云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)拓展應(yīng)用研究

徐世軍

（中國(guó)電信股份有限公司惠州分公司，廣東 惠州 516000）

1 通信機(jī)房的現(xiàn)狀概述

1.1 現(xiàn)狀闡述

（1）IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房數(shù)量：隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷升級(jí)，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)范疇不斷擴(kuò)大，數(shù)據(jù)中心機(jī)房數(shù)量驟增。

（2）機(jī)房設(shè)備：數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)備隨著網(wǎng)絡(luò)升級(jí)不斷升級(jí)和擴(kuò)容，能耗也不斷增加，增加了運(yùn)營(yíng)商的成本投入。

（3）數(shù)據(jù)中心冷池技術(shù)目前已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，為機(jī)柜提供相對(duì)封閉集中的冷源。但是，由于空調(diào)的啟停和風(fēng)速控制大多采用回風(fēng)溫度控制模式，所以難以對(duì)冷池內(nèi)部溫度進(jìn)行精確保障。實(shí)際運(yùn)行中的機(jī)房為了保障機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行安全，只能將空調(diào)的設(shè)定溫度設(shè)置為較低的值，導(dǎo)致較大的能源浪費(fèi)。

一個(gè)數(shù)據(jù)中心可以消耗100～200倍標(biāo)準(zhǔn)辦公室所消耗的電能[1]，因此是高能效設(shè)計(jì)措施的首要目標(biāo)，以節(jié)省資金并減少電能的使用。然而，數(shù)據(jù)中心要求的可靠性和高功率密度使得許多設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了能源效率的標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)一種高效節(jié)能的數(shù)據(jù)中心需要?jiǎng)?chuàng)新、技術(shù)和投資，需要結(jié)合機(jī)房實(shí)際環(huán)境與新技術(shù)進(jìn)行大膽嘗試?？梢?jiàn)，制定一個(gè)全面的能耗管控策略和大數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用方案尤為重要。

1.2 找到管控的突破口

機(jī)房管控中電源空調(diào)能效是關(guān)鍵。機(jī)房冷熱通道管理過(guò)程中，對(duì)流傳熱是熱量傳遞的直接途徑。機(jī)房設(shè)備正常運(yùn)行，依靠空調(diào)風(fēng)道流體的流動(dòng)把設(shè)備熱量從機(jī)柜攜帶到機(jī)柜外部。“對(duì)流換熱”發(fā)生在它們之間的熱量傳遞過(guò)程，是工程中經(jīng)常遇到的情形。對(duì)于地方能效管理來(lái)說(shuō)，冷熱通道的管控可以有效提升機(jī)房綜合能效。

1.3 找到管控的關(guān)鍵步驟

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心高能源效率的關(guān)鍵步驟是測(cè)量或估計(jì)組成設(shè)備消耗。對(duì)于一個(gè)新的數(shù)據(jù)中心，最好是在設(shè)計(jì)階段估計(jì)其能源消耗。除了總能源消耗，可通過(guò)各種能量流將它們與各個(gè)區(qū)域或各個(gè)設(shè)備相關(guān)聯(lián)，同時(shí)了解監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心的能量如何分布。這樣不僅可以確定具有最高能量消耗的設(shè)備方位，還可以確定哪些功能不是必要的，甚至可以關(guān)斷或暫停相關(guān)非關(guān)鍵設(shè)備。

1.4 找到管控的切入點(diǎn)

IT系統(tǒng)使用的能量被轉(zhuǎn)換成熱量，因此必須優(yōu)先保證其散熱。提高這些關(guān)鍵能耗裝置的效率意味著直接減少能量消耗，同時(shí)減少冷卻的耗能（約1/3的總能量）[2]。

1.5 現(xiàn)有解決思路分析

（1）針對(duì)管控突破口、關(guān)鍵步驟和切入點(diǎn)分析，結(jié)合冷池現(xiàn)有溫度情況，人工調(diào)節(jié)空調(diào)的設(shè)定溫度。

（2）改變空調(diào)的控制方式，即由回風(fēng)控制改為送風(fēng)控制。

（3）將空調(diào)的溫度探測(cè)點(diǎn)從空調(diào)的回風(fēng)口移到冷池內(nèi)部。

但是，人工調(diào)節(jié)不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且基本無(wú)法根據(jù)需要及時(shí)調(diào)節(jié)。雖然機(jī)房?jī)?nèi)部溫度變化不會(huì)很劇烈，但它是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化值，而人工調(diào)節(jié)不能滿足不斷變化的需要。因此，本文提出云網(wǎng)智能電源空調(diào)運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)施運(yùn)行，可大幅有效提升機(jī)房PUE效能，保障機(jī)房設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而降低維護(hù)成本。

