本发明涉及计算机应用与信息技术领域，具体而言，涉及一种低能耗紧凑型大功率移动式数据中心。
背景技术：
数据中心(datacenter)通常是指在一个物理空间内实现信息的集中处理、存储、传输、交换、管理，而计算机设备、服务器设备、网络设备、存储设备等通常认为是网络核心机房的关键设备。关键设备运行所需要的环境因素，如供电系统、制冷系统、机柜系统、消防系统、监控系统等通常被认为是关键物理基础设施。
数据中心（电子机房）主要有计算机机房、电信机房、控制机房、屏蔽机房等。这些机房既有电子机房的共性，也有各自的特点，其所涵盖的内容不同，功能也各异。
（一）计算机机房计算机机房内放置重要的数据处理设备、存储设备、网络传输设备及机房保障设备。计算机机房的建设应考虑以上设备的正常运行，确保信息数据的安全性以及工作人员身心健康的需要。大型计算机机房一般由无人区机房、有人区机房组成。无人区机房一般包括小型机机房、服务器机房、存储机房、网络机房、介质存储间、空调设备间、ups设备间、配电间等;有人区机房一般包括总控中心机房、研发机房、测试机房、设备测试间、设备维修存储间、缓冲间、更衣室、休息室等。中、小型计算机机房可将小型机机房、服务器机房、存储机房等合并为一个主机房。
（二）电信机房电信机房是每个电信运营商的宝贵资源，合理、有效、充分地利用电信机房，对于设备的运行维护、快速处理设备故障、降低成本、提高企业的核心竞争力等具有十分重要的意义。电信机房一般是按不同的功能和专业来区分和布局的，通常分为设备机房、配套机房和辅助机房。设备机房是用于安装某一类通信设备，实现某一种特定通信功能的建筑空间，便于完成相应专业内的操作、维护和生产，一般由传输机房、交换机房、网络机房等组成。配套机房是用于安装保证通信设施正常、安全和稳定运行设备的建筑空间，一般由计费中心、网管监控室、电力电池室、变配电室和油机室等组成。辅助机房是除通信设施机房以外，保障生产、办公、生活需要的用房，一般由运维办公室、运维值班室、资料室、备品备件库、消防保安室、新风机房、钢瓶间和卫生间等组成。在一般智能建筑中通信机房经常与计算机网络机房合建。
（三）控制机房随着智能化建筑的发展，为实现对建筑中智能化楼宇设备的控制，必需设立控制机房。控制机房相对于数据机房、电信机房而言，机房面积较小，功能比较单一，对环境要求稍低。但却关系到智能化建筑的安全运行及设备、设施的正常便用。控制机房包括楼宇智能控制机房、保安监控机房、消防控制室、卫星接收机房、视频会议控制机房等。这些控制机房的共同特点是机房内均有操作人员工作，在保证电子设备运行的同时还要保证操作人员的身体需要。根据设备及操作的要求，这些控制机房也有其相应的特点。(1)楼宇智能控制机房。主要用于安放楼宇智能控制的主机及控制设备，对智能建筑内的公共照明、空调系统、电梯及建筑内的风、水、电等机电设备进行实时监控，以确保智能建筑的安全运行。(2)保安监控机房。内设监控主机及终端显示设备，对建筑各出入口、车库、走道、电梯轿箱等处进行视频监控、防盗报警等。(3)消防控制室。是火灾自动报警和联动系统的控制中心，也是火灾时灭火指挥和信息中心，具有十分重要的地位和作用。《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》等对消防监控机房的设置范围、位置、建筑耐火性能都作了明确规定，并对其主要功能提出原则性要求。(4)卫星接收机房。主要用于安放卫星接收机、调制解调器、混合器、放大器、有线光缆接入设备、各频段接受显示器等。卫星接收机房一般是位于建筑顶层，有利于卫星电视信号的传输。(5)视频会议控制机房。主要用于安放视频会议主控单元(mcu)、调音台、音响扩声系统、信号传输设备、控制台设备、信号源机柜等。但由于一般的视频会议控制机房面积较小，在设备布置时应根据房间的具体情况灵活布置。
