淺談機房監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)機房節(jié)能減排的幫助

黃鍇恒 陳保軍

（中海油信息科技有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057）

淺談機房監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)機房節(jié)能減排的幫助

黃鍇恒 陳保軍

（中海油信息科技有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057）

針對目前機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)對配電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、通信設(shè)備、優(yōu)化布局管理利于數(shù)據(jù)機房節(jié)能減排的技術(shù)與措施進行介紹分析。數(shù)據(jù)機房能耗指標是衡量數(shù)據(jù)機房能效的量化標準，它可以反映出數(shù)據(jù)機房運行過程中的電能利用情況，也作為數(shù)據(jù)機房設(shè)計和運維改進的重要依據(jù)，也為不同數(shù)據(jù)機房之間能效比較提供依據(jù)。

數(shù)據(jù)機房；動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)；配電系統(tǒng)；空調(diào)智能；節(jié)能技術(shù)

目前，企業(yè)能源的消耗導(dǎo)致了溫室效應(yīng)和一系列的自然災(zāi)害，保護環(huán)境、防治氣候變化成為人類社會共同面臨的挑戰(zhàn)。從80年代末以來，能源價格一路上漲，給社會工業(yè)、制造業(yè)帶來的成本壓力一直上升，全社會比以往更重視節(jié)能工作的重要性。在社會需求方面，由于通信企業(yè)整體仍處于發(fā)展階段，新興市場用戶的增加以及發(fā)達城市互聯(lián)網(wǎng)帶寬的提升必然帶來網(wǎng)絡(luò)擴容，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備增加導(dǎo)致了能耗需求也不斷擴大。能源價格上漲及設(shè)備總能耗上升給企業(yè)帶來了長期的財務(wù)壓力。同時，為了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，許多運營商和設(shè)備制造商都先后啟動節(jié)能減排工作計劃，應(yīng)對社會氣候及能耗面臨的挑戰(zhàn)。

1 業(yè)界機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱“機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)”）在中國的金融、政府、電信運營商及IDC數(shù)據(jù)中心中已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，并且已經(jīng)成為一個必不可少的設(shè)備監(jiān)控管理工具，機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)為維護工作帶來了極大的方便。目前，各大運營商的機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋率已經(jīng)達到了60%到75%。從中可以看出，機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)機房建設(shè)中能為節(jié)能減排、綠色節(jié)能減排工作帶來幫助。

為企業(yè)節(jié)能減排工作的需要，建設(shè)機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)是不可回避的問題，如現(xiàn)階段的“節(jié)能減排、低碳管理”等，選擇一套智能、科學有效的機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)才能滿足這一需要。

長期需要值班人員來協(xié)助實行“節(jié)能減排”為目標也是沒有可操作性的。同時，要監(jiān)控被監(jiān)控的動力、空調(diào)及環(huán)境設(shè)備，并協(xié)助這些設(shè)備完成各自的節(jié)能減排目標，也離不開經(jīng)過科學設(shè)計、智能管理、具備關(guān)鍵增值功能的機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)。

2 數(shù)據(jù)機房智能監(jiān)控管理

數(shù)據(jù)機房的電力消耗在各類能源消耗中所占比例已超過80%，因此，節(jié)能減排的工作將以節(jié)約電能為重點研究對象。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在電信運營商的總電能耗中，核心機房的總電耗占到了90%以上，空調(diào)及供電系統(tǒng)用電就占到了將近50%，機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)監(jiān)測、報警等功能在數(shù)據(jù)機房節(jié)能減排中的作用也凸顯了出來。

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，大型數(shù)據(jù)機房及小型數(shù)據(jù)機房的耗電數(shù)據(jù)對比如下：

1 )大型數(shù)據(jù)機房的能耗：主設(shè)備（服務(wù)器系統(tǒng)/交換傳輸設(shè)備）、散熱/制冷系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、照明等系統(tǒng)分別占：52%、38%、9%、1%。