2 云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)從信息系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)來(lái)看，依據(jù)信息的獲取、傳輸、處理和應(yīng)用的不同環(huán)節(jié)，聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)分為感知識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層4層[3]。該系統(tǒng)屬于物聯(lián)網(wǎng)范疇，但隨著物聯(lián)網(wǎng)不斷吸納新的技術(shù)、拓展新的應(yīng)用，體系結(jié)構(gòu)劃分也在不斷發(fā)展。但是，不論是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究，還是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景和類型研究，都需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)作為模型。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)普及，對(duì)于各類不同設(shè)備與不同系統(tǒng)之間通過(guò)協(xié)議解析已經(jīng)可以完成互聯(lián)互通。今天越來(lái)越多的企業(yè)及信息化建設(shè)者開(kāi)始擁抱或深度介入云計(jì)算時(shí)代的各種創(chuàng)新和變革中，云計(jì)算的到來(lái)為社會(huì)發(fā)展與變革帶來(lái)了巨大推動(dòng)力。隨著云計(jì)算時(shí)代及互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代應(yīng)用的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)從原來(lái)零零散散收集到數(shù)據(jù)中心整體沉淀，再到海量數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘成為當(dāng)下眾多企業(yè)不得不面對(duì)和思考的問(wèn)題。

云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)電源設(shè)備、制冷設(shè)備、機(jī)架內(nèi)冷熱通道溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣；通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)房用電用冷設(shè)備的自動(dòng)智能操控、智能維護(hù)實(shí)現(xiàn)機(jī)房管理自動(dòng)化，提升機(jī)房PUE綜合能效水平，保障動(dòng)力維護(hù)的可靠性。該系統(tǒng)集中并融合了云網(wǎng)分布傳輸技術(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘和分析技術(shù)、計(jì)算機(jī)與自動(dòng)控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)和傳感器技術(shù)、智能化人機(jī)交互技術(shù)的最新成果而構(gòu)成的計(jì)算機(jī)信息集成系統(tǒng)。云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為市局監(jiān)控中心（SC-Supervision Center，數(shù)據(jù)服務(wù)器平臺(tái)）、監(jiān)控站（SS-Supervision Station，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)瀏覽臺(tái)）、端局（SU-Supervision Unit，采集主機(jī)）和監(jiān)控模塊（SM-Supervision Module，傳感器）。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)核心設(shè)計(jì)為高精度室溫自動(dòng)調(diào)節(jié)及輔助控制。當(dāng)溫度波動(dòng)范圍在5 ℃以下時(shí)，采用連續(xù)PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)。PID調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律具有比例作用（P）、積分作用（I）和微分作用（D），稱為三作用調(diào)節(jié)器[4]?？照{(diào)控制過(guò)程中，影響室溫變化的干擾很多。從自控角度說(shuō)，對(duì)具有可控性干擾的部分應(yīng)分別進(jìn)行預(yù)先控制。這對(duì)提高溫度調(diào)節(jié)質(zhì)量來(lái)說(shuō)雖然是輔助措施，但具有一定意義，也是空調(diào)自控設(shè)計(jì)中應(yīng)重視的問(wèn)題。運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)綜合上述3個(gè)作用的優(yōu)勢(shì)，使得抗干擾能力增強(qiáng)，并且對(duì)容量滯后問(wèn)題予以補(bǔ)償，提升了調(diào)節(jié)靈敏度，在空調(diào)自控中已經(jīng)得到成熟應(yīng)用。

云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)將冷通道氣流按要求集中處理，然后由送風(fēng)機(jī)把處理后的空氣經(jīng)風(fēng)道輸送到列頭柜機(jī)架區(qū)。該系統(tǒng)室內(nèi)參數(shù)穩(wěn)定，控制精度相對(duì)較高。根據(jù)有關(guān)理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，針對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)智能調(diào)節(jié)系數(shù)分析各對(duì)象特性參數(shù)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響[5]。

（1）放大系數(shù)K：放大系數(shù)表示對(duì)象的靜態(tài)特性，K值與被調(diào)量沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)，K值越大，對(duì)象的自調(diào)節(jié)能力越小。

