線，這就可能造成了電池起火。

　　二是，UPS電源啟動時UPS蓄電池不能放電。UPS電源設(shè)備維護時，UPS蓄電池需要進行充、放電，長時間的電流的震動可能導(dǎo)致電池接頭的松動，而在市電停電后，接線松動UPS蓄電池就不能放電了。

高密度數(shù)據(jù)中心的連續(xù)制冷解決方案

隨著數(shù)據(jù)中心單位用電量不斷增加，機房的發(fā)熱量越來越高，在這種情況下，一旦電源發(fā)生故障，雖然服務(wù)器依靠UPS電源系統(tǒng)能夠繼續(xù)運行，但由于制冷設(shè)備停止運行，致使機房溫度快速上升，仍會導(dǎo)致服務(wù)器過熱而停止運行。因此，目前高密度機房的趨勢需要設(shè)計不間斷工作的制冷系統(tǒng)，以保證在電源故障時，制冷系統(tǒng)或部分制冷系統(tǒng)能繼續(xù)運轉(zhuǎn)，在一段時間內(nèi)維持機房的環(huán)境溫度，以免過快地升溫，從而保護服務(wù)器設(shè)備的安全運行，等候電力系統(tǒng)恢復(fù)或者備用發(fā)電系統(tǒng)投入使用。本文從相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和實踐出發(fā)，對高密度機房的制冷系統(tǒng)的設(shè)計進行探討。

　　制冷系統(tǒng)停止時的機房溫度

　　當(dāng)制冷系統(tǒng)停止時，根據(jù)數(shù)據(jù)中心機房裝機密度的不同，機房的溫度上升幅度不一。在以往傳統(tǒng)的機房，由于單機柜用電量較小，制冷系統(tǒng)停止后，仍有較長一段時間能維持設(shè)備正常運行。例如在一個單機柜1.2KW的機房，制冷系統(tǒng)停止10分鐘后，溫度將上升10.5℃，管理者可以有時間啟用備用發(fā)電機或關(guān)閉服務(wù)器設(shè)備。

　　但隨著機房裝機密度的提高，溫度上升變得非常迅速，據(jù)Intel實驗分析，一個單機柜用電量約9KW的數(shù)據(jù)中心機房，一旦制冷系統(tǒng)停止運行，溫度從22℃上升40℃只需要18秒，上升到57℃只需要35秒。而一旦超過32℃，計算機設(shè)備就會出現(xiàn)故障，溫度繼續(xù)升高，計算機設(shè)備將會停止運行，甚至損壞。因此，對于高密度的機房，配置一個不問斷的制冷系統(tǒng)就變得非常必要。

　　對高密度機房連續(xù)制冷的定義

　　面對上述情況，國外數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的一些機構(gòu)進行了研究，在UPTIME協(xié)會研討高密度機房連續(xù)制冷系統(tǒng)的白皮書中，將制冷系統(tǒng)分為ABC三個等級，A級為不間斷制冷系統(tǒng)，不間斷制冷系統(tǒng)需要為精密空調(diào)的風(fēng)機、二次泵配置UPS電源，并增加蓄冷罐;B級為連續(xù)制冷系統(tǒng)：連續(xù)制冷系統(tǒng)需要為精密空調(diào)的風(fēng)機、二次泵配置UPS電源，但不增加蓄冷罐;C級為可中斷的制冷系統(tǒng)，即對制冷系統(tǒng)不配置任何UPS電源設(shè)備，在電源故障時停止制冷系統(tǒng)。UPTIME對制冷系統(tǒng)進行分級定義，并提供了幾種解決方案。

　　高密度機房連續(xù)制冷的幾種解決方案

　　對于高密度機房，采取何種措施在電力故障發(fā)生的間歇，維持制冷系統(tǒng)的運行，或是部分運行呢？UPTIME組織和有關(guān)廠商提出了幾種解決方案。

　　種，為整個制冷系統(tǒng)全部配置UPS電源系統(tǒng)，對于冷凍水型精密空調(diào)，需要為冷水機組，冷卻塔、一二次泵和精密空調(diào)都配上UPS電源系統(tǒng)。這種方式能保持整套制冷系統(tǒng)的運行，但對于大功率的冷水機組和冷卻塔，全部配上UPS電源系統(tǒng)的代價是非常高昂的，因此目前很少被采用。