（四）屏蔽机房为了有效地防止电磁干扰式噪声、辐射对电子设备和测量仪器的影响，并严防电子信号泄漏从而威胁到机密信息的安全，国家机关、军队、公安、银行、铁路等单位需要建立屏蔽机房。有保密要求的数据机房应建设屏蔽机房，确保数据在处理过程中，其信号不被泄漏，从而满足数据保密的要求。一些对抗电磁干扰要求较高的环境，如通信设备的测试试验室等场所，需要建设屏蔽机房，以防止外界电磁信号的干扰。有强电磁干扰设备的机房应进行相应的电磁屏蔽处理，以避免干扰临近机房设备的正常运行。
移动数据中心则是将以上各单元按照需求做取舍后集成在一起，尽量减少体积和能耗。
数据中心中的用电设备，尤其是计算机发热量很大，同时设备对空气质量（洁净度）、温度和湿度等都有比较严格的要求，因此常规数据中心需要专门的空调设备来保证设备所处环境的空气质量。pue代表总设备能耗与it设备能耗之比，数值越接近1，表明能效水平越好。传统风冷数据中心平均pue2.2，浪费巨大。采用液冷技术，可以将pue降低至1.01，同时将it设备所占空间缩小至原来的1/4。
以传统风冷数据中心平均pue2.2、液冷数据中心pue1.05为例，pue数值的降低对于一个1000kw的数据中心来说，可节约1150kw电力消耗，一天可节约27600度电，按商业用电平均1元/度的价格，每月能节省电费约82万多，每年可节省电费将近1000万。
如果把节省电量换算成co2，根据电力与co2之间换算系数0.785，一天可减排21666千克co2，一年可节约7908吨co2。一辆排量为1.6l的小轿车一年排放的co2在5.6吨左右，相当于一年减少1400多辆小汽车的co2排放。
技术实现要素：
本发明提供一种低能耗紧凑型大功率移动式数据中心，以解决现有移动式数据中心效率低、能耗/成本高、体积大和余热浪费的问题。
该技术一般由动力箱/车模块、ups箱/车模块、数据箱/车模块组成。
动力箱/车模块的作用是为整个系统提供动力，动力来源可以是双路外接电源，也可以是发电机，发电机可以使用柴油、lng等燃料，两台互为备用。发电机功率按照整个系统最大耗电量配置。
ups箱/车模块在电源停电或切换电源时为系统提供动力，在线监控，使用飞轮储能，电动发电一体机驱动飞轮告诉旋转储能，高速旋转的飞轮带动发电机发电释放能量。飞轮组的飞轮虽然是旋转的，但采用磁悬浮技术，没有机械摩擦，机械能与电能通过一个电动/发电机互相转换，效率很高，只有少量电磁辐射损失能量，发热量极小，因此飞轮储能不需要象常规电池组一样采用散热量很大的交直流转换和逆变器设备，也不会有常规电池组散热量大以及受温度影响大、效率低且不稳定的缺点，节省近一半的ups设备体积和全部的散热设备、功率密度和能量密度高，而且飞轮储能几乎不受温度影响、电磁辐射小、效率高且稳定。
数据箱/车模块是系统的数据处理及附属/辅助设备，也包括与网络的连接和数据的交换，可作为独立的数据中心，也可作为云计算系统中的一个节点，或者作边缘云计算使用。模块内有大量的cpu、gpu甚至fpga、asic等it设备，普通数据中心的机柜功率密度现在达到了10kw,甚至部分机柜的功率密度达到了30kw，高性能计算领域的这个数据更高。cpu和gpu散热量巨大，需要用风扇散热，甚至散热所以功率占整个服务器耗能的20%，导致整个数据中心用于it的功率不足50，pue达到2.2。将整个it设备浸入绝缘的氟化液中密封起来，再用循环水带走多余热量保持氟化液的温度，则无需使用风扇散热，氟化液也不会损失或者受污染，散热效率又很高，可以将功率密度成倍增加。循环水带走的热量可以使用热泵进一步得到冷空气为整个系统的模块空间制冷，节省电能，将pue降低到1.01以下。
本发明实施例提供了一种低能耗紧凑型大功率移动式数据中心，以至少解决占用空间和能耗等问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种可随意布置的低能耗紧凑型大功率移动式数据中心，包括：动力箱/车模块，为系统提供动力，动力来源可以是双路外接电源，也可以是发电机，发电机使用柴油，可选地，也可以使用lng等燃料，两台互为备用。
