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浅析能耗监测系统在大型数据中心的应用

更新日期:2022-12-28   浏览量:98

吴柯霓

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801


摘要:本文根据大型数据中心能耗监测的具体需求,设计了一个大型数据中心能耗监测系统,实现了资产管理、环境监测、设备控制、能耗分析以及数据统计等功能,可以为节能减排提供重要依据,在大型数据中心能耗管理方面有重要的现实意义。

关键词:数据中心;能耗监测;系统开发


0 引言

随着信息化和大数据等技术的发展,大型数据中心的应用越来越广泛,但伴随而来的能耗水平也日益提高,为了实现节能减排,有效利用能源资源,能耗监测系统应运而生,一般来说,大型数据中心的能耗管理包括机房环境监测和能耗设备的监测,通过实时采集掌握能耗状态,从而实现能耗管理的优化,本文设计了一个大型数据中心能耗监测系统,可以为相关领域提供参考。


1 总体设计

大型数据中心能耗监测系统包含硬件和软件两大部分,其硬件组成主要包括监控服务器、主机设备、网络设备、环境参数传感器、通风模块等,总体采集逻辑采用三级监控体系。一级为主机设备,作为系统的应用层,为用户提供人机接口;二级是主机状态,负责采集主机性能参数或对主机进行远程控制;三级是传感器以及能耗装置,根据传输距离的不同,前面两级之间采用TCP传输数据,后两级由于距离较短,采用了串口通信。系统在架构上分为应用层、汇聚层和采集层。采集层的数据上传到网络后进入软件平台进行存储并处理,具有权限的用户可登录系统平台查看数据中心各设备的运行状态和环境参数。软件平台采用B/S架构设计,兼容所有通用浏览器访问,无需安装客户端。


2 开发工具的选择

为了提高软件开发效率,根据系统的功能需求和各类主流开发工具的特点,同时考虑到大型数据中心有可能存在多种操作系统,本文采用了MyEclipse作为平台的主要开发工具,所有代码均采用java语言进行编程,J2EE技术架构,充分利用了其简单易用性及跨平台移植特性。数据库是软件平台的核心基础,本文采用开源免费的MySQL数据库,该数据库使用广泛,性能良好,安全可靠,可以通过ADO.ODBC等中间组件实现连接,满足本系统的需求。3软件功能分析

大型数据中心能耗监测系统主要针对各类能耗设备的能耗管理问题,通过各种传感器对能耗设备的工作状态进行实时监测,从而分析其能耗水平并作为优化的主要依据。硬件传感器采集到原始数据后,其余的主要工作均由软件平台实现。因此,软件平台的功能首先要包括对原始测量数据的转换,通过不同的通信协议与硬件设备建立连接并接收数据,同时根据协议格式对现场设备进行远程控制;其次,软件平台还需要将数据存储至后台数据库中进行暂存或永远存储,同时对数据进行分析,计算出各设备当前的能耗水平以及可优化的空间,将分析结果以可视化的方式显示在软件界面上;对于异常的数据,应及时显示报警信号,将异常信息通过短信的形式推送给相关的负责人;为后期数据统计分析的方便,软件还需要提供数据查询和统计功能,通过时程曲线、柱状图、直方图等形式将分析结果展示出来,作为跟踪预测设备能耗变化趋势的重要依据。


4 功能模块设计

根据软件需求分析及功能的分解,大型数据中心能耗监测系统主要设置了五个功能模块,分别为:资产管理、环境监测、设备控制、能耗分析以及数据统计。为了提高软件平台的可扩展性,系统采用开放性设计和模块化设计思想,各模块之间功能独立,给系统的开发和实现带来了很大的便利。

4.1 资产管理模块

资产管理模块用于管理数据中心的所有资产,提供一个简洁美观的操作界面,为用户提供资产项目的添加、修改、查询等功能,还可以对资产进行分组归类,采用专门的数据库表对各设备的连接方式进行记录,保证所有设备均在管理范围内,这也是软件平台在精细化管理方面的具体应用体现。

4.2 环境监测模块

环境对数据中心的设备运行状态有重要影响,例如良好的通风条件可以使设备工作在较佳状态,减少能耗。环境监测模块主要负责对数据中心机房和机柜中的重要位置的温度、湿度进行监测,以及对重要能耗设备的功率和温度进行实时测量,这些数据上传至软件平台后通过多层次的画面进行展示,通过曲线、标记、颜色、文字等元素的综合应用,将能耗数据动态显示出来。该模块只能查看数据,不能修改参数。

4.3 设备控制模块

数据中心包含大量能耗设备,这些设备经过长期运行可能会偏离运行状态。本模块可以根据监控数据对各类能耗设备进行远程控制,修改其参数使其工作状态得到优化。其中空调是数据中心主要的能耗设备,对整个机房的能耗水平有重要的影响,本系统可以完成对空调设备的远程控制,包括修改其回风温湿度、工作电流、温度设定、定时开关机等参数。另外,还可以实时远程控制进风气流分配模块和排风迁移模块等散热设备,保证其始终运行在较好的状态。

4.4 能耗分析模块

软件平台通过通信协议接收到的是原始监测参数,需要进行特定的算法分析才能得到各设备的能耗情况。能耗分析模块可以在不同的层次上对数据中心的能耗水平进行分析,根据能耗水平的变化采取相应的措施进行能耗管理。结合设备自身的能耗水平以及数据中心的环境参数,对设备运行参数进行优化调整,保持整体较好能耗,实现节能减排。


5 安科瑞能耗统计分析(能源管理)解决方案

5.1 概述

建立高效的能耗监测管理系统,对建筑各类耗能设备能耗数据进行实时测量,对采集数据进行统计和分析。能够合理的确定各区域建筑能耗经济指标及绩效考核指标,发现能源使用规律和能源浪费情况,提高人员主动节能的意识。

① 搭建数据中心智慧能源管理系统的基本框架,对各个用能环节进行实时监测;

② 排碳数据化:通过系统可实现建筑单位内人均能耗分析(包括水、电、能量),实现低碳办公数据化;

③ 区域能效比:实现建筑单位内区域能耗对比,方便能耗考核;

④ 同期能效比:实现同年、同期、同一区域能耗对比,方便节能数据分析;

⑤ 能耗评估管理:按照能源消耗定额标准约束值、标准值、引导值进行分析单位面积能耗和人均能耗指标;

⑥ 能耗竞争排名:各个功能区能耗对比,实现能耗排名,增强工作人员的节能意识;

⑦ 对能耗的使用数据进行综合的分析、统计、打印和查询等功能,并根据能耗监测管理系统的需要可选择不同样式报表的打印。为能耗运营管理部门提供可靠的依据;

⑧ 能耗数据采集,随时查询,并根据采集数据进行统计分析,监测异常能源用量,对能源智能仪表故障进行报警,提高系统信息化、自动化水平。


5.2 平台部署硬件选型




6 结语

随着各类信息系统的广泛应用,无论是大型企业还是,都不可避免地建设大型数据中心,各类设备的大量应用,使机房能耗管理受到更多的重视。软件技术的成熟为大型数据中心的能耗管理提供了良好的管理基础,大型数据中心能耗监测系统的应用也将更加广泛。因此,本文的研究具有重要的现实意义。


【参考文献】

[1]吴祥林,陈晓,周家坤,李新.数据中心机房环境在线动态无线监测研究[J].中国标准化,2019(02):187-188.

[2]王坚.大型数据中心能耗监测系统应用研究.科技风2022(02).

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5版.


作者简介:

吴柯霓,女,现任职于安科瑞电气股份有限公司,主要从事数据中心的设计与应用。




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