　　第二種，在一個使用冷凍水型精密空調(diào)的系統(tǒng)中，為精密空調(diào)的風(fēng)機、冷凍水的二次泵配置UPS電源，并在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中增加蓄冷罐以儲備冷凍水。當(dāng)電源中斷未恢復(fù)，或因電源中斷導(dǎo)致冷水機組暫時無法啟動時，通過蓄冷罐和水泵提供冷源，由精密空調(diào)的風(fēng)機維持機房內(nèi)的空氣循環(huán)，從而在一段時問內(nèi)保持機房的溫度或阻止機房快速升溫，等候電力的恢復(fù)或冷水機組恢復(fù)正常工作。

　　和第二種方式都達到了A級不間斷制冷的標(biāo)準(zhǔn)。

　　第三種，在使用冷凍水型精密空調(diào)的系統(tǒng)中，為精密空調(diào)的風(fēng)機和冷凍水二次泵配置UPS電源，但不在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中配置蓄冷罐。當(dāng)電源中斷未恢復(fù)，或因電源中斷導(dǎo)致冷水機組暫時無法啟動時，精密空調(diào)的風(fēng)機仍能維持機房內(nèi)的空氣循環(huán)，并利用管道中的剩余冷凍水為機房降溫。采用這種方式，也能減緩機房快速升溫，但效果沒有前兩種方式顯著。

　　第四種，對于采用直接蒸發(fā)式精密空調(diào)的系統(tǒng)，既無法安裝蓄冷系統(tǒng)，也沒有管道的余冷可以利用。但依然可以為精密空調(diào)的風(fēng)機配置UPS電源，目的只是為在出現(xiàn)故障時保持?jǐn)?shù)據(jù)中心的空氣循環(huán)，也能減緩機房的升溫。

　　第三和第四種方式達到了B級連續(xù)制冷的標(biāo)準(zhǔn)。

　　高密度機房連續(xù)制冷解決方案的選擇

　　那么，對于以上的幾種連續(xù)制冷解決方案，建設(shè)方或設(shè)計單位該如何進行選擇呢？對此，筆者建議建設(shè)方和設(shè)計單位可根據(jù)數(shù)據(jù)中心的熱密度和數(shù)據(jù)中心的重要性，以及柴油機等后備系統(tǒng)配置情況，從以上解決方案中選擇一個合適的連續(xù)制冷方案。例如對應(yīng)單機柜電量1.2KW以內(nèi)的機房，預(yù)計溫度上升到32℃ 的時間約在10分鐘以上，就可以依靠柴油機系統(tǒng)來提供后備電源。隨著單機柜用電量的提高，可以采用為精密空調(diào)的風(fēng)扇提供UPS電源的方案，以提供氣流循環(huán)，利用環(huán)境的吸熱能力，減緩溫升速率。

　　但對于單機柜的用電量達到6kW以上的高密度的機房(按ASHRAE的預(yù)測，2010年服務(wù)器單機柜將在12KW以上)，就需采用冷凍水型精密空調(diào)系統(tǒng)，從而選擇UPTlME的A級不間斷制冷方案，給冷凍水循環(huán)系統(tǒng)提供UPS電源，并設(shè)置一定體積的蓄冷罐，以維持停電期間或停電后冷水機組重新啟動期間的制冷，等待制冷系統(tǒng)的完全恢復(fù)。

　　總之，面對高密度機房的發(fā)展趨勢，配置連續(xù)制冷設(shè)施，以在停電和冷水機組重啟期間維持設(shè)備運行，保護設(shè)備安全，己是建設(shè)方和設(shè)計單位必須考慮的重要問題·目前各方都在積極探索和實施。同時隨著高密度機房的不斷規(guī)劃建設(shè)，預(yù)計也將出現(xiàn)更多的解決方案，以滿足高密度機房連續(xù)制冷的需求。