进一步地，低能耗紧凑型大功率移动式数据中心还包括：集装箱/运载车、拖车、操作系统与管理和应用软件、管理计算机、操作室（可以是任意与数据中心网络连接的场所）等等必要的设备、设施和工具；以及
计算机控制系统，与各装置检测、控制设备相连接，协调控制整个过程。
箱/车体密封，做到了防尘、防水，用于野战等场合时，车体材料使用芳纶/聚酰亚胺合成材料等防弹设计，并涂隐身和伪装涂料；连接管线外层采用聚酰亚胺合成材料，柔性好，抗拉伸，防火、防刮、防刺、防弹。
进一步地，动力箱/车模块包括：发电机1和发电机2，与供电柜相连接，使用柴油燃料发电，两台发电机互为备用，并同为外接电源的备用；供电柜，与ups模块相连接，连接线可快速接通与断开，接入的发电机1、发电机2、以及双路外接电源形成并网连接，通过ups模块缓冲，保证供电不间断；空调终端1，与模块外的空调主机相连接，可快速接通与断开，与模块交换冷/热空气，稳定模块内温度和湿度；监控单元1，与数据模块相连接，独立监控本模块，可远程操作；消防系统1，与数据模块相连接，独立监控并自动执行本模块消防任务，可远程操作。
进一步地，ups箱/车模块包括：ups控制器，与模块外供电柜和飞轮储能柜相连接，在线监视外接电源和储能柜状态，在外接电源断电的同时切换为飞轮储能柜供电，并发出报警提示信息；飞轮储能柜，与ups控制器相连接，由多组并联的飞轮储能装置构成，每组飞轮储能装置由电动/发电机及与其相连的高速旋转飞轮组成，电动机驱动飞轮高速旋转将电能储存为动能，飞轮带动电动机发电将动能转化为电能；空调终端2，与模块外的空调主机相连接，可快速接通与断开，与模块交换冷/热空气，稳定模块内温度和湿度；监控单元2，与数据模块相连接，独立监控本模块，可远程操作；消防系统2，与数据模块相连接，独立监控并自动执行本模块消防任务，可远程操作。
进一步地，数据箱/车模块包括：配电柜，与模块外ups控制器相连接，为模块内设备提供电源；服务器柜，与交换机柜和空调主机相连接，可以有多个，采取单服务器浸入式液冷散热，也可以采用整柜浸入式液冷（设备重量和液冷剂用量会增加），液冷剂无相变，不受颠簸、地势等影响，也可以采用相变液冷剂（需静止水平放置使用），与交换机柜有信息交换，与空调主机间形成水循环带走热量；交换机柜，与服务器柜及存储器柜、主干网相连接，双通道光纤连接方式；存储器柜，与交换机柜相连接，是整个数据中心的存储单元，磁盘阵列；备件柜，用于存放数据中心的必要备品备件，可随时替换下故障部件；空调终端3，与模块内的空调主机相连接，可快速接通与断开，与模块交换冷/热空气，稳定模块内温度和湿度；监控单元3，与数据模块相连接，独立监控本模块，可远程操作；消防系统3，与数据模块相连接，独立监控并自动执行本模块消防任务，可远程操作；空调主机，与各空调终端相连接，使用模块内设备散热作为热源，通过热泵得到冷空气，提供给空调终端冷、热空气，保持各模块温度、湿度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种可选的低能耗紧凑型大功率移动式数据中心的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的设备或单元编号1、2等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含，例如，包含了一系列单元的过程、装置、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、产品或设备固有的其它单元。
根据本发明实施例，提供了一种低能耗紧凑型大功率移动式数据中心。需要说明的是，该系统可以应用于各种独立数据处理如导弹发射与控制、地震数据收集与处理等，也可以用于云计算的一个节点，边缘云计算，大型联合指挥中心的数据平台等，尤其适合部队的野战数据中心和野外作业的数据中心。
图1是根据本发明实施例的低能耗紧凑型大功率移动式数据中心的示意图，如图1所示，该数据中心可以包括：
10动力箱/车模块，为系统提供动力，动力来源可以是双路外接电源，也可以是发电机，发电机使用柴油，可选地，也可以使用lng等燃料，两台互为备用。
