CN102047514A

CN102047514A - 配电系统和方法

Info

Publication number: CN102047514A
Application number: CN200980119267XA
Authority: CN
Inventors: 史蒂夫·查普尔; 威廉·帕乔德
Original assignee: Zonit Structured Solutions LLC
Current assignee: Zonit Structured Solutions LLC
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: ZA201007655B; CN102047514B; CA2719775C; EP2274808A2; US20160070282A1; EP2274808A4; BRPI0910412A8; AU2009228204B2; EP2274808B1; CA2719775A1; WO2009120880A2; US10209727B2; BRPI0910412B1; BRPI0910412A2; US20190361474A1; AU2009228204A1; US20120092811A1; WO2009120880A3

Abstract

本发明满足与整个数据中心分配电生命周期相关的需求——设计、建造、操作和升级。利用用于预制适应数据中心需求变化的供电滑索的系统，有利于所述设计和构造。本发明还允许在不让关键设备断电的情况下升级供电部件。改进的供电和网络板以及相关逻辑进一步有利于数据中心操作。

Description

配电系统和方法

相关申请交叉引用

根据35U.S.C 119，本申请要求2008年3月26日提交的，题为“PowerDistribution Methodology”的美国临时申请No.61/039,716的优先权和申请日利益，该申请包含在本说明书中，正如全文在此论述。

技术领域

本发明涉及数据中心的设计和操作，具体来说，涉及数据中心环境中的供电系统和功能。

背景技术

本发明解决了数据中心环境中的设计、实施、操作和升级方面的具体问题。针对供电和管理来说，数据中心具有它们必须面对的特定的一组问题，而在传统数据中心保持非常少量的框架计算机并且改变率较低的时期，该领域的传统方法从先前的工业电气实践中研制出来。现在，数据中心通常包含数以万计的电子数据处理(EDP)设备，并且这些设备具有较高的改变率和增长率。数据中心还经历了由CPU功耗驱动的快速增长的供电容量需求，该供电容量目前以大约每年1.2的速率增长。过去开发的方法不适合处理这些改变率，因此数据中心在扩大以满足这些需求时面临巨大的困难。

发明内容

本发明指导用来满足与数据中心配电系统生命周期、设计、建造、操作和升级有关的需求的系统和方法。它允许进行专业的设计工作、一致和可靠的建造，以最小的成本和破坏性实现较高操作改变率，支持几乎全部需要的供电配置，并允许数据中心配电容量升级方便地完成，同时输送可靠性非常高的供电分配，并满足现代7x24x365数据中心环境要求的服务可用性等级。

在较高的层面，本发明允许优越的设计过程，与改进的材料制造和安装方法相结合。它也导致了优越的操作环境，并且提供预先设计的总包A-B冗余配电层，以允许并囊括数据中心生命周期内电力输送配置、容量供给和设备机架升级方面所需的大量变化。这样相对于传统方法显著降低了操作成本，并减少了风险，在传统方法中，每个供电配置变化是通过增加或去除供电滑索而在PDU处“带电”完成的。

它还显著降低了升级配电容量的难度和成本，在传统方法中，升级配电容量既昂贵又具有操作破坏性。此外，它还允许在机架层面具有嵌入式地供电/环境/安全监视和管理能力，它们可以在机架层面最好地用于收集可以构建数据中心真实发生了什么事件的非常详细和清晰的图画的数据。

本发明的目标包括以下内容：

通过隔离供电类型和机架中的插座与供电滑索依存性，允许工程师和建筑师为机架全程设计配电系统。供电系统通过设计有两个独立的电源，标记为电源A和B，而统一具备A-B冗余度。

允许根据设计方案预先制造供电分支分配线(滑索)，从而允许更快、更廉价、记录良好并且更少错误地安装。

减少或消除需要在数据中心中安装多条并行数据通信线路系统，降低成本并改进冷却气流。因此，本发明也降低了机架中用于通信线路的线路混乱，同时允许独特的通用串行总线(USB)/键盘视频鼠标(KVM)连接功能。

减少或消除需要在设备机柜中安装多条用于TCP/IP连接的网络线缆。

允许在供电滑索很少改变或者不发生改变的情况下，在机架处改变配电配置。这样大大降低了成本，使风险最低并且免除了持续需要电工进行重新配置。

允许以最小的工作和破坏性，改变机架中的供电插座配置。

允许数据中心管理者在机架中的多种配电模式之间选择，并且具有控制配电的安全等级。

提供独特的机柜内用户接口特征，使得所述系统更容易为数据中心工作人员和终端用户所使用。

允许数据中心管理者根据需要向一个或任意一组供电插座供给电力，以满足客户需要并针对超过极限的容量需求设定基于策略的反应。这样可以进一步用于控制冷启动或供电恢复场合中的供电启动时序和顺序。还可以用于控制一个或任意一组插座以任何期望的顺序或者多组顺序停机，从而在数据中心内实现智能甩负荷。

允许在对供电滑索、配电部件和机架内安装并运行的设备造成最小干扰的情况下，对供电容量升级。

允许以非常高的精度报告每个插座的供电质量，并允许多个个别供电质量测量值集成到数据中心中的供电质量的较大总体报告中，用于隔离和报告供电质量问题等等。这种非常详细的“观察”供电质量的能力还可以用于诊断连接到被监视的插座的设备存在的问题，因为开始发生失效(特别是其电力供给)的设备在供电波形中产生可以识别或分析的干扰。这通常称为“特征分析”。

允许详细控制和报告数据中心中的配电配置，和供电/安全/环境状态以及能量使用情况。

通过提供用于改善配电的各种系统、部件和过程，根据本发明，解决了这些问题和其他问题。本发明的许多方面，正如以下所述，适用于各种场合。但是，本发明对于数据中心应用特别具有优势。在这一点，本发明在配置和重新配置数据中心环境方面提供了显著的灵活性。本发明还协助人员配置和维护数据中心设备并且可以具有优势，特别是在共建数据中心中。本发明还减少了数据中心设备的停机时间，并且有利于远程操作数据中心设备以及设备有组织地断电和上电。

根据本发明的一个方面，提供了一种方法和装置用于经由插接板模块配电。所述插接板模块包括多个插接插座；用于将所述供电板模块互联到另一个供电板模块的第一连接件；和用于接收可拆卸的供电插头以便向所述供电板模块供电的供电插头端口。所述模块可以物理上相互连接，以形成期望尺寸的供电板。所述模块也可以电气互联，以用作单一供电板。作为替代，每个模块可以具有其自身的供电线，因此提供显著的操作灵活性。所述电气和机械连接部可以集成到单一耦接器中。

在一种实施方案中，供电板模块的长度不大于数据中心机架的大约一半高度。供电板模块可以利用用来安装全高度供电板的相同硬件以基本上垂直取向安装到数据中心机架。此外，两个模块可以互相连接，以形成全高度供电板。所述模块可以电气互联，以用作单一全高度供电板，或者它们可以各自具有单独的供电线，从而向机架提供更大的供电密度。单一模块中的插座类型也可以在每个单元中不同，以增加部署灵活性，只要遵循分支电路总体电流强度极限即可。这样允许所述模块与不同类型的插座连接，以满足供电部署需求。

根据本发明的另一个方面，提供了一种智能配电系统。所述系统包括：用于监视经由一组一个或多个插座输送到一个或多个电气设备的供电信号的监视设备；用于实施监视值与策略限定的基准值比较的控制器；和用于根据比较结果有选择地中断向所述一组插座中的一个或多个插座传输电力的开关系统。例如，所述智能配电系统可以用作一组智能电路断路器。在这一方面，每个插座的负载，或者每个插座子集的负载，可以根据配电策略进行监视。在确认违反策略时，可以中断向被监视的插座或插座子集供电。通过这种方式，所述电路断路器功能可以智能实现，并相对于与具体插座关联的具体设备实现。此外，本发明的系统允许电气设备像特别是在数据中心环境中期望的那样以限定的顺序打开和关闭。

根据本发明另外一方面，提供了用于允许手工配置插接板或输出口(总称“插座设备”)的装置和相关方法。所述系统包括具有一个或多个插接插座的插座设备；和控制器，所述控制器具有用于经由所述插座设备监视电力输送的第一配置和用于经由所述插座设备监视并控制电力输送的第二配置。例如，在所述第二配置中，可以允许逻辑元件用于控制一个或多个所述插接插座，例如以允许或中断经由所述插座输送电力。应该理解，一些操作者可以选择禁用这种远程操作，至少对于特定的设备或在特定的时间禁用。这对于安全目的来说可能是希望的。

因此，在一种实施方案中，所述控制器可以手工操作，以选择所述第一配置或所述第二配置。例如，可以需要钥匙来在所述第一和第二配置之间切换插接板。在一种实施方案中，可以在这方面支持多于两种配置。例如，四种配置的实施方案可以包括以下配置：1)监视和开关——所有插座可以远程打开或关断；2)仅监视——最后设置的插座开/关配置保持活动，但是不能改变；3)仅监视——所有插座打开；和4)所有插座断电。通过这种方式，在允许远程智能操作或传统操作方面，提供了显著的灵活性。

根据本发明的另一方面，针对插座设备提供照明信号。相关装置包括具有一个或多个插接插座的插座设备；与所插座设备的所述至少一个插接插座关联的至少一个光学设备(例如，LED)；和用于操作所述光学设备的逻辑元件。例如，操作者例如可以经由LAN或WAN来控制所述光学设备，从而激活所述光学设备。可以为了多种原因实现这种效果，诸如照亮插座设备附近；确认需要维护的插座设备；发送状态信息或者显示信令，以确认电源、相线等。插接板上的所述光学设备与多个插座也可以成组或分组使用，以确认其他信息，诸如插接板或设备机柜状态、位置等。应该理解，在维护人员可能不熟悉或不精通数据中心配置的共建数据中心环境中，这样特别具有优势。

根据本发明的另一方面，提供了一种有利于重新配置配电环境的方法。相关方法涉及：将电气设备冗余连接到与A电源关联的第一插座设备和与B电源关联的第二插座设备；配置所述插座设备，以使所述A和B电源由单独的第一和第二供电单元提供；从所述第一供电单元断开所述电气设备，并升级所述第一供电单元和所述第一插座设备其中之一。在一种实施方案中，电气设备与多个供电件关联，并且每个供电件包括多个电源。提供适当的开关在主电源中断的情况下自动在电源之间切换。通过这种方式，可以重新配置配电环境，而不需要担心中断向关键设备供电。

根据本发明的另一方面，提供侧部访问系统用于向数据中心设备配电。所述系统针对具有多个垂直分布的架板的机壳使用，每个架板具有前部和侧部，所述前部具有第一边到边尺度，而所述侧部具有第二前到后尺度，其中所述第二尺度大于所述第一尺度。如上所述，所述机壳例如可以是机壳或机架。所述系统包括：供电板，所述供电板具有多个沿着纵轴线空间隔开分布的电气输出口；和支撑结构，所述支撑结构用于将所述供电板支撑在所述机壳上，以使所述纵轴线沿着所述架板其中之一的侧部延伸。例如，所述供电板可以与所述机壳的前后轴线对准，或者可以相对于所述前后轴线设置成一定角度，优选任何所述角度小于大约30度。所述供电板可以设置在所述机壳的侧边缘附近，或者可以在它们之间提供一些空间。例如，如上所述，一些机壳包括位于侧部的一些额外空间，用于运行供电线或者用于改善设备可达性/通风性。关于所述机壳，本发明的供电板可以从所述机壳的侧边缘隔开，例如隔开至多6英寸。这种间隔将允许插头和供电线像希望的那样保留在所述机壳中。

可选地，可以针对机壳的给定架板使用超过一个供电板。例如，供电板可以沿着架板的两个侧边缘提供。此外，在所述机壳的几何结构允许的情况下，供电板可以包括超过一列输出口，或者供电板可以沿着架板侧部垂直叠置。所述供电板还可以便于通往单独的电源，如上所述，所述单独的电源可能希望存在，用于特定的任务关键系统。在这一点，与不同电源关联的输出口可以集成到所述供电板中，或者一个或多个供电板可以结合与多个电源关联的配电单元使用。例如，沿着架板一个侧边缘设置的供电板可以插入配电单元的第一电源中，而沿着架板相对的侧边缘设置的第二供电板可以插入所述配电单元的第二电源中。通过这种方式，可以为该机壳或者相邻机壳中的任何设备提供通往冗余电源的便利通道。在一种实施方案中，可以操作而在第一和第二电源之间切换的紧凑型电力切换单元，可以在第一和第二供电板(其每一个与单独的电源关联)之间延伸，例如沿着机壳的背部边缘延伸。应该理解，侧部访问配电板提供便利的通道，增加了可用输出口的数量并且改进了电线布线和通风。

根据本发明另一方面，提供了一种用于侧部访问供电板的方法。所述方法涉及：提供具有多个输出口的供电板；将所述供电板设置在机壳上，以使所述供电板的纵轴线沿着其中一个所述架板的侧部延伸；和经由其中一个所述架板的侧部访问所述供电板，从而将供电中心设备的设备插入其中一个所述电气输出口。如上所述，所述供电板可以紧靠着所述机壳的边缘，或者与其隔开一定距离。此外，所述供电板可以与所述机壳的前后通道对准，或者相对于其偏移一定角度。

因此，本发明针对数据中心环境的设计、实施、操作和升级提供了众多优势。具体来说，数据中心可以有效布局，并且以减少重新配置需求的方式布局；和允许所述重新配置在需要的时候有效实现，并且使得停机时间很少或没有停机时间。此外，对于数据中心环境的任何改变可以有效且精确的实现，即使由相对不熟练的人员来实现。此外，电力经由冗余电源可靠地输送到关键设备。还可以更为有效地监视数据中心，以确认潜在问题，或者针对电力使用情况或者上电和断电顺序执行用户策略。因此，本发明贯穿数据中心生命周期提供了改进的操作效果和效率。