（2）時(shí)間常數(shù)T：時(shí)間常數(shù)表示對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，T值受到外界干擾后，被調(diào)量重新達(dá)到平衡點(diǎn)的時(shí)間，表示對(duì)象一個(gè)完整動(dòng)作周期的量值。

（3）純滯后時(shí)間t：對(duì)象在階躍干擾作用下輸出的被調(diào)量并不立即響應(yīng)，而是要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間而后才開(kāi)始變化，這段時(shí)間就稱為純滯后時(shí)間。純滯后對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)是不利的，一般希望對(duì)象的純滯后時(shí)間盡量小。

由以上分析可以看出，對(duì)象特性參數(shù)對(duì)空調(diào)自動(dòng)調(diào)節(jié)十分重要。它們是調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)重要的輸入條件，應(yīng)在進(jìn)行空調(diào)智能自動(dòng)調(diào)控設(shè)計(jì)時(shí)按照模型導(dǎo)入。

云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)拓展應(yīng)用為大數(shù)據(jù)分析，基于對(duì)已有批量存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的處理，可通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)和趨勢(shì)分析預(yù)測(cè)潛在事件。大數(shù)據(jù)挖掘的是全部數(shù)據(jù)，而不是抽樣數(shù)據(jù)，在意義上已經(jīng)與傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)思想存在很多區(qū)別。所以，它的內(nèi)在的關(guān)聯(lián)性和復(fù)雜度提升，在大數(shù)據(jù)思維模式下，數(shù)據(jù)處理逐步向全體性、混沌性及相關(guān)性轉(zhuǎn)變。因此，大數(shù)據(jù)的分析要接受不確定性的特征，放棄確定性的思維定式。逐步建立、完善能源管理系統(tǒng)，企業(yè)需要擁有能效對(duì)標(biāo)、專家能耗診斷、數(shù)據(jù)決策等必要的數(shù)據(jù)分析處理工具與能源管理信息化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源管理信息化，提供企業(yè)側(cè)節(jié)能技術(shù)信息在線服務(wù)。

2.3 系統(tǒng)技術(shù)重點(diǎn)分析

2.3.1 數(shù)字化電能計(jì)量核心技術(shù)重點(diǎn)

云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)采樣研究，基于精確時(shí)間控制的離散報(bào)文重構(gòu)技術(shù)和基于高速采樣與數(shù)字低通的高精度數(shù)字源技術(shù)，研究實(shí)現(xiàn)電子式互感器校駐儀溯源的方法，并研究開(kāi)發(fā)基于數(shù)字多用表的電子式互感器校驗(yàn)儀溯源系統(tǒng)。研究直流電壓量與直流電流量的精確測(cè)量技術(shù)及直流電子式互感器的時(shí)間特性、諧波特性與階躍特性的測(cè)試技術(shù)，開(kāi)發(fā)直流電子式互感器校驗(yàn)系統(tǒng)。建立起數(shù)字量輸入合并單元、模擬量輸入合并單元、合并單元及數(shù)字式電能表、合并單元及保護(hù)測(cè)控裝置測(cè)試系統(tǒng)，完成對(duì)電壓、電流、相位、功率以及電能等電參量的準(zhǔn)確性測(cè)試和通信協(xié)議測(cè)試。

2.3.2 自適應(yīng)控制和最佳控制技術(shù)重點(diǎn)

云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)空調(diào)全實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)控技術(shù)研究，隨著控制對(duì)象的內(nèi)部構(gòu)造和參數(shù)的變化，控制設(shè)備的控制結(jié)構(gòu)也自動(dòng)變化，始終體現(xiàn)最佳性能稱為自適應(yīng)控制（Adaptive Control）。設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，在滿足要求規(guī)格的同時(shí)，達(dá)到某種意義上的最佳。例如，將控制量轉(zhuǎn)到某目標(biāo)狀態(tài)時(shí)，要求時(shí)間最短或者成本最低。

2.3.3 系統(tǒng)信息安全技術(shù)重點(diǎn)

云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)信息安全研究，最直接的目的是針對(duì)電能采樣信息和電能計(jì)量系統(tǒng)，避免受到外部惡意信息破壞和干擾，實(shí)質(zhì)是保護(hù)綜合數(shù)據(jù)信息的安全性，即可靠性、機(jī)密性、完整性、可控性、有效性和不可否認(rèn)性。針對(duì)用電信息系統(tǒng)可能面臨的各種攻擊構(gòu)建電能計(jì)量信息安全體系，采取的安全防護(hù)策略體現(xiàn)在物理安全、鏈路安全、網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)安全和數(shù)據(jù)安全5個(gè)方面[6]。