进一步地，低能耗紧凑型大功率移动式数据中心还包括：集装箱/运载车、拖车、操作系统与管理和应用软件、管理计算机、操作室（可以是任意与数据中心网络连接的场所）等等必要的设备、设施和工具；以及
计算机控制系统，与各装置检测、控制设备相连接，协调控制整个过程。
箱/车体密封，做到了防尘、防水，用于野战等场合时，车体材料使用芳纶/聚酰亚胺合成材料等防弹设计，并涂隐身和伪装涂料；连接管线外层采用聚酰亚胺合成材料，柔性好，抗拉伸，防火、防刮、防刺、防弹。
进一步地，10动力箱/车模块包括：101发电机1和102发电机2，与供电柜相连接，使用柴油燃料发电，两台发电机互为备用，并同为外接电源的备用；103供电柜，与20ups模块相连接，连接线可快速接通与断开，接入的101发电机1、102发电机2、以及双路外接电源形成并网连接，通过20ups模块缓冲，保证供电不间断；104空调终端1，与模块外的309空调主机相连接，可快速接通与断开，与模块交换冷/热空气，稳定模块内温度和湿度；105监控单元1，与30数据模块相连接，独立监控本模块，可远程操作；106消防系统1，与30数据模块相连接，独立监控并自动执行本模块消防任务，可远程操作。
进一步地，20ups箱/车模块包括：201ups控制器，与模块外103供电柜和202飞轮储能柜相连接，在线监视外接电源和储能柜状态，在外接电源断电的同时切换为飞轮储能柜供电，并发出报警提示信息；202飞轮储能柜，与201ups控制器相连接，由多组并联的飞轮储能装置构成，每组飞轮储能装置由电动/发电机及与其相连的高速旋转飞轮组成，电动机驱动飞轮高速旋转将电能储存为动能，飞轮带动电动机发电将动能转化为电能；203空调终端2，与模块外的309空调主机相连接，可快速接通与断开，与模块交换冷/热空气，稳定模块内温度和湿度；204监控单元2，与30数据模块相连接，独立监控本模块，可远程操作；205消防系统2，与30数据模块相连接，独立监控并自动执行本模块消防任务，可远程操作。
进一步地，30数据箱/车模块包括：301配电柜，与模块外201ups控制器相连接，为模块内设备提供电源；302服务器柜，与303交换机柜和309空调主机相连接，可以有多个，采取单服务器浸入式液冷散热，可选地，也可以采用整柜浸入式液冷（设备重量和液冷剂用量会增加），液冷剂无相变，不受颠簸、地势等影响，可选地，也可以采用相变液冷剂（需静止水平放置使用），与303交换机柜有信息交换，与309空调主机间形成水循环带走热量；303交换机柜，与302服务器柜及304存储器柜、主干网相连接，双通道光纤连接方式；304存储器柜，与303交换机柜相连接，是整个数据中心的存储单元，磁盘阵列；305备件柜，用于存放数据中心的必要备品备件，可随时替换下故障部件；306空调终端3，与模块内的309空调主机相连接，可快速接通与断开，与模块交换冷/热空气，稳定模块内温度和湿度；307监控单元3，与模块内控制系统相连接，独立监控本模块，可远程操作；308消防系统3，与模块内控制系统相连接，独立监控并自动执行本模块消防任务，可远程操作；309空调主机，与各空调终端相连接，使用模块内设备散热作为热源，通过热泵得到冷空气，提供给空调终端冷、热空气，保持各模块温度、湿度。
该实施例的移动式数据中心采用独特高效节能的工艺技术，通过模块化的设计，几乎没有大气污染排放和碳排放，没有污水排放和固废排放，是目前最环保节能的紧凑型移动式数据中心技术之一，能够适应几乎所有大功率移动数据中心的需求。
在实际应用场景中，该实施例的数据中心可以根据需要对模块内的设备配置组合，以适用于各种数据处理需求。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
1.一种低能耗紧凑型大功率移动式数据中心，其特征在于，包括：
动力箱/车模块(10)，为数据中心提供双路电力，采用两种电源，一种为外接电源；另一种为自发电源；电力经供电设备统一调度，以双路输出到ups箱/车模块(20)；