自主創(chuàng)新工業(yè)動力用UPS電源獲得長足進步

2010年11月9日，中國國際工業(yè)博覽會在上海新國際博覽中心舉行。中國高端UPS制造商與提供商――科華恒盛與西門子、ABB、東芝、富士等國際企業(yè)同臺亮相，作為國內(nèi)工業(yè)電源——科華恒盛展出其工業(yè)動力用UPS電源設(shè)備、解決方案、并機系統(tǒng)解決方案等，以高可靠性和節(jié)能環(huán)保等特性吸引了眾多行業(yè)用戶的關(guān)注。

    近年來，隨著我國UPS電源企業(yè)的迅速發(fā)展，我國在自主創(chuàng)新工業(yè)動力用UPS電源領(lǐng)域取得了長足進步，表現(xiàn)出了比國外品牌更符合國內(nèi)應(yīng)用環(huán)境的趨勢。由于國內(nèi)UPS電源企業(yè)熟悉本地電網(wǎng)環(huán)境及工業(yè)企業(yè)應(yīng)用特點，為企業(yè)提供個性化的優(yōu)勢日漸明顯。尤其是科華恒盛作為國內(nèi)的高端UPS電源制造企業(yè)，在應(yīng)用過程中積極進行自主創(chuàng)新，工業(yè)動力用UPS電源在適應(yīng)環(huán)境、防護等級、節(jié)能等方面得到了重大發(fā)展，率先在工業(yè)動力應(yīng)用領(lǐng)域獲得先機。

    工業(yè)動力應(yīng)用環(huán)境相對復(fù)雜，常伴有粉塵、潮濕、噪音、電波干擾等。另外，工業(yè)精密設(shè)備、自動化生產(chǎn)設(shè)備等對電力環(huán)境要求極高，瞬間閃斷、突波、短暫壓降等電網(wǎng)問題，都有可能對工業(yè)設(shè)備造成嚴(yán)重影響，帶來重大損失。這些因素對UPS電源設(shè)備的各方面性能提出了挑戰(zhàn)。因此，要求工業(yè)動力用UPS電源可靠性高、防護等級強。

    據(jù)科華恒盛銷售中心副總經(jīng)理林清民介紹，目前，科華恒盛的工業(yè)動力用UPS電源已經(jīng)成功應(yīng)用在鋼鐵、石化、化工、玻璃、水泥等眾多企業(yè)。其中，工業(yè)動力用FR-UK-P、FR-UK-PG系列UPS電源是科華恒盛針對工業(yè)企業(yè)的現(xiàn)場及用電環(huán)境推出的兩款高效節(jié)能UPS電源，在各方面細節(jié)設(shè)計上充分滿足了工業(yè)應(yīng)用需求。

    防護等級、抗干擾性提高：實現(xiàn)方便用戶更換管理又提高對灰塵、濕氣、高溫的防護。對進風(fēng)口、過濾網(wǎng)、抽屜式冷風(fēng)機等進行了合理設(shè)計，各種電路控制板、IGBT驅(qū)動板等都特別設(shè)計密閉設(shè)計，達到屏蔽和防塵效果。

    負載適應(yīng)性強：內(nèi)置再生能量處理裝置，能夠有效保障UPS電源設(shè)備承受各種感性負載的再生能量的沖擊，有效提高系統(tǒng)可靠性。

    提高可管理水平：控制板升級，增強電池管理、智能化管理手段、歷史記錄管理等。

    以科華恒盛工業(yè)動力用UPS電源在天津鋼管集團的應(yīng)用為例，作為重工業(yè)企業(yè)，生產(chǎn)車間負載很復(fù)雜，尤其是電機類負載工作狀態(tài)的變化等，啟動時沖擊電流會遠遠高于正常生產(chǎn)設(shè)備的啟動電流，對電源系統(tǒng)的沖擊很大。

    FR-UK-P/PG系列憑借高可靠產(chǎn)品性能，在復(fù)雜的負載和市電輸入的情況下向負載提供優(yōu)質(zhì)電能，避免高頻干擾、電網(wǎng)過壓對負載的危害，保證關(guān)鍵工業(yè)流程及控制的可靠運行，具有很高的抗負載沖擊能力，為生產(chǎn)構(gòu)筑純凈電網(wǎng)環(huán)境。

    據(jù)了解，工業(yè)動力用中大功率UPS設(shè)備年市場潛在需求近30億元人民幣，據(jù)權(quán)威機構(gòu)預(yù)測工業(yè)動力UPS電源系統(tǒng)設(shè)備市場未來五年的銷售額平均增長率將達到17.5%，潛力巨大。林清民表示，科華恒盛將始終專注于為用戶提供高可靠電源解決方案而不懈努力.

