通信基站空調遠程節能控制系統研究與開發

薛建洪

（中國移動通信集團福建有限公司福州分公司，福建 福州 350000）

0 引 言

以實現碳達峰、峰碳中和為目標，推動綠色通信機房高質量發展。通信基站機房總電量是由主設備耗電、配套設備耗電組成，維持著機房的正常運行。其中，配套設備耗電占總用電量的40%～50%，主要是空調設備耗電、電源設備耗電（如UPS、開關電源）、照明電等，而空調耗電又占總電量的30%～40%，具備較大的壓降空間。因此，如何壓降空調耗電成為推動綠色通信機房高質量發展的主要因素。本文基于動環監控統一平臺，從智能控制空調入手，科學管理空調，控制空調用電量，實現對空調的精細化運行管理，減少能源浪費，從而達到節能減排的目標。

1 基站空調現狀

目前，基站機房空調大部分是定頻、低效機組，空調不具備“四遙”功能，空調控制協議未開放等難管理問題，導致能耗居高不下，主要體現在以下幾個方面。

1.1 管理手段少

（1）空調常年開著，即使室外溫度比室內溫度低，但空調仍在運轉，沒有通過有效的手段進行動態精細化管理，導致產生超量的電費。（2）空調的管理依賴人工介入，有些空調設定的溫度偏低，造成空調壓縮機長期運轉，導致管理粗放。（3）空調健康狀態無法判斷，未有統一的節能管理，導致空調運行狀態無法實時把控。

1.2 管理成本高

（1）非智能空調無法接入動環監控。（2）智能空調接入動環監控的成本較高。（3）通過動環管理空調技術支持成本高。

1.3 動環可靠性低

（1）現網空調品牌、型號過多，智能化情況不同，動環無法全量管理。（2）部分新更換空調沒有接入動環，無法通過動環系統管理。

2 運用節能策略

根據以上空調存在痛點的主要因素，本文提出基于動環監控平臺已經實現硬件標準化和軟件平臺的統一，空調已接入動環監控平臺，并具備遠程“遙控”“遙調”的空調進行運用節能策略，實現節能的目標。

2.1 機房安全保障

（1）留有底量制冷量。配置兩臺及以上空調的機房，保有一臺空調不參與節能調整。防止群控系統失效時，機房具備一定制冷量，留有故障處理時限。

（2）機房環境溫度符合集團運維標準。群控算法實施后，在系統正常情況下，機房的環境溫度符合集團運維標準如表1所示。

表1 機房環境溫度表

（3）制定系統故障的應急保障措施。制定群控系統失效的應急預案，對現場維護人員進行培訓。群控系統失效時，值班人員能在最短時間內恢復空調制冷。

2.2 選擇條件

（1）機房選擇，機房制冷條件好，具備冷量冗余。（2）硬件搭建，一是機房機柜進風口（溫度較高區域），布放溫濕度傳感器。二是動環監控平臺對空調的協議深度解析，具備溫濕度設定值讀取、調整功能、空調故障讀取功能。

2.3 策略算法

針對機房制冷量有冗余，特別是配置兩臺及以上空調的機房，存在多臺空調溫度設置一致及競爭制冷現象。通過空調的自動開啟和關閉，使空調不同時工作，達到節能效果，具體策略邏輯如圖1所示。

圖1 策略算法流程圖

3 空調遠程智能管理系統開發

為實現空調節能遠程控制，在保障機房業務正常運行的情況下，通過軟件系統開發實現遠程實時調整機房空調溫度設定值及空調的開啟和關閉，達到機房節能效果。

3.1 空調自動控制策略管理

為避免控制系統的失效，優化空調關閉和開啟策略規則，每天0:00系統強制開啟空調，當機房環境溫度低于用戶設置閥值并且持續1 h以上時，系統自動關閉該空調；當機房環境溫度高于用戶設置閥值時，系統自動開啟該空調。控制功能是按空調粒度提供每臺空調自動控制策略設置管理，可根據室外環境溫度、機房負荷、空調配置情況等因素個性化設定空調溫度閥值和遠程控制開閉狀態的自動控制策略。空調遠程控制策略界面如圖2所示。

圖2 空調遠程控制策略界面

3.2 空調遠程控制

空調遠程控制模塊為用戶提供單空調遠程控制和批量空調遠程控制功能，通過對“空調溫度”設置按鈕和“開關狀態”按鈕實現對該空調遠程設置及控制功能，并實現遠程控制空調新增、查詢、刪除等功能模塊。空調遠程控制執行界面如圖3所示。

圖3 空調遠程控制執行界面

3.3 空調用電分析

通過日期、機房名稱、站點類型等條件查詢相應機房對象的用電分析情況及節能效果。空調用電分析界面如圖4所示。

圖4 空調用電分析界面

4 空調遠程控制現場測試

4.1 現場測試

通過動力綜合管理平臺開發實現空調節能運行管理控制，選出已在執行關閉非必需空調的兩個站點現場驗證，通過對機房現場的設備發熱情況（空調負載）、空調制冷條件、氣流組織狀況進行排查，現場設備運行良好。空調節能運行中機柜溫度極限測試如圖5所示。

圖5 空調節能運行中機柜溫度極限測試

4.2 節能測算

某室內基帶處理單元（Building Base Unit，BBU）池機房節電率如圖6所示，通過相鄰兩天是否開節能進行對比，城東霞美BBU池的節能效果達到14.4%，該站點一年節約電費約8 000元。

圖6 某BBU池機房節電率

5 結 論

經過一年多時間的跟蹤測試以及對測試數據的分析比對，結合實際維護工作情況，對該節能系統小結如下。

（1）由于早期動環監控分散。空調不具備“四遙”等功能，運維人員對基于動環管理平臺的節能開發比較少。經過近幾年的動環監控標準化改造，實現了硬件設備的更新、軟件接口標準和平臺的統一，為設備精細化運行管控奠定了基礎，并在這個基礎上開發了空調節能運維管理系統。

（2）低成本的實現節能運維。以往的空調節能，大都采用第三方的設備、材料，投資大、回收周期長（一般需要3年以上）。該空調節能運行系統是基于目前匯聚、基站具備的軟、硬件條件，實現站點空調的精細化運行管理，降低能耗，實現節能效果。

（3）節能減排。隨著國家對節能的不斷重視，機房的節能減排也成為越來越重要的事項。空調的節能優化是節能減排一個非常可行的途徑，同時也是最高效、最便捷保護環境和提高公司經濟效益的方法。