附图说明

为了更为全面地理解本发明以及其进一步的优势，现在参照以下结合附图的详细描述进行讨论，在附图中：

图1是根据本发明的供电管理系统的简略示意图；

图2是可以用于图1所示系统中的配电单元的后视图；

图3A-3C示出了根据本发明，用于数据中心的机架系统中的组件的网络供电板和网络端口板；

图3D示出了根据本发明的USB/KVM端口板；

图4A-4F示出了根据本发明的双重供电板；

图5A是根据本发明用于布置数据中心的过程的流程图；

图5B示出了根据本发明，利用预制滑索布置的数据中心；

图6是示出根据本发明，允许在插座和局域控制器之间通信的结构的简略示意图；

图7是根据本发明，用于匹配来自滑索的电力供应与一件数据中心设备的过程的流程图；

图8是根据本发明的钥匙开关供电板的透视图；

图9是示出根据本发明，用于根据用户策略操作数据中心的过程的流程图；

图10和11示出了根据本发明，用于利用配电单元从冗余电源提供电力的替代配置；

图12是示出根据本发明，用于在不中断向数据中心设备供电的情况下升级或改变电源的过程的流程图；

图13是示出根据本发明，用于监视数据中心设备的过程的流程图；

图14是示出根据本发明，用于跟踪设备在数据中心内的位置的过程的流程图；和

图15是示出根据本发明的侧部安装的供电板的透视图。

具体实施方式

在以下描述中，本发明针对用于数据中心环境中的各种系统、部件和过程进行论述。应该理解，本发明的各方面适用于其他场合。因此，以下论述的具体结构和功能应该理解为例述本发明，而不作为限制。此外，为了便于讨论，各种系统、部件和方法以Zonit商标进行标记。Zonit商标由ZonitStructural Solutions，LLC，即本申请的受让人持有。

I.前言

Zonit配电系统包括以下详述的特定方法以及例述或实施所述方法的装置。在一种实施方式中，所述系统包括(这些元件有图示并在以下更为详细地描述)：

1.Zonit规格的供电滑索

它们是预制供电滑索(whip)线缆，是Zonit设计方案以及安装方法的关键。这些滑索相对于传统电气安装方法具有若干优势。它们还可以通过这样的方式说明，即以后可以在改动最少的情况下进行供电容量升级。

2.Zonit供电管理站

Zonit的管理结构设计成满足当前和将来的数据中心管理需求。这属于供电监视、控制和环境以及安全监视领域。

管理结构100可以实施为分布式的两级设计，如图1所示。在例示实施方式中，各个Zonit配电单元(ZPDU)102具有可选的嵌入式控制模块。这种模块是可现场更换的单元(FRU)，可以进行现场升级/更换。所述模块具有嵌入式固化Linux(或其他适当操作系统)实例，以提供容易实施的当前和将来的网络管理能力。中央管理设备104(根据使用情况可以复制)与每个ZPDU102通信，并收集数据以及提供中央仪表板、策略设置以及控制点。所有功能可以经由安全套接层(SSL)保障的Web接口访问。访问安全性可以通过集成2元或多元授权系统进一步提高。

Zonit管理架构10的独特之处在于控制和通信机构的设计方案。每个ZPDU采用Z协议，一种Zonit定义的协议，与Zonit智能适配器、插接板和插座通信，正如以下所述。这样通过采用专用协议提高了安全性。但是，其他的专用协议或安全公共协议也可以用于此项目的。每个ZPDU102经由TCP/IP与Zonit供电管理站106通信。但是，通信通道的设计方式提供了两种功能。ZPDU102可以作为封装和向Zonit供电管理站106表示信息、状态警告和其他数据的智能中间处理节点。这对于需要快速反馈控制或其他局域监管的指令和控制功能是合适的。

第二种交互模式是每个ZPDU102用作通往受控供电监视点、ZPDU输出口和相连的Zonit G2智能适配器、插接板和插座的集合的TCP/IP网关。在这种模式下，ZPDU102是纯通信通道，获取TCP/IP地址和指令(可以使用辅助TCP/IP协议诸如简单网络管理协议(SNMP)和/或在Zonit定义的端口上运行的基于TCP/IP的Zonit专用守护进程)并将它们转换成Z协议(或者其他专用协议或安全的公共协议)地址和指令编码，并将产生的数据和状态编码返回。TCP/IP通信方法可以通过在每个ZPDU102和Zonit供电管理站106之间采用加密TCP/IP链路而实现安全性。

这种操作模式最适合指令和控制功能，其中在Zonit供电管理站106上运行的中央进程访问并使用Zonit ZPDU功能以及与ZPDU相连的端点的集合来发挥跨越部署的ZPDU102整个集合(或者选定子集)的全局功能。这种独特的用于指令和控制的数据中心配电架构允许提供广泛的功能。

Zonit供电管理站106允许集成到企业网络管理系统中。它允许设置全局和局域警告和通知参数。关键的设计目标是最小化或消除设置警告/通知策略的复杂性以及像用在网络操作中心(NOC)中那样与企业管理系统集成。Zonit管理架构100设计成满足当前和将来数据中心在供电监视、控制和环境以及安全监视方面的管理需求。

3.Zonit ZPDU(Zonit配电单元)

它们是机架式分布的配电单元，实施Zonit方法并包含其他Zonit技术。ZPDU 102是从供电滑索获取A-B电源输入馈电并将所述电力通过具有要求的供电容量和插座类型的适配器和插接板分配的设备。ZPDU采用Zonit的专利相线旋转技术(美国专利6628009，该专利通过引用而包含在内)平衡每个相线上的负载。

图2是ZPDU的后视图，示出了与不同相线和源关联的插座。ZPDU所有的主电力连接部使用一组防错扭锁NEMA连接件。因此，供电出现冗余(A-B源独立且分开)并能够适配20A内任何需要的供电类型(三相、分相-单相或单相)并经由Zonit插接板或插接适配器在任何需要的插座类型中输送。除20A之外的其他电流强度也是可行的，但是20A是大多数EDP设备最常用的电流强度极限。Zonit第二代(G2)ZPDU将包含嵌入式硬件，以允许其实施指令、控制、管理和报告供电容量、配电配置、功率/安全/环境状态、数据中心中的能量使用情况以及供电质量，所有这些都在下面更为详细地描述。

4.Zonit ZPDU模块化输入方法

这是用于G2 ZPDU的模块化输入方法，允许其接收一定范围的供电容量输入，例如，A-B 30A到60A的三相输入，与可以用于期望范围的输入供电容量的内部配电设计方案相结合。这使得数据中心管理者有能力就地升级供电容量，而不需要在机架层面改变配电系统中的任何东西，除了ZPDU的供电输入。

5.Zonit第二代供电板

这些是利用Zonit技术实施供电监视和切换功能的插接板。它们设计成用于Zonit ZPDU。它们具有独特的安全控制机构。此外，它们包含独特的LED用户接口功能，该接口功能个别使用或成组使用，或者与ZPDU上的LED结合。它们还具有检测插入插座但是目前并不汲取电力的供电线的方法。

6.Zonit“双重”第二代供电板

它们是实施单密度或双密度配电和安装方法的Zonit第二代供电板。它们共享Zonit第二代插接板的全部其他特征。

7.Zonit插接适配器和相线转子

它们是Zonit指定的插接适配器，利用Zonit方法工作，从而向设备输送20-60A范围内的三相、分相-单相和单相配置的电力。插接适配器直接插入供电滑索或者插入Zonit ZPDU。相线转子实施相线负载平衡，正如美国专利6628009所述，该专利通过引用包含在本说明书中。所述相线转子可以是单独的串联适配器或包含在Zonit插接适配器中。

8.Zonit USB/KVM分配板

与Zonit配电单元——第二代(ZPDU-G2)(或者模块化设备)协议网关功能相结合的Zonit USB/KVM分配板320设计成通过大大减少或消除运行用于USB或KVM功能的并行数据通信线路系统的需求而满足现代中心的需求。通过提供设备机柜、USB和KVM中所需的两个钥匙型连接部而实现这种效果。注意：通过使用如PCT申请PCT/US08/57154所述的NetZonit系统，使得组合的网络、USB和KVM连接成为可能，上述PCT申请通过引用包含在本说明书中。该系统并不要求ZPDU-G2(或模块化设备)来实施协议网关功能，它集成到NetZonit单元中。USB/KVM分配板是Zonit设计的垂直分配板，包含用于机柜中的机架中的每个1U(1.75英寸高)机架空间的一个或多个USB端口和用于每个1U的一组匹配的专用KVM端口。它们可以独立安装或者与Zonit垂直插接板结合，Zonit垂直插接板可以具有可选的安装支架，以允许USB/KVM分配板连接到Zonit插接板侧部。USB/KVM分配板各自连接到Zonit ZPDU-G2单元(或者可选的不做相同工作的模块化设备)并使用该单元连接到数据网络。ZPDU-G2可选地包含硬件和软件，所述硬件和软件用于实施如PCT申请PCT/US08/57154中所述的协议网关功能，该PCT申请通过引用包含在本说明书中。这样允许每个USB端口置于“虚拟USB总线”上，正如该专利申请中所述。KVM端口经由专用连接件连接到ZPDU-G2，并经由该机构与其通信。KVM功能也在PCT申请PCT/US08/57154中描述，且Zonit ZPDU-G2可选地包含硬件和软件来实现KVM和网络切换逻辑的功能。

注意到，例示的设备安装系统有利于将供电和网络板定位在机架拐角，如图3A所示。该安装系统在美国临时专利申请61/040,924中有详细描述，该专利申请通过引用包含在本说明书中。在该系统中，导轨和滑板组件可以安装在位于机架侧部的垂直导轨上，这为配置机架拐角用于接收供电和网络板提供了巨大的灵活性。

II.数据中心问题

数据中心代表巨大的投资，特别是它们的核心供电和冷却底层结构。冷却塔、发电机、UBS单元、转换开关、升高的场地、防火系统以及物理安全系统都是昂贵的投资。因此，数据中心具有较长的生命周期，并且需要设计成使它们巨大的资本成本回报最大化。数据中心环境中，底层结构改变最多的领域是向机架配电。这是因为，电力必须输送到每个设备并且安装或移动到具体机架内的特定设备所需的电力类型和种类可能并且通常要求配电系统配置发生改变。

A.数据中心配电设计方案以及构建问题

建筑师和工业工程师设计数据中心的核心底层系统，但是在传统实践中，并不会将场地布置的设计范围延伸地超出设备机柜列或机架列可能所处的位置。这是因为数据中心管理者能控制什么设备将位于哪个机架上，因此，建筑师和工程师不会试图指定数据中心的这一部分。数据中心管理者一般通过告诉电工什么类型和种类的供电插座需要用于每个设备机架来雇用和指挥电工。电工遵循国家电气规范(NEC)安装它们。这是传统的电气合约方案。在改变较少的环境中，这种方案效果良好，但是要求劳动密集并且依赖数据中心管理者和电工的专业知识和经验。在高密度电气环境诸如数据中心中，导致的结果通常更为昂贵并且也不是最优。在加入较高操作变化率的情况下，大多数数据中心经历了配电组织随着时间而衰退，并且进行配置改变的成本保持不变或增加。

通过采用可以重复的方法，每次输送相同的质量，降低材料和安装成本，并且以大大降低的风险和成本提供优越的操作环境，Zonit配电系统克服了传统方案中的缺陷，。该配电系统还允许设计建筑师和工程师利用Zonit方法将其设计工作延伸到数据中心场地。这样带来了专业、可重复的结构，而不是传统方法中所用的传统贸易惯例的多变质量。通过以下方式来实现：

1.配电设计问题

Zonit系统将容量设计问题与电力和插座类型设计问题分开，并且隔离了它们的依赖性。这样允许设计过程得到简化，并且仍然保证希望的结果。可以指定滑索网格配置而不用担心机架中精确的电力和插座类型。相反，设计过程可以集中于将滑索容量和位置匹配整个数据中心中期望的机架供电密度。

2.导线管/管道问题

NEC决定导线管和管道如何安装和使用。电力通过三种基本方式在数据中心中分配：

●导线管——它们是刚性或挠性金属管，导线(在NEC术语中称为“导体”)从中穿过。在一端，它们终接在配电单元(PDU)中，而在另一端，终接于电气供电插座。这种组件称为供电支路或滑索。

●管道——它们是金属封闭件，可以可选地内部细分并用作导线管。它们是可操作的导线管，即所述导线管可以沿着其轴线打开，以允许去除或插入导体。它们设置成各种尺寸。

●总线排系统——它们是实心金属条“总线”，连接在一起，形成配电导体，并且用于为机架附近、在绝缘壳体内侧布线的电路断路器供电。它们价格昂贵，并且如果它们失效(通常在它们的连接接头处)，则可能非常危险地失效，因为它们携带非常大的电流。问题还在于，如果它们失效，则从其供电的全部机架将断电，所以它们代表具有多重下游从属的单一失效点。

其中一个关键问题是，在导线管和管道系统中，有多少导体穿过导线管或管道布线。NEC规范设计成保证导线管或管道中的导体释放出来的热量不会达到危险水平。在配电水平可能达到15kW每机架以上(或者40kW每机架以上且每个机架带有冷却系统)，如何将如此多的导体装在每个机架上这一问题变得严重。

在传统方案中，通常使用导线管或管道。NEC规范要求每条导线管(或者细分管道，细分管道被当作导线管)在要求“折损”前仅可以具有特定数量的导体，这有效地表明数据中心操作者必须降低流经导体的电流大小，或者作为替代，使用更大规格的导体用于期望的电流容量。这样设计的影响在于，必须提供大量的导线管，这样的措施花费巨大并且可能占用宝贵的升高场地的通风空间，这会阻碍冷却气流。NEC规范允许的导体情况如下：每导线管

1.在100％容量时至多4个导体(地线除外)；

2.在80％容量时，至多9个导体(地线除外)；

3.在任一布线槽中最多30个导体。

以下例子将说明在高供电密度数据中心中，这种情况如何变成一个困难的设计问题。考虑设计成包含314个机架、占地14000平方英尺的数据中心。优化的布局可以具有3条主管道，PDU沿着这些管道定位，以使在用于平均供电滑索的导线管中运行的导体长度最短。在一种配置中，每一条14支路管道平均可以具有大约20个机架。为了实现10.3kW每机架的平均功率密度，每隔一个机架需要一个30A、208V的三相供电滑索或者同等设备。为了让系统形成A-B冗余(从A和B电源独立馈电)，供电滑索的数目对于B源加倍。因此，20个机架的排列需要20个插座，每个插座包含5个导体(3火线、1中性线、1地线)，总共100个导体。需要#6规格的导体用于30A的电流。#6规格导线是粗导线，标称直径为0.26英寸，并且是重导线，每10英尺重11b。布设100个导体而不折损，需要25条3/4”的导线管，或者36”宽的管道。标准的升高场地建设在2’x2’网格上，并且该模块上有支撑件，所以这样宽的管道并不符合。