2 )小型機房的能耗：主設(shè)備（BTS設(shè)備）、散熱/制冷系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、照明等系統(tǒng)分別占：43%、46%、8%、3%。

盡管配電、空調(diào)系統(tǒng)被監(jiān)控設(shè)備本身也有很多新的節(jié)能技術(shù)，如果通過機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)來把這些被監(jiān)控設(shè)備的各自獨立的節(jié)能功能有效管理起來，彌補其不足之處，才可以充分發(fā)揮各自的潛力，發(fā)揮更大的節(jié)能效果。

2.1 數(shù)據(jù)機房空調(diào)智能管理

國家標準GB50174-93規(guī)定中，數(shù)據(jù)機房環(huán)境溫度為18℃～28℃，設(shè)備才能長期正常地運行。為了達到國家標準的數(shù)據(jù)機房環(huán)境溫度，每個通信數(shù)據(jù)機房需要配備多臺空調(diào)或者一套中央空調(diào)。

由于目前大部分的數(shù)據(jù)機房沒有實行24小時值班制度，或是無人值守的數(shù)據(jù)機房實有存在，很多數(shù)據(jù)機房空調(diào)全年處于開機狀態(tài)，沒有有效監(jiān)控管理，造成能耗升高。需要通過機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)對空調(diào)智能監(jiān)控管理，實現(xiàn)節(jié)能減排目的，同時也滿足數(shù)據(jù)機房環(huán)境溫度要求。

實現(xiàn)條件：數(shù)據(jù)機房空調(diào)帶有智能通信接口，空調(diào)監(jiān)控采集器具有邏輯編程功能和帶有溫度采集傳感器。

實現(xiàn)原理：溫度傳感器安裝在數(shù)據(jù)機房有效位置，溫度上升到一定閥值，連續(xù)保持10分鐘（時間可以自己設(shè)定），同時根據(jù)空調(diào)運行狀態(tài)，確定是否發(fā)出開機命令。當溫度下降到一定值，連續(xù)保持10分鐘（時間可以自己設(shè)定），同時根據(jù)空調(diào)運行狀態(tài)，確定是否發(fā)出關(guān)機命令。

實現(xiàn)方法：數(shù)據(jù)機房需要建設(shè)有機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，空調(diào)監(jiān)控采集器具有邏輯編程功能，通過修改空調(diào)監(jiān)控采集器軟件配置實現(xiàn)空調(diào)智能管理，不需要增加其他硬件設(shè)備。

監(jiān)控優(yōu)點：空調(diào)智能管理配置數(shù)據(jù)是存放在監(jiān)控采集器設(shè)備上，即使某種原因引起機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控不到空調(diào)數(shù)據(jù)，空調(diào)智能管理系統(tǒng)也可以正常工作。

節(jié)能效果：一般數(shù)據(jù)機房空調(diào)室內(nèi)循環(huán)風機系統(tǒng)功率為480瓦，假設(shè)1臺空調(diào)一年內(nèi)有3個月不需要開機運行，具備休眠條件，則每個數(shù)據(jù)機房1臺空調(diào)一年能實現(xiàn)節(jié)能為：

480 瓦X24小時X30X3=1037度，

200 臺空調(diào)節(jié)約用電約20.74萬度。

2.2 數(shù)據(jù)機房智能照明管理

數(shù)據(jù)機房照明系統(tǒng)電能也不能被忽略，如果不采取智能監(jiān)控管理，將會造成很大的電能消耗。

在日常運維工作當中，數(shù)據(jù)機房常發(fā)現(xiàn)很多節(jié)能燈管是長明燈，不管什么時候開啟的節(jié)能燈管，只有等下一次到數(shù)據(jù)機房時才發(fā)現(xiàn)該節(jié)能燈管是長明燈，由于一個大型數(shù)據(jù)機房節(jié)能燈管數(shù)量多，數(shù)據(jù)機房照明系統(tǒng)電能耗能也很驚人。

