CN204790794U - 一种带冷背板的智能机柜级数据中心 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带冷背板的智能机柜级数据中心，属于数据中心和服务器领域，本实用新型要解决的技术问题为实现数据中心机房的高度集成性：系统标准化、模块化、智能、安全、稳定、高效、节省空间。技术方案为：其结构中的动力输入模块包括市电模块、ATS模块，市电电源和备用电源分别连接ATS模块，ATS模块通过浪涌保护模块连接市电模块，市电模块连接综合配电模块，综合配电模块连接UPS主机模块，UPS主机模块分别连接电池模块和PDU，PDU连接IT设备；环境监控模块中的温湿度传感器、烟感器、液晶屏均与其控制单元连接，控制单元分别连接制冷模块、ATS模块、UPS模块；制冷模块包括设置在机柜后门的冷背板。
Description
技术领域
本实用新型涉及数据中心和服务器领域，具体地说是一种带冷背板的智能机柜级数据中心。
背景技术
随着信息技术的飞速发展，传统的业务呈现出多元化的发展模式，数据集中化管理已经成为提高行业核心竞争力的重要基石，一方面它能够对业务进行即时风险控制，另一方面还能支持新业务的大规模、低成本扩张。电子化是将传统业务通过使用网络和信息处理技术，建成全面的网络运作模式。在数据大集中趋势下，开始将数据中心由中心通过延伸服务覆盖分支业务，对现有网络基础进行建设与改造，其改造目标就是建成一个集语音、视频和数据应用于一体的主干网络，以实现数据从区域渐渐走向集中。然而在有效解决数据大集中的过程中，应高度重视以下几个问题：重视数据大集中的风险问题；重视电子化基础设施的建设，很重要的一个环节就是机房的建设。
对于一些小型的数据中心机房，更需要一种高集成性：系统标准化、模块化、智能、安全、稳定、高效、节省空间、按需自由增加即可的解决方案。
2014年10月24日公开的公开号为204203744U的中国专利，提出一种在同一机房内部集成UPS配电功能的模块化数据装置，其结构包括机柜，在机柜的物理空间内，安装有配电模块、机架式PDU、电池模块、UPS电源模块、B+C防雷模块、监控模块和温度调节模块，各模块连接在一起，为服务器等核心IT设备营造了高可靠的运行环境。
上述机房内部集成UPS配电功能的模块化数据装置,为数据中心模块化的实现提供了技术支持，但只是针对机柜内配电的装置，且该模块化数据装置在实现数据中心的高度模块化、集成化、智能化中存在一定不足，如在数据中心内制冷采用空调散热系统，对电源有一定程度的依赖性，在电源供应不足的情况下，存在制冷的隐患。
发明内容
本实用新型的技术任务是提供一种带冷背板的智能机柜级数据中心，来解决数据中心机房的高度集成性问题，即实现系统标准化、模块化、智能、安全、稳定、高效、节省空间的数据中心机房。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种带冷背板的智能机柜级数据中心，包括机柜及机柜内部的照明设备、IT设备，在机柜内还设置有动力输入模块、综合配电模块、UPS（英文全称UninterruptiblePowerSystem/UninterruptiblePowerSupply，翻译为不间断电源）模块、PDU（英文全称PowerDistributionUnit，翻译为电源分配单元）、浪涌保护模块、制冷模块、环境监控模块，动力输入模块包括市电模块、ATS（英文全称Automatictransferswitchingequipment，翻译为自动转换开关）模块，UPS模块包括UPS主机模块、电池模块；
市电电源和备用电源均接入ATS模块，ATS模块通过浪涌保护模块连接市电模块，市电模块分别连接环境监控模块和综合配电模块，综合配电模块连接UPS主机模块，UPS主机模块分别连接电池模块和PDU，PDU连接IT设备；
环境监控模块包括控制单元，还包括均与控制单元连接的温湿度传感器、烟感器、液晶屏，控制单元还分别与ATS模块、UPS模块、制冷模块连接；
制冷模块包括冷背板，冷背板设置在机柜的后门。
进一步的，ATS模块选用具有手动互锁切换和自动互锁切换功能的双电源自动切换开关。
进一步的，市电模块包括市电输入控制模块，以及均与市电输入控制模块连接的市电输入分配模块、智能数显表。
进一步的，UPS模块采用机架式UPS，且选用单进单出的UPS高频机。
进一步的，电池模块包括电池及机架式电池箱，电池打包放置在机架式电池箱内，且所述电池为可充电电池。
