淺談機房監控系統對數據機房節能減排的幫助

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）

淺談機房監控系統對數據機房節能減排的幫助

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）

針對目前機房動環監控系統對配電系統、空調系統、通信設備、優化布局管理利于數據機房節能減排的技術與措施進行介紹分析。數據機房能耗指標是衡量數據機房能效的量化標準，它可以反映出數據機房運行過程中的電能利用情況，也作為數據機房設計和運維改進的重要依據，也為不同數據機房之間能效比較提供依據。

數據機房；動環監控系統；配電系統；空調智能；節能技術

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

1 業界機房動力環境監控系統的應用

機房動力環境監控系統（以下簡稱“機房動環監控系統”）在中國的金融、政府、電信運營商及IDC數據中心中已經有了廣泛的應用，并且已經成為一個必不可少的設備監控管理工具，機房動環監控系統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監控系統的覆蓋率已經達到了60%到75%。從中可以看出，機房動環監控系統在數據機房建設中能為節能減排、綠色節能減排工作帶來幫助。

為企業節能減排工作的需要，建設機房動環監控系統是不可回避的問題，如現階段的“節能減排、低碳管理”等，選擇一套智能、科學有效的機房動環監控系統才能滿足這一需要。

長期需要值班人員來協助實行“節能減排”為目標也是沒有可操作性的。同時，要監控被監控的動力、空調及環境設備，并協助這些設備完成各自的節能減排目標，也離不開經過科學設計、智能管理、具備關鍵增值功能的機房動環監控系統。

2 數據機房智能監控管理

數據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，節能減排的工作將以節約電能為重點研究對象。相關數據顯示，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，空調及供電系統用電就占到了將近50%，機房動環監控系統對數據監測、報警等功能在數據機房節能減排中的作用也凸顯了出來。

根據統計數據，大型數據機房及小型數據機房的耗電數據對比如下：

1 )大型數據機房的能耗：主設備（服務器系統/交換傳輸設備）、散熱/制冷系統、配電系統、照明等系統分別占：52%、38%、9%、1%。

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

盡管配電、空調系統被監控設備本身也有很多新的節能技術，如果通過機房動環監控系統來把這些被監控設備的各自獨立的節能功能有效管理起來，彌補其不足之處，才可以充分發揮各自的潛力，發揮更大的節能效果。

2.1 數據機房空調智能管理

國家標準GB50174-93規定中，數據機房環境溫度為18℃～28℃，設備才能長期正常地運行。為了達到國家標準的數據機房環境溫度，每個通信數據機房需要配備多臺空調或者一套中央空調。

由于目前大部分的數據機房沒有實行24小時值班制度，或是無人值守的數據機房實有存在，很多數據機房空調全年處于開機狀態，沒有有效監控管理，造成能耗升高。需要通過機房動環監控系統對空調智能監控管理，實現節能減排目的，同時也滿足數據機房環境溫度要求。

實現條件：數據機房空調帶有智能通信接口，空調監控采集器具有邏輯編程功能和帶有溫度采集傳感器。

實現原理：溫度傳感器安裝在數據機房有效位置，溫度上升到一定閥值，連續保持10分鐘（時間可以自己設定），同時根據空調運行狀態，確定是否發出開機命令。當溫度下降到一定值，連續保持10分鐘（時間可以自己設定），同時根據空調運行狀態，確定是否發出關機命令。

實現方法：數據機房需要建設有機房動環監控系統，空調監控采集器具有邏輯編程功能，通過修改空調監控采集器軟件配置實現空調智能管理，不需要增加其他硬件設備。

監控優點：空調智能管理配置數據是存放在監控采集器設備上，即使某種原因引起機房動環監控系統監控不到空調數據，空調智能管理系統也可以正常工作。

節能效果：一般數據機房空調室內循環風機系統功率為480瓦，假設1臺空調一年內有3個月不需要開機運行，具備休眠條件，則每個數據機房1臺空調一年能實現節能為：

480 瓦X24小時X30X3=1037度，

200 臺空調節約用電約20.74萬度。

2.2 數據機房智能照明管理

數據機房照明系統電能也不能被忽略，如果不采取智能監控管理，將會造成很大的電能消耗。

在日常運維工作當中，數據機房常發現很多節能燈管是長明燈，不管什么時候開啟的節能燈管，只有等下一次到數據機房時才發現該節能燈管是長明燈，由于一個大型數據機房節能燈管數量多，數據機房照明系統電能耗能也很驚人。

