能源管控平臺在數據中心的應用

文_蔡宇 喬福軍 孫巖 北京能友網絡科技有限公司

1 能源管控平臺對于數據中心的重要性

我國的數據中心能耗量的增長速度要顯著高于世界的平均水平，因此嚴格控制數據中心能耗，提高數據中心能源利用率，成為未來數據中心發展的重要問題之一。

通過能源管控平臺，全方位、多角度、即時掌握和監測各類能源和資源消耗數據的動態變化；在科學評估基礎上，推進節能減排運行機制的改革，有效控制能源和資源消耗總量；可加大數據中心節能力度。

2 能源管控平臺技術

本文介紹的能源管控平臺專用于數據中心，主要針對數據中心用能情況進行統計、記錄、對比分析等，目的是保障園區內正常冷（熱）、電、油、水供應，系統正常安全可靠運行，同時保證數據中心最大限度的節能運行。

2.1 數據采集

能源管控臺數據采集的對象主要分為4個部分：①用電采集；②用水采集；③用冷采集；④用油采集。

2.2 呈現功能

2.2.1 統計分析功能

對整個數據中心的空調系統、動（電）力系統、IT設備、照明輔助等按屬性、功能、類型等方面進行詳細的分類；對重要系統和設備生成對應的使用效率和性能分析曲線）。

2.2.2 統計及呈現內容

界面展示功能：可通過不同維度，查看樓宇、房間以及設備信息。

數據中心整體和每個機樓、機房、設備用電、用水、能耗指標統計（可按不同統計周期生成報表、圖表）。

展示內容：動力系統展示（市電油機、配電柜等設備的各項參數等），空調系統展示（溫濕度參數、設備耗電及參數等），IT展示內容（IT使用功率、剩余功率、裝機率等）。

2.2.3 能耗分析功能

根據系統統計分析功能的分類展示，將各設備（如空調系統設備、動力系統設備、IT設備等）的運行數據，以及分析計算出的能耗指標在整個空調系統的布局和系統展示圖展示出來，通過統計分析，對數據中心個功能區域分別進行能耗管理。

2.2.4 分析決策功能

通過對數據中心各系統的數據采集分析，制定相對應的安全決策方案、節能決策方案等。

3 能源管控平臺技術在數據中心應用

數據中心能源管控平臺（Data Center Energy Management，簡稱DCEM）在把建筑物內電力系統、空調系統、IT及輔助照明系統集為一個“有機”的統一系統，接口界面標準化、規范化，完成各系統的信息交換和通訊協議轉換，實現各系統能耗等信息的集成、集中監視控制和綜合管理功能的同時，對產生的數據和計算分析結果，進行精確展示、導出和流轉，從而為未來發展提供數據分析和安全診斷、節能診斷空間建議。

3.1 優化運維模式及運維管理

DCEM建立，打破傳統的數據中心運維管理體系，實現數據中心運維信息化管理，主要功能是把傳統的數據中心的巡檢、維保、設備、人員、故障、能耗等各項工作的管理方式轉換成智能化、遠程化。

管理清晰化：從人員執行的工作到設備運行的數據以及其間的所有工作和運行狀態通過電子設備全程記錄。

數據信息化：從設備的巡檢維護、故障處理等到人員的各項工作執行、完成情況的數據均以電子信息化的方式存儲在系統中。

統計高效化：從數據庫存儲的數據到歸類的統計再到數據的應用分析均由系統自動記錄存儲、分類統計、定向計算分析，大幅減少繁瑣的人工統計和計算，提高數據的使用率和統計分析的準確性。

操控遠程化：無論數據中心運維數據的統計顯示，還是數據中心運維人員的工作狀態，均可通過移動、PC端進行查看和處理，實現了“隨時隨地”的對數據中心的運維情況進行管控。

可根據運維結果分析，異常數據分類匯總，找出運維薄弱環節。

提高各設備的記錄數據的準確性、完整性，可保證數據的存儲安全。

3.2 安全診斷

能源管控平臺具備整個數據中心系統的診斷安全、告警功能，具體內容包括用水、用電、空調、KPI等方面。

環比分析實際值與模擬值的對比分析，提供系統或者設備的可優化空間；通過系統的監測數據和運行數據分析，給出相應安全隱患或者可能發生的故障的預測推斷，提供系統安全性建議報告（安全診斷）。

安全決策，主要體現系統在用水方面的安全性。①用水安全：通過對之前水量（包括冷凍水、冷卻水）統計數據分析和顯示數據異常分析出，水系統可能出現的安全問題；②用電安全：通過統計分析的電量數據以及檢測的設備運行數據，可為系統提供系統或設備用電安全隱患意見，主要安全包括設備類安全（變壓器、配電柜、電池、UPS、EPS等設備安全）、線纜類安全（高壓到低壓傳輸、低壓到UPS傳輸等各類型傳輸線纜安全）；③空調安全：通過空調設備、系統的運行數據和相對應的分析出來的指標數據，提示對空調系統以及空調設備的安全診斷問題，提供相應的安全舉措建議等。包括制冷系統安全和空調末端的安全等。

顯示整個數據中心設備等自身故障報警信息，同時針對上述安全決策和節能決策中的告警信息（用電安全、有水安全、制冷安全等）和節能舉措（包括系統/設備節能空間、運行工況等）做詳細的列表展示，體現告警處理狀態等。

3.3 節能診斷空間

能源管控平臺可以對整個數據中心系統數據統計和能耗分析高效化、智能化，可實現能耗診斷以及負荷預測功能，節能診斷可通過不同維度、不同系統的能耗指標數據的分析，提供可用節能運行策略和運行模式。

3.3.1 節能決策

用水節能分析：針對每日不同類型水的用水量和儲水設備的液位進行圖形分析，提供用水量的變化規律，冷卻水（冷卻塔散發量）、冷凍水（補水、加濕），提供節能用水措施。

用電節能分析：包括損耗用電（變壓器、傳輸線纜、UPS電池）和設備用電（空調設備、IT設備等），提供不同設備的自身損耗/耗電的趨勢分析和同比分析，展現同類設備的耗電對比和耗電變化（對關鍵節點提出分析情況報告），提供節能建議分析報告，供管理人員現場參考和管理。

空調節能分析：包括機房末端（精密空調、冷熱通道、水冷和熱管背板等）和冷源側（冷機、冷塔、水泵等），根據冷熱負荷的變化情況的趨勢和對比分析，提供運行工況的分析節能報告；根據機房的冷熱通道和環境溫度的變化趨勢分析，提供機房側空調的節能分析報告；根據冷機供回水溫度和冷塔供回水溫度分析，提供冷機、冷塔節能分析報告等。

3.3.2 負荷預測

對能源消耗進行預測，預測算法綜合考慮歷史能耗趨勢、實時能耗趨勢、溫度、作息等因素，算法具備學習能力，跟蹤時間越長、數據量越大，預測越準確；可對不同類型的對象應用合適的負荷預測算法，提高預測準確性。通過上一時間段內數據計算分析預測出未來一周的各系統設備的用水、用電、用冷等能量變化。

4 結語

能源管控平臺可提高管理人員的技術水平和管理能力，可規范化、制度化、創新化的對整個運維體系進行科學管理，減少降低數據中心故障率，提高設備運行效率，優化節能方案，為數據中心的建設及深度應用提供基礎保障。