2.3.4 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)重點(diǎn)

云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析與挖掘研究，各項(xiàng)工作應(yīng)在原有建設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性與連續(xù)性，以保證最佳的效果。數(shù)據(jù)應(yīng)該盡量減少人為干預(yù)。實(shí)現(xiàn)企業(yè)側(cè)的數(shù)據(jù)在線采集和信息化，需要引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。此外，考慮到將來(lái)可能會(huì)有相關(guān)新的領(lǐng)域的數(shù)據(jù)平臺(tái)的對(duì)接以及新的功能的實(shí)現(xiàn)，需要保證平臺(tái)的可拓展性與兼容性。

2.4 系統(tǒng)功能概述

云網(wǎng)電源空調(diào)智能管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用全實(shí)時(shí)自動(dòng)感知調(diào)控模式。

冷池智能溫控模塊將傳統(tǒng)模擬調(diào)節(jié)器部分置換成云網(wǎng)終端服務(wù)器，在大數(shù)據(jù)挖掘和比對(duì)后形成實(shí)時(shí)控制指令，并對(duì)指令作用情況使用多重環(huán)形檢測(cè)。在程序控制中，采用直接數(shù)字控制（Direct Digital Control，DDC）。

云網(wǎng)電源空調(diào)智能管控系統(tǒng)空調(diào)啟停溫度和風(fēng)速調(diào)節(jié)的依據(jù)是IDC機(jī)房冷通道溫度和熱通道溫度?？梢栽诶涑貦C(jī)架內(nèi)布置多個(gè)溫度探測(cè)點(diǎn)，對(duì)比采樣溫度值與預(yù)設(shè)設(shè)定值。通過(guò)系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘，系統(tǒng)下發(fā)指令，自動(dòng)開(kāi)啟調(diào)高空調(diào)的啟停溫度。同時(shí)，空調(diào)的送風(fēng)風(fēng)速可以通過(guò)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)溫差來(lái)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方式與溫度調(diào)節(jié)方式一樣。

云網(wǎng)智能全實(shí)時(shí)自動(dòng)感知調(diào)控的實(shí)施分為兩個(gè)模式[7]。一是下發(fā)指令模式。通過(guò)嵌入式系統(tǒng)，通信協(xié)議設(shè)定被控單元；云網(wǎng)平臺(tái)下發(fā)被控單元的配置信息到嵌入式主機(jī)，由底端嵌入式主機(jī)完成底端數(shù)據(jù)通信參數(shù)、地址碼信息、信號(hào)條件信息等的設(shè)定，統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集與本地運(yùn)算存儲(chǔ)工作。二是上傳指令模式。通過(guò)云網(wǎng)平臺(tái)直接操控，自動(dòng)操控下發(fā)到被控設(shè)備后，其指令執(zhí)行結(jié)果需要上傳到集控中心，同時(shí)能耗數(shù)據(jù)和溫度采樣數(shù)據(jù)再次上報(bào)到集控中心，通過(guò)中心平臺(tái)大數(shù)據(jù)分析和比對(duì)，下一輪指令再次由集控中心對(duì)被控單元進(jìn)行遠(yuǎn)程發(fā)出。云網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)由平臺(tái)來(lái)讀取智能模塊提供的控制需求，然后將控制需求實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化成空調(diào)的調(diào)節(jié)命令。

云網(wǎng)智能電源空調(diào)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的告警級(jí)別可以依據(jù)影響程度不同設(shè)置不同級(jí)別的告警信號(hào)，以提醒數(shù)據(jù)中心監(jiān)控值班人員，并可通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)端維護(hù)，并以派修單方式通知相關(guān)維護(hù)人員進(jìn)行處理。該系統(tǒng)將所有數(shù)據(jù)中心能耗設(shè)備信息集中在一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、告警輸出、報(bào)表分析，并可以根據(jù)故障等級(jí)產(chǎn)生聲光告警，使得通信機(jī)房設(shè)備維護(hù)人員從繁瑣工作中解放出來(lái)，使日常工作重點(diǎn)更加明確。中央工作站彩色動(dòng)態(tài)圖形顯示、打印、記錄各種參數(shù)、狀態(tài)和報(bào)警，記錄啟停時(shí)間、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間及其他歷史數(shù)據(jù)等。

軟件系統(tǒng)平臺(tái)模塊包括實(shí)時(shí)采集模塊、數(shù)據(jù)告警模塊、模塊自診斷模塊、用戶管理模塊以及設(shè)備遠(yuǎn)程管理模塊[8]。

