1 數據中心能效信息化管理系統概述

互聯網是當前我國信息技術產業發展的主要推動力,也是互聯網+、工業4.0等國家新興戰略的依托和載體,使用和發展互聯網離不開數據中心機房這一關鍵基礎設施的建設。

根據工業和信息化部直屬的中國電子信息產業發展研究院發布《中國數據中心布局特點與發展策略研究》報告顯示,能源支出在數據中心機房運營成本中所占的比例在40%左右,大型和超大型數據中心的占比會更高。因此,數據中心機房在運營期間,如何有效管理電力成本是數據中心綠色節能的關鍵所在。

針對數據中心耗電量在社會總耗電量的占比不斷提高,以及數據中心機房在可以預見的未來還將大量增長的趨勢。數據中心機房能耗的爆發性增長要求我國大中型數據中心的能耗管理水平盡快得到提升,應用諸如智能化、網絡化、信息化等手段來提高數據中心機房的能耗管理水平。

　　2 國內外數據中心能耗管理信息化的現狀及存在的問題

數據中心機房環境監控電力部分,通常使用的精密列頭柜只是傳統電流表、電壓表等電氣儀表功能的簡單延伸和拓展,通過數據總線,一般是低帶寬的RS485總線傳輸到集控界面,配以針對電表實時采集數據的報警環節,這種方式數據不全且技術含量比較低。

為貫徹落實《國務院關于加快發展節能環保產業的意見》的要求,全面提升數據中心節能環保水平,國家工業和信息化部、國家機關事務管理局、國家能源局研究制定了《國家綠色數據中心試點工作方案》。針對該方案提出的要求,存在著諸多不足。分析如下:

PUE是個動態的變化值,比如一日內業務高峰和空閑時間的數值有很大差距,一年內夏天戶外溫度最高時與冬天天氣最冷時也有很大差距,精密列頭柜只能顯示即時值,不能合理度量和使用PUE這個衡量指標,此數值也是無法累加、評估和追溯的。

各種用電量參數的匯總和統計,需要能耗管理系統具備相當程度的數據存儲和分析能力,以備操作和管理人員的查詢、判斷和評估。

用電設備的分項計量是不容易實現的,尤其是針對UPS及其電池組和空調,這一類非配電設備,使用傳統的機房配電方案很難采集到他們的真實能耗狀態

對數據中心機房電力環境的統一監控和集中管理,對防止數據中心設備工作狀態異常、及時處理和完善數據,是數據中心機房日常運行非常重要的工作程序。

由于企業人員、技術等多方面因素的限制,數據中心機房動力環境監測,一直存在盲區,如供電回路的短路、過電壓、欠電壓、零地電壓飄高、諧波含量超過極限值及三相負載不平衡等原因,造成工作異常、設備損壞,如果涉及到金融、電力、通信等單位,還會造成不可估量的經濟損失和社會影響。

為了避免上述現象發生,對數據中心機房,不得不采取專人值班,定時巡查設備的運行參數等措施,費時費力、工作人員長時間重復勞動,易產生疲勞、疏漏。巡查人員在巡檢過程中,存在人身安全隱患,致使整個數據中心電力監測管理工作不科學和不規范等問題。

譬如美國的艾默生、ABB、法國的施耐德都能實現類似的機房信息化功能,但一般需要機房輸配電環節的全套設備都部署同一品牌產品才能實現全部功能,信息采集器件是集成在傳統輸配電部件上的,傳輸協議是獨有的,無法與我國已經大量成熟生產的配電設備進行配套使用。比如列頭柜、機柜、精密空調,如果一個環節不用他們同類品牌的產品,這一部分的數據就不能采集到管理系統,也就無法全面掌握機房的整體能耗使用情況。

各種電力電子裝置的迅速發展使得公用電網的諧波污染日趨嚴重,由于諧波無功功率及諧波*超出極限值,所造成的設備故障和事故不斷發生。諧波危害的嚴重性,設備的電力參數監測問題,引起人們高度的關注。

當供電電源的三相負載不平衡時,如控制某相的最大電流為額定值,則其余兩相就不能滿載,因而設備利用率下降。反之如要維持額定容量,將會造成負載較大的一相過負載,而且還會出現磁路不平衡致使波形畸變、零地電壓漂高等,造成設備附加損耗增加等。