數(shù)據(jù)機房照明系統(tǒng)管理有兩種方法：

方法1：機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的智能采集器輸出繼電器的觸點，可直接并接在數(shù)據(jù)機房照明電路的單控開關(guān)上，如下圖1，該方法的優(yōu)點是電路簡單，并接線路方便。缺點是在本地開燈后，遠程就無法關(guān)燈。

圖1

方法2：數(shù)據(jù)機房照明系統(tǒng)的開關(guān)一般是使用單控開關(guān)，我們可以把數(shù)據(jù)機房照明系統(tǒng)的單控開關(guān)更換成雙控開關(guān)，更換雙控開關(guān)簡單方便，直接在單控開關(guān)位置更換同一大小的雙控開關(guān)就可以。

在機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)智能采集器輸出繼電器的常開與常閉觸點上，與數(shù)據(jù)機房照明系統(tǒng)的雙控開關(guān)按下圖2接線，實現(xiàn)遠程和本地都可以控制數(shù)據(jù)機房照明系統(tǒng)的燈管。該方法的優(yōu)點是遠程和本地都可以控制燈管的開和關(guān)狀態(tài)。下面，我們就采用方法2來實現(xiàn)數(shù)據(jù)機房照明系統(tǒng)的智能控制。

圖2

實現(xiàn)原理：按照方法2進行改造數(shù)據(jù)機房照明系統(tǒng)，同時增加一個交流電壓變送器檢測燈管的電壓，判斷燈管是開燈狀態(tài)還是關(guān)燈狀態(tài)。數(shù)據(jù)機房照明智能管理兩種模式：延時關(guān)燈模式和定時關(guān)燈模式，兩種模式可以在機房監(jiān)控中心自由切換，延時關(guān)燈就是開燈60分鐘（時間長度可設(shè)置）后自動關(guān)燈，定時關(guān)燈就是每天17:35分 （時間可以設(shè)置），監(jiān)控系統(tǒng)自動檢測燈管的狀態(tài)，如果數(shù)據(jù)機房照明燈管是開燈狀態(tài)，就自動關(guān)燈。如果數(shù)據(jù)機房有人作業(yè)，還可以手動打開數(shù)據(jù)機房照明開關(guān)。機房監(jiān)控中心可以通過監(jiān)控軟件實時顯示報表功能，實時查詢數(shù)據(jù)機房照明系統(tǒng)的燈管狀態(tài)，對于有遺漏關(guān)燈的，采用遠程人工方式關(guān)燈。

實現(xiàn)方法：數(shù)據(jù)機房需要建設(shè)機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控采集器具有邏輯編程功能，通過修改監(jiān)控采集器軟件配置來實現(xiàn)照明智能管理，同時數(shù)據(jù)機房照明開關(guān)要換成雙控開關(guān)。

監(jiān)控優(yōu)點：照明智能管理功能存放在數(shù)據(jù)機房監(jiān)控智能采集器上，即使某種原因影響機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控不到數(shù)據(jù)機房數(shù)據(jù)，底端控制系統(tǒng)也可以正常工作，遠程和現(xiàn)場都可以控制數(shù)據(jù)機房的照明系統(tǒng)的燈管。

節(jié)能效果：假如數(shù)據(jù)機房有兩個照明燈管，每個燈管都是20瓦，兩個燈管是40瓦，數(shù)據(jù)機房長明燈每月按照可能亮5天來計算，則每個數(shù)據(jù)機房照明智能管理一年能實現(xiàn)節(jié)約電能為：

40 瓦X5天X24小時X12=58度，

如果數(shù)據(jù)機房有200個40瓦燈管節(jié)約用電約11600度。

2.3 非智能空調(diào)及通風系統(tǒng)監(jiān)控管理

在目前數(shù)據(jù)機房中，也有大量小型機房采用的是非智能空調(diào)，或者是簡易通風系統(tǒng)，對其存在監(jiān)控管理困難等問題，最主要的原因是這些小型機房主要位于偏遠山區(qū)，數(shù)量多、分布廣，交通不便利等因素影響未能監(jiān)控管理起來，也會造成大量的電能。通過目前的數(shù)據(jù)分析可得出，像這類小型機房中空調(diào)能耗占機房能耗的43%。因此，小型機房空調(diào)的節(jié)能管理監(jiān)控也是不能忽視。