（1）實(shí)時(shí)采集模塊。實(shí)時(shí)采集和上報(bào)系統(tǒng)中涉及PUE能耗及冷通道溫度信息等相關(guān)數(shù)據(jù)；系統(tǒng)通過(guò)各監(jiān)控單元集中采集被控設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，并上報(bào)給云網(wǎng)監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)服務(wù)器，值班人員通過(guò)業(yè)務(wù)臺(tái)瀏覽數(shù)據(jù)的實(shí)施變化情況；可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)瀏覽，并可提供用戶報(bào)表的自定義。

（2）數(shù)據(jù)告警模塊。云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)在被監(jiān)控的各類設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，會(huì)以聲光告警方式提示值班人員。對(duì)于異常數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，會(huì)有告警彈出窗口予以提示。告警條件可以在業(yè)務(wù)臺(tái)動(dòng)態(tài)配置，在線方式下調(diào)整告警閥值和上下限。

（3）模塊自診斷模塊。云網(wǎng)智能電源空調(diào)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)支持對(duì)監(jiān)測(cè)單元本身的數(shù)據(jù)收發(fā)進(jìn)行診斷，對(duì)通信阻塞或故障設(shè)備進(jìn)行自診斷報(bào)警提示，排除硬件設(shè)備因?yàn)樗罊C(jī)導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集中斷、指令無(wú)法下發(fā)問(wèn)題，保障系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性。

（4）用戶管理模塊。云網(wǎng)智能電源空調(diào)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)可根據(jù)客戶的特性，劃分不同區(qū)域、不同設(shè)備類、不同專業(yè)、不同操作權(quán)限，使得不同賬號(hào)登錄時(shí)顯示的界面不同。

（5）設(shè)備遠(yuǎn)程管理模塊。云網(wǎng)智能電源空調(diào)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程管理功能，維護(hù)人員可以在監(jiān)控中心對(duì)遠(yuǎn)端站端采集設(shè)備配置進(jìn)行修改和調(diào)整。升級(jí)和擴(kuò)容設(shè)備后，系統(tǒng)配置只需要刷新相應(yīng)的配置即可。

3 云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

3.1 云網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

數(shù)據(jù)流計(jì)算現(xiàn)有的能耗數(shù)據(jù)，把握溫度采樣通道和空調(diào)智能調(diào)控能力，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣、實(shí)時(shí)合并、實(shí)時(shí)分類，作為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)報(bào)表機(jī)制可實(shí)時(shí)監(jiān)控和展現(xiàn)業(yè)務(wù)指標(biāo)，使數(shù)據(jù)化運(yùn)營(yíng)實(shí)時(shí)化。實(shí)時(shí)檢測(cè)和分析系統(tǒng)和用戶行為，監(jiān)測(cè)和發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)行為；實(shí)時(shí)計(jì)算各類數(shù)據(jù)指標(biāo)，并利用實(shí)時(shí)結(jié)果及時(shí)調(diào)整在線系統(tǒng)業(yè)務(wù)策略。云網(wǎng)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)遷移、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訂閱、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步等多種數(shù)據(jù)傳輸能力。通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)不停服數(shù)據(jù)遷移、數(shù)據(jù)異地災(zāi)備、緩存更新策略等應(yīng)用場(chǎng)景，幫助運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建安全、可擴(kuò)展、高可用性的數(shù)據(jù)架構(gòu)。

3.2 大數(shù)據(jù)比對(duì)與大數(shù)據(jù)挖掘、商業(yè)智能分析技術(shù)應(yīng)用

建立基于集中平臺(tái)的數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)比對(duì)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)核對(duì)以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)校對(duì)機(jī)制。通過(guò)對(duì)IDC機(jī)房PUE能耗數(shù)據(jù)的深入分析，結(jié)合計(jì)費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)價(jià)值，提供面向企業(yè)管理層決策支持和面向整個(gè)通信產(chǎn)業(yè)鏈預(yù)測(cè)服務(wù)。此外，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)自身能耗管控與節(jié)能的潛力挖掘，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙贏。