显然，发生的情况是标准方案并不能按比例良好地增大到这样的功率密度。它并不是设计成在如此狭小的空间中提供这样水平的功率。

通过允许使用预制的冗余A-B供电滑索的数量受限的配置，Zonit方法解决了这个问题并且降低了安装成本；全部Zonit ZPDU-G2单元设计成以两个A-B 30、40、50或60A 208V三相Y形配置供电滑索与尺寸加大(+1规格)的中性导体来馈电。其他电压/电流强度组合也是可行的，但是在目前，这种组合最佳地匹配要求的供电容量范围。Zonit供电滑索可以通过适当确定尺寸的载流容量为30A或60A的金属包层“MC”线缆和尺寸加大的中性线来预先制造。通过检视指示出机架布局的数据中心平面图，可以确定每条线缆的长度，并且在下文有更为详细的描述。由Zonit Structural Solutions，LLC开发的

模板加速了这一过程。设计者布置供电滑索路径并且指定它们的容量和类型，而模板计算用于这种布局的材料清单。完成的模板作为订货过程的一部分发送到Zonit Structured Solutions，LLC，并且材料清单得到确认。从场所平面图来计算供电滑索长度。然后，可以将金属包层线缆预先切割成一定长度，适当标记，端接并运送到数据中心。这样做具有以下若干好处：

1.劳动成本大大降低，因为电工弯折并安装硬质导线管和/或穿过挠性导线管牵引导体非常耗费时间。Zonit方法降低了这种劳动成本。而且，在设计用于此目的的场所进行预制并在装配线型的环境中操作，固有地更为有效。质量控制可以保持在更高水平，并且出厂前的预测试有利于遵守规范和最终质量控制。

2.使用预切割MC线缆保证了端部可以为安装进行适当制备，并且仔细标记和编码成安装设计图纸。金属包层是挠性的，因此便于安装布线并保证不发生EMI问题。还可以为其指定内部和/或外部防潮密封件，用于需要或想要这种特征的环境，并且较之硬质导线管更加防水，因为仅存在一个安装“接头”，线缆从该接头进入输出口插座箱。对于我们的例子，匹配2’x2’的场地网格的12x24”空间可以保持171条MC线缆，每一条具有5个导体、60A容量。

3.预先进行标记有助于保证在PDU和插座处正确安装。

4.Zonit系统设计成使用模块化的供电滑索网格，所述供电滑索网格在一个时间点同时部署，优选在数据中心初始构建时。供电滑索可以具有处于Zonit ZPDU将会接受的范围内的任何输入电流强度。在一种实施方案中，使用30到60A三相Y形配置分支(滑索)电路。选择部署什么样的供电滑索布线电流强度(30A到60A)是简单易懂的，并且可以通过各种算法来实现，包括Zonit Structural Solutions，LLC.设计的算法。这样将允许设计工程师确定数据中心的冷却容量最大值是多大，并铺设Zonit规格的供电滑索网格来将配电容量匹配冷却容量。如果希望灵活性最大，则最好安装具有标称为可能使用的最大供电容量的导体的滑索。通过安装标称60A的滑索线缆，任何期望的断路器容量(30-60A)可以安装在PDU中，并用于供电滑索。这样允许数据中心管理者输送“由电路”选择的供电量，所述供电量是共建设施销售多少它们的电力。网格的机架模块(有多少机架利用每一对A-B供电滑索供电)由选定的每机架功率密度来确定。通过选择具备最佳冷却气流的数据中心的区域，可以对此进一步精选，以具有最大功率密度。这样使得设计和材料成本更低，因为所需的滑索仅为两种类型，因此可以更为大量的制造，降低它们的价格，并且使它们的布局设计更容易。滑索容量可以匹配冷却容量，而不必担心终端用户在该机架内需要的精确供电类型。这由Zonit ZPDU的电力输送选项来处理，Zonit ZPDU的电力输送选项允许在机架处进行供电配置改变，而不是在PDU处进行。

Zonit方法允许数据中心设计者将设计过程延伸至覆盖配电系统的布局。这样反过来又协助保证一致、可重复、优化的结构。预制材料协助保证安装成本最低，安装质量最高并且防止错误。

这一过程500可以参照图5A的流程图结合图5B的数据中心截面图来进行概述。例示过程从根据空间分布确定(502)数据中心的冷却容量开始。在这一点，数据中心的特定区域可以具有优越的气流，或者以其他方式具有较高的冷却容量。可能希望将功率较大的设备或功率较大的机架定位于数据中心的这些区域中。例示过程500进一步涉及确定(504)每机架功率密度并确定(506)机架布局。这两个因素可以相互依赖，并且可以联合确定。就是说，如上所述，不同的功率密度可以提供给不同的机架，并且布局可以针对数据中心的空间分布的冷却容量进行考虑。

一旦确定了机架布局，则例示过程涉及确定(508)机架模块并建立(510)ZPDU布局。应该理解，在这一点上，所需ZPDU数量是机架模块的函数。然后可以铺设(512)供电滑索路径。如图5B所示，滑索550的布局是ZPDU554的数量和位置以及PDU供电板552的位置的函数。

一旦针对该布局确定了滑索的长度，则可以预制(514)和测试滑索。然后可以标记(516)经验收的滑索并将其分布到数据中心场所，用于安装(518)。然后可以安装(520)ZPDU并将其连接(522)到滑索，从而向机架提供电力。

B.数据中心通信线缆问题

现代数据中心部署密度中的制约因素是冷却。现代数据中心机架中的冷却几乎全部都是空冷。空冷受到有多少冷却气流输送到每个设备机柜并被有效使用的限制。处理这个问题的主要因素是需要布线并分布到每个设备机柜中的通信线缆数量。不同类型的线缆可以用于机柜内的每项功能，诸如USB线缆用于门锁和传感器、光纤通道和以太线网线缆用于数据通信，而额外的线缆用于键盘、视频和鼠标系统。这些线缆可能占据数据中心和机柜内的大量空间。这些线缆很少切割成所需的精确长度，而是处于“储备长度”，存在促使气流加剧减少的余量。它们可能非常严重地加剧阻挡冷却气流。它们也如此众多，以致它们的安装、记录和保持都成为挑战。数据中心机柜内所需的最常见的连接类型是TCP/IP连接(通常经由以太网实现)、USB或串行设备连接(用于环境传感器、门锁状态传感器、廉价的视频相机等)以及远程键盘、视频和鼠标(KVM)连接。本发明所述系统以若干不同的方式解决这个问题。

1.如通过引用而包含在本说明书中的PCT申请PCT/US08/57154所述的Net-Zonit Netstrip在一种设备中实现网络和USB/KVM(包括所需的协议网关)功能。

2.Zonit USB/KVM分配板320结合ZPDU-G2的协议网关特征实现USB/KVM功能。ZPDU-G2的Z-Net(专用通信网络)功能实现补充的受限带宽以太网和TCP/tP功能，以下将会讨论。

Net-Zonit Netstrip实现统一网络和USB/KVM连接。任何适当类型的工业标准或专用网络端口可以得到支持。所述端口(网络、KVM和USB)可以根据需要利用插件模块集成或插入，所述插件模块允许终端用户在需要的时候和需要地方在NetStrip中部署端口并根据需要移动它们，以保证线缆长度运行最小。在这一点，例示Netstrip 300(参见图3、3A-3C)包括光纤端口203、以太网端口304(10、100、1000Base T模块)和USB端口306。KVM模块也可以插入，如图3C所示。此外，Netstrip 300包括显示器308，用于向数据中心人员显示任何期望的信息，以下将会讨论。Netstrip 300的尺寸确定为垂直设置在机架310中，例如位于机架310的后拐角区域312中。Netstrip 300优选基本上穿过机架310的全部垂直高度延伸，为全部高度水平上的端口提供长度最短的连接线缆。Netstrip 300的尺寸可以确定地允许利用标准供电板硬件安装到机架。此外，Netstrip可以设置在两个或更多个区段(类似于以下描述的双重供电板)以便于安装在拥挤的数据中心环境中。在这种情况下，用于全部通信线/供电线的配合的公/母连接件可以设置在区段结合部。

Zonit USB/KVM分配板结合ZPDU-G2(或模块化设备)协议网关功能免除了需要运行并行数据通信线路系统用于USB和KVM功能。通过提供设备机柜、USB和KVM中所需的两个钥匙型连接部来实现这种效果，并消除了这些系统中固有的线缆长度限制。这里所述系统是NetZonit系统的派生系统，使用Zonit ZPDU-G2(或模块化设备)来提供协议网关和网络连接功能。在实现用于USB/KVM端口的协议网关功能时，Zonit Netstrip与ZPDU-G2功能相同，但是可以具有不同的吞吐量和上行速度容量。为了简洁，在下面描述协议网关功能时，仅使用ZPDU-G2。

由ZPDU-G2(或协议网关模块化设备，这种设备将在下面的讨论中假设为ZPDU-G2的角色)提供的协议网关的动力在于希望通过像如上所述那样通过免除需要多线路系统来降低线路体积。

协议网关功能具有若干特征。

1.通用串行总线(USB)虚拟连接

Zonit USB/KVM分配板上的每个USB端口可以连接到虚拟“USB”总线。这种总线被定义为用户选定的一组Zonit USB/KVM分配板USB端口和/或一组Net-Zonit USB端口和/或一组运行该应用程序的计算机工作站上的Zonit虚拟USB连接端口。这些端口经由在Zonit ZPDU-G2或计算机工作站或专用Zonit设备上运行的应用程序“Zonit Virtual USB ConnectivityManager”上的软件接口进行选择。所述软件接口可以经由运行在计算机工作站上的传统GUI、指令线接口或Web接口来实现。

每个Zonit USB/KVM分配板USB接口经由标准USB线缆或USB设备接口插头连接到USB接口设备，诸如计算机服务器USB端口、USB温度计、USB视频相机、USB门锁传感器、USB湿度传感器等。USB线缆可以较短，因为安装在机架上的设备将靠近Zonit USB/KVM分配板USB端口，减少了线路混乱。如果该设备具有集成的UBS端口，则不需要线缆，并且该设备只是插入Zonit USB/KVM分配板USB端口，这将提供有用的自安装能力。

来自USB端口的串行数据由ZPDU-G2获取，打包成TCP/IP包，然后发送到“虚拟USB总线”上的全部其他USB端口，这些其他USB端口可以位于任何其他Zonit USB/KVM分配板上、Net-Zonit上、或者运行“ZonitVirtual USB Connectivity”应用程序的任何计算机工作站上。在“虚拟USB总线”上的全部其他USB端口处，来自第一USB连接设备的数据拆包，然后导向总线上的USB端口和/或导向相连的运行“Zonit Virtual USBConnectivity”应用程序的计算机中的虚拟USB端口。该应用程序获取到来的TCP/IP数据流，将原始USB数据拆包并提供给设计用于接收USB数据的计算机应用程序，就好像它是本地USB连接的端口。通过这种方式，可以从本地USB端口获取输入的任何应用程序或服务都可以利用“ZonitVirtual USB Connectivity”应用程序来从远程Zonit相连USB端口接收该输入。

本发明的重要特征就在于带宽限制。基于Zonit ZPDU-2的上行速度或者经测量、推导或用户定义的两个USB端点之间的网络带宽，ZonitUSB/KVM分配板上的USB端口或多个端口的速度模式将设置成速度为12Mb/s的USB模式1.1，或者速度为480Mb/s的USB模式2.0，或者速度为4.8Gb/s的USB模式3.0。这样协助阻止USB端口超额订购Zonit ZPDU-G2的上行容量。Zonit ZPDU-G2也可以利用其他带宽分配方法来限制由USB虚拟连接功能所使用的数据流量。

2.KVM功能

Zonit USB/KVM分配板支持键盘、视频和鼠标(KVM)功能，如下所述。电子数据处理设备的视频输出可以经由KVM适配器连接到ZonitUSB/KVM分配板上相邻的USB端口(该端口可以是以太网或者任何其他的适当数据传输机构)。视频到USB适配器可以用于将模拟输出数字化(或者仅为来自数字输出视频的输入数字数据)并将其输入到分配的USB端口中。所述适配器还提取相关的键盘数据和鼠标数据，并将根据用户分配的KWM端点经由Zonit虚拟USB连接将其发送。然后USB逻辑将获取视频数据，并将其打包成TCP/IP包，并将该包交给网络切换逻辑。然后它将传递到远程KVM连接的其他端点。通过这种方式，利用Zonit ZPDU-G2的USB虚拟连接功能管理KVM连接的双向数据特性并将其发送到期望的端点。

从EDP设备到Zonit USB/KVM分配板KVM端口的连接可以利用专用KVM适配器线缆来实现。这是通常做法。特别的是，KVM连接的KVM视频连接路由利用USB虚拟连接功能来实现，并利用Zonit ZPDU-G2来完成。

Zonit USB/KVM分配板上的每个KVM端口可以连接到虚拟KVM连接，到达其他Zonit USB/KVM分配端口(或者Net-Zonit USB/KVM端口)，或者专用设备，或者运行“Zonit Remote KVM Application”的计算机工作站。所述连接可以是并且通常是点对点或带有影子监听的一对一连接。这些虚拟KVM连接定义为用户选定的成对Zonit USB/KVM分配KVM端口(或Net-Zonit KVM端口)加上处于影子模式并且全部接收视频信息的一组ZonitUSB/KVM分配板KVM端口(或Net-Zonit KVM端口)。这些虚拟视频端口利用在Net-Zonit或者计算机工作站或者专用Zonit设备(例如ZPDU-G2)上运行的应用程序“Zonit Virtual Video Connectivity Manager”上的软件接口进行选择，其中Net-Zonit、计算机工作站或者专用Zonit仪器任意两者之间都具有TCP/IP网络连接。所述软件接口可以利用在计算机工作站上运行的传统GUI、指令线接口或Web接口来实现。

