图1  仅使用水和电：有了小型计算中心——“箱式数据中心”，在任何建筑或房间内搭建一套高效的IT基础设施都很便捷。它独立于建筑物专用的冷却和消防系统；并且其低噪声版本甚至能直接安装在办公室内

总部位于德国马斯贝格的标准电力研究所成立于2004年，是一家从事技术安全和能源高效利用的私人独立技术研究所。标准电力研究所不提供标准产品，而是作为服务提供商，根据用户要求进行各方面的开发工作。

标准电力研究所提供经济节能的解决方案和构思以及设计系统，并且实现功率介于100kW～24MW的计算中心。此外，计算中心基于“零故障数据中心设计”（zD3）概念，具有故障自动保护功能，用户能从中受益。

标准电力研究所深信“德国制造”一旦联手强大的德国工程设计将无可匹敌。标准电力研究所遵循其理念，与倍福应用部门紧密合作，共同参与要求运用故障自动保护变流技术和现场总线冗余功能的项目。

具有故障自动保护功能的计算中心占地仅1.2m2

互连网和电话等电子分销渠道为快节奏的零售企业带来了新挑战：整屋堆放的不再是活页夹和文件箱，而是服务器机柜；连电话系统都是基于IP的。一套先进的信息通信基础设施在每个分支的核心设置了小型计算中心，构成了所有业务流程的中枢。标准电力研究所为此类用户提供了基于“箱式数据中心”概念的紧凑节能型计算中心。运用由标准电力研究所开发的“零故障数据中心设计”（zD3）概念，能确保计算中心的高可靠性（图1）。“箱式数据中心”运用 ZD3概念，为高热负荷的高密度关键服务器机柜提供了故障自动保护和容错冷却功能。

最小型的数据中心配备了主动和被动服务器机柜各一只，占地仅1.2m2，高2m。除网络连接外，它还需要集成式水冷系统和电源连接。微型计算中心不仅节能，而且配备了独立于建筑物的冷却和消防系统。它可安装于任何房间，能为全球用户提供统一的IT标准。重新部署后，分支可立即恢复在线。此类解决方案也可使用租赁模式。

图2  用于故障指示的280多个数据点受到监控，并且将数据记录到自定义的Beckhoff工业PC C6915中。用户可通过智能手机应用随时随地检查数据中心的状态

收益率上升且电费降低

正如租赁和薪资费用一样：电费上涨时，“电力使用效率”决定了IT 解决方案的能效，进而直接影响到分支的整体生产力。供应的能源中，仅有一半用于计算中心的服务器，另一半被冷却、配电和其他基础设施消耗掉。由于先进的能效标准基于美国采暖、制冷与空调工程师学会（ASHRAE）规范，因此数据中心能简化IT基础设施的部署并进行高效管理。

服务器冷却与服务器实际的耗电量很接近，各约占总电源的37%。标准电力研究所根据分析报告和行业经验开发了适用于计算中心的IEP?系统（专利申请中），其通过有效的部件布置和模块封装降低了电费。

冷热通道分离和服务器机柜统一封接降低了冷却需求。有效的通风机转速控制能节省90%以上与空气流动相关的能源。

对于大型计算中心，每年照此可节省超过100万欧元的费用。标准电力研究所将这些研究成果运用于智能算法，以此来控制基于PC控制技术的计算中心。该模块化系统能与一系列空调系统、IT基础设施和用于控制柜施工的标准部件进行组合，用户可按自身要求配置出一套具有节能和故障自动保护功能的计算中心。

基于PC的控制技术提高了驱动器效率

标准电力研究所的工程师开发的综合算法可控制计算中心内部的环境条件。标准电力研究所利用基于PC的控制技术可实现该算法。C6915工业PC的设计十分紧凑，却提供了最强大的计算能力。安装于各种规模的计算中心的TwinCAT自动化软件都能将故障指示数据记录在C6915上。即便是最小型的“箱式数据中心”，也能对UPS、空调系统、联网的IT系统、配有熔丝的电源插座和防过载减载装置，总共280个数据点进行全部监控（图2）。对于大型计算中心，记录的数据点数量可超过5000。标准电力研究所开发的下游“商业智能”算法能分析数据并据此制成图表。该分析算法需控制系统硬件发挥其最大性能，并且要与Microsoft SQL Server 2012等微软商业解决方案完全兼容。湿度和温度传感器发出的模拟测量信号通过自定义的EtherCAT端子盒I/O模块进行记录。4通道模拟量模块EP3184具有4个单端输入，其传感器（使用中）的信号电平可在0/4～20mA或-10/0～+10V进行调节。对于EP3184-1002自定义版本，每次有2个通道在M12接口进行合并。环境控制根据预先定义的目标配置文件实施。如果出现偏差，则会触发系统采取对策，如通过短信服务或电子邮件发出降低负载或外部告警信号。

建筑管理之瓶颈

对于计算中心的操作员而言，最为重要的是迅速检测到故障并查明问题。发生整体故障前，系统必须达到一个定义的状态，事务数据才能保存或通过虚拟机传输。标准电力研究所总经理Bernd Steinkühler硕士对关键方面做了解释：“根据实验，我们发现冷却系统的整体故障会在2.5min内致使计算中心关闭。传统建筑管理系统的响应时间约1min，这显然过于缓慢；而不具备冗余功能的标准现场总线同样不适用。如果需要花整整1min时间才能检测到系统故障，那么启动适合的对策是不可能实现的。使用EtherCAT作为通信系统能极大缩短响应时间。假如10?ms为一个周期，我们能在第一个周期检测到故障，在第二个周期查明问题，然后在第三个周期启动对策。”因此，故障能在实际发生前被检测到，而且可采取预防性维护措施，进一步增强计算中心的可靠性。

运用TwinCAT进行分析

TwinCAT不仅能处理智能算法，也能将故障记录到数据库中，以便解决关联性能降低问题和故障。鉴于电费上涨，计算中心的操作员必须使服务器发挥最优效能。标准电力研究所监控所有部件才能进行透彻的分析，才能为用户提供基于TüV认证计算中心“云”监控的售后服务。