一種簡單而實用的UPS電源智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

引言

UPS電源供電系統(tǒng)是電力、通信、銀行等行業(yè)的必備電源，從產(chǎn)生到現(xiàn)在已有幾十年的發(fā)展歷程，在技術(shù)不斷發(fā)展和改進的過程中，其保護功能也在不斷地發(fā)生變化。UPS電源根據(jù)主機內(nèi)逆變器的工作狀態(tài)可分為：后備式、在線式及在線互動式。他們的作用是對市電進行濾波、穩(wěn)壓調(diào)整，以便向負載提供更為穩(wěn)定的電壓，同時，通過充電器把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存在蓄電池內(nèi)，一旦電力中斷、電網(wǎng)電壓或電網(wǎng)頻率超出UPS電源的輸入范圍，可在極短的時間內(nèi)開啟自身的儲備電源，向負載供電。

本文所設(shè)計的UPS電源智能監(jiān)控系統(tǒng)具備以下環(huán)節(jié)和功能：能在各種復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境下運行;在運行中不會對市電產(chǎn)生附加的干擾;輸出電性能指標(biāo)應(yīng)該是全面的、高質(zhì)量的，能滿足負載的各項要求;UPS電源本身應(yīng)具有很高的效率，有接近實際市電的輸出能力;是一臺智能化程度很高的設(shè)備，有高度智能化的自檢功能，自動顯示、報警、狀態(tài)記憶功能以及通訊功能。

1 總體設(shè)計

該設(shè)計由主監(jiān)控單元、交流檢測單元、電池檢測與巡檢單元、饋線檢測及調(diào)壓單元、絕緣監(jiān)察及接地選線單元等單元模塊組成。這些模塊之間通過內(nèi)部 RS485進行通信，實現(xiàn)對電源柜的交流配電、蓄電池充放電過程、電池狀態(tài)、調(diào)壓狀態(tài)、母線對地電阻、饋出線開關(guān)狀態(tài)的實時監(jiān)測、控制和報警處理。整個系統(tǒng)通過RS232和上位機進行通信以進行歷史數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計。

2 各單元介紹

2.1 主監(jiān)控單元

主監(jiān)控單元調(diào)度整個系統(tǒng)的運行。主監(jiān)控單元由主監(jiān)控板、320x240點陣液晶顯示屏、鍵盤及指示燈等組成，完成蓄電池充放電管理，運行及控制參數(shù)的設(shè)定和顯示，告警記錄的存儲、查詢，通過RS232和上位機通信，通過RS485控制內(nèi)部各單元。

2.2 交流檢測單元

該單元主要完成三相交流電壓、電流及頻率的采集;同時具有交流失電、缺相、過壓、欠壓等告警功能;告警時繼電器告警接點閉合。通過調(diào)節(jié)板上電位器可校正三相交流電壓顯示值。

2.3 電池檢測與巡檢單元

該單元由電池檢測板和電池巡檢板組成(可選)，主要完成電池組電壓(合母電壓)、充/放電電流、環(huán)境溫度及單體電池電壓的采集;電池熔絲狀態(tài)檢測; 可通過輸出模擬電壓、電流給定來控制其他廠家的模塊或相控電源三相觸發(fā)板的電壓或電流給定(具體情況與廠家協(xié)商)，提高了系統(tǒng)的兼容性;按時計量;同時完成合母過欠壓、電池過充、電池饋電及單體電池失效告警等功能;通過調(diào)節(jié)電池檢測板和電池巡檢板上的電位器可分別校正合母電壓和單體電池電壓顯示值。如圖2 中所示。

2.4 饋線檢測及硅鏈調(diào)壓單元

由饋線檢測CPU板、開關(guān)量輸入板組成，實時檢測合母和控母的饋線開關(guān)狀態(tài)。通過開關(guān)量擴展口，可以檢測24路饋線。當(dāng)出現(xiàn)開關(guān)變位或控母電壓越告警并通過硅鏈自動調(diào)節(jié)控母電壓(多7節(jié)硅鏈凋壓)。通過調(diào)節(jié)饋線檢測板上電位器可校整控母電壓顯示值。

