随着移动互联⽹、物联⽹、云计算的⼤⼒发展，作为信息的重要载体，互联⽹数据中⼼(Internet Data Center，简称IDC)迎来⼀波新的建设浪潮。数据中⼼数量和规模迅速增长，其能源消耗和运营成本问题⽇益突出。⾯对⽇益增长的能源消耗，绿⾊数据中⼼越来越受到⼈们的关注，各种常见的节能减排和能效提升的技术⼿段也得到了⽇益普遍的应⽤。然⽽由于能效监控管理的不完善，设备的不够智能化及缺乏联动协同等原因，能效的管理和优化还存在⼀些盲点，尚处在⽐较初级的阶段。 传统的IDC机房建设模式，机柜内部采⽤常规的PDU(带电源指⽰灯和若⼲数量的C13/C19插座,PDU本⾝不带电流、电压、电量监测功能)，在机房冷热通道内均匀安装温度、湿度传感器并组⽹形成温湿度监测⼦系统。机房监控系统平台从动环监控⼦系统从机房列头柜读取机柜PDU数据，从温湿度传感器⼦系统读取机房各通道和点位的温度、湿度情况，两个⼦系统独⽴建设。 本⽂拟以数字化、智能化和⽹络化的设计理念，在原有节能减排的技术⼿段基础上，对IDC机柜内常规、传统的电源分配单元(Power Distribution Unit，简称PDU)提出⾼集成度、⾼精度、⾼颗粒度的产品设计建议，内置电流监测模块、温度传感器、湿度传感器、其他传感器(例如空⽓腐蚀、消防烟雾、门禁、资产定位)等，并采⽤⽆线接⼊技术形成物联⽹，实现精确到每⼀个机柜每⼀台IT设备的电流、功耗数据读取，并了解每⼀个机柜内部IT设备的运⾏微环境数据，形成IDC数据中⼼能耗监控、环境监控的新
技术和新设备，进⼀步提⾼IDC数据中⼼机房能效管理⽔平，为数据中⼼的节能减排和能效优化注⼊了⼀股新鲜的⼒量。
汽车门把手IDC数据中⼼节能管理需求及发展现状
1IDC数据中⼼能源利⽤现状
根据⼯业和信息化部信息通信发展司2019年5⽉发布的《全国数据中⼼应⽤发展指引(2018)》,“截⾄2017年底，我国在⽤数据中⼼的机架总规模达到了166万架，与2016年底相⽐，增长了33.4%。超⼤型数据中⼼共计36个，机架规模达到28.3万架;⼤型数据中⼼共计166个，机架规模达到54.5万架,⼤型、超⼤型数据中⼼的规模增速达到68%。在⽤超⼤型数据中⼼平均PUE值为1.63,⼤型数据中⼼平均PUE值为1.54，其中2013年后投产的⼤型、超⼤型数据中⼼平均PUE值低于1.50。全国规划在建数据中⼼平均设计PUE值为1.5左右，超⼤型、⼤型数据中⼼平均设计PUE值分别为1.41和1.48。”会计凭证装订机
⼀⽅⾯，数据中⼼的建设呈现向⼤型化、超⼤型化发展的趋势，电⼒消耗相当惊⼈；另⼀⽅⾯，数据中⼼能源效率普遍低下，能源浪费巨⼤。对数据中⼼运营商⽽⾔，数据中⼼电费已成为很⼤⼀笔开⽀,⼤幅侵蚀着数据中⼼的经营利润。
数据中⼼能源消耗巨⼤和能源利⽤效率低下的现状，揭⽰了数据中⼼⾏业存在着巨⼤的节能空间，绿⾊节能⾃然⽽然也就成为了当前和未来数据中⼼建设的⼀个主流需求。
2IDC数据中⼼节能管理现状
对IDC数据中⼼节能管理需求，主要包括两个⽅⾯，能源检测管理功能、环境检测管理功能。对能耗的节能优化主要依靠对每个机房、每列机柜、每个机柜、每台设备的电⼒消耗监控，进⽽实现的精确控制。最直接的节电⽅式就是发现那些低功耗或闲置或休眠的机柜或IT设备，重新调整规划，重新分配⼯作任务。
及时有效的了解IT设备、PDU出⼝组、机架、分⽀电路的电源、电流、电压、温度、湿度等基础数据，将有助IDC数据中⼼的运维管理⼈员改善数据中⼼供电的有效性，了解每台IT设备的⼯作效率，追踪管理那些低功耗或闲置或休眠的IT 设备。