作为替代，在不采用工业标准PS-2键盘和鼠标数据，但是这些功能经过USB接口传递到相连的计算机的情况下，键盘和鼠标功能直接利用ZonitUSB虚拟总线连接来处理。这样消除了KVM适配器中的一些复杂性，并且进一步简化了布线。这种连接位于远程KVM相连的EDP设备上的USB端口和专用设备(ZPDU-G2)或运行“Zonit Remote KVM Application”的计算机工作站之间。该应用程序以适当方式将远程USB端口连接到计算机工作站上的键盘和鼠标，以便远程设备“发现”键盘和鼠标，就像本地相连和激活的一样。它还获取远程视频馈入并通过从TCP/IP将其拆包且交付显示它的Zonit应用程序而将所述远程视频馈入显示在计算机工作站上的“ZonitRemote KVM Application”窗口中。该应用程序允许用户选择远程KVM连接的任何远程EDP设备，并在它们之间切换。用于每一个的视频可以显示在单独的GUI窗口中，并且该应用程序中的活动GUI窗口可以指示哪一个EDP设备为活动设备，并且将接收键盘和鼠标输入。这种方案可以延伸到多台计算机工作站(或者专用设备)，以便多个用户可以经由远程KVM功能连接到同一个KVM EDP设备。多个用户可以同时是活动用户，或者一个用户为活动用户，而其他用户处于“影子”模式中，没有键盘和鼠标输入能力。这种特征对于协作工作或培训有用。

更为直接的方法是使用“接插板”方案并利用两个Zoinit USB/KVM分配板(或者Zonit USB/KVM分配板和Net-Zonit)之间的USB连接将EDP视频和USB端口连接到键盘和视频监视器。EDP设备之间的切换功能可以通过由用户经由指令线接口或Web接口控制的相连的ZPDU-G2来建立。每个相连的ZPDU-G2中的KVM逻辑保证每个KVM相连的EDP设备在没有活动地连接到远程实际监视器、键盘和鼠标时，根据需要“感知”相连的虚拟监视器、键盘和鼠标，以保证正常操作。在各种情况下，由于ZPDU-G2系统具有各种虚拟网关功能的中央管理责任，所以串行数据环境、PS-2或USB键盘和鼠标数据流与各自关联的附随视频流适当发送。端点并不必须彼此具有相同的物理接口。例如，基于USB的鼠标和键盘可以与ZPDU-G2环境的虚拟网关中的PS-2主机端口通信。

C.数据中心通信线路问题——第二部分

如上所述，现代数据中心部署密度中的制约因素是冷却，冷却涉及的问题是减少需要部署在数据中心内特别是设备机柜有限空间内的并行线路系统的数量。NetZonit和Zonit USB/KVM分配板作为减少或消除对并行数据线路系统的需求并将需要的线路缩短到尽可能最短的方法而引入。我们现在介绍Z-Net方法，这种方法集中于减少用于TCP/IP连接的线路。

Zonit Z-Net方法结合ZPDU-G2使用。Z-Net将商业上可用的以太网应用于载流技术，正如中所用，但是使用ZPDU-G2来提供TCP/IP网关功能。这样允许任何TCP/IP以太网设备插入

1.0或被插入Zonit G1或G2插接板的

AV适配器中，从而与ZPDU-G2嵌入式控制器(单板计算机或SBC)可以对话的任何TCP/IP设备对话。这样大大减少或消除需要为必要的功能向机架运行多束网络线缆，所述必要功能诸如以太网接口的环境传感器、视频相机、UPS智能管理卡或者其他数据中心底层结构部件。由Z-Net系统提供的带宽有限，因为Z-Net系统功能类似于以太网集线器(连接到插接板和/或插入单一ZPDU-G2中的适配器的所有

适配器将“听到”它们供电线上的信号，因为它是共享导波器。

关键点是每个ZPDU-G2过滤出来自全部相连的Zonit插接板和适配器的

通信信令，以使其停止在该ZPDU-G2并且不传递到A-B馈电。这将阻止

信令被另一个ZPDU-G2或者

相连的设备拾取并将Z-net通信域仅限于连接到一个ZPDU-G2的

设备。这样将提高可用的平均每设备带宽，因为没有这种过滤的话，使用

将不切实际，因为数千或者数万供电插座在数据中心配电系统中与它的全部分支电路相互连接。这对于具有数千个端口的以太网集线器也是同样的，它将不会按比例扩大和发挥作用，在全部端口试图同时通信时，将会有许多冲突。每个ZPDU-G2为它每个

相连的设备提供TCP/IP网关。ZPDU-G2还可以作为全部

相连的设备的TCP/IP防火墙，如果需要这种安全功能的话。

在这一点，用于ZPDU每个电源(例如，A和B源)的单一收发器可以用于在相关联的线路中感生信号，并且单一信号补偿器或衰减器，如上所述，可以用于基本上防止向外部供电线进行通信传输。这大致在图6中示出。具体来说，图6示出了用于定义受控域的一组插座的控制系统600。所述插座可以包括多个插座输出口602和/或多个插接板604或可以布置在一个或多个分支电路606中的适配器(通常用于数据中心环境)。

所述插座由局域控制器608控制，局域控制器例如可以实施在个人计算机中或者包含在数据中心的PDU中的单板计算机中。局域控制器使用收发器610来将信号插入主电路612和分支电路606，用于向插座通信并从插座接收信号。信号隔离设备614，可以是如上所述的信号补偿器或信号衰减器，基本上阻止这些信号传输到外部(受控域外侧)供电线616。这种结构可以对数据中心中的A和B电源进行复制。应该理解，将全部受控插座设置在单一导波器(或者在带有A和B电源的数据中心的情况下，设置在两个导波器)上，是一种节约成本的实施方案。与单独的插座通信可以使用适当的寻址机制来区分。

信号隔离设备614可以与收发器610组合，正如在下述装置中所述。Pi滤波器是用来衰减导体通常是绝缘导线中的电信号的设备。它包含变压器芯体(电感)并且可以设计有用于该变压器芯体的额外绕组，以实现两种额外功能。

i.感知相连导体中的电流的能力

ii.插入并感知相连导体中的信令，用于通信目的(使用相连导体的收发器)。

额外绕组的设计方案可以实现，以使注入的通信信令仅向着一个方向传递到相连的导体，并且在另一个方向被Pi滤波器衰减。

D.数据中心配电操作问题

数据中心或者共建设施所面临的操作问题众多。一旦供电滑索被指定并安装，则每个机架中的每件设备的功率需求必须匹配和满足。随着时间发展，新设备到达并安装，并且任何新的功率需求必须满足并且操作干扰轻微或者不存在操作干扰，即使功率需求不同。设备可以在数据中心中重新定位，以优化冷却并满足其他约束，诸如线缆长度、物理安全性或者所有权。由UptimeInstitute进行的研究测量了49家Fortune 500在PDU方面的变化率，并且发现年变化率为12％每年。对于传统方法来说，更换数据中心中的12％的供电滑索不仅非常昂贵而且是必须的，并且这在操作上是破坏性的。

Zonit配电系统设计成满足安装的设备范围广泛并且变化率高的现代数据中心的需求。数据中心中全部电子数据处理(EDP)设备90％以上设计成插入20A 120V单相电路中。更为普遍的说，这种设备永远不会需求超过2400瓦特的功率，并且通常需要地非常少。剩下10％的EDP设备是更高功率的设备，并且通常需要208-240V范围内的30-60A输入，为单相、分相-单相或者三相功率。所以，理想的是，完美的配电系统优化成输出大多数设备所需的类型和瓦特数，但是也容易适应需要更高供电容量的少数设备。这正是Zonit配电系统要做的事。

在传统方案中，改变配电系统困难并且具有不同程度的危险。理想的配电系统将需要进行的改变局域化，以使危险和影响最小。它还允许需要进行的改变尽可能容易。配电环境中的改变可以分类如下：

表1

表1示出了更换或移动供电滑索是最难且成本最高的工作。这是实际情况，因为供电滑索为数众多，并且它们的布线空间非常有限，并且可能与许多其他数据中心底层结构元件诸如网络线路等共享。表1还示出改变电路断路器是危险性最大的工作，因为错误可能淘汰最多数量的系统。所以，我们理想的配电系统应该尽可能消除或者最小化这些改变和危险。下面是Zonit配电系统如何实现这些目标。

1.使供电滑索改变最少

Zonit系统以若干种方式来实现。

◆滑索布局由容量需求驱动并符合容量需求，而非电力或插座类型。利用三相配电和Zonit的供电相平衡法，可以实现这种情形。三相电源可以用于输送三相、分相-单相或单相电力，这覆盖了99％的目前AC供电的EDP设备类型。DC供电的设备可以利用安装在机架上的AC到DC电力整流器来支持，电力整流器是N+1的模块化设计(以匹配Zonit系统的A-B电源冗余)并且可以连接到滑索或Zonit ZPDU。

◆在建立或升级设施时，理想的是滑索的安装一次完成，因为容量规划是设计的一部分，并且通常一次性安装滑索是最便宜的。所需的其他Zonit装置仅仅是根据需要采购并配置。

◆供电容量可以匹配冷却容量，冷却容量将决定最大可能的供电容量。这意味着，你可以配置A-B 30-60A容量的滑索(为所需的最大功率密度选择需要的容量)并利用带有Zonit插接板和插接适配器的ZPDU从它们以三相、分相-单相或单相向A-B 20A电路输送，不论需要什么类型的插座。

◆供电滑索容量只能通过改变PDU的电路断路器来改变。也可以利用插入滑索并具有串联的电路断路器的Zonit适配器降低滑索容量，将较高容量的供电滑索“折损”到较低容量。这样允许滑索用于标称小于60A的EDP设备，而不用改变供电滑索的配置。这种情况的示例是需要30A单相-分相供电的刀片服务器。带有串联的30A电路断路器的Zonit适配器可以插入60A的供电滑索中，以允许需要30A供电的刀片服务器进行连接，而不需要改变供电滑索。

2.在机架上进行供电配置改变，而非在PDU上

利用囊括改变并使它们容易实现的“配置层”在机架上进行配电改变。这种情况是在Zonit系统上通过与Zonit插接板和/或插接适配器或直接插入A-B供电滑索的Zonit插接适配器结合的区域配电单元(ZPDU)来实现。使用哪种方法取决于目标电力水平。需要20A(三相、分相-单相或单相)的任何设备从ZPDU馈电。全部其他设备经由适当的Zonit插接适配器和相线转子直接从供电滑索供电。供电滑索可以在PDU处配置电路断路器，以匹配既定应用场合，或者他们可以利用包含电路断路器的Zonit串联插接适配器而“折损”到适当水平。

Zonit配电系统允许以最小的成本以及最小的危险实现所需的供电配置改变。相关的过程700可以参照图7中的流程图进行概述。例示过程700从安装(702)具有最大预期供电容量的滑索开始。在这一点，如上所述，预期标称60A的滑索足够用于许多数据中心应用场合。应该理解，具有不同标称值的滑索可以用于这一方面。

此后，确定(704)用于特定设备的电力需求。随后的处理取决于该设备是连接到PDU还是滑索(706)。在PDU的情况下，可以在向所述设备提供电力的PDU处应用(708)适当电路断路器。在滑索的情况下，可以在滑索处应用(710)电路断路器适配器。如果需要(712)更多改变，则该过程可以重复。

E.机柜中的数据中心供电重新配置问题。

数据中心环境密度逐渐增大，已经提高了在设备机柜中安装配电系统部件的难度。机柜趋向于平均保持更多的设备并且装地更满。这样减少了机柜中的工作空间量(对开始工作来说，非常小)并且使得更难于安装配电设备诸如供电板(有时称为插接板或配电单元)。为了增大设备机柜中的供电容量或者改变插座类型，可能要求从机柜去除插接板并另行安装。或者可能要求安装额外的插接板。基本的决定因素是需要多少和什么类型的电力，并且需要多少和什么型的插座来分配它们。

在设备机柜中存在3个基本的配电元素：

1.容量：可以向机柜传输多少电力

2.电路细分情况：电力是如何细分到分支电路中的，并且这些电路传输了多少电力和什么类型的电力(电流强度、电压、单相、分相-单相或者三相等)。

3.插座类型和数量：每个电路使用什么类型的插座来输送其电力并且每种类型有多少个。

满足数据中心配电需求的关键是这些元素具有灵活性，但是在占据机柜最小可能空间的前提下实现。允许在对安装在机柜中的设备产生最小干扰的情况下进行改变的安装措施和配电方法，在紧张的工作场所也非常关键。

世界范围内使用的平均机柜大部分在72”-84”高之间。这样就提供了介于40-48U之间的机架安装空间。机架空间非常宝贵，因为数据中心的场地空间和相关底层结构的投资和操作成本很高。因此，安装配电部件诸如插接板的优选方法是使用不会占用可能用于安装EDP设备的空间的方法。非常受欢迎的方法是将这些部件安装在机架的侧部和背部，位于用于安装EPD设备的空间(矩形连续空间，占据由标准机柜宽度[NEMA标准机柜为19或23”]、机柜深度[24-39”]机柜高度限定的机柜中央区域)外侧。以这样的方式进行配电的常用方法是使用垂直安装的具有所需的插座类型和数量的插接板。所述插接板足够长，以使它们可以安装在机柜中，并且每个插座靠近相关的1“U”或多个“U”机架安装空间，同时比机柜的垂直高度小。插接板较长的垂直尺寸可能接近机柜的高度，使得它能为机柜的全部高度提供插座，但是可能非常难于放入机柜和取出。如果需要改变较长的插接板，则可能需要从机柜中取出设备来完成，这样既不方便也可能需要高成本的停机时间，停机时间难于安排并且可能成本高昂。因此，希望使用改变插接板位置或安装方式(如何连接到机柜)的必要性最小或消除这种必要性的方法。

本发明提供一种针对这种市场需求的既典雅又便宜的方案。这种方案可以用于任何适当的现有设备安装机架或者机柜，或者作为设备机架或机柜设计的一部分集成。这种方案在文中称为Zonit单一或多密度插接板方法(“Zonit插接板方法”)。Zonit插接板方法允许任何单一馈电的基本上全高度的垂直插接板被多个可互联的插接板取代，例如一对或更多垂直插接板，它们可以使用单一插接板所用的相同安装支架，并且可以任意加倍(或三倍、四倍等)电力密度。注意，Zonit插接板方法可以用于尺寸不同的模块选择。所述模块的尺寸可以确定为1/N，其中N是构成所述插接板所需的模块数量。不同尺寸的模块(根据需要与端盖安装支架适配器组合)可以组合。例如，可以将半高度模块与两个四分之一高度模块以及所需的快速连接供电模块组合，以构成插接板。所用模块的尺寸选择由该应用场合所需的每模块(和模块插座)供电容量大小来决定。在组合模块时，唯一的限制是必须有垂直地安装或以其他形式安装它们所需的空间。以下描述假设最简单的情况是两个半高度插接板模块。一些四分之一尺寸的模块选择方案在图4d、4e和4f中显示。