小型機房數(shù)量的龐大決定節(jié)能管理必須是監(jiān)控自動化，而不能單靠監(jiān)控系統(tǒng)來根據(jù)局部的溫度去觸發(fā)遠程控制命令來實現(xiàn)，這就需要采用機房環(huán)境自動控制功能，充分利用機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的采集器提供各種采集數(shù)據(jù)功能，實現(xiàn)機房空調(diào)和通風系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)運行，從而降低能耗，達到節(jié)能的效果。

2.4 數(shù)據(jù)機房蓄電池的監(jiān)控和管理

蓄電池作為整個機房配電系統(tǒng)的最后一道安全屏障，歷來都是配電維護工作的重點和難點。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示70%以上的電源事故都因蓄電池故障而引發(fā)。維護人員要做到心中有數(shù)就必須了解蓄電池的使用充、放電時長，才能了解蓄電池日常使用情況。一般來說，蓄電池的后備支撐時間的測試方法多種多樣，可以是理論測算，也可以是實際測量數(shù)據(jù)顯示。由于理論測算會受到各方面的因素影響較大，與實際測量容量偏離較大，只能作為判斷理論容量的一個參考值。以前最原始的實際測量數(shù)據(jù)方法是運維人員帶著放電設(shè)備及容量測試設(shè)備到機房逐一放電測量，這種方法不僅效率低下，還占用大量的人力和物力。

現(xiàn)在可通過機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的蓄電池在線監(jiān)測功能和利用模塊休眠運行模式進行蓄電池的智能監(jiān)測和管理，有效降低蓄電池使用能耗，達到節(jié)能作用。

假設(shè)一套UPS配電系統(tǒng)有4個50A的模塊，負載電流是60A。

如果4個模塊都在工作，則：模塊的負載率為：（60A÷4）÷50A=30%，其對應(yīng)的效率為89%左右。

如果關(guān)閉2個模塊的輸出（休眠），僅靠2個模塊工作提供輸出，則：模塊的負載率為：（60A÷2）÷50A=60%，其對應(yīng)的效率為93%左右；

采用UPS模塊休眠運行功能，可以使效率提高4%左右，從而節(jié)能4%以上。

3 結(jié)語

作為以“低能耗、低污染、低排放”為基礎(chǔ)的經(jīng)濟節(jié)能模式，低碳經(jīng)濟不僅是未來經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的方向，也是當今社會企業(yè)加以重視的共同問題。機房節(jié)能的前提條件是必須保證通信安全，不能影響機房環(huán)境質(zhì)量，降低和導(dǎo)致設(shè)備壽命縮短，更不能影響通信生產(chǎn)安全，提倡通過合理調(diào)整設(shè)備運行和人為管理來實現(xiàn)機房節(jié)能的目標，這種節(jié)能方式能起到延長設(shè)備的使用壽命。

[1]王其英.UPS供電系統(tǒng)綜合解決方案.電子工業(yè)出版社.

[2]艾默生節(jié)能產(chǎn)品宣傳冊.綠色基站新選擇.

[3]李學博.機房節(jié)能走向系統(tǒng)化、智能化、精細化.通信世界周刊，2009.

[4]趙鋒.數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排技術(shù)介紹.電信網(wǎng)技術(shù)，2011.

[5]廣東省電信規(guī)劃設(shè)計院優(yōu)先公司.2011年通信電源技術(shù)發(fā)展藍皮書.2010.

黃鍇恒（1983—），男，廣東省湛江市，本科，副經(jīng)理，網(wǎng)絡(luò)管理。

陳保軍（1981—），男，廣東省湛江市，本科，工程師，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。