能源监测管理
能源监测管理需要在IDC机房内建⽴⽤电测量机制，通过加装智能电表等传感装置，对机房中各类设备的⽤电量进⾏采集、记录、分析和评价，以便及时、准确及全⾯了解机房主设备、配套设备等各部分⽤电情况，评估机房能源利⽤效率，发现影响能效的主要问题，并在机房节能⽅案实施后对节能效果进⾏评估。
能耗测量级别是考查机房能耗测量的深⼊和细致程度。按照级别由低到⾼可以分为L1～L3共三个级别，如表1所⽰。
⽬前机房传统的能耗测量，通过在机房内每列机柜列头布置电源列头柜，每个机柜内布置传统PDU；在电源列头柜内配置多功能数显表，并配置智能接⼝，将电源列头柜所有输出分路电压、电流和电度值等数据输出⾄监控中⼼能耗监测系统；也即是对电源列头柜内输出分路连接到机柜内的PDU的电压、总电流、总功耗进⾏测量，实现精确到单个机柜的能耗测量，即⽬前机房能耗测量可实现L3级别，但⽆法了解到PDU上每⼀位插座所连接的⼀台设备的能耗。
⽬前机房能耗测量可实现L3级别，但⽆法了解到PDU上每⼀位插座所连接的⼀台设备的能耗。
为了进⼀步提⾼测量精细度，细化测量粒度，近年来,⾏业内许多⼚商都研发了在PDU进线端集成电流监控模块的产品，并已在⾏业内得到⼴泛地应⽤，采样测量每⼀位插座的电流、功耗等等，实现精确到机柜内每⼀台设备的电流、功耗监测。
环境监测管理
IDC机房规模越来越⼤，消耗的电能、空调冷量也越来越多，对机房内环境的要求更是越来越⾼。机房环境中的⾼温、低温或温度快速波动都会影响设备板卡的电⼦和物理特性，造成运⾏故障。所以需要实时监测IDC机房内的环境温度、反馈调节并消除机房局部温度过⾼或过低等问题。
⽬前机房传统的环境监测，通过在机房内的分布式安装温度传感器、湿度传感器，进⾏组⽹并采集数
据，通过⽹络送⾄监控中⼼。将机房内的温度、湿度等分布情况反映在监控中⼼机房2D/3D视图上，从⽽了解机房IT设备的运⾏环境，对局部过热、过冷、过湿、过⼲等区域进⾏定位处理。
传统的环境监测系统需要在建设阶段，在机房内均匀选取合适的测量点进⾏传感器安装、电源线和信号线布放，形成组⽹,⼯程实施繁琐；传感器内置电池需定期更换，增⼤了运营维护的⼯作量；传感器通常布置在机柜热通道或冷通道内，每通道2～3个，即实现通道级别的环境监测。
为了进⼀步提⾼测量精细度，细化测量粒度，近年来,⾏业内已有为数不多的⼚商，研发了在PDU壳体内集成温度、湿度、其他传感器(例如空⽓腐蚀、消防烟雾、门禁、资产定位)等的产品，实时监测每⼀个机柜内设备的运⾏环境情况。
智能PDU研发⽅向和⽬标
结合数字化、智能化和⽹络化的设计理念，在原有节能减排的技术⼿段基础上，对IDC机柜内常规、传统的电源分配单元(Power Distribution Unit，简称PDU)提出⾼集成度、⾼精度、⾼颗粒度的产品设计建议，内置电流监测模块、温度传感器、湿度传感器、其他传感器(例如空⽓腐蚀、消防烟雾、门禁、资产定位)等，并采⽤⽆线接⼊技术形成物联⽹，实现精确到每⼀个机柜每⼀台IT设备的电流、功耗数据读取，并了解每⼀个机柜内部IT设备的运⾏环境数据数据，形成IDC数据中⼼能耗监控、环境监控的新技术和新设备。
智能PDU研究及应⽤现状
近年来，国内外相关⼚家，在产品研发⽅⾯，积极开展科技创新。
常规的PDU为了满⾜IDC数据中⼼的各种应⽤需求，除了要提供雷电消除器、过载保护器等功能以外，相关⼚家从不同的研究⽅向为满⾜不同的市场需求，逐步开发出了具备通讯功能、传感器检测功能、远程管理控制等智能化功能的各种智能PDU产品。