如图3A-4C所示的一对垂直半高度插接板400设计成使它们具有与单一垂直插接板相同的安装连接件并且利用相同安装硬件工作。两个半高度插接板400利用通用设计方案构造，所以只需要一个插接板模型，并且适当的选择方案可以用在任何可能的配置中。每个插接板400a或400b可以重新配置，以使插接板可以分别馈电(图4A)或作为一对进行馈电(图4C)。它们通过连接在一起(图4A)而垂直接合在一起，或者通过将两个插接板紧固在一起并提供电力输入的快速连接机构402(图4C)垂直接合在一起。相关布线在图4B中显示。当利用任一种方法接合在一起时，它们形成单独的单元，和单一插接板一样以相同尺寸安装。在一些情况下，接合的成对插接板可以具有稍微不同的物理尺寸，所以在这些情况下，可以提供端盖安装支架适配器(403)。该适配器机械地连接到该组件端部，并且使该单元配合安装支架，以便它可以使用相同的安装硬件。如果一对插接板共享一个电力输入，则它们也如下述那样电连接在一起。

电气互联的方法，虽然描述为用于两个半高度的垂直插接板，但是也可以适配于任何适当的插接板形状，诸如叠置和背靠背垂直或水平连接的水平插接板(安装在机架中EDP设备所用空间中)。所述方法作用相同，并且具有相同的好处。唯一的区别在于安装方法，虽然也可以适配地用于一组可垂直叠置的水平插接板(此时两个半高度水平插接板替代一个全高度水平插接板)。

在例述系统中，每个半高度插接板可以发挥以下三种作用之一：

1.单独半高度插接板——在这种配置中，插接板用作单独单元。具有经由快速供电连接部的输入供电线。

2.主半部——在这种配置中，插接板具有电力输入线，并且经由快速电力连接部而连接到电源。

3.辅助半部——在这种配置中，插接板从与其相连的主半部插接板汲取电力。插接板不具有输入供电线。

通用半高度插接板设计具有若干元素。

●机械连接件机构

每个插接板设计成机械地连接另一个插接板或者电力快速连接部。每个插接板具有插入端和接收端，插入端和接收端一起滑动并且可以利用手工操作的紧固件牢固地固定。电力快速连接部具有相同的连接件设计方案，因此允许电力输入线方便地连接或拆除。由于供电线是模块化的，所以可以根据需要连接或脱开，以使插接板可以重新配置成任一种模式。

●电气连接件机构

电气连接件设计成使得所述系统总是处于安全配置。每个插接板一端具有公电气连接件(在插接板以任一种模式使用时，总是接合)，而在另一端具有母电气连接件，母电气连接件只在插接板配置为辅助插接板时才使用。这种布置结构保证了在插接板加电时，公导体不会暴露。电气连接件中额外的插销用于在智能插接板模型中实现逻辑和状态信令。这将通知每个插接板逻辑控制器它所配置的模式，主插接板模式或者辅助插接板模式。

●快速电力连接件

这是模块化电力输入与机械连接件的组合。它用于全部的主配置插接板。此外，它用于机械地连接主-主配置插接板。它机械方面具有接收端和插入端，所述接收端和插入端与插接板上的机械连接件相同。通过在快速电力连接部的一端仅具备一个母电气连接件来实现电力输入功能。这样可以仅连接到插接板上的公电气连接件。由于输入供电线仅插接到公连接件，所以无法将两个主配置插接板电连接在一起，而这正是我们的设计意图。

●统一的安装尺寸和方法

安装连接点和尺寸设计成使得对于单一全高度插接板有效的任何安装硬件将可互换地对于成对的半高度插接板也有效。由于插入电力快速连接部轻微改变了成对插接板的垂直长度，所以设置多个安装孔以适应这种长度改变，并且仍然允许其利用相同的硬件进行安装。

ASCII配置图例

QP——快速电力连接件

PH——主配置半高度插接板

SH——辅助配置半高度插接板+——表示部件如文件所述那样连接

有效的插接板组合如下：

1.一个单独主半高度插接板

在这种配置中，安装适配器可以用于允许插接板安装在全高度插接板所用的相同支架中。它具有供应输入电力的快速电力连接部，但是没有连接第二插接板。

配置——QC+PH

2.两个主半高度插接板(主-主)

这是两个主半高度插接板，每一个在其公端具有快速电力连接部。它们之间的快速电力连接部仅能电连接到一个插接板，但是可以将两个插接板机械地连接在一起。

配置——QC+PH+QC+PH

3.一个主和一个辅助半高度插接板(主——辅助)

在这种配置中，每个半插接板机械地和电气地连接在一起。通过将其公连接件连接到另一个插接板的母连接件，所述辅助插接板从所述主插接板汲取电力。

配置——QC+PH+SH

4.一个主半高度和根据需要的许多辅助半高度插接板(主-辅助-辅助-……)

在这种配置中，主插接板根据需要给许多辅助插接板馈电。这是一项新颖的特征，但是通常限于不寻常的状况，诸如在插接板在机架外使用时，例如铺设在较长的实验室测试台顶部上。

配置——QC+PH+SH+SH+SH+……(根据需要的多个SH)

这种方法具有若干优势：

1.机架中的单一全高度插接板可以由使用相同安装硬件的处于相同空间中的两个半高度插接板替换(垂直高度轻微差异，取决于成对插接板配置成主-主组合还是主-辅助组合)。此外，单一半高度插接板可以用两个四分之一高度插接板来替换，如图4D和4E所示。利用适当设计的、不需要从机架拆卸的安装硬件来改变插接板，这意味着可以在不改变安装支架或插接板在机架中的位置的情况下更换或重新配置插接板，是一种现实的好处。

2.替换单一全高度插接板的两个半高度插接板分别可以具有独立的电力输入，所以给插座馈电的电路数量可以加倍。这种特征可以用来提高供电容量以及完全相同的位置上的每插座功率以及机架中的空间，所以随着在数据中心的使用寿命中部署密度升高，提供了便利的增长路径。

3.两种不同类型的电路(用于主半高度插接板)和/或不同类型的插座(用于单相、分相-单相或三相馈电的主或辅助插接板)可以利用相同的安装支架和插接板位置在机架内输送电力，这又是灵活性的一种提升。注意，在我们的设计中，虽然插接板模块可以使用来自ZPDU的单相电力，但是它可以(并且通常)构造有输送并流过(图4b)全部三相所需的布线和连接件，允许使用两相电力或三相电力的插接板模块连接，以形成插接板。

4.在拥挤的机架中，较之将一个巨大的全尺寸插接板放入机架来说，更容易将两个半高度(或者4个四分之一高度)插接板放入机架，然后将它们连接在一起。这在非常拥挤的机架中是非常重要的，在这种情况下，如果不取出已经安装并运行的数据处理设备，就改变插接板类型是困难的或无法实现的，而所述取出操作需要难于安排并且可能成本非常高的停机时间。

这种插接板设计为数据中心操作者提供了巨大的灵活性并且改善了使用的便利性。它们可以是位于完全相同位置的单一或密度加倍的插接板，并且可以在不改变设备机柜中的安装硬件的情况下，互换它们。而且在不改变机柜安装硬件的情况下，在使用两个主配置插接板时，它们可以混合不同的电路和任何插座类型，而在使用单相、分相-单相或三相馈电时，混合用于主-辅助配置的插座类型。这种方法使得设备机柜中的配电配置改变实现起来更容易且更迅速。最终结果是降低了成本、减少了工作并且减少了可能的停机时间。

在拥挤的数据中心环境中，这些供电问题还可以利用侧部访问插座系统来解决。侧部访问系统的实施方式在图15中示出。在例述实施方式中，至少一个插接板1506安装在数据中心设备机壳1500上。如上所述，所述机壳可以例如是机架或机柜。在任何情况下，机壳1500包括许多设备安装槽1501，为了例示清楚，在图中仅示出了一个设备安装槽。例述机壳1500是具有前部1502、与前部相对的背部、第一侧部1504和与第一侧部1504相对的第二侧部的机柜。该机柜通常具有矩形构造。在这种情况下，机柜前部1502的边到边的宽度为19英寸。第一侧部1504的深度大致大于机柜前部1502的宽度。

应该理解，在数据中心环境中，不同宽度和深度的机柜是常见的，并且供电板1506可以制作成适应任何这种机柜。在例示实施方式中，机柜深度例如可以是24英寸、27英寸或41英寸。因此，应该理解，机柜深度大致大于机柜宽度，所以供电板1506可以像期望的那样容纳更多输出口1508。在例示实施方式中，供电板1506可以包括例如超过10个输出口。在机柜深度为24英寸的情况下，供电板1506可以包括设置在供电板上成单列的至少14个标准NEPA三管脚输出口。如果机壳1500的几何形状允许，则供电板506可以具有设置成多于1列的输出口，用于更大的容量。在例示实施方式中，机壳包括高度为1u的架板。供电板1506的尺寸确定为结合这种尺寸的架板使用。

如图所示，第二供电板1510可以沿着机壳1500的第二侧部设置。通过这种方式，可以针对架板提供大量的输出口。例如，第二供电板1510可以基本上与第一供电板1506相同。作为替代，用于板1506和1510的供电线可以从供电板1506和1510的相对端延伸，形成镜像的右侧/左侧配置。此外，第一和第二供电板1506和1510可以与单独的电源关联。如上所述，对于特定的重要设备来说，希望具有从第一和第二源交替供电的电力，以保证及时在其中一个源发生电力中断的情况下，也可以连续操作。例如，其中一个源可以是防故障源。这种设备通常包括第一和第二供电线。在例示实施方式中，所述供电线其中一条可以插接到第一供电板1506中，而另一条供电线可以插接到第二供电板1510中。供电板1506和1510然后可以连接到单独的源，例如经由配电单元(未示出)连接。

作为替代，第一和第二供电板1506和1510(它们仍与单独的电源关联)可以是经由自动切换单元1512供电的设备。一般来说，自动切换单元1512感知与电源(在这种情况下，与其中一个供电板1506或1510关联)有关的电力失效并自动切换到备用电源(在这种情况下，与另一个供电板1510或1506关联)。通过这种方式，全部设备可以连接到两个电源，即使所述设备可以具有单一供电线。

虽然供电板1506和1510在图中示出设置在机壳1500的侧边缘，并且与机壳1500的前后轴线对准，但是应该理解，供电板1506和1510也可以与侧边缘隔开一定距离，例如为插头和供电线提供空间。此外，供电板1506和1510可以相对于机壳1500的前后轴线成角度，例如，以容纳更多的输出口，或者有利于从机壳1500的背部访问所述输出口，正如希望的那样。

F.数据中心在插座处的供电管理、监视和安全问题

插座层面的供电监视和管理特别是数据中心市场中需求逐渐增加的特征。对电力的理解从廉价商品向具有相关环境和气候影响的昂贵资源的转变，正在积极扩展。这种转变与数据中心环境迅速耗电量的增长(美国从小于年用电量的1％到将超过3％)相结合，推动了对监控用电量能力的需求。数据中心管理者所希望的另一个基本能力是能远程开关供电插座。这对于共建设施或“关灯”数据中心特别有用，这些设施或中心在现场只有很少的操作人员或者没有操作人员。而这就是Zonit第二代插接板所提供的特征。

许多数据中心管理者具有设施操作背景，但是没有很强的信息技术(IT)背景。对于这些管理者而言，IT安全是更为严重的问题，因为需要多层面地理解IT底层结构来掌握各种IT安全问题的优缺点。此外，很少有数据中心管理者拥有具备IT安全专长的工作人员，并且在这个领域必须依靠企业IT资源。这样使得他们对于攻击者破解配电管理系统并掌控远程关断数据中心电力的能力的可能性感到不安。这是他们的直接责任，并且有时他们应对此负责，因为即使他们没有直接报告，也应有技术来实施并保持所需的IT安全以保证阻止攻击者。

这种情况的结果是，虽然大多数数据中心管理者倾向于具有每个插座监视和开关能力，但是它们害怕攻击者掌控插座并将它们关断。市场通过提供两种供电板来应对，即可以监视和开关的和仅可以监视的。这样迫使数据中心管理者在部署期间选择他希望的供电板类型，并且如果他因为一些原因需要从一种类型切换到另一种类型，他必须换出受到影响的供电板，这样做既繁重，通常又迫使他购买比需求更多的供电板，以便在需要的时候他具有两种可用类型。

我们发明的针对市场需求的方案既典雅又安全，并且在以下称为Zonit安全模式供电板。Zonit配电系统——第二代1，包含位于其供电板内的每个插座的监视和开关。所述插座经由继电器装置进行开关。所述继电器利用单独的控制电路促动，所述控制电路可以经由Web接口或其他装置进行远程控制。所述继电器控制电路在逻辑控制的电力开关和插座之间插入简单的多位置开关，所述多位置开关可以实施为钥匙控制地开关800(图8)，当然也可以使用不可锁止的开关。它被手工操作并且具有4个位置：

1)所有插座被监视并可以进行开关；

2)所有插座锁止到开/关配置的最后设置，并被监视。

所有插座通电并被监视、所有插座断电。所述开关是安全超控器，仅能手工控制。它控制插座的功能特性，或者在插接板802的情况下，控制多个插座的功能特性，如下所述：

1.在位置1，所述超控开关闭合，并且继电器逻辑控制电路控制电力何时导向A型继电器。所述电力用于打开继电器，瞬时或无限期关断插座，所述插座将使得相连的设备参加动力循环或被关断。该位置还允许监视每个插座的状态。

2.在位置2，所述超控开关设置到通知供电板控制逻辑不要接受任何新的配置指令的位置。插座停留在超控开关转到位置2之前它们所处的开/关状态，并且插座监视停留在每个插座的先前配置。

3.在位置2，从控制电路到继电器的电力被该开关位置切换到插座。插座可以受到监视，但是它们无法被关断，因为没有向A型继电器输送控制电路电力，无论控制逻辑的动作如何。在该位置，所有的插座将保持在“开”状态。

4.在位置3，继电器控制电路电力被“锁定”，打开A型继电器并关断全部插座。同样，它也无法被控制逻辑超控，因为它硬线连接。

应该注意，这种方法可以用于其他类型的继电器(B、C等)以及由AC电力供电的继电器。关键点是将开关机构用作插座控制逻辑的安全超控器。例示实施方式使用A型继电器以提高可靠性(在插座通电时，继电器断开，最常用的状态)并且使用DC供电的线圈，但是AC供电的继电器也可以用于该方法。