2.5 絕緣監(jiān)察及接地選線單元

由絕緣監(jiān)察檢測板和接地選線擴展板組成，主要功能是實時監(jiān)測母線對地電阻，自定位接地支路。當(dāng)母線對地電阻低于告警設(shè)定值時，告警繼電器閉合;通過接地選線擴展口連接接地選線，多支持24路選線。

3 關(guān)鍵電路單元設(shè)計

3.1 電流檢測電路

電池充放電電流的大小尤為關(guān)鍵。電路圖如圖1所示，因為是既檢測充電電流也檢測放電電流，故在小電阻上的電壓又是兩個方向，在電路檢測中用兩個通道分別檢測，這樣也便于分別進行信號的調(diào)理，同時也便于用A/D轉(zhuǎn)換器的一個輸入通道來測量。

通信行業(yè)UPS電源選型方案參考

對于當(dāng)前市場UPS電源的種類繁多、工作模式的多樣性，應(yīng)如何選擇及配置理想電源提出了要求。在這里淺談一下通信行業(yè)通信交換局(站)中、大型UPS電源選型的細節(jié)。選用UPS電源時，首先要確定其將選擇的類型，然后在根據(jù)具體的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)來確定其產(chǎn)品。

　　一、UPS電源主要性能參數(shù)的選擇

　　UPS電源技術(shù)參數(shù)是UPS電源質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)，是選型的主要依據(jù)。針對于UPS電源能否正常安全地向負載設(shè)備進行純凈的不間斷電源供電，這需要對它的性能參數(shù)進行詳細的了解。其主要技術(shù)參數(shù)如下。

　　1.額定運行參數(shù)

　　(1)額定輸出功率;額定輸出、輸入電流。

　　(2)額定輸出輸入頻率：我國均為50Hz。

　　(3)標(biāo)稱輸入、輸出電壓，根據(jù)進、出線的方式來確定，主要有單進單出、三進單出、三進三出方式，大、中型UPS電源采用三進三出的進出線方式。

　　2.輸入?yún)?shù)

　　(1)輸入電壓范圍，根據(jù)我國的電網(wǎng)質(zhì)量不高的情況，應(yīng)選擇較寬范圍的UPS電源。目前用可控硅設(shè)計的UPS電源范圍為-15%，+10%，用IGBT整流器設(shè)計的范圍為-25%，+23%。

　　(2)頻率范圍選擇范圍較寬的50±5Hz。

　　(3)交流旁路電壓范圍選擇±10%，如超過此值將增大UPS電源的故障率。

　　(4)UPS電源應(yīng)具有三相輸入相序錯誤和三相缺相輸入的自動保護功能。

　　3.輸出參數(shù)

　　(1)輸出電壓的靜態(tài)穩(wěn)定度，中、大型UPS電源為±1%。

　　(2)輸出電壓的瞬態(tài)電壓波動值，中、大型UPS電源就小于±5%。

　　(3)輸出電壓的可調(diào)范圍，中、大型UPS電源從額定值起小可調(diào)節(jié)±5%。

　　(4)輸出頻率，中、大型UPS電源為50Hz±0.1%。

　　(5)輸出過載能力，中、大型UPS電源在10min以上時滿足125%負載，在1min以上時滿足150%負載。

　　(6)具有帶三相100%不平衡負載能力，其三相相電壓差不應(yīng)超過±3%。

　　(7)輸出電壓的諧波失真度<2%帶100%線性負載。

　　4.其它參數(shù)

　　(1)平均無故障時間為20～40萬小時(大型)，15～22萬小時(中型)。

　　(2)并機能力，要求UPS電源具備直接并機輸出能力，各臺UPS電源輸出電流的均流不平衡度為2～5%，此值應(yīng)越小越好;具有故障跳脫功能，但不能影響負載的正常運行。