3.3 電源數(shù)據(jù)與空調(diào)數(shù)據(jù)集成應(yīng)用

基于業(yè)務(wù)需求，全面推進(jìn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化，不斷優(yōu)化電源空調(diào)的匹配關(guān)系。數(shù)據(jù)采集方面通過(guò)接觸層埋點(diǎn)及增加數(shù)據(jù)采集傳感器，擴(kuò)大數(shù)據(jù)觸角。打通數(shù)據(jù)采集鏈路，不是孤立采集某些數(shù)據(jù)點(diǎn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)價(jià)值大打折扣。要深入研究整個(gè)數(shù)據(jù)流，對(duì)數(shù)據(jù)流上的每個(gè)點(diǎn)有規(guī)則、有體系地進(jìn)行采集。做到數(shù)據(jù)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)良性互動(dòng)，在企業(yè)內(nèi)部使數(shù)據(jù)“活”起來(lái)。

3.4 數(shù)據(jù)輸出成果

如圖1所示云網(wǎng)智能電源空調(diào)運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)的應(yīng)用，可完成能效考核和節(jié)能目標(biāo)的合理設(shè)定。根據(jù)行業(yè)現(xiàn)有能效水平、技術(shù)進(jìn)度及產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)調(diào)整等，合理設(shè)定企業(yè)、集團(tuán)的節(jié)能目標(biāo)，并對(duì)企業(yè)能耗實(shí)行在線監(jiān)測(cè)和考核。通過(guò)平臺(tái)主要軟件升級(jí)，進(jìn)一步提高中心數(shù)據(jù)信息化水平；通過(guò)與相關(guān)平臺(tái)的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和在線智能調(diào)控；通過(guò)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)或云平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的合理化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和結(jié)構(gòu)化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)能源大數(shù)據(jù)平臺(tái)功能應(yīng)用層的設(shè)計(jì)建設(shè)。

4 云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)特點(diǎn)

4.1 告警信號(hào)的集中采集

告警是云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)的一個(gè)重要功能。系統(tǒng)采取兩類方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，一類屬于非智能設(shè)備通過(guò)變送器或傳感器方式采集，另一類通過(guò)智能設(shè)備協(xié)議處理采集。故障發(fā)生后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)故障的告警區(qū)域、告警類別和告警等級(jí)通知相關(guān)人員進(jìn)行處理，有效壓縮故障歷時(shí)。

圖1 云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控平臺(tái)系統(tǒng)

4.2 遠(yuǎn)端設(shè)備的集中管控

系統(tǒng)將遠(yuǎn)端采集器設(shè)備的通信狀態(tài)一并納入監(jiān)控范疇，所有采集器的狀態(tài)一目了然。監(jiān)控人員可以遠(yuǎn)程方便地進(jìn)行設(shè)備管理、系統(tǒng)配置修改和動(dòng)態(tài)配置等。

4.3 支持各類智能設(shè)備的接入

數(shù)據(jù)中心機(jī)房被控設(shè)備生產(chǎn)廠家不同，通信協(xié)議千差萬(wàn)別。前期需要與廠家做好溝通，協(xié)調(diào)被控設(shè)備的協(xié)議資料，包括協(xié)議文本、廠家測(cè)試軟件、用戶使用手冊(cè)等資料[9]。通過(guò)協(xié)議開(kāi)發(fā)，編譯為系統(tǒng)統(tǒng)一格式，提高系統(tǒng)的兼容性。不同廠家各類監(jiān)測(cè)設(shè)備和被控設(shè)備均可納入云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)。系統(tǒng)支持后期根據(jù)需要調(diào)整通信方式和擴(kuò)充協(xié)議模塊內(nèi)容，如能耗設(shè)備新增整流模塊設(shè)備，更換監(jiān)控單元模塊、被控設(shè)備空調(diào)機(jī)組擴(kuò)容、列頭柜機(jī)架擴(kuò)容等。上述調(diào)整均可平滑接入該系統(tǒng)進(jìn)行集中管控。

4.4 全自動(dòng)智能調(diào)控

根據(jù)系統(tǒng)控制模式，自動(dòng)控制可分為反饋控制、前饋控制和序列控制。反饋控制是根據(jù)目標(biāo)值的時(shí)間性質(zhì)、控制量的種類等進(jìn)行分類；前饋控制是“在干擾可直接檢測(cè)并可為控制所利用的場(chǎng)合下，施加相應(yīng)測(cè)量值的適當(dāng)?shù)母恼齽?dòng)作于控制對(duì)象，可消除干擾的影響”的控制方式；還可檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)值的變化，適當(dāng)操作有效減小偏差。

4.5 能耗超標(biāo)預(yù)警

根據(jù)設(shè)備限額標(biāo)準(zhǔn)等，對(duì)能耗即將或超標(biāo)的設(shè)備提供預(yù)警跟蹤功能；根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)中心布局結(jié)構(gòu)等，預(yù)測(cè)整個(gè)數(shù)據(jù)中心的能源消耗模型并進(jìn)行節(jié)能潛力分析，為相關(guān)部門決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