进一步的，冷背板选用水冷背板或氟冷背板。
进一步的，液晶屏安装在机柜正门外部，采用冷光源显示。
进一步的，温湿度传感器和烟感器分别设置在机柜内顶部。
本实用新型的一种具有冰蓄冷形式的集装箱数据中心和现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本实用新型的模块化数据中心以整体机房系统为思想框架，通过预置模块化的系统集成方式，用模块化的标准组件构建一体化柜式机房，模块化设计具有可平滑扩展且极易更换的优点，进而提高了系统可用性，降低了系统的复杂性，也降低了设计、组建、维护、扩容机房的风险。
2、机柜内采用标准机架式机柜，机柜内UPS模块、电池模块均采用机架式，最大限度的利用了有效空间，提高了系统间的兼容性，减少了各功能模块间的单路径故障点。
3、机柜内设置有模块化的供电装置，包括市电模块、ATS模块，综合配电模块，UPS模块，保证了机柜内安全稳定的电源供给，同时机柜内设置浪涌保护模块、制冷模块、环境监控模块，为机房提供智能化管理，为IT设备提供安全、稳定的运行环境。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1为一种带冷背板的智能机柜数据中心的立体结构示意图；
图2为一种带冷背板的智能机柜数据中心的模块结构示意图；
图3为一种带冷背板的智能机柜数据中心的的制冷原理图。
图中：1、机柜，2、环境监控模块，3、动力输入模块，4、综合配电模块，5、正门门把手，6、UPS模块，7、PDU，8、IT设备，9、制冷模块，10、浪涌保护模块，11、市电电源，12、备用电源，13、冷空气，14、热空气，15、后门门把手，16、照明设备；21、控制单元，22、烟感器，23、温湿度传感器，24、液晶屏，31、ATS模块，32、市电模块，61、UPS主机模块，62、电池模块，91、冷背板；321、市电输入控制模块，322市电输入分配模块，323、智能数显表。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例1
如图1、图2所示，本实用新型的一种带冷背板的智能机柜级数据中心，依托标准机柜为物理空间，在机柜1内用模块化的标准组件构成一体化柜式机房，机柜1内设置有照明设备16、IT设备8，还包括动力输入模块3、综合配电模块4、UPS模块6、PDU7、浪涌保护模块10、制冷模块9、环境监控模块2。其中，动力输入模块3包括市电模块32、ATS模块31，UPS模块6包括UPS主机模块61、电池模块62；市电电源11和备用电源12分别连接ATS模块31，ATS模块31通过浪涌保护模块10连接市电模块32，市电模块32分别连接环境监控模块2和综合配电模块4，综合配电模块4连接UPS主机模块61，UPS主机模块61分别连接电池模块62和PDU7，PDU7连接IT设备8。
ATS模块31，接入市电电源11和备用电源12，用于实现机柜1内市电电源11和备用电源12之间的选择性输出切换，并对输入的双路电源市电电源11和备用电源12进行过流保护。该ATS模块31选用双电源自动切换开关，且该双电源自动切换开关能实现电气互锁和机械互锁功能，以保证供电的连续性。其构成为包括两个交流接触器、一个机械互锁机构以及过流保护电路，优选的，本实施例中双电源自动切换开关包括两个同型号的百利电气TJ40系列的交流接触器、以及一个三菱机械联锁MI3，用以实现对市电电源11和备用电源12的手动互锁切换和自动互锁切换。同时，该双电源自动切换开关中还包括过流保护电路，过流保护电路中包括串联连接的双向晶闸管和熔断丝，双向晶闸管与交流接触器的主触头并联连接。
浪涌保护模块10，用于保护机柜1内电源不受外来干扰、保持良好的电路系统。本实施例中选用长征长九MU1系列浪涌保护器，最大工作电压为460V，MU1系列电涌保护器是新一代防雷产品，是用于带电系统中限制瞬态过电压和导引泄放电涌电流的非线性防护，用以保护耐压水平低的电器或电子系统免遭雷击及雷击电磁脉冲或操作过电压的损害。提供I级、II级、III级、IV级防护，确保设备安全。