數據機房照明系統管理有兩種方法：

方法1：機房動環監控系統的智能采集器輸出繼電器的觸點，可直接并接在數據機房照明電路的單控開關上，如下圖1，該方法的優點是電路簡單，并接線路方便。缺點是在本地開燈后，遠程就無法關燈。

圖1

方法2：數據機房照明系統的開關一般是使用單控開關，我們可以把數據機房照明系統的單控開關更換成雙控開關，更換雙控開關簡單方便，直接在單控開關位置更換同一大小的雙控開關就可以。

在機房動環監控系統智能采集器輸出繼電器的常開與常閉觸點上，與數據機房照明系統的雙控開關按下圖2接線，實現遠程和本地都可以控制數據機房照明系統的燈管。該方法的優點是遠程和本地都可以控制燈管的開和關狀態。下面，我們就采用方法2來實現數據機房照明系統的智能控制。

圖2

實現原理：按照方法2進行改造數據機房照明系統，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還是關燈狀態。數據機房照明智能管理兩種模式：延時關燈模式和定時關燈模式，兩種模式可以在機房監控中心自由切換，延時關燈就是開燈60分鐘（時間長度可設置）后自動關燈，定時關燈就是每天17:35分 （時間可以設置），監控系統自動檢測燈管的狀態，如果數據機房照明燈管是開燈狀態，就自動關燈。如果數據機房有人作業，還可以手動打開數據機房照明開關。機房監控中心可以通過監控軟件實時顯示報表功能，實時查詢數據機房照明系統的燈管狀態，對于有遺漏關燈的，采用遠程人工方式關燈。

實現方法：數據機房需要建設機房動環監控系統，監控采集器具有邏輯編程功能，通過修改監控采集器軟件配置來實現照明智能管理，同時數據機房照明開關要換成雙控開關。

監控優點：照明智能管理功能存放在數據機房監控智能采集器上，即使某種原因影響機房動環監控系統監控不到數據機房數據，底端控制系統也可以正常工作，遠程和現場都可以控制數據機房的照明系統的燈管。

節能效果：假如數據機房有兩個照明燈管，每個燈管都是20瓦，兩個燈管是40瓦，數據機房長明燈每月按照可能亮5天來計算，則每個數據機房照明智能管理一年能實現節約電能為：

40 瓦X5天X24小時X12=58度，

如果數據機房有200個40瓦燈管節約用電約11600度。

2.3 非智能空調及通風系統監控管理

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

小型機房數量的龐大決定節能管理必須是監控自動化，而不能單靠監控系統來根據局部的溫度去觸發遠程控制命令來實現，這就需要采用機房環境自動控制功能，充分利用機房動環監控系統的采集器提供各種采集數據功能，實現機房空調和通風系統自動調節運行，從而降低能耗，達到節能的效果。

2.4 數據機房蓄電池的監控和管理

蓄電池作為整個機房配電系統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。根據統計數據顯示70%以上的電源事故都因蓄電池故障而引發。維護人員要做到心中有數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據顯示。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據方法是運維人員帶著放電設備及容量測試設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。

現在可通過機房動環監控系統的蓄電池在線監測功能和利用模塊休眠運行模式進行蓄電池的智能監測和管理，有效降低蓄電池使用能耗，達到節能作用。

假設一套UPS配電系統有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%，其對應的效率為89%左右。

如果關閉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，從而節能4%以上。

3 結語

作為以“低能耗、低污染、低排放”為基礎的經濟節能模式，低碳經濟不僅是未來經濟可持續發展的方向，也是當今社會企業加以重視的共同問題。機房節能的前提條件是必須保證通信安全，不能影響機房環境質量，降低和導致設備壽命縮短，更不能影響通信生產安全，提倡通過合理調整設備運行和人為管理來實現機房節能的目標，這種節能方式能起到延長設備的使用壽命。

[1]王其英.UPS供電系統綜合解決方案.電子工業出版社.

[2]艾默生節能產品宣傳冊.綠色基站新選擇.

[3]李學博.機房節能走向系統化、智能化、精細化.通信世界周刊，2009.

[4]趙鋒.數據中心節能減排技術介紹.電信網技術，2011.

[5]廣東省電信規劃設計院優先公司.2011年通信電源技術發展藍皮書.2010.

黃鍇恒（1983—），男，廣東省湛江市，本科，副經理，網絡管理。

陳保軍（1981—），男，廣東省湛江市，本科，工程師，網絡技術。