　　(3)應(yīng)具備遠程監(jiān)控、故障報警、運行狀況記錄功能。

　　(4)應(yīng)具備防雷擊抗浪涌抑制，抗靜電放電功能。

　　(5)具有ABM先進型電池自動化管理功能。由于蓄電池的好壞直接影響到UPS電源向負載不間斷的供電?，F(xiàn)大多數(shù)UPS電源中，都將蓄電池長期置于浮充狀態(tài)，在市電供電正常時只充電不放電，長期以往會造成電池極板的鈍化，使電池容量下降，嚴(yán)重影響后備供電時間。而ABM先進型電池自動化管理系統(tǒng)是一種“短時的快速恒流、均充充電—恒壓浮充充電—長時間的微小電流放電的電池管理+實時的電池性能老化檢測的綜合型電池充放電管理系統(tǒng)”，并且可定期充電，可極高的延長了電池的使用壽命。

　　(6)具有與發(fā)電機組匹配的能辦因當(dāng)需用發(fā)電機組來帶UPS電源時，發(fā)電機組所送出的電源本身不但電壓畸變大，而且它的內(nèi)阻遠比市電電網(wǎng)大，另外非線性負載會向柴油發(fā)電機組反射大量的高次諧波電流，可能會造成后接負載被燒毀、UPS電源故障等;并且市電停電到發(fā)電機供電間隙，UPS電源配套蓄電池已經(jīng)對負載放電。因此應(yīng)用額定功率大于UPS電源的標(biāo)稱輸出功率的發(fā)電機組來向UPS電源負載供電，應(yīng)為UPS電源標(biāo)稱輸出功率的1.6倍以上。

　　(7)具有微處理器控制技術(shù)?？梢栽鰪奤PS電源的故障診斷、自動判斷處理、各種保護措施、處理能力強、可靠性強、效率高等優(yōu)點。

　　(8)大型UPS電源必須具有輸出隔離變壓器。隔離變壓器可以先對市電電網(wǎng)進行優(yōu)化，給UPS電源提供寬松的工作環(huán)境以保證UPS電源故障率的減小;在UPS電源轉(zhuǎn)到旁路時，先對市電進行了優(yōu)化，減小了市電電網(wǎng)各種污染源對負載的沖擊。

二、UPS電源配線的選擇

　　合理選擇配線是很重要的，線徑太細，電流太大，容易發(fā)熱而引起火災(zāi);線徑太粗，則造成浪費。

　　1.交流電源線的選擇

　　銅纜線徑S=負載電流I/經(jīng)濟電流密度J(J為2～4A/mm2)

　　例如一通信局用電負載電流為100A，則：S=100/2.25=44.44所以使用50mm2的銅纜。

　　對于UPS電源系統(tǒng)中線的截面積應(yīng)選為相線電纜截面積的1.5～1.7倍;對于UPS電源系統(tǒng)中地線的截面積應(yīng)為相線截面積的0.5～1倍，但不小于6mm2。

　　2.直流電纜的選擇(蓄電池電纜)

　　導(dǎo)線上的電壓降U=流過導(dǎo)體電流×導(dǎo)線長度/導(dǎo)體的電阻率×導(dǎo)體截面積

　　例如一通信局站負載電流為100A，電池線20m，固定壓降為0.2V，則電池線徑為：

　　S=100×10/47×0.2=106.5mm2應(yīng)使用120mm2的銅電纜。

三、正確選擇UPS電源的類型

　　當(dāng)前的UPS電源可分為以下幾種：在線式、在線互動式、后備式、Delta變換型。

　　在線互動式的單機輸出功率為0.7～20kVA，后備式單機輸出功率為0.25～2kVA，且兩種類型在市電供電正常時，逆變器均不投入工作，而是向用戶提供經(jīng)過簡單處理的一般市電電源，供電質(zhì)量差，輸出功率小，只適用于要求不高的場合。此選型中不考慮。

　　1.Delta變換型UPS電源

　　也稱為雙逆變電壓補償在線式，其單機輸出功率為10～480kVA，它的原理是將交流穩(wěn)壓控制技術(shù)中的電壓補償原理運用到UPS電源的主電路中，利用補償變壓器對不穩(wěn)定的市電電壓進行電壓調(diào)整。