这种机构允许数据中心管理者以他感到舒适并绝对信任的方式和层面，从物理上安全地选择插座或插接板的功能模式。这样又允许他仅购买一种类型的插接板，而该插接板可以通过转动钥匙而发挥任一种作用，管理并监视或者仅监视。这是一项重要的改进，节省了数据中心管理者的时间、劳动和资金，并且避免了操作混乱。

另外的安全性是实施通信协议(例如Z协议)指挥用于插座的控制逻辑，作为不公开的专用安全方法。它优选具有简单可靠的密码机制并且与更高层面的控制功能(网络连接和Web接口)分开。攻击者将非常难于理解和破解。这需要物理上访问硬件并重新加载固件，对于在进入受到控制并受到监视的数据中心中，这两种情况对于攻击者而言实际上是不可能的。

G.数据中心的独特用户接口特征

现场配备很少操作人员或者不配备操作人员的共建设施或“关灯”数据中心存在针对它们的设施中它们的配电量使用情况的特定操作需求。一些数据中心和共建设施现在已经达到非常巨大的规模，高达250000平方英尺或以上。它们具有绵延不断的成排成排的机柜。它们全都看上去类似，除了标签之外，如果存在的话。访问机架中的设备的人员可能在理解能力、专长以及在数据中心工作经验方面差别相当大。在共建设施，即客户人员也(或者在某些情况下，只有他们)能访问设备并在其安装或移动时，将其插入电力系统的情况下，这种情况尤其真实。

市场上的其他变量是在机柜中逐渐采用了三相电力，因为电力需求逐渐增长。三相电力不同于大多数IT人员所熟悉的传统的单相电力。你插入了哪个插座、相线和支路可能都有影响，或者通常都有影响。存在必须管理和监视的更多的复杂性。发生错误的概率更大，特别是对从未接触过三相配电的用户来说，更是如此。

通过在机柜层面通知用户它们需要处理的配电信息，本发明满足了这种市场需求，但是可以经由Web接口进行远程控制。这意味着远程数据中心管理者或者操作者可以采取行动或者数据中心内能访问Web(电话、PDA、膝上电脑、公共计算机等)的个人可以采取由他们在机柜中看到的情况所反映的行动。

这种情况通过一个或更多个定位在插座旁边(在插接板的情况下，为多个插座)LED(可以是白色或彩色)或者电路断路器(位于机架中，或者位于配电单元的壁上)来实现。LED具有多种功能，它们可以用于照明或根据它们单独或者作为集合或者子集的颜色、闪烁模式或者开/关状态表达信息。作为替代或者另外，所述信息可以经由LCD或LED显示器350(图3C)来传达。有关电源(A或B)、相线、电路关联的信息也可以由供电板配置(例如，A和B源可以位于不同的立柱中)以及插座的颜色编码或者相邻的面板区域来提供。

这样提供了若干独特的能力，并且还可以开发出更多：

1.机柜或部件标识和照明

LED现在出现了高输出、高效率的变体。这允许更明亮地照射设备机柜的内部，这样既标识该机柜又照亮了该机柜的内部，有利于在其中工作。机柜内部通常不具备内建照明装置，并且房间照明装置也照明不良，房间照明通常昏暗以节省能量。而且，照亮部件可以使其更容易识别。

2.插座和电路断路器位置

这为从Web接口确定特定的插座或电路断路器提供了能力，然后通过该插座或电路断路器上的LED闪烁图案来标识其本身。这样保证了在对配电结构进行改变时，诸如在安装、拆卸或移动一件设备时，识别出正确的插座或断路器。这对三相电力特别有用，因为你可以同时识别出插座和控制它的电路断路器。

3.插座相线位置

在三相配电中，这是非常有用的能力。正确识别出特定插座或电路断路器通电的电力相线并不平凡，特别是对于三相电新手来说。数据中心管理者可以告诉技术人员或者用户，根据他在三相UPS中看到的情况“插入X相线”，因为他知道三相电力负载应该平衡，以实现最佳效率。但是，在机柜实施改变的人员可能经历痛苦的时间来找出哪个插座在哪条相线上。本发明使得这种情况变得普通，仅仅使用Web接口来选择模式，其中插座上的相线显示出来。

4.插座和电路断路器状态和错误代码

LED通常用来指示电力插座或者电路断路器状态，但是他们通常仅为二值性(LED点亮＝通电，LED不亮＝断电)。单独或者成组使用它们来指示其他类型的信息(电压低或高、支路错误、电流强度处于/超出范围、供电质量处于/超出范围，等等)的能力非常广泛。

本发明赋予在数据中心从事管理和工作的人员上位用户接口，以便彼此交互以及与配电系统交互。关键点在于，LED可以结合Web接口使用，从而为工作人员提供更好的方式，以可靠并正确地实现基本配电配置变更并且获得信息和指导，并且可以被告知设备机柜内的问题。

H.数据中心供电容量供给管理问题

在数据中心或共建设施中，供电容量供给管理带来了操作和升级问题。在共建设施中，这种情况尤其真实，因为电力几乎总是被支路售出并提供给设备机柜。最常见的售电类型为20A、120V单相电路，这种电路设置给每个机柜或者部分机柜。这种部署类型的问题在于不灵活，要求供电滑索改变来改变容量水平，并且如果碰到极限，则产生的电路断路器脱扣可能让与该电路连接并且没有冗余馈电的全部设备断电。

这种问题对于设备部署来说，要比想象的情形发生地更频繁。这是因为很少有数据中心或IT工作人员测量或研究每件设备汲取了多少电力。这种研究很难完成，因为制造者并没有针对它们的设备每种可能的可选配置给出功耗图，并且在最恶劣的情况下，它们公布的数字通常非常不现实。所以，流行的做法是“插上它并且看看它是不是工作！”。

传统分支电路的另一个问题在于，它们必须过容量供给，以满足峰值需求，而不是平均需求。这种情况发生的原因是峰值需求发生在冷启动场合下，此时连接到该分支电路的全部设备同时启动。从电力供应件汲取电流和风扇以及磁盘驱动器旋转产生的负载是最高负载点。这意味着全部分支电路仅能加载到它们标称容量的大约80％左右，所以它们有足够的净空来处理冷启动涌流水平。

Zonit配电方法以独特且有用的方式解决了这种供电容量管理问题。Zonit系统方法在于实施“虚拟电路断路器”，这种虚拟电路断路器可以应用于单一或任意一组Zonit系统电力输出口。虚拟电路断路器是利用每个插座处的专用硬件装置实现的软件限制。它利用用户选定的一组策略在分支电路断路器极限以下以及高达该极限时发挥作用。供电策略控制插座状态(开/关)以及插座如何单独动作以及单组或多组定义的插座如何动作。最常见的定义插座组是一个单独的插座、一条分支电路上的全部插座、或者分配给给特定客户或者任何其他功能或策略分区的全部插座。

所述使能装置优选具有以下最小能力：

1.在插座层面快速测量并通知电力使用情况和电压。也可以使用其他测量点(诸如在供电滑索的输入处)，但是并不必须。测量频率和精度必须足以允许处理单元计算分支电路容量是否被过分汲取，并且在实际分支电路断路器脱扣之前对其采取措施。

2.监视并总和电流和/或电压值的处理单元或多个单元(可以集中或者分布，并且可以单级或多级)。它们也负责施行当前供电策略。

3.允许所述处理单元判断哪个可控插座位于哪个分支电路上的方法。这可以通过设计电连接的拓扑结构或者与该插座通信的通信协议如何工作，或者两者相结合来实现。

4.受到开-关控制并有能力快速打开和关断的插座。响应速度必须足够快，以使插座可以在通常分支电路的热磁电路断路器在轻微到中等过流场合脱扣打开之前关断。

5.允许数据中心管理者向处理单元确认哪个设备插入哪个插座的能力，以使可以根据该信息决定供电策略。

Zonit配电方法允许以下功能。

1.电力监视用于确定分支电路是否将会因电流变化而使其电路断路器脱扣(新设备插入，现有设备故障等)。如果存在过容状态，则处理单元可以提前(preemptively)动作，通过关断该电路上的一个或多个插座来防止电路断路器脱扣。关断哪个插座是可由策略控制的决定，它可以最后打开、首先关断、定义的优先关断序列、最高电力汲取插座、使得电力汲取低于该电路的硬性电流强度极限所需的最小负载，等等，就是说可以使用任何预先定义的标准。

2.为该设施中任意一组插座定义给定的电力极限。它们可以是，但不是必须是在同一个分支电路上。这是一种利用虚拟电路断路器设定的容量供给软极限，并且可用于设施，诸如希望以容量极限销售电力的共建数据中心，并且在客户为更多容量付费时，有能力改变该极限。这对于这些设施来说非常有用。它可以与电力报告相结合，向客户显示他们使用了多少电力并且哪个单元使用的电力最多。

3.在负载下降或者从冷启动场合上电时，控制插座和/或适配器再次打开的顺序和时序。在打开信息技术底层结构时，控制设备通电的顺序是非常有用的能力，因为为了实现可靠的启动，一些设备和服务需要以特定的顺序启动，从而可靠地提升。这在Zonit电力系统方法中通过允许数据中心操作者将特定设备与插座或多个插座关联，然后为该组或多组中的全部定义设备设定设备通电顺序来实现。而且，电子数据处理(EDP)设备(在开始供电，风扇和磁盘启动时)的启动涌流汲取通常是最高的电流汲取时间。将连接到特定电路的全部设备启动排序，协助保证涌流最大值不会使分支电路断路器脱扣。

4.实现智能、预规划的甩负荷的能力。在市政电力管制或停电期间运行数据中心产生的难题是如何管理电力负载。在市政停电期间，或者如果用于紧急发电机的燃料用完并且UPS电池开始耗尽，备用电力设施(电池和发电机)可能具有或者也可能没有足够的容量来为整个数据中心供电。在传统数据中心中，工作人员必须快速决定关断哪个设备以及以什么顺序关断。在这种情况下容易发生错误，并且导致不利的服务中断。

Zonit供电系统方法允许根据数据中线管理者选择的任何标准，预规划地、多阶段地以及时延控制地智能关断数据中心设备。这样允许数据中心和共建管理者根据需要赋予关键服务、客户等优先的正常运行时间。

该过程900可以参照图9的流程图进行概述。例示过程900从建立(902)用户选定的策略开始。这些策略可以定义例如多件数据中心设备断电(或保持供电)的期望优先级，和/或这些设备上电或断电的期望顺序。如上所述，策略还可以用来实施软件电路断路器。然后确定(904)接收这些策略的电力输出口。例如，用户可以进入与每件设备关联的输出口，或者可以根据供电特征标记具体的设备或设备类型。虚拟电路(一个插座或一组插座)和软件电路断路器(对每个虚拟电路进行限流)可以通过允许施行所述策略的方式进行定义(906)。

在使用过程中，与各个插座、分支电路或者其他数据中心细分区域关联的电力使用情况和电压可以测量(908)并将其通知给负责施行所述策略的控制器。然后，所述控制器可以监视(910)电力使用情况和电压，并且将这些值与适当策略比较。在发现违反策略时，可以根据该策略将一个或多个插座关断(921)。应该理解，在特定的情况下，可以采用除关断插座电力之外的方式解决违反策略，例如通过限制给该插座供电或发出警报。

然后，所述控制器继续(914)监视被监视插座的电力使用情况和电压。在导致违反策略的情形缓解时，可以根据该策略给该插座上电(916)。例如，所述策略可以定义为与各个插座关联的各件设备上电的优先级或顺序。

I.数据中心配电容量升级问题

在数据中心环境中，我们正经历供电容量快速增长的时期。目前美国数据中心耗电比率已经从不足1％增长到估计快到3％，增长了三倍。这种情形被众多因素驱动，诸如CPU功耗率年增长因子为1.2(每四年产生2倍增长)；和增加数据中心部署密度的愿望，以使数据中心所需巨额资本投资的回报最大化。

这些趋势的结果是数据中心数量增多，这些数据中心没有向场地上的设备供电的足够输电容量。数据中心管理者害怕电力升级，因为它们非常具有破坏性，需要难以协调的停机时间或者其他痛苦的措施。给数据中心的配电系统升级是艰巨的任务，有大量问题必须仔细处理。在两个主要区域必须对输电容量进行升级，核心底层结构(电网馈电、UPS、电池容量和配电单元(PDU))以及配电元件(从PDU到机架的供电滑索，从地下或者悬空)。升级数据中心场地的配电系统是该过程最痛苦的部分，原因如下：

1.空间紧张，并且“带电”导线管无法重复使用

在初始建造时，为数据中心供电所需的导线管的布局发生在空间受限的环境中。为升级后的电力容量重新配置导线管，你必须将该导线管内的所有导体断电，如果你试图让停机时间最短，则难于实现。这是国家电气规范(NEC)所要求的。如果冗余的独立统一A-B电源不是原始数据中心设计的一部分，(大多数陈旧的数据中心以及几乎全部共建数据中心是这样)则原始供电滑索通常必须留在位置上，并且运行新导线管。这是痛苦且昂贵的过程，因为地下或高空空间难于到达，并且地板下的新导线管占据通风空间，降低冷却效率。而且，在这些空间中工作很困难并且必须小心完成，以便现有的网络线路底层结构(光纤和铜线)、供电滑索、冷却线路等不被破坏。这样提高了劳动成本因此增加了花费。升级数据中心的优化方式是一个区域一个区域的进行，每个区域由一组机架构成，但是为了这样做，必须存在可用空间在一个区域升级之前将其清空，并且这需要关断一组设备来实现。

2.需要多次停机，增加了企业服务损失风险

被升级的每个机架必须在某个点停机，从而切换到新升级的电力。每次停机必须进行安排，并且具有其自身的一组风险。现代IT底层结构以及它们的应用程序的相互依存性非常复杂，并且不可能总是全部知晓。单独一件设备可能提供没有人认识到依存于该设备的底层服务。当发生电力切换时，依存于该服务的更大商业功能将停止，并且这种情形可能成本非常高。

从冷启动或中间状态成功重启IT底层结构以及在其上运行的应用程序，是非常依赖具体场地以及危险的。大多数企业场地从未测试过他们的信息系统的这个方面。为了正确地实现，你必须知道网络、系统和应用服务启动的顺序和时序，并且已经测试过并保证其有效。在任何复杂的企业环境中，如果你只是同时给每样东西上电，通常并不是所有服务都恢复正常。如果你给特定的子部件断电或上电，也可能发生问题。需要人为介入和手工重启或者服务停止/启动来让每样东西工作正常。更糟的是，偶然会发生服务配置或数据崩溃。存在这些问题时发生的停机时间可能情况严重，并且难于诊断和修复。