下⾯就不同的研究⽅向及应⽤现状进⾏介绍：
电流监测模块
通过在传统的PDU进线端集成电流监控模块，对PDU总进线电流、每⼀位分路插座的电流进⾏监测，对机柜内IT设备的供配电进⾏实时监测，实现精确到插座级的监测。已有⼚家⽣产并已得到应⽤的智能PDU产品外观，如图1。
其中电流监测模块可以根据需要设计成不同的样式，并内置数字显⽰器，显⽰电流、电流，对达到电流阈值的电流还可以设置预警功能。
⽆线传输模块
通过在传统PDU内置电流监测模块后,PDU具备精确到插座的监测，可以通过数据接⼝使⽤⽹线将测量数据汇聚到电源列头柜内，再传送⾄监控中⼼动⼒监控平台。
但是，使⽤⽹线组⽹增加了布放六类线的⼯作量，对后期运维也增加了⽇常检修、线缆管理的⼯作量，后期也可能因为机柜调整规划、其他布线等受到影响。
⽽利⽤机房现有的⽆线WiFi系统，在PDU内进⼀步集成Zigbee⽆线传感器，免去繁琐的六类线布线，利⽤⽆线⽹络进⾏组⽹和电流监测数据的⽆线监测和⽹络管理。
已有⼚家⽣产并已得到应⽤的智能PDU产品外观，如图2。
远程管理模块
在集成电流监测模块、⽆线传输模块后，形成物联⽹，继⽽通过TCP/IP模式实现对所有PDU进⾏管理，开发WEB管理页⾯，通过局域⽹或⼴域⽹对各机房机柜内IT设备的电源进⾏监测、控制和管理。
智能PDU的主要功能结构
结合⽬前已有的智能PDU的电流监测模块、⽆线传输模块、远程管理模块，进⼀步提⾼集成度，可以在PDU壳体内集成温度传感器、湿度传感器、空⽓腐蚀传感器等等，形成物联⽹进⾏管理。
1电⼒监测
1
监测对象：对机柜内PDU每⼀位插座的供配电进⾏实时监测。
2
监测实现：将为机柜内PDU供电的线路与电流监测采集模块相连；实时的监测机柜内每⼀台IT设备供电的电流、电压等。
2温湿度监测
1
监测对象：对机柜内各分段区域的温度、湿度进⾏实时监测。
2
监测实现：将温度传感器、湿度传感器集成在PDU壳体内，按机柜⾼度分为上中下三个区段，分别安装传感器，传感器⽀持RS485串⼝，可以设置地址码，每个传感器上⾯有液晶屏显⽰，在多个传感器
之间⽤4芯线串接，再通过有线或⽆线采集单元的串⼝连接，系统通过传感器不同的地址码来区别每个位置的传感器；实时显⽰温度传感器、湿度传感器所在位置的温度、湿度变化情况。
3烟雾监测
1
监测对象：对机柜内的烟雾进⾏监测。
2拧扣机
监测实现：在机柜PDU壳体内布置烟雾传感器，通过有线或⽆线采集单元形成物联⽹，当机柜内出现设备起⽕时，会⽴即报警；实时监控各区域烟雾报警状态。
4空⽓腐蚀⽓体浓度监测
1
监测对象：对机柜内的空⽓腐蚀性⽓体浓度进⾏监测。
2电子台历
监测实现：在机柜PDU壳体内布置腐蚀性⽓体浓度监测传感器，通过有线或⽆线采集单元形成物联⽹；实时监控各区域机柜内部腐蚀性⽓体浓度。
5门磁监测
1
监测对像：对机柜门实施开关进出管理。
水管温度传感器2
监测实现：通过加装门磁传感器，将其连接汇总到PDU的数据采集单元的接⼝上；实现监测机柜门的状态。
6数据传输采集
1
⽬前IDC数据中⼼机房内均会布置⽆线WiFi系统，利⽤机房现有的⽆线WiFi系统，在PDU内进⼀步集成Zigbee⽆线传感器和数据采集模块，数据采集模块对所有传感器数据进⾏采集汇总,⽆线传感器与⽆线WiFi系统进⾏物联⽹，实现相关监测数据的⽆线监测和⽹络管理。
n22007WEB管理平台
智能PDU的WEB管理平台主要体现三⽅⾯特点：远程管理、远程监测、远程控制。
1
