智能母線在數據中心的應用

吳懷同

（安徽電信規劃設計有限責任公司，安徽 合肥 230000）

0 引 言

末端供電一般采用的是列頭柜供電方式，需要在每列機柜或兩列機柜設立一臺列頭柜，存在著占用空間大、電纜走線多及強弱電分離等問題。為了解決上述問題，智能母線應運而生，其以高度的靈活性、完善的智能化監控能力備受數據中心建設單位的青睞[1,2]。

1 智能母線供電方式

智能母線的供電方案在不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）出線柜之后不需要再敷設線纜或設置配電設備，而是直接串接智能母線槽，并配合接插單元為每臺負載機箱內裝置供電。數據中心智能母線采用樹干式的供配電系統，每列機柜均通過兩條母線槽供電，且地板下及機柜上沒有電纜橋架，便于管理維修[3-5]。列頭柜供電系統如圖1所示，智能母線供電系統如圖2所示。

圖1 列頭柜供電系統（2N）

圖2 智能母線供電系統（2N）

2 智能母線的優勢

（1）部署簡單，易于擴展。傳統配電方式中，列頭配電柜到各機柜間均采用線纜一對一連接，需要鋪設大量電纜和電纜承載橋架。工程實施時需要根據機柜間隔單獨裁剪、鋪設、捆扎或連接每一根電纜，不僅施工量大、周期長，而且未來新增回路需要增加鋪設線纜。智能母線部署簡易快捷，僅需將母線槽安裝到所有規劃設備的上方，無需鋪設大量電纜，可以通過插接箱就近供電，部署周期為1～2周。插接箱位置可調，IT機柜電源分配單元（Power Distribution Unit，PDU）插頭可以直接插入到母線插接箱中，無復雜接線工作。除此之外，智能母線配置熱插拔插接箱，可以在線熱插拔[6]。當機房需要增加新的回路時，只需要增加相應輸出回路的插接箱，直接在線插拔就可以實現擴容，無需對母線槽進行新的調整。智能母線構成如圖3所示。

圖3 智能母線構成圖

（2）供電靈活，快速可靠。智能母線供配電模式更加適合現代數據中心發展的趨勢，在安全可靠的基礎上，還具備靈活、快速的優點。傳統配電柜里的電纜和開關都是定額化的，如果IT設備使用的電功率增加，就需要重新布放電纜和更換開關等。智能母線可根據IT負荷實際需要的電功率自動分配，提高了供電的靈活性[7]。采用智能母線方式無需機柜強電電纜橋架等物理設備，如圖4所示，提高了空調送風效率。此外，智能母線所有的產品都是模塊化設計，符合現代數據中心快速靈活部署的要求。

圖4 已經敷設完成的電纜橋架

（3）具有完善的配電監控。智能母線供電方式具有與精密列頭柜同樣的智能監控功能，可以監測插接箱內每條一回路中的相關信息，包括壓力、流量、輸出功率、電能、諧波以及溫度等。智能母線監控系統配置通信接口，可以將所有監控數據上傳給后臺動環平臺。

（4）節約機房面積，提高收益。采用智能母線供電無需配置強電列頭柜，節約了強電配電設備占用空間，可以增加IT機柜的安裝數量，提高了機房利用率和經濟收益[8]。

（5）安全性高，使用壽命長。智能母線采用“金屬外殼+絕緣護套+銅芯母排”結構，電氣穩定性更強，同時也擁有良好的散熱性能，有效避免了由熱沉積引起的終極點老化，延長了使用壽命[9]。

3 智能母線收益分析

從經濟效益方面分析，智能母線也具有一定的競爭優勢。雖然智能母線相對于列頭柜方案投資成本較高，但是使用智能母線時無需配置交流列頭柜，原有交流列頭柜的安裝位置可以供資源機柜使用，大大提高了實際收益[10]。

以安徽省某數據中心為例，其建筑面積約8 000 m2，采用常規供電方式時可以布置機架1 040架、交流列頭柜64架，交流列頭柜設備采購及安裝費用約為192萬元，列頭柜至IT機柜配電線纜投資約為100萬元，總投資約為292萬元。在同樣規模下，使用智能母線代替交流列頭柜后，智能母線的設備采購及安裝費用約為570萬元，投資比常規供電方式多出278萬元。但使用智能母線方式供電時，無需交流列頭柜，該數據中心可使用IT機架增加64架。參考該單位過去3年的機架銷售數據，單機柜外租平均費用約為0.5萬元/月，每月可增加收入32萬元。此時計算投資回報周期為278÷32≈9月，即在9個月以內就能收回多出的投資。數據中心一般運行周期為15年，使用智能母線可以為該建設單位增加收益約為5 472萬元。

4 結 論

信息時代背景下，大規模集群式數據中心越來越多，在建設規模快速擴大的基礎上，對部署速度和節能效果也提出了更加苛刻的要求。基于此，需要進一步加強模塊化、智能化、綠色化的數據中心建設，通過對智能母線等高效產品的應用，進一步降低數據中心總體能耗，縮短部署時間。