市电模块32，包括市电输入控制模块321、以及均与市电输入控制模块321连接的市电输入分配模块322、智能数显表323。其中，市电输入分配模块322在一体化配电模块中起着控制输出电源的作用，输出电源包括将来自ATS模块31的电源分配给综合配电模块4，以及为机柜1内环境监控模块2、照明设备16等提供电源供应；市电输入控制模块321对下级设备环境监控模块2、照明设备16、综合配电模块4等提供过流和短路保护，并为市电模块32的输出电源在下级设备环境监控模块2、照明设备16、综合配电模块4等之间的分配提供电源分配管理，并将电源输出状况的信息发送到智能数显表323；智能数显表323对电源的状况提供数字化的显示，方便于用户的电源管理。
综合配电模块4，用于控制UPS模块6的前端的电源输入，还用于管理UPS模块6后端及UPS6外置维修旁路的电源分配。UPS模块6前端输入包括来自综合配电模块4的交流电源，以及断电后来自电池模块62的直流电源，进而可为IT设备8提供不间断电源。UPS模块6后端及UPS外置维修旁路的电源分配，包括为电池模块62中可充电电池提供电源，为UPS外置维修旁路提供电源，以及在市电电源11或备用电源12供电正常的情况下，为IT设备8提供电源。本实施例的综合配电模块4在传统供电方式上基础上，把众多的电源供应上的功能通过模块化的设计集成在一起，为IT设备8的电源供应，提供完善的解决方案。
UPS模块6，包括UPS主机模块61以及电池模块62。外置的电池模块62连接UPS主机模块61，在市电电源11或备用电源12供应充足的情况下，电池模块62中电池进行充电；在市电电源11或备用电源12发生断电等状况时，电池模块62为IT设备8提供应急电源供应，实现不间断供电的功能。为便于安装，选用电池模块62的箱体选用机架式箱体，电池打包放置在机架式箱体内，且电池为可充电电池。优选的，UPS模块6选用单进单出的UPS高频机，UPS高频机具有体积小、效率高的优点。同时，为便于安装，选用机架式UPS。本实施例中选用机架式模块化UPS，优选艾默生UP11机架式模块化UPS，UP11机架式模块化UPS是可以实现机架安装的单相输入单相输出UPS，具有N+X并联冗余功能的全新一代不间断电源产品。
PDU7，电源分配单元即机柜用电源分配插座，连接IT设备8，为机柜1内IT设备8提供电力分配，可使机柜1中的电源分配更加整齐、可靠、安全、专业和美观，并使得机柜1中电源的维护更加便利和可靠。
环境监控模块2，用于进行预防性故障分析和历史状态记录，减少机柜内出现问题的可能性。环境监控模块2包括控制单元21、温湿度传感器23、烟感器22、液晶屏24，控制单元21分别与温湿度传感器23、烟感器22、液晶屏24连接。温湿度传感器23设置在机柜1内顶部，用于监测机柜1内温湿度；烟感器22设置在机柜1内顶部，用于实现机柜1内火灾监测；液晶屏24设置在机柜1正门外部，用于实时显示环境监控模块2采集到的温湿度、烟感等数据，保证了机柜1内IT设备8运行环境的安全性。优选的，本实施例中，液晶屏24选用冷光源，以减少辐射，保护操作者视力。
同时，本实施例中环境监控模块2中控制单元21分别连接ATS模块31、UPS模块6，监控机柜1内电源供应情况，进一步保证了机柜1内电源的不间断供应；控制单元21还与制冷模块9连接，用于监控机柜1内制冷状况，为机柜1内服务器等IT设备8提供安全的运行环境。
制冷模块9，用于对机柜1内环境制冷。为满足服务器的散热量，选用在机柜1后门设置冷背板91的方式制冷，本实施例中选用水冷背板。冷背板91制冷的工作过程如图3，进入机柜1正门的机房冷空气13被机柜1内服务器等IT设备8加热，热空气14吹向机柜1后门，设置在机柜1后门的冷背板91将热空气14冷却，温度降至机房温度，再排放至机房中。水冷背板采用无风机设计，没有电力需求，无能耗，减少噪音，其动态、精确、智能化的冷却技术可以降低制冷能耗的成本。高效、准确地热量交换，降低了机房对空调要求，避免空调故障造成的影响。
在机柜1柜体的一侧设置正门门把手5，方便开启或关闭机柜1的正门，并保护机柜1内部的安全；同时，在机柜后门的一侧外部设置后门门把手15，方便开启或关闭机柜1的后门。
实施例2
如图1、图2所示，本实用新型的一种带冷背板的智能机柜级数据中心，依托标准机柜为物理空间，在机柜1内用模块化的标准组件构成一体化柜式机房，机柜1内设置有照明设备16、IT设备8，还包括动力输入模块3、综合配电模块4、UPS模块6、PDU7、浪涌保护模块10、制冷模块9、环境监控模块2。其中，动力输入模块3包括市电模块32、ATS模块31，UPS模块6包括UPS主机模块61、电池模块62；市电电源11和备用电源12分别连接ATS模块31，ATS模块31通过浪涌保护模块10连接市电模块32，市电模块32分别连接环境监控模块2和综合配电模块4，综合配电模块4连接UPS主机模块61，UPS主机模块61分别连接电池模块62和PDU7，PDU7连接IT设备8。