有三个地方可能需要升级配电系统，即PDU、供电滑索和设备机架；或者在使用总线排的数据中心中，有两个地方，即总线排和设备机架。传统方法需要升级所有这些区域，以提高配电容量。Zonit系统方法设计成让需要升级的区域数量最少，并且让每个升级过程尽可能容易且非破坏性。

1.PDU升级

PDU具有两个基本的电力约束，即它们可以分配的电力总量和它们可以安装的电路断路器(站点)的数量。Zonit使得更少数量的更高容量的供电滑索来支持给定数量的机架。这样又使得所需的PDU站点数量最少，这样协助防止需要对PDU升级。如果与用于最常见类型的EDP设备的同等电力容量相比较，30A(最低容量)三相Zonit规格的滑索与单相20A滑索的比率是4∶1。

2.滑索升级

Zonit系统设计成尽可能避免或消除对供电滑索升级。如果客户在建造时统一部署60A容量的滑索，则Zonit系统支持20-60A的三相、分相-单相或单相的任何电力需求，而不需要改变任何供电滑索。如果客户部署30-60A的混合容量，对于60A的Zonit规格滑索线路来说，则只需要改变PDU电路断路器来升级供电滑索容量。如果客户需要升级30A的供电滑索(带有30A的供电滑索线路)，则较之部署新的供电导线管，对于传统方法来说，更容易部署新的Zonit预制供电滑索，因为Zonit滑索是预制的、灵活的，并且不需要安装任何导线管。

3.总线排升级

在升级时，总线排系统带来了特殊的挑战。简单地说，总线排通常为如此多的机架供电，以致升级非常非常痛苦，因为没有办法将整个总线排断电，以使它供电的仅一些机架断电，就像针对PDU和供电滑索所做的那样。最佳选择是将总线排部署成A-B对，并且一次升级一个源。唯一的其他方式是从总线排断开每个设备或插接板，并且将其移动到另一个电源。这使得升级非常困难，因为停机时间难于安排并且随着必须一次断电的系统数量增加，难度也增加。利用带有总线排的Zonit配电系统，可以缓解这种情况，因为每个ZPDU可以在A和B侧任一侧断开并重新连接到与正在升级的总线排独立的另一个电源，正如以下在Zonit升级方法中所述的那样。

4.机架升级

机架供电容量升级中的常见问题是每个插座的配电。存在太多插入每个20A电路的渴求电力的服务器。Zonit系统方法允许以若干方式方便地解决这个问题。

◆升级进入ZPDU单元的电力输入

ZPDU单元具有可以根据需要改变的模块化输入组件。该单元的内部配电线束标称最大60A，所以它可以接受30-60A的三相Y形配置的电力。如果ZPDU从30A输入升级到60A输入，则每个插座的配电将加倍。通过设计成在机架处输送三相电力并在这里指定电力类型，Zonit方法允许进行这种升级。ZPDU装置设计成利用该方法的这种特征的优势。

◆增加每个机架的20A电路的数量

Zonit“双重”供电滑索设计成以完全相同的形状系数替换Zonit标准尺寸(66”)的垂直供电滑索，使得相同数量插座使用相同的机架安装支架。这样将以相同的形状系数将每个机架的配电加倍。每个双重供电板插入ZPDU的机架上的20A三相L31-20R输出口中。通过插入两个L21-20P输出口(相对于用于标准供电板的L21-20P输出口)，所述“双重”供电板传输两倍的每机架电力。同样，Zonit配电方法使得这种操作可行并且方便。

Zonit“双重”供电板也可以设置成“单重”变体，其使用以相同的形状系数连接在一起的相同的2个半尺寸插接板作为单一全尺寸垂直66”插接板，并使用相同的安装支架。但是，“单重”变体无法让电力密度加倍，这两个半尺寸插接板电连接在一起，以使它们仅具有一条共用输入供电线。单重的优势在于，更容易安装和从机架拆卸(类似于双重)，因为它分成两个半区。较之试图将66”长的单一插接板放入机架并安装，更容易将两个半尺寸插接板放入机架然后接合它们。

5.在不发生任何操作停机的情况下升级机架供电容量

Zonit升级。根据本发明的方法利用了两个元件，这两个元件在结合时，允许在机架中以最小的破坏升级ZPDU供电容量。该方法与基于Zonit系统的升级方法相结合，以允许在停机时间很少或者没有停机时间的情况下进行升级，而且不必对供电滑索或PDU(或总线排)进行任何其他改动。更好的是，对于Zonit系统的部署元件进行改变，将使得对机架中的电力连接改变最少。这些特征的组合，使得zonit系统成为对数据中心管理者非常具有吸引力的选择。这些元件是先前描述的模块化A-B电力输入连接件，第二，支持所述系统输送的最大电力容量的ZPDU单元的内部元件的设计规格(布线线束和电力断路器)。总之，通过仅改变模块化的输入线，允许将ZPDU升级到更高的供电容量。Zonit配电系统的其他元件(插接板、Zonit插接适配器或者插入它们的设备)不受影响。每个插座上可用的平均电力升高，支持更高的电力部署密度。这是Zonit系统的独特特征，其他基于机架的配电产品没有这种能力。

采用Zonit配电系统的统一的独立A-B特征，利用下述方法，可以以最小的操作影响，实现对配电容量升级。每个ZPDU单元设计成以相同且独立的A-B电源供电。这样允许以两种方式当场实施配电容量升级。为了实现不停机升级所需的全部条件是，机架中正在进行电力升级的设备冗余地连接到正在升级的ZPDU或者冗余地连接到两个ZPDU单元，一个单元在A电源上，另一个单元在B电源上。第二种选择保证ZPDU单元以及配电系统的全部其他元件(电源、供电滑索、插接板或插接适配器)具有冗余度。机架中设备的冗余电力连接经由Zonit系统中的两种方法其中之一来实现。

1.双重或N+1电力供应/路径设备

这是用于企业任务关键设备的正常配置。也是部署Zonit配电系统，使得一对A-B电源线经由A-B插接板或适配器将每个设备连接到Zonit ZPDU的优化方法。

2.单一电力供应/路径设备

用于这种设备的推荐Zonit部署配置是使用A-B相连的自动转换开关(ATS)来保证该设备总是连接到从Zonit ZPDU可用的A-B冗余电源。ATS在PCT申请PCT/US2008/057140中有描述，该申请通过引用包含在本说明书中。根据每个机架上这种设备的数量，ATS是1U形状系数设备或者Zonit微型ATS。将机架中的设备冗余地连接到A-B源，允许两条电力输送路径其中之一(A或B)断电并断开。如果只有一个ZPDU 1000或1002给正在升级的机架1004供电(参见图10)，则A 1006(或B1008)侧断开，插接板和/或连接到该ZPDU的适配器移动到临时ZPDU或者附近部署的其他ZPDU上的未使用输出口。然后，正在升级的ZPDU另一侧可以断电，断开，并且所述单元通过改变电力输入线而在机架中升级，并且步骤反转。如果机架1104中的电力从两个不同的ZPDU单元1100和1102(参见图11)供电，则正在升级的ZPDU可以断电并断开，并且不会有设备保持未供电。然后，该过程甚至更简单，让正在升级的ZPDU断电，改变模块化输入线，升级供电滑索并且给该单元重新上电。较之在标准方法中升级配电所需的步骤，更快速和简单。

由于Zonit配电系统是给1至4个机架供电的模块化系统，所以该过程可以一再重复，直到整个数据中心实现供电容量升级。这样将工程分割成更小、更容易管理的步骤，每个步骤基本上相同。Zonit系统统一的模块化性质，使得这种可重复的ZPDU单元到ZPDU单元的过程成为可能。

所以，为了总结Zonit系统方法，现场供电容量升级如下所述来实现：

1.利用Zonit配电系统统一的A-B电力输送能力，将机架中正在升级的设备冗余地连接到由一个ZPDU(图10)或两个单独的ZPDU单元(图11)馈电的A-B电源。第一种方法具有为机架的每个区域馈电的一个ZPDU单元，第二种方法交织来自两个ZPDU单元的电力，以保证每个机架具有来自两个ZPDU的电力并且两者都不是单一失效点。两种方法都实现了非常高的可靠性，因为每个ZPDU具有独立的A-B电力输入，并且在每个ZPDU单元中具有独立的A-B电力路径。

2.正在升级的ZPDU单元断电并断开，如上所述。Zonit制作用于此目的的三相延伸线。

注意：如果在升级过程中，需要具有最大可靠性，则断开的A和B电源都可以重新连接到临时A-B替换源。Zonit系统的统一性质使得发现这种源比较容易。

3.正在升级的ZPDU断电并断开，如上所述。Zonit制作用于此目的的三相延伸线。如果在升级过程中，需要具有最大可靠性，则断开的A和B电源都可以重新连接到临时A-B替换源。Zonit系统的统一性质使得发现这种源比较容易。

4.通常向正在升级的ZPDU馈电的A-B滑索对现在断电并升级容量。这可以利用两种方式其中之一来实现。

i.如果滑索原始部署了可以进行升级的规格足够大的布线(Zonit推荐操作)，则滑索所需的唯一改变就是将PDU内的电路断路器改成更高容量，并将滑索中的输出口插座改成更高容量的版本。

ii.如果需要更换滑索以输送更高的容量，则使用MC线缆的预制Zonit滑索可以转出、布线、约束，并且在旧滑索“带电”的同时安装新插座。如果空闲PDU狭槽可用，则新滑索可以利用不同的PDU断路器狭槽，并且在旧滑索断电之前，可以使新滑索带电。这种技术减少了进行切换所需的时间，因此使得仅在一个电源(A或B)上运行的风险可能可以接受，如果只需要非常短的时间窗口使旧滑索断电，断开通到ZPDU的模块化输入，然后连接来自新滑索的新的模块化输入并使其与ZPDU上电的话。这一过程可以在数分钟内完成(在UPS的电池备用时间内)，因此基本不可能因在一个电源上持续了较短的时间周期而导致停电。所需的步骤较少并且重复性更好，带来了最可靠的结果，这对于数据中心电力升级至关重要。

5.如果使用总线排给ZPDU单元供电，则连接到单一总线排的全部ZPDU单元可以移动到替换电源，如上所述。然后总线排可以断电并升级。

图12提供了该过程的流程图。例示过程1200可以涉及提供(1202)具备替换电源的单一ZPDU，所述替换电源用于给一件设备供电；或者提供(1204)具有替换电源的多个交织ZPDU。所述设备然后经由单一或多个ZPDU冗余地连接(1206)到所述替换电源。在这一点，实施冗余连接的方式取决于该设备是否包括两条供电线(1208)。如果是的话，则供电线可以连接(1212)到与单一或多个供电板中的不同电源关联的插座。如果所述设备只包括一条供电线，则所述设备可以经由自动转换开关连接(1210)到与不同源关联的插座，如上所述。

在所述设备如此冗余连接到多个电源的情况下，通过将正在升级的ZPDU的侧部断电(1214)，可以开始升级。然后，例如通过改变(1216)输入线和正在升级的滑索，进行所述升级。已经升级的ZPDU侧部然后可以重新供电(1218)。

J.数据中心供电质量监视和调试问题

供电质量是数据中心或共建设施中的重要问题。在数据中心供电分配中存在可能影响供电质量的众多潜在问题。一个问题是范围大。常见数据中心具有许多分支电路，其数目可能成千。插座和相连设备的数目可能成千上万。在试图发现并隔离供电问题时，这些数字可能造成严重的问题。传统供电质量测量仪器通常限制于8通道(4个供电、4个电压)。这限制了配电拓扑结构中可以同时采样的点数，并且使得非常难于发现特定类型的供电问题，诸如可能影响广泛的分支电路的地线环路。

Zonit配电方法以独特的方式解决了这种供电质量管理问题。Zonit系统方法在全部Zonit G2 ZPDU单元和Zonit G2智能插座和/或适配器上实施供电质量监视能力。G2 ZPDU单元可以监视它们的A-B分支电路输入和每个智能适配器以及全部智能供电板插座上的功率和电压。这种能力为用户提供了标准化的、实时传感器阵列，该传感器阵列覆盖了整个数据中心配电系统，是一种独特的特征。嵌入配电系统中的标准化传感器阵列相对于传统孤立测试仪器的优势众多。

1.标准化的传感器对于类型相同的传感器位置(分支电路、适配器、供电板)全部相同，并且传感器位置、几何结构以及相关电路对于每个位置类型也相同。由于它们以相同的硬件读取电流和电压波形，并且硬件是同一的，所以同类传感器之间的读数可以直接比较，并且全部传感器读数可以归一化，以使真正改变的变量被隔离出来，并且可以精确地测量真实改变量。在试图隔离数据中心的较大部分上可见并因此在从配电系统拓扑结构中的不同位置测量时仅少量改变的电气问题时，这种设置特别有价值。

Zonit已经研制出用于以经济、节约空间并标准化的方式测量供电电流和电压的独特传感器装置。我们通过采用感知电流的绕线继电器w/B型继电器来实现这种效果。每个Zonit智能插座使用B型继电器来控制向插座供电。电流感知是各种应用场合，例如Zonit配电系统，所需要的特征。在目前实践中，利用多种方式，如霍尔效应传感器、电流环形室传感器和其他装置来实现。B型继电器是需要激励继电器以打开其所控制电流路径的电路的那种类型。我们发明的满足此项需求的方法的新颖之处在于，我们采用带有电磁芯的现有继电器，并且围绕芯体缠绕导体(一圈或根据应用场合的需要缠绕多图)(围绕该组件的现有外部包装，或者根据需要围绕导向件或其他指向机构)，这样提供了电流环路传感器。该环路的精度足够而不需要校准，或者如果不足，则通过在制造过程中或者在启动时的自校准程序中向所述组件施加已知负载来实现校准。这样将电流环路传感器标准化。这种方法相对于传统技术的优势在于以下：

a.成本更低

该方法消除了传统方法对于使用预先校准的电流测量设备的需求。

b.实施灵活性

可以根据需要改变导线环路的物理布线，以使精度和/或可用空间最大化，从而满足应用场合的需求。

c.可以在不激励继电器的时候感知电流，例如电路闭合并且通过继电器的电流路径处于活动时。

基本上，所述方法利用了B型继电器的性质，因为这种类型在受控电路保持打开并且没有电流流动的时候，仅使用电磁芯体。在不激励继电器时，该电路闭合并且所述芯体可以用来结合集成导体环路来感知电流。