　　(1)市電電源供電正常時(即市電電壓波動范圍小于380V±15%，市電頻率波動范圍小于50±3Hz)，主供電通道上的STS1在導(dǎo)通狀態(tài)，STS2在斷開狀態(tài)。當(dāng)市電電壓等于UPS電源的標(biāo)稱輸出電壓時，市電電源經(jīng)補償變壓器(無需補償)直接送到負載上，此時的電源未經(jīng)過任何處理。當(dāng)市電電壓高于或低于UPS電源的標(biāo)稱輸出電壓時，補償變壓器在Delta變換器的調(diào)控下對市電電壓進行降壓或升壓調(diào)節(jié)后送到負載上。

　　(2)市電電源供電不正常時(即市電電壓波動范圍超過380V±15%，市電頻率波動范圍小于50±3Hz)，STS1與STS2在斷開狀態(tài)，蓄電池組放電，主變換器以逆變器的方式向負載提供純凈的正弦波逆變電源。

　　(3)當(dāng)輸出短路、輸出過載、溫升過高、主變換器或Delta變換器發(fā)出故障時，STS1關(guān)斷，STS2導(dǎo)通，市電電源經(jīng)過交流旁路通道給負載供電。

　　由此可以看出Delta變換型UPS電源在正常工作時市電電網(wǎng)的干擾非常容易地直接串入到用戶負載端，對于市電電壓過欠壓、電壓突變、頻率漂移、諧波干擾等市電電網(wǎng)的污染沒有實質(zhì)性的改善。

　　2.在線式UPS電源

　　單機輸出功率為0.7～1500kVA。采用以微處理器、數(shù)字信號處理的調(diào)控技術(shù)使逆變器連續(xù)不斷地向負載提供高質(zhì)量的純凈正弦波電源。

　　(1)市電電源供電正常時(即市電電壓波動范圍小于380V±15%，市電頻率波動范圍小于50±3Hz)，供電質(zhì)量較差的普通市電電源經(jīng)過濾波整流器變成直流穩(wěn)壓電源，然后再經(jīng)過逆變器重新將直流電源變成純正的高質(zhì)量正弦波電源，由于采用了雙變換型在線設(shè)計方案，可將市電電源中的干擾幾乎都屏蔽掉，保證了向負載提供毫無干擾的純潔正弦波電源。

　　(2)市電電源供電不正常時(即市電電壓波動范圍超過380V±15%，市電頻率波動范圍超過50±3Hz)、市電電源故障或市電供電中斷，蓄電池組繼續(xù)向逆變器提供直流電源，保證了逆變器不間斷地向負載提供高質(zhì)量的正弦波交流電源。

　　(3)當(dāng)輸出短路、輸出過載、逆變器故障、整流器或逆變器中散熱片溫度過高時，如圖3所示，市電電源將由交流旁路通道給負載提供普通市電電源。

　　由此可以看到無論是市電供電正常時，還是市電中斷由電池逆變供電期間，逆變器始終處于工作狀態(tài)，這就從根本上消除了來自電網(wǎng)的電壓波動和干擾對負載的影響，真正實現(xiàn)了對負載的無干擾、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻以及零轉(zhuǎn)換時間。

　　綜上所述，針對于通信局(站)中要求較高的通信設(shè)備、敏感先進儀器設(shè)備、非線性負載建議使用在線式UPS電源。

　四、通信局UPS電源供電方式的選擇

　　針對于通信局(站)所帶負載的重要性，要求UPS電源供電系統(tǒng)無故障率。由于中型UPS電源的平均無故障工作時間為5～16萬小時，大型UPS電源的平均無故障工作時間為24～40萬小時，為確保UPS電源供電系統(tǒng)向負載提供萬無一失的高質(zhì)量的不間斷逆變電源，建議用多機UPS電源冗余供電配置方案。分為熱備份供電方式、直接并機冗余供電方式、雙總線冗余供電方式。

　　(1)熱備份供電方式：我們一般是選用兩臺具有相同容量的UPS電源，將UPS電源-2電源的逆變器輸出端連接到UPS電源-1的交流旁路靜態(tài)開關(guān)的輸入端上，從 UPS電源-1的輸出端給負載供電。當(dāng)市電正常時，由UPS電源-1的逆變器電源輸送給負載，UPS電源-2處于空載運行狀態(tài);當(dāng)UPS電源-1中的逆變器出現(xiàn)故障時，負載才由UPS電源-2的逆變器電源輸送。