5 云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用探索

5.1 應(yīng)用效果

云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)上線運(yùn)行，將惠州電信分公司所屬3個(gè)數(shù)據(jù)中心（江南數(shù)據(jù)中心、城東數(shù)據(jù)中心、東平數(shù)據(jù)中心）集中在一個(gè)云網(wǎng)管控平臺(tái)下，所有IDC列頭柜、各機(jī)架能耗數(shù)據(jù)信息都納入系統(tǒng)，使得惠州電信能耗管理水平達(dá)到了新的高度，徹底改變了傳統(tǒng)分散式監(jiān)控模式。通過(guò)云網(wǎng)和大數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)，集中改造IDC所屬環(huán)境，使得中央空調(diào)受控于云網(wǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制，達(dá)到精準(zhǔn)送風(fēng)、精準(zhǔn)制冷，顯著提升了數(shù)據(jù)機(jī)房的PUE能效水平。

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)視供電設(shè)備、用電設(shè)備、制冷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，為云網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

（2）故障告警及PUE能耗超限時(shí)報(bào)警，及時(shí)提示值班人員進(jìn)行處理。

（3）通過(guò)云網(wǎng)智能電源空調(diào)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電子化派單流程，通過(guò)底端嵌入式系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、通過(guò)云網(wǎng)平臺(tái)做中心數(shù)據(jù)比對(duì)、異常故障做報(bào)警派單、對(duì)故障問(wèn)題處理情況說(shuō)明進(jìn)行消單等形成一個(gè)完整的閉環(huán)鏈路。

（4）云網(wǎng)中心服務(wù)器根據(jù)大數(shù)據(jù)比對(duì)結(jié)果（機(jī)架設(shè)備能耗分析、機(jī)架設(shè)備區(qū)域溫度采樣），自動(dòng)調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程受控設(shè)備，集中管理設(shè)備狀況，查詢數(shù)據(jù)，分析故障。

（5）能效提升系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)能效和空調(diào)、照明等設(shè)備能效的自動(dòng)診斷、對(duì)標(biāo)、分析，發(fā)現(xiàn)用能差距，挖掘節(jié)能潛力，并出具能效診斷報(bào)告。

（6）節(jié)能產(chǎn)品、設(shè)備、軟件技術(shù)在線服務(wù)，為企業(yè)提供節(jié)能技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)信息查詢服務(wù)，匹配合理的節(jié)能改造技術(shù)和方案；相關(guān)報(bào)告、報(bào)表的自動(dòng)輸出，簡(jiǎn)化企業(yè)的人力管理，便于企業(yè)與政府部門的對(duì)接。

（7）綜合能效智能分析，即對(duì)能耗區(qū)域分布、綜合能耗、能耗強(qiáng)度及各項(xiàng)能耗指標(biāo)進(jìn)行多角度的橫向、縱向、同比、環(huán)比和對(duì)比等智能綜合分析，繪制區(qū)域能效圖。

（8）能效對(duì)標(biāo)，進(jìn)行單位產(chǎn)值能耗、產(chǎn)品能耗、設(shè)備能效對(duì)標(biāo)；能效規(guī)劃，由平臺(tái)相關(guān)數(shù)據(jù)成果支撐制定合理的節(jié)能規(guī)劃及產(chǎn)業(yè)調(diào)整目錄等；深入挖掘節(jié)能數(shù)據(jù)潛在的價(jià)值，提升平臺(tái)公共服務(wù)水平；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，成果展現(xiàn)更豐富、直觀與清晰。

5.2 應(yīng)用成果

5.2.1 大大提升了能耗利用效率

中國(guó)電信集團(tuán)數(shù)據(jù)中心環(huán)境溫度標(biāo)準(zhǔn)要求為20 ℃，最新的數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)要求服務(wù)器進(jìn)風(fēng)溫度為不超過(guò)24 ℃，實(shí)際冷池內(nèi)溫度遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值[10]。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)冷池內(nèi)溫度傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看，目前冷池內(nèi)的溫度一般在20 ℃左右?？梢?jiàn)，當(dāng)前數(shù)據(jù)中心空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)存在著巨大的能源浪費(fèi)，也為節(jié)能減排提供了很大的提升空間。保守估算，綜合PUE值可以提升10%。