测量供电质量的传统方式需要仪器可以插入配电系统的任何地方获取多个测量值，这可能需要设备停机来放置传感器(串联)，或者在可以放置电感式传感器的任何地方测量，这可能变化并因此引入可能难于在获取测量值时进行补偿的变量。Zonit系统供电质量测量方法消除了这些问题。

2.随时间变化和过渡的问题利用传统测试设备非常难于隔离，因为该设备必须运行并监视配电拓扑结构中的正确位置以检测所述问题。Zonit系统监视方法容易发现这种问题，因为它可以连续监视整个配电拓扑结构，并且将基准值或历史数据集合与当前数据集合比较。

这样提供了在数据中心配电系统中独特的4种供电监视

1.对配电拓扑结构中选定点的大集合(分支电路、插座、适配器)同时进行实时供电质量监视。每个ZPDU可以监视其A-B源分支电路两者，以及所有相连的Zonit G2智能插座和/或智能适配器。

2.数据集合后期分析。这在Zonit供电管理站中完成，供电管理站从选定监视点接收数据，然后在数据集合上进行分析。所述数据集合可以存储，用于以后进一步分析或比较分析。

3.数据集合相对于基准值或者先前存储的数据集合的比较分析。

4.分析任何或全部被供电设备，以观察供电问题并预测失效。

Zonit系统供电质量监视能力增加了插座可用性和清点方面的额外特征。供电质量监视硬件可以用于向任何供电输出口或者目前不汲取任何可测量功率的插座注入适当的低电平信号。该信号将在任何相连的供电线上行进最小长度(大约2英寸)然后在其到达供电线端部时反射回到插座。这种反射可以被感知，它确定了该插座或输出口上插入了供电线。这种能力可以用来保持Zonit配电系统中实际可用(相对于被占用但不活动)的插座数量的实时清点。这对于远程数据中心操作者和数据中心管理者来说，是有用的信息。替代方法是安装感知所述插座是否被占用的光学传感器。另一种方法是放置适当定位的微型开关，以检测所述插座何时被占用。所有这些方法都可以用于实施这种功能。

图13提供了这种过程的流程图。例示过程1300从穿过配电系统安装(1302)标准化的传感器阵列开始。来自传感器的输出然后可以用于监视(1314)数据中心每个被监视分支或插座的功率和电压。然后监视控制器可以识别(1306)随着时间或网络拓扑结构的变化。这种监视可以用于实时分析(1308)、根据积累的数据进行后期分析(1310)、根据比较随着时间或者数据中心拓扑结构不同区域变化的值进行比较分析(1312)，和/或预测分析(1314)以识别可能的失效或错误。这种过程还可以用于清点(1316)插座来识别哪个插座在使用和不在使用，如上所述。

K.数据中心环境监视和管理问题

数据中心管理者通常负责数据中心中的供电、冷却、防火和物理安全。这在文中称为数据中心环境。其他信息技术(IT)分组通常监视并运行使用位于数据中心内的EDP设备的更高层级的功能，诸如网络连接、服务器、存储、数据库、应用程序等。

数据中心管理者不仅希望知道数据中心作为一个整体，其中发生了什么事，而且他还想将这些状态细分成机架集合或单独机架(特别是在共建实施中)，并且他还想将所述信息组成表示他需要的信息的综合组，诸如被特定客户或组群占用的全部机架，带有存储设备的全部机架等。

现有数据中心环境监视产品碰到的难题是他们没有已知的、用于它们如何分配它们的环境和安全传感器的统一拓扑结构，因此每个传感器必须手动寻址，如果监视产品要构建数据中心任何细分层级上发生了什么事情的图画的话，诸如机架或技术策略细分区域。这是繁重的工作，并且需要数据中心工作人员做更多工作。而且，它也不灵活，因为传感器基本上必须重新寻址，如果它们移动的话。

Zonit配电方法以独特的方式解决了数据中心环境监视和管理问题。Zonit系统方法使用Zonit配电系统(每个ZPDU为给定一组机架供电)和供电质量监视特征(可以研制供电特征来识别特定的一件设备)的已知拓扑关联来关联传感器与机架，以及设备与插座和/或适配器。在Zonit系统中，提供装置将传感器连接到ZPDU单元。这样将传感器关联到一组机架，并且如果在每个插接板或适配器基础上进行连接，再连接到特定的机架。一旦数据中心工作人员根据Zonit供电监视站数据库识别出插入特定插座的任何一件设备的机架位置，则Zonit系统可以自动将该插接板上的每个插座标记为在该机架中，并且将插入该插接板的每个传感器标记为在该机架中。这种方法可以以相同的方式应用于由ZPDU供电的一组机架(在交织方法中，机架与任何一个提供A侧供电的ZPDU关联)，从而将插入该ZPDU的全部传感器与该组机架关联。

利用zonit系统方法和能力，存在用来跟踪设备移动和自动更新设备数据库的独特能力。如果设备的部件在数据中心内移动，则将其标出用于移动。供电“特征”从设备获取，这可以经由Zonit Web接口来实现。然后将该设备关闭，移动并重新供电。Zonit系统将检测该设备，然后经由Web接口请求确认所述移动。在这一点，Zonit供电管理站数据库将更新到反应所述移动，并且数据库中用于这一件设备的全部关联关系将作为所述移动的一部分而转移。

图14提供了这一过程的流程图。例示过程1400从铺设(1402)带有供电件、PDU、分支电路、机架和供电板的数据中心拓扑结构开始。然后可以识别(1404)一件设备的机架位置。在这方面，使用可以进入多件设备的位置，或者可以通过识别一件设备的供电特征或设备类型来确定所述位置。一旦将一件设备定位，则相关插座和传感器可以与相同的机架关联(1406)。

在希望或需要移动一件设备时，该件设备可以被标记(1408)用于移动。然后可以为该被标记的设备获取(1410)供电特征。在该件设备移动之后，可以通过识别与所述供电特征关联的插座来确认新位置(1412)。然后可以根据确认的设备新位置更新(1414)数据库中的设备关联。

本发明的前述内容已经陈述完毕，目的是例示和描述。此外，这种描述目的并不是将本发明限制于所公开的形式。因此，根据上述教导、以及相关领域技能和知识，变体和改型等同方案也落入本发明的范围内。以上描述的实施方式进一步用于解释实施本发明的已知最佳方式，并使本领域其他技术人员能利用本发明的这些以及其他实施方式，以及本发明的特定应用场合或用途所需的各种改动。目的在于表明，附带的权利要求书应该理解为包括达到现有技术所允许的程度的替代实施方式。

Claims

1.一种用于向安装在机架中的设备供应电力的装置，包括：

具有多个插接插座的细长的供电板，所述供电板的长度不超过所述机架大约一半高度；和

用于将所述供电板以基本上垂直取向安装在所述机架上的安装机构。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述安装机构包括适配器，所述适配器用于允许所述供电板利用安装全高度插接板的硬件安装到所述机架，所述全高度插接板的长度基本上匹配所述机架的所述高度。

3.一种用来向安装在机架中的设备供应电力的装置，包括：

具有多个插接插座的细长的第一供电板，所述第一供电板的长度不超过所述机架大约一半高度；

具有多个插接插座的细长的第二供电板，所述第二供电板的长度不超过所述机架大约一半高度；

用于互联所述第一和第二供电板的连接件；和

用于将所述第一和第二供电板以基本上垂直取向安装在所述机架上的安装机构。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述连接件机械地互联所述第一和第二供电板，从而形成基本上刚性的复合供电板，所述复合供电板的长度基本上匹配所述机架的所述高度。

5.一种用于配电的方法，包括步骤：

提供更具有多个插接插座的细长的第一供电板；

提供更具有多个插接插座的细长的第二供电板；

互联所述细长的第一和第二供电板；和

在电源与所述细长的第一和第二供电板至少其中之一之间连接供电线。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述连接步骤包括：在所述细长的第一供电板和第一电源之间连接第一供电线，和在所述细长的第二供电板和第二电源之间连接不同于所述第一供电线的第二供电线，所述第二电源与所述第一电源相同或者不同。

7.一种用于配电的装置，包括：

具有多个插接插座的供电板模块；

用于将所述供电板模块与另一个供电板模块互联的第一连接件；和

用于接收可拆卸的供电插头从而向所述供电板模块提供电力的供电插头端口。

8.一种用于配电的装置，包括：

用于监视经由一组一个或多个插座输送到一个或多个电气设备的供电信号的监视设备；

控制器，所述控制器与所述监视设备可操作地关联，用于实施将监视值与策略限定的基准值比较；和

开关系统，所述开关系统与所述控制器可操作地关联，用于根据所述比较有选择地中断向所述一组插座中的一个或多个插座输送电力。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述开关系统能够操作，用于独立控制向所述一组插座中的个别亚组供电，每个所述亚组包括一个或多个插座。

10.如权利要求8所述的装置，进一步包括：

用于远程操作所述开关系统的网络接口。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述策略限定用于打开向所述一组插座供电或关断向所述一组插座供电其中一者的序列，并且所述控制器能操作，用于针对所述一组插座执行所述序列。

12.一种用于配电的方法，包括步骤：

建立用于控制经由一组一个或多个插座向一个或多个电气设备输送电力的策略；和

在发生策略条件时，操作开关系统来控制经由其中一个所述插座向至少一个所述设备输送电力。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，

所述开关系统包括多个虚拟电路断路器设备，每个虚拟电路断路器设备能独立操作，从而中断向一个或多个所述电气设备供电。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述操作步骤包括执行用于打开向一组插座供电和关断向所述一组插座供电其中一者的序列。

15.一种用于配电的装置，包括：

具有一个或多个插接插座的插座设备；和

控制设备，所述控制设备具有用于监视经由所述插座设备输送电力的第一配置和用于监视并控制经由所述插座设备输送电力的第二配置。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述控制器能手工操作，从而选择所述第一配置或所述第二配置。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述控制器能经由物理钥匙安全地操作。

18.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述插座设备能经由继电器打开或关断，并且所述控制器包括用于控制所述继电器的信号控制电路。

19.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述控制器进一步包括用于关断所述插座设备的第三配置和第四配置，在所述第四配置中，所述插座设备受到监视并且所述插座设备的每个插接插座保持在其被设定的最后开状态或关状态。

20.一种用于配电的装置，包括：

包括一个或多个插接插座的插座设备；

与所述插座设备的至少一个插接插座关联的至少一个光学设备；和

用于操作所述光学设备的逻辑元件。

21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述光学设备包括用于根据控制信号可控地照亮所述插座设备附近的发光体。

22.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述光学设备包括用于提供关于所述插座设备的插接插座的识别信息的至少一个发光体。

23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述发光体标记限定的操作所涉及的插座。

24.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述发光体能操作，从而标记限定的操作所涉及的电路。

25.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述发光体操作，从而标记所述插座的供电相线。

26.如权利要求20所述的装置，其特征在于，

所述光学设备能操作，用于经由所述插座设备的插座向用户发送有关输送的电力的状态信息信号。

27.如权利要求26所述的装置，其特征在于，所述光学设备能操作，用于发送电路断路器状态信号。

28.如权利要求26所述的装置，其特征在于，

所述光学设备能操作，用于发送错误代码信号。

29.如权利要求26所述的装置，其特征在于，所述光学设备能操作，用于发送有关经由所述插座输送的供电信号的参数的信息信号

30.如权利要求20所述的装置，其特征在于，

所述光学设备能操作，从而检测相连的供电线插头的存在情况。

31.一种用于配电的方法，包括步骤：

将电气设备冗余连接到能连接到A电力供应件的第一插座设备和能连接到B电力供应件的第二插座设备；

配置所述插座设备，以使所述A和B电力供应件分别经由单独的第一和第二供电单元供电；

从所述A电源断开所述电气设备；和

升级所述第一电源和所述第一插座设备其中之一。

32.一种用于向数据中心机壳中的数据中心设备配电的装置，

所述机壳具有多个垂直分布的架板，每个架板具有前部和侧部，所述前部具有第一边到边尺度，而所述侧部具有第二前到后尺度，所述第二尺度大于所述第一尺度，所述装置包括：

具有多个电气输出口的供电板，所述电气输出口相对于所述供电板纵轴线空间分布；和

支撑结构，所述支撑结构将所述供电板支撑在所述机壳上，以使所述纵轴线沿着其中一个所述架板的侧部延伸。

33.如权利要求32所述的装置，其特征在于，所述纵轴线与所述机壳的前后轴线基本上对准。

34.如权利要求32所述的装置，其特征在于，所述支撑结构将所述供电板支撑在其中一个所述架板的侧边缘附近。

35.如权利要求32所述的装置，其特征在于，

所述供电板具有设置成单排插座的超过10个所述插座。

36.如权利要求35所述的装置，其特征在于，所述插座至少一些是三管脚接地插座。

37.一种用于向数据中心设备配电的装置，包括：

机壳，所述机壳用于将所述供电板支撑在所述机壳上，以使所述纵轴线沿着其中一个所述架板的侧部延伸；和

具有多个电气输出口的供电板，所述电气输出口相对于所述供电板纵轴线空间分布，所述供电板设置在所述机壳上，以使所述纵轴线沿着其中一个所述架板的侧部延伸。

38.如权利要求37所述的装置，其特征在于，所述纵轴线与所述机壳的前后轴线基本上对准。

39.如权利要求37所述的装置，其特征在于，所述支撑结构将所述供电板支撑在所述其中一个所述架板的侧边缘附近。

40.如权利要求37所述的装置，其特征在于，

所述供电板具有设置成单排插座的超过10个所述插座。

41.如权利要求40所述的装置，其特征在于，所述插座至少一些是三管脚接地插座。

42.一种用于向数据中心机壳中的数据中心设备配电的方法，所述机壳具有多个垂直分布的架板，每个架板具有前部和侧部，所述前部具有第一边到边尺度，而所述侧部具有第二前到后尺度，所述第二尺度大于所述第一尺度，所述方法包括：

提供具有多个电气输出口的供电板，所述电气输出口相对于所述供电板纵轴线空间分布；

将所述供电板设置在所述机壳上，以使所述纵轴线沿着其中一个所述架板的侧部延伸；和经由所述其中一个所述架板的侧部访问所述供电板，从而将供电中心设备的设备插入其中一个所述电气输出口。

43.一种用于配电的装置，包括：

与一组分支电路中的分支电路关联的电路设备；

与所述电路设备关联的至少一个光学设备；和

用于操作所述光学设备以提供有关所述分支电路的信息的逻辑元件。