ATS模块31，接入市电电源11和备用电源12，用于实现机柜内1市电电源11和备用电源12之间的选择性输出切换，并对输入的双路电源市电电源11和备用电源12进行过流保护。该ATS模块31选用双电源自动切换开关，且该双电源自动切换开关能实现电气互锁和机械互锁功能，以保证供电的连续性。其构成为包括两个交流接触器、一个机械互锁机构以及过流保护电路，优选的，本实施例中选用CB级施耐德万高N系列的自动转换开关，该系列的自动转换开关提供机械互锁、电气互锁功能，且提供短路保护和过流保护。
浪涌保护模块10，用于保护机柜1内电源不受外来干扰、保持良好的电路系统。本实施例中选用长征长九MU1系列浪涌保护器，最大工作电压为460V，MU1系列电涌保护器是新一代防雷产品，是用于带电系统中限制瞬态过电压和导引泄放电涌电流的非线性防护，用以保护耐压水平低的电器或电子系统免遭雷击及雷击电磁脉冲或操作过电压的损害。提供I级、II级、III级、IV级防护，确保设备安全。
市电模块32，包括市电输入控制模块321、以及均与市电输入控制模块321连接的市电输入分配模块322、智能数显表323。其中，市电输入分配模块322在一体化配电模块中起着控制输出电源的作用，输出电源包括将来自ATS模块31的电源分配给综合配电模块4，以及为机柜1内环境监控模块2、照明设备16等提供电源供应；市电输入控制模块321对下级设备环境监控模块2、照明设备16、综合配电模块4等提供过流和短路保护，并为市电模块32的输出电源在下级设备环境监控模块2、照明设备16、综合配电模块4等之间的分配提供电源分配管理，并将电源输出状况的信息发送到智能数显表323；智能数显表323对电源的状况提供数字化的显示，方便于用户的电源管理。
综合配电模块4，用于控制UPS模块6的前端的电源输入，还用于管理UPS模块6后端及UPS6外置维修旁路的电源分配。UPS模块6前端输入包括来自综合配电模块4的交流电源，以及断电后来自电池模块62的直流电源，进而可为IT设备8提供不间断电源。UPS模块6后端及UPS外置维修旁路的电源分配，包括为电池模块62中可充电电池提供电源，为UPS外置维修旁路提供电源，以及在市电电源11或备用电源12供电正常的情况下，为IT设备8提供电源。本实施例的综合配电模块4在传统供电方式上基础上，把众多的电源供应上的功能通过模块化的设计集成在一起，为IT设备8的电源供应，提供完善的解决方案。
UPS模块6，包括UPS主机模块61以及电池模块62。外置的电池模块62连接UPS主机模块61，在市电电源11或备用电源12供应充足的情况下，电池模块62中电池进行充电；在市电电源11或备用电源12发生断电等状况时，电池模块62为IT设备8提供应急电源供应，实现不间断供电的功能。为便于安装，选用电池模块62的箱体选用机架式箱体，电池打包放置在机架式箱体内，且电池为可充电电池。优选的，UPS模块6选用单进单出的UPS高频机，UPS高频机具有体积小、效率高的优点。同时，为便于安装，选用机架式UPS。本实施例中选用机架式模块化UPS，优选艾默生UP11机架式模块化UPS，UP11机架式模块化UPS是可以实现机架安装的单相输入单相输出UPS，具有N+X并联冗余功能的全新一代不间断电源产品。
PDU7，电源分配单元即机柜用电源分配插座，连接IT设备8，为机柜1内IT设备8提供电力分配，可使机柜1中的电源分配更加整齐、可靠、安全、专业和美观，并使得机柜1中电源的维护更加便利和可靠。
环境监控模块2，用于进行预防性故障分析和历史状态记录，减少机柜内出现问题的可能性。环境监控模块2包括控制单元21、温湿度传感器23、烟感器22、液晶屏24，控制单元21分别与温湿度传感器23、烟感器22、液晶屏24连接。温湿度传感器23设置在机柜1内顶部，用于监测机柜1内温湿度；烟感器22设置在机柜1内顶部，用于实现机柜1内火灾监测；液晶屏24设置在机柜1正门外部，用于实时显示环境监控模块2采集到的温湿度、烟感等数据，保证了机柜1内IT设备8运行环境的安全性。优选的，本实施例中，液晶屏24选用冷光源，以减少辐射，保护操作者视力。
同时，本实施例中环境监控模块2中控制单元21分别连接ATS模块31、UPS模块6，监控机柜1内电源供应情况，进一步保证了机柜1内电源的不间断供应；控制单元21还与制冷模块9连接，用于监控机柜1内制冷状况，为机柜1内服务器等IT设备8提供安全的运行环境。
