前言

現今的數據中心與伺服器中，穩定運作與能源管理效率變得比以往更為重要。伺服器在高負載與長時間運作的條件下，若沒有妥善監控其電力供應狀況、進行熱管理與電池模組健康檢查，容易導致停機、資料損壞或維修成本增加。在評估數據中心功耗時我們會透過PUE指數^*1來確認目前的電力運用是否合理，最理想的狀態是1.0(幾乎不須照明、冷卻等設備)。但現實狀態下，大部分儀器需要在較低且恆溫環境，CPU運作時會產生約70~80度的高溫，要不使用冷卻設備幾乎是不可能的，所以我們可以透過測量功耗、溫度等數值來進行整體的優化，使PUE指數趨近於1.0。

*1:電源使用效率（Power usage effectiveness，PUE）計算公式：PUE = 資料中心總用電量/ IT設備用電量 

為了提升設備穩定性與運轉效率，建議針對下列幾個面向進行預先確認或定期的檢查：

• 伺服器電源輸入功率

• 電源轉換設備（UPS、PDU、電源模組）的效率分析

• 機櫃內部熱管理

• 伺服器機櫃的電池匯流排與接點的電阻

• 電池備援系統（BBU）的健康狀況檢查

 

伺服器電源輸入功率

伺服器在不同負載下的電源需求起伏較大，若沒有進行監控可能會導致超載，造成設備斷電或是損壞。在一般日常維護中可透過精準的功率分析，我們能夠掌握其實際功率消耗、視在功率、功率因數與波形特性，進而推估能源效率與預估長期用電成本。此數據也有助於容量規劃（如UPS與PDU大小選擇）與節能，也利於後續新增設備時的分配與佈局。

 

使用功率計PW3337測量伺服器電源輸入功率

功率計PW3337能夠直接輸入高達65A的電流，透過感測器更能測得最高5000A。配有三通道，各通道可以設定不同量程，可測量UPS各階段的消耗功率。具備可對應大功率變動的測量，在測量中發生大幅度變動也能夠在不切換量程的狀態下測量。

產品優點：

基本精度：±0.15% rdg.　　DC精度：±0.1% rdg. ±0.1% f.s.

支援最大 3P4W（三相四線）測量，適合大型伺服器與電源機房設備量測。

搭配外接電流感測器，可依照不同負載靈活選擇對應電流範圍。

符合國際標準IEC61000-4-7:2002的諧波測量

功率計PW3337-產品頁面

 

電源轉換設備（UPS、PDU、電源模組）的效率分析

因AI技術迅速普及，數據中心的電力消費量也日漸增加，如何有效的運用電力成為了重要的課題。特別是PUE（Power Usage Effectiveness）指數必須要盡可能的趨近於1，這與長期運用與減少營運成本息息相關。為了提升AI伺服器內的電力相關機器(例：電源模組、電力分配模組等。）的效率，就必須正確測量這些儀器的消費電力。

1.個別的儀器測量
單獨測量各電源模組與電力分配模組等可以有效地找出需改善的地方。透過這種方式可減少電力損耗，並抑制整體的消費電力。

2.機架內部的測量
搭載複數的電力相關儀器內部，需要個別測量各設備的消費電力，將負載的平衡達到最優化。如此一來，可以防止功率的波動，實現精密的儀器管理。

進行以上的測量，將AI伺服器的消耗電力最小化，可有效的執行電力管理。電力消耗持續增加的狀況下，工程師應該要如何進行正確的測量、改善設計，並減輕系統負載以及成本的降低等等，都是為了推進AI技術並使其成長的重要一環。此外，以往都是將溫度與功率分別測量並評估，往往會消耗許多時間，並且數據同步上也有一定難度。但HIOKI提供同時測量功率與溫度的解決方案，請參考：【DATA LOGGER】高精度功率、溫度同時測量創新熱管理解決方案。
 

傳統功率與溫度測量方法

功率&溫度同時測量

 

功率計PW8001高精度功率測量

基本精度：±0.03%，DC精度±0.05%的優異性，可正確評估高頻設備的損耗。高達1ms的數據更新率，也可透過功率頻譜分析(PSA)功能，詳細分析功率變換的損耗。

PW8001 為 HIOKI 最頂級的功率分析儀，具備極高的取樣速度與解析度，適合用於高頻切換設備（如逆變器、DC-DC轉換器）效率分析。

功率計PW8001目前已經更新至2.0版本，可至介紹頁面查看更多詳情：★功率計（電力計）PW8001 2.0版最新功能介紹★
 

DATA LOGGER LR8102+M7103高精度功率&溫度測量

基本精度：±0.07%，媲美高規格功率計。
小型輕巧、模組安裝式可依照測量點位自行安裝模組，也可以組入機架中方便長期觀測。
溫度與功率可同時測量實現數據時間軸同步，減少作業時間。

 