如果數據中心的用電環境,無功功率被設備占用過多,就造成電網效率低下。同時,大量無功功率在電網中來回傳送,使得線路損耗增加,造成電能嚴重浪費。

數據中心列頭柜及服務器零地電壓的大小,可以直接對數據中心產生一定的影響,主要表現在下述幾個方面:服務器運行緩慢、宕機等;同時會引起硬件故障,燒毀設備;引發控制信號的誤動作;影響通信質量等等。

數據中心設計時的負載能力,是一個理想化的方案,隨著數據中心投入使用的設備負載不斷增加,又加上用電環境遠比設計的情況復雜,供電回路就會出現不平衡狀態。在動力信息化嚴重不足的情況下,必然出現種種安全隱患,甚至發生重大用電安全事故。

　　3 恒安數據中心動力監測管理系統

(1) 公司簡介

恒安數據中心動力監測管理系統設備由傲視恒安科技(北京)有限公司研發生產,該公司于2007年10月在中關村國家自主創新示范區內注冊成立,是一家專業從事能源信息化、智能配電技術研究以及相關軟、硬件產品研發、生產、銷售的高新技術企業。公司成立以來始終秉承技術創新是第一生產力的宗旨,全部產品和核心技術均為自主研發,技術人員在公司員工總數中的占比始終在50%以上,截止2015年第二季度公司已獲得七項專利登記(其中發明專利三項)、二十余項軟件著作權登記、兩項商標登記等知識產權成果。公司曾獲得過科技型中小企業技術創新基金、中關村科技園區小企業創新支持資金等國家、省市、區三級科技主管部門的科技項目扶植資金,還承擔過科技部火炬計劃產業化示范項目。公司2010年通過了ISO9001:2008質量體系認證,2011年通過了軟件企業認定。

(2)系統構成

如圖1所示,圖中表示能源管理(energyre source management,ERM)系統的機房動力解決方案。

(3)數據測量單元硬件

通過模塊化的測量手段,使得測量單元能精確統計IDC內每回路、每機柜的動力供給情況,包括基本的電流、電壓、功率以及和動力安全息息相關的零地電壓、故障回路定位、三相不平衡度等信息。測量功能的前端模塊為基于嵌入式系統微型處理器的硬件平臺。

通過高精度電表專用芯片對電路狀態進行高速采集,測量模塊與通訊模塊相連,由通訊模塊主動向系統中心提交采樣結果以及處理管理者授權的預警、報警操作。

數據測量單元硬件如圖2所示。

(4)2.0Client/Server版軟件部分顯示圖

ERM機房建模管理中心的3D查詢界面如圖3所示。三相不平衡地情況如圖4所示。ERM報警-查詢窗口顯示如圖5所示。

(5)恒安管理系統設備與國內常見的機房能耗信息化產品的主要差異如表1所示

4 數據中心機房實行智能化、信息化能耗管理的重要意義

針對上述的這些問題,在數據中心建設中,就需要引入數據中心動力環境檢測系統,通過數據中心動力環境監測系統,對動力環境進行監測,可以大大節省數據中心管理的人力成本,消除操作人員的測量人為測量誤差、漏檢及人身安全隱患。

動力監測系統由軟件模塊和硬件模塊共同組成。硬件模塊包括各個采集終端,軟件模塊包括:采集中心、數據存儲中心、智庫中心、建模管理客戶端和顯示客戶端五個部分。恒安ERM系統的硬件模塊保證了動力數據采集的實時性、連續性和完整性,軟件模塊完成了海量數據的存儲、統計、整理和分析。

恒安ERM系統,以實時數據庫系統為核心,可以從數據采集、聯網、能源數據海量存儲、數據統計分析、查詢等提供一個整體解決方案,達到操作和管理人員的各項需求,在數據管控中心,實時對系統的動態數據進行判斷和評估。

恒安ERM系統是以計算機技術為基礎,集自動控制、傳感采集、數據庫存儲、智能分析、終端建模、計算機網絡和設備通信為一體,采用高度自動化、智能化的技術手段對數據中心的中心機房或分散機房的動力狀態進行連續監測,為數據中心動力環境提供集中管理、實時監測的一體化管理模式。

保障數據中心及其附屬設備穩定運行和數據安全,提高網絡維護水平,真正實現數據中心從有人值守到少人或無人值守運行,因此,實現數據中心動力環境的集中監測和統一科學管理,對提高數據中心機房設備運營和維護的高效性、安全性及保障有效的通信,具有積極的現實意義。

作者簡介

尚進,傲視恒安科技(北京)有限公司副總經理。

編輯：Harris

關鍵詞：ups電源參數http://lbjsjzl.com/list-3-1.html

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