　　此種冗余供電方式的優(yōu)點為對UPS電源單機的鎖相同步跟蹤控制技術(shù)要求不高(僅在兩臺UPS電源進行切換瞬間有所要求)，熱備份冗余供電系統(tǒng)構(gòu)成容易、簡單。缺點為長期空載運行的其中一臺UPS電源的配套蓄電池壽命縮短;由于一臺帶全載，另一臺空載，造成平均無故障時間下降;并要求單機具有帶“階躍性負載”的能力來保障主機出故障后能將全部負載立即加到空載運行的從機上。由于從機長期處于空載運行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)切換過程，負載量將由0突變至全部負載，內(nèi)部電路及元器件由于大電流的沖擊，易造成損壞，使UPS電源的不安全運行穩(wěn)定性增高。

　　(2)直接并機冗余供電方式：即N+1型冗余并機系統(tǒng)。要求N臺UPS電源的逆變電源必須具有同相位、同頻率、同輸出電壓幅值。技術(shù)要求高，但多臺UPS電源共同均衡的給負載供電，如一臺發(fā)生故障，會自動將有故障的UPS電源自動脫機，負載由其它的UPS電源共同均衡供電，提高了此種并機方式的性能，使平均無故障時間得到了提高，設(shè)備的運行更加的穩(wěn)定?？煽啃缘木蜑?+1型直接并機供電系統(tǒng)。

　　(3)雙總線冗余供電方式：是在N+1式直接并機系統(tǒng)上進行更加安全供電的方式，是由兩套UPS電源供電系統(tǒng)組成，在一套供電系統(tǒng)全部壞掉時，負載由另一套供電系統(tǒng)來保障，大大加強了供電的安全性。但所需經(jīng)濟條件較高。

　　對于以上3種冗余供電方式，由于熱備份方式安全性能不太高，雙總線方式雖然安全穩(wěn)定性，但經(jīng)濟因素較高，建議一般采用N+1型冗余供電方式，1+1型直接并聯(lián)冗余供電系統(tǒng)。

五、UPS電源系統(tǒng)容量的選擇

　　UPS電源既不宜長期處于滿載運行，也不宜長期處于輕載運行。前者易造成UPS電源的逆變器和整流器損壞，后者易造成UPS電源的蓄電池損壞。因此UPS電源單機按帶載量60%～80%來配置，并機按每臺帶載35%～40%來配置為佳。另外還要考慮負載系統(tǒng)的擴容問題，其預(yù)增加帶載量為20%左右。

　　例如UPS電源的實際負載量為60kVA，則UPS電源的小選擇容量為：

　　60kVA/60%=100kVA;

　　考慮負載擴容，則UPS電源的小選擇容量為：

　　100kVA+12kVA/60%=120kVA

六、UPS電池容量配置的選擇

　　合理的選擇蓄電池的容量是UPS電源對負載設(shè)備正常供電的重要保證。雖然現(xiàn)通信局(站)大多都采用一路市電加油機或兩路市電加油機的多重供電保障方式，但由于當(dāng)前電網(wǎng)的不穩(wěn)定性，更應(yīng)重點加以重視。現(xiàn)在通信局(站)要求油機在停電后的啟動時間為15min，并葉雜赨PS電源運行中以并機冗余供電方式及它的實際帶載為60%左右，因此建議每臺中、大型UPS電源的后備電池延遲時間(按UPS電源帶滿負載計算)一般選擇1h為宜。

　　對于UPS電源電池容量的配置計算為：

　　蓄電池組容量×電池組端電壓/主機額定功率=滿載時蓄電池工作時間

　　隨著科技水平的不斷提高，各種技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代UPS電源也將越來更智能化、實用化、安全穩(wěn)定性更好、技術(shù)含量更高，提供的純凈的不間斷電源更加穩(wěn)定。大家在選型中也應(yīng)更多的了解其功能特點以此來保證UPS電源在我們各個行業(yè)更加安全的運行，為我們各自領(lǐng)域的飛速發(fā)展做好堅強的后盾。