5.2.2 大幅提升運(yùn)行維護(hù)效率

基于云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)的運(yùn)行，動(dòng)力設(shè)備與空調(diào)設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)覆蓋率明顯提升，可第一時(shí)間掌握IDC機(jī)房的設(shè)備運(yùn)行信息；通過(guò)云網(wǎng)大數(shù)據(jù)比對(duì)和數(shù)據(jù)挖掘，對(duì)一段時(shí)間內(nèi)能耗的異常波動(dòng)進(jìn)行預(yù)警，做到能耗數(shù)據(jù)信息透明化。

5.2.3 IDC機(jī)房安全管控能力顯實(shí)效

利用云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)，準(zhǔn)確掌握設(shè)備在網(wǎng)不間斷運(yùn)行的能耗波動(dòng)情況，同步監(jiān)測(cè)機(jī)架側(cè)雙路供電的狀態(tài)，保障機(jī)架側(cè)設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

5.2.4 科學(xué)指導(dǎo)設(shè)備優(yōu)化和技術(shù)改造

對(duì)于設(shè)備性能評(píng)估，通過(guò)云網(wǎng)大數(shù)據(jù)比對(duì)和大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，橫向比對(duì)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)，縱向比對(duì)歷史數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)數(shù)據(jù)挖掘，可實(shí)現(xiàn)對(duì)被監(jiān)測(cè)設(shè)備的性能評(píng)估，為領(lǐng)導(dǎo)層決策提供參考意見(jiàn)，即作為設(shè)備更換或設(shè)備升級(jí)的數(shù)據(jù)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備的最優(yōu)化配置。

5.2.5 實(shí)用性和可操作性

基于數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、APP客戶端等的研發(fā)，從而更好地以圖表展示系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)成果，也有助于更方便的使用；開(kāi)展能源大數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)用推廣，探索“數(shù)據(jù)、平臺(tái)、應(yīng)用、終端”新型產(chǎn)業(yè)建設(shè)推廣模式，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)資源的共享，促進(jìn)參與者良性互動(dòng)。

6 結(jié) 論

本文涉及的云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)已在惠州電信分公司上線試運(yùn)行，效果明顯。該系統(tǒng)將所有冷通道的溫度情況與所有空調(diào)的制冷效果進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)采集與大數(shù)據(jù)比對(duì)分析，提供一種綜合環(huán)境智能動(dòng)態(tài)調(diào)控空調(diào)的綜合應(yīng)用方法?？照{(diào)對(duì)冷通道的制冷效果要根據(jù)機(jī)房實(shí)際情況來(lái)設(shè)定，同時(shí)要根據(jù)運(yùn)行效果通過(guò)云網(wǎng)大數(shù)據(jù)比對(duì)和大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)控受控對(duì)象，得到一個(gè)機(jī)房總體滿意的控制目的，實(shí)現(xiàn)所有冷池的溫度都穩(wěn)定在允許區(qū)間，滿足能耗綜合調(diào)控需求。

目前，系統(tǒng)正在向集約化方向發(fā)展，綜合更多的其他系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源，不斷提升客戶移動(dòng)終端設(shè)備遠(yuǎn)程操控的簡(jiǎn)便性、實(shí)時(shí)性和可靠性。因此，后續(xù)工作需要靈活、及時(shí)地把最新的技術(shù)（5G移動(dòng)終端、多平臺(tái)匯聚融合北向接口）應(yīng)用于云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)，才能不斷優(yōu)化云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)，進(jìn)一步提升該系統(tǒng)的節(jié)能降耗價(jià)值，保障數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，不斷滿足新的需求。

數(shù)據(jù)中心機(jī)房運(yùn)行的眾多關(guān)鍵設(shè)備，與機(jī)房的電源空調(diào)有著密切關(guān)系。良好可靠的機(jī)房電源空調(diào)對(duì)保障設(shè)備的正常運(yùn)行具有重要作用。運(yùn)營(yíng)商的首要任務(wù)是保障設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行，其次是合理有效管控能耗，提升機(jī)房的綜合利用效能。智能化的云網(wǎng)電源空調(diào)智能運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)是行之有效的應(yīng)用方案，通過(guò)云網(wǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、智能調(diào)控技術(shù)，使機(jī)房能耗管控工作更加科學(xué)化和合理化，提升設(shè)備的安全可靠運(yùn)行級(jí)別，同時(shí)大大降低不必要的能源浪費(fèi)，響應(yīng)政府及集團(tuán)公司節(jié)能減排工作的號(hào)召。