ups箱/车模块(20)，采用飞轮储能柜储存电能；
数据箱/车模块(30)，用于数据处理、数据存储、网络传输、系统监控。
2.根据权利要求1所述的一种低能耗紧凑型大功率移动式数据中心，其特征在于，所述外接电源，为风电、太阳能电、电网电任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种低能耗紧凑型大功率移动式数据中心，其特征在于，所述自发电源，为柴油发电、汽油发电、lng发电、沼气发电、合成气发电任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种低能耗紧凑型大功率移动式数据中心，其特征在于，所述动力箱/车模块(10)包括：
发电机1(101)，与供电柜(103)相连接，使用燃料发电；
发电机2(102)，与供电柜(103)相连接，使用燃料发电，与发电机1互为备用，并同为外接电源的备用；
供电柜(103)，与ups模块箱/车模块(20)相连接，为快速通断连接，接入发电机1(101)、发电机2(102)、以及双路外接电源，通过ups箱/车模块(20)缓冲，保证供电不间断；
空调终端1(104)，与模块外的空调主机(309)相连接，为快速通断连接，与模块交换冷/热空气，稳定模块内温度和湿度；
监控单元1(105)，与数据箱/车模块(30)相连接，独立监控本模块，就地/远程操作；
消防系统1(106)，与数据箱/车模块(30)相连接，独立监控并自动执行本模块消防任务，就地/远程操作。
5.根据权利要求1所述的一种低能耗紧凑型大功率移动式数据中心，其特征在于，所述ups箱/车模块(20)包括：
ups控制器(201)，与模块外供电柜(103)和飞轮储能柜(202)相连接，在线监视外接电源和飞轮储能柜(202)状态，在外接电源断电的同时切换为飞轮储能柜(202)供电，并发出报警提示信息；
飞轮储能柜(202)，与ups控制器(201)相连接，由多组并联的飞轮储能装置构成，每组飞轮储能装置由电动/发电机及与其相连的高速旋转飞轮组成，电动机驱动飞轮高速旋转将电能储存为动能，飞轮带动电动机发电将动能转化为电能；
空调终端2(203)，与模块外的空调主机(309)相连接，为快速通断连接，与模块交换冷/热空气，稳定模块内温度和湿度；
监控单元2(204)，与数据箱/车模块(30)相连接，独立监控本模块，就地/远程操作；
消防系统2(205)，与数据箱/车模块(30)相连接，独立监控并自动执行本模块消防任务，就地/远程操作。
6.根据权利要求1所述的一种低能耗紧凑型大功率移动式数据中心，其特征在于，
所述数据箱/车模块(30)包括：
配电柜(301)，与模块外ups控制器(201)相连接，为模块内设备提供电源；
服务器柜(302)，与交换机柜(303)和空调主机(309)相连接，与交换机柜(303)有信息交换，与空调主机(309)间形成水循环带走热量，服务器柜(302)有多个；服务器采取整柜浸入式液冷，或者采用单服务器浸入式液冷散热；采用有相变液冷，或者采用无相变液冷；
交换机柜(303)，与服务器柜(302)及存储器柜(304)、主干网相连接，双通道光纤连接方式；
存储器柜(304)，与交换机柜(303)相连接，是整个数据中心的存储单元，磁盘阵列；
备件柜(305)，用于存放数据中心的必要备品备件，用于随时替换下故障部件；
空调终端3(306)，与模块内的空调主机(309)相连接，为快速通断连接，与模块交换冷/热空气，稳定模块内温度和湿度；
监控单元3(307)，与监控单元1(105)、监控单元2(204)相连接，独立监控本模块，就地/远程操作；三个监控单元可互相代替工作；
消防系统3(308)，独立监控并自动执行本模块消防任务，就地/远程操作；
空调主机(309)，与各空调终端相连接，使用模块内设备散热作为热源，通过热泵得到冷空气，提供给空调终端冷、热空气，保持各模块温度、湿度。
技术总结