PW8001產品優點：

具備8通道輸入，可透過同步兩台功率計，實現16通道測量。

搭配高精度感測器，可自動補償相位，降低誤差。

配有多種分析功能如波形分析、FFT 頻譜分析等，協助找出效率低下的成因。

LR8102+M7103產品優點：
模組式、多通道記錄器，可透過光纖連接多組主機連動測量。
溫度與功率同時高精度、高速測量，節省設備設置空間與費用。
對地最大額定電壓DC 1500 V（CAT II）絕緣，安心測量高電壓。
 

	功率計PW8001-產品頁面
	DATA LOGGGER LR8102+M7103-產品頁面

 

機櫃內部熱管理

伺服器在運作時會產生大量熱能，若散熱不良容易造成元件老化或效能降低。散熱方面分為水冷與氣冷，都是透過風扇或是旋轉機具去散熱，尤其CPU運轉時可產生高達60度以上的高溫，若無法順利排熱，容易導致冷熱空氣分佈不均，導致高溫而造成整體效能下降或是故障。且部分場所對機房的溫度控管嚴格，可透過熱管理掌握各處溫度數據，確保設備的穩定與安全。
若想進行更全面的熱管理，我們也有提供能同時測量功率與溫度的解決方案，請參考：【DATA LOGGER】高精度功率、溫度同時測量創新熱管理解決方案。

伺服器水冷示意圖

 

使用DATA LOGGER  LR8102/LR8450搭配溫度模組多通道監控溫度

 

DATA LOGGER適合長時間多通道的測量，在大範圍或多點佈線的伺服器機櫃上安裝溫度感測器，即可使用一台儀器觀測多點位的溫度。

測量通道數可透過安裝模組來自行擴充，像是大型數據中心就可以使用LR8102來進行測量。LR8102安裝溫度模組並透過同步功能最多可以擴充高達3000通道，若是一般機房等小型設備，則可選用LR8450，最多可進行330通道的溫度測量。

產品優點：

模組式可依據需求增減通道數，大型資料中心到一般機房都適用。

透過安裝不同參數模組，可同時監控溫度外，還可查看電壓、電流、應變等參數。

LR8450-01為可對應無線測量機種，可減少佈線時間，最高1ms^*3取樣速度。
*3：僅適用部分模組。

	DATA LOGGER LR8450-產品頁面
	DATA LOGGER LR8102-產品頁面

伺服器機櫃的電池匯流排與接點的電阻

伺服器與電源系統之間的匯流排、接地導軌與高電流銅排，若出現鬆動、氧化、腐蝕或是接觸不良，會導致電阻提高而導致發熱、系統不穩定與損壞。透過定期的檢查可以替換老化的匯流排與接點，防止事故發生，減少設備停機時間。

電阻計RM3545A四探針法高精度測量電阻

配有1000μΩ量程，並具備1 nΩ的解析度，可以高精度測量低電阻值。一般來說出現老化、劣化的接點其電阻值會比正常接點來的高，可透過內建的比較器功能，設定PASS/FAIL的數值，即可快速掌握各點位的數值。
 

產品優點：

可測量範圍： 1 nΩ〜1200 MΩ　最小測量量程精度: 0.045 % rdg

採用四端子法，有效排除測試線與夾具的電阻干擾。

比較器功能，可快速進行PASS/FAIL 測試，自動化檢查效率佳。

安裝多路掃描模組，最高可進行132通道的測量。

電阻計RM3545A-產品頁面

 

 

電池備援系統（BBU）的健康狀況檢查

當遇到停電時，BBU（Battery Backup Unit）可以提供短暫電力，讓伺服器可以安全關機或切換到UPS系統，防止設備損壞或資料遺失。隨著設置時間經過，鋰電池或鉛酸電池會出現老化的現象，導致電阻上升與電壓下降，遇上危急時刻可能無法發揮正常作用。因此我們可以透過定期維護保養BBU系統，來確認電池的健康狀況。

 

使用電池檢測器BT3562A測量電池內部電阻

可同時測量內部電阻與開路電壓，10ms內完成測量，一次測量即可判斷電池的健康狀況。快速且高精度檢查，可大幅縮短維護的作業時間，且不遺漏任何電池異常。

產品優點：

高路徑電阻容許值，可測量範圍大。

高速測量，約10ms 可完成單次測試，適合量大或需即時反應的維護流程。

測量範圍廣，可對應大部分 UPS/BBU 電池類型（鋰電、鉛酸等）。

使用PASS/FAIL 分析功能，可立即判定電池是否需更換。

電池檢測器BT3562A-產品頁面

 

結語

本測量方案可建立起伺服器機房中電力、熱能與備援系統的全方位檢查流程，不僅適合日常維護與保養，更能在導入新設備或異常排查時提供高信賴度的數據支持。HIOKI 儀器的穩定性與模組化設計，亦適合未來擴展或導入遠端監控系統。本處介紹產品為代表性機種，若有規格需求可查看同類別其他機種是否符合您的設備需求。
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