远程管理：通过TCP/IP模式实现管理,WEB管理页⾯直观⽅便，可设置⽤户密码；通过局域⽹或⼴域⽹可对各机房机柜内多台设备的电源进⾏监测、控制和管理。
2
远程监控：实施故障监控、记录、报警；可测量电压、电流、电能、功率；在PDU壳体内置集成电流传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、腐蚀性⽓体浓度监测传感器、门磁监测等等，并可对电压、电流、温度、湿度超出设定范围本地告警。
3
远程控制：远程唤醒,⽹络设备断电后⽆需去现场按电源按钮，直接通过PDU唤醒重启。
8其他智能功能
此外，还可通过内置其他控制电路使得PDU具备其他智能功能。
1
定时功能：定时开关设备电源，可降低机房内设备的使⽤率，延长其使⽤寿命。
2
延时顺序开机：每路通道⽀持延时顺序加电，避免设备同时加电给电源和设备本⾝带来冲击。
3
多功能性：针对TCP/IP协议提供常⽤⽹络⼯具。
4
可靠性:⽤户实时控制⽆需断电重启设备，避免某些设备因断电引起不必要的⿇烦。
智能PDU采⽤传感器技术、通讯技术、⽹络技术、控制技术等多种实现技术，可通过WEB浏览器或命令⾏界⾯远程控制，开展PDU级和各个插座级的功率计量，以了解每⼀个机柜内的基础设备和IT设备的电能消耗情况；可以设定基于⽤户定义的阈值的警报；可以严格密码、⾝份验证、授权和加密的⽅
式提供安全性；切换设备的所有功能(远程加电/断电功能、插座级的切换和顺序加电)，并提供实时环境监测功能；为运维管理⼈员提供⼀套完整的在数据中⼼⽤电和环境的监控管理解决⽅案。
智能PDU技术未来展望
智能PDU为数据中⼼运维管理⼈员提供了提⾼运营⽣产率和电⼒供应效率所需的控制。⽅便管理⼈员可从任何地⽅通过Web浏览器远程重新启动服务器和IT设备，以提⾼运⾏时间和⼯作效率。精细化管理，智能电源管理解决⽅案的远程电源解决⽅案简化了对数据中⼼的电⼒资源的访问和控制。使IT管理员和设备管理者能够改善系统运⾏时间和提⾼员⼯⼯作效率，从⽽更⾼效地制定⽣产规划，以及有效利⽤能源，以节省电能和成本。
智能PDU还能追踪各类环境传感器收集到的数据中⼼温度、湿度、烟雾、空⽓腐蚀性其他浓度、门禁等信息。
⽬前智能PDU拥有以下六⼤好处:
1
PDU安装在IT设备机架上，可从世界上任何地⽅通过Web浏览器远程重新启动服务器和IT设备，可有效地提⾼运⾏时间和维护⼈员⼯作效率;
2
插座级监控可确定对IT设备的⼀些简单调整，以在机架之间平衡电⼒供应需求。使⽤PDU级监控，可以很容易地设置阈值，由此能够得知何时接近电流限制。同时还使⽤插座级监视，从⽽确定需要更换的设备，以保证安全;
3
调整数据中⼼时，温度传感和环境配置⽂件⾮常重要，可导致违反常规的温度变化。智能PDU可帮助确保正确的空⽓流动模式，以优化机架级的温度效率。⽤户可配置插座级延迟，可实现顺序加电，以防⽌电路在IT设备出现励磁涌流时跳闸。保持电源插座断开或仅在需要时打开，可防⽌IT设备插⼊重负载电路或电流断路器有跳闸危险的电路;
4
通过结合使⽤插座级电源监控和趋势分析，可分别监控各服务器,⼀直以峰值功率30%运⾏的服务器是虚拟化或即将退役的候选服务器;
5
远程电⼒循环可节省成本，因为IT管理⼈员可迅速重新启动挂起或崩溃的服务器和IT设备,⽽且不会产⽣站点访问费⽤;
6
常见数据中⼼错误是过度冷却IT设备。过热可缩短IT设备寿命或导致设备故障，但过度冷却不会延长设备寿命，还会浪费能
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