制冷模块9，用于对机柜1内环境制冷。为满足服务器的散热量，选用在机柜1后门设置冷背板91的方式制冷，本实施例中选用氟冷背板。冷背板91制冷的工作过程如图3，进入机柜1正门的机房冷空气13被机柜1内服务器等IT设备8加热，热空气14吹向机柜1后门，设置在机柜1后门的冷背板91将热空气14冷却，温度降至机房温度，再排放至机房中。氟冷背板采用无风机设计，没有电力需求，无能耗，减少噪音，其动态、精确、智能化的冷却技术可以降低制冷能耗的成本。高效、准确地热量交换，降低了机房对空调要求，避免空调故障造成的影响。
在机柜1柜体的一侧设置正门门把手5，方便开启或关闭机柜1的正门，并保护机柜1内部的安全；同时，在机柜后门的一侧外部设置后门门把手15，方便开启或关闭机柜1的后门。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本实用新型。但是应当理解，本实用新型并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
Claims (8)
1.一种带冷背板的智能机柜级数据中心，包括机柜及机柜内部的照明设备、IT设备，其特征在于，在机柜内还设置有动力输入模块、综合配电模块、UPS模块、PDU、浪涌保护模块、制冷模块、环境监控模块，动力输入模块包括市电模块、ATS模块，UPS模块包括UPS主机模块、电池模块；
市电电源和备用电源均接入ATS模块，ATS模块通过浪涌保护模块连接市电模块，市电模块分别连接环境监控模块和综合配电模块，综合配电模块连接UPS主机模块，UPS主机模块分别连接电池模块和PDU，PDU连接IT设备；
环境监控模块包括控制单元，还包括均与控制单元连接的温湿度传感器、烟感器、液晶屏，控制单元还分别与ATS模块、UPS模块、制冷模块连接；
制冷模块包括冷背板，冷背板设置在机柜的后门。
2.根据权利要求1所述的一种带冷背板的智能机柜级数据中心，其特征在于，ATS模块选用具有手动互锁切换和自动互锁切换功能的双电源自动切换开关。
3.根据权利要求1所述的一种带冷背板的智能机柜级数据中心，其特征在于，市电模块包括市电输入控制模块，以及均与市电输入控制模块连接的市电输入分配模块、智能数显表。
4.根据权利要求1所述的一种带冷背板的智能机柜级数据中心，其特征在于，UPS模块采用机架式UPS，且选用单进单出的UPS高频机。
5.根据权利要求1所述的一种带冷背板的智能机柜级数据中心，其特征在于，电池模块包括电池及机架式电池箱，电池打包放置在机架式电池箱内，且所述电池为可充电电池。
6.根据权利要求1所述的一种带冷背板的智能机柜级数据中心，其特征在于，冷背板选用水冷背板或氟冷背板。
7.根据权利要求1所述的一种带冷背板的智能机柜级数据中心，其特征在于，液晶屏安装在机柜正门外部，采用冷光源显示。
8.根据权利要求1所述的一种带冷背板的智能机柜级数据中心，其特征在于，温湿度传感器和烟感器分别设置在机柜内顶部。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110678034A (zh) * | 2018-07-03 | 2020-01-10 | 上海宽带技术及应用工程研究中心 | 下送风服务器机柜制冷系统 |
| CN110838380A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-02-25 | 成都天保节能环保工程有限公司 | 一种核用蒸汽重整控制系统 |
| CN110856427A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-02-28 | 漳州科华技术有限责任公司 | 模块化数据中心 |
| CN113543577A (zh) * | 2020-04-21 | 2021-10-22 | 华为技术有限公司 | 一种冷量分配单元及液冷系统 |
-
2015
- 2015-08-06 CN CN201520585863.XU patent/CN204790794U/zh not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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