淺析能耗監測系統在大型數據中心的應用

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：本文根據大型數據中心能耗監測的具體需求，設計了一個(gè)大型數據中心能耗監測系統，實(shí)現了資產(chǎn)管理、環(huán)境監測、設備控制、能耗分析以及數據統計等功能，可以為節能減排提供重要依據，在大型數據中心能耗管理方面有重要的現實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：數據中心；能耗監測；系統開(kāi)發(fā)

0引言

隨著(zhù)信息化和大數據等技術(shù)的發(fā)展，大型數據中心的應用越來(lái)越廣泛，但伴隨而來(lái)的能耗水平也日益提高，為了實(shí)現節能減排，有效利用能源資源，能耗監測系統應運而生，一般來(lái)說(shuō)，大型數據中心的能耗管理包括機房環(huán)境監測和能耗設備的監測，通過(guò)實(shí)時(shí)采集掌握能耗狀態(tài)，從而實(shí)現能耗管理的優(yōu)化，本文設計了一個(gè)大型數據中心能耗監測系統，可以為相關(guān)領(lǐng)域提供參考。

1總體設計

大型數據中心能耗監測系統包含硬件和軟件兩大部分，其硬件組成主要包括監控服務(wù)器、主機設備、網(wǎng)絡(luò )設備、環(huán)境參數傳感器、通風(fēng)模塊等，總體采集邏輯采用三級監控體系。一級為主機設備，作為系統的應用層，為用戶(hù)提供人機接口；二級是主機狀態(tài)，負責采集主機性能參數或對主機進(jìn)行遠程控制；三級是傳感器以及能耗裝置，根據傳輸距離的不同，前面兩級之間采用TCP傳輸數據，后兩級由于距離較短，采用了串口通信。系統在架構上分為應用層、匯聚層和采集層。采集層的數據上傳到網(wǎng)絡(luò )后進(jìn)入軟件平臺進(jìn)行存儲并處理，具有權限的用戶(hù)可登錄系統平臺查看數據中心各設備的運行狀態(tài)和環(huán)境參數。軟件平臺采用B/S架構設計，兼容所有通用瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)，無(wú)需安裝客戶(hù)端。

2開(kāi)發(fā)工具的選擇

為了提高軟件開(kāi)發(fā)效率，根據系統的功能需求和各類(lèi)主流開(kāi)發(fā)工具的特點(diǎn)，同時(shí)考慮到大型數據中心有可能存在多種操作系統，本文采用了MyEclipse作為平臺的主要開(kāi)發(fā)工具，所有代碼均采用java語(yǔ)言進(jìn)行編程，J2EE技術(shù)架構，充分利用了其簡(jiǎn)單易用性及跨平臺移植特性。數據庫是軟件平臺的核心基礎，本文采用開(kāi)源免費的MySQL數據庫，該數據庫使用廣泛，性能良好，安全可靠，可以通過(guò)ADO.ODBC等中間組件實(shí)現連接，滿(mǎn)足本系統的需求。

3軟件功能分析

大型數據中心能耗監測系統主要針對各類(lèi)能耗設備的能耗管理問(wèn)題，通過(guò)各種傳感器對能耗設備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，從而分析其能耗水平并作為優(yōu)化的主要依據。硬件傳感器采集到原始數據后，其余的主要工作均由軟件平臺實(shí)現。因此，軟件平臺的功能首先要包括對原始測量數據的轉換，通過(guò)不同的通信協(xié)議與硬件設備建立連接并接收數據，同時(shí)根據協(xié)議格式對現場(chǎng)設備進(jìn)行遠程控制；其次，軟件平臺還需要將數據存儲至后臺數據庫中進(jìn)行暫存或永遠存儲，同時(shí)對數據進(jìn)行分析，計算出各設備當前的能耗水平以及可優(yōu)化的空間，將分析結果以可視化的方式顯示在軟件界面上；對于異常的數據，應及時(shí)顯示報警信號，將異常信息通過(guò)短信的形式推送給相關(guān)的負責人；為后期數據統計分析的方便，軟件還需要提供數據查詢(xún)和統計功能，通過(guò)時(shí)程曲線(xiàn)、柱狀圖、直方圖等形式將分析結果展示出來(lái)，作為跟蹤預測設備能耗變化趨勢的重要依據。

4功能模塊設計

根據軟件需求分析及功能的分解，大型數據中心能耗監測系統主要設置了五個(gè)功能模塊，分別為：資產(chǎn)管理、環(huán)境監測、設備控制、能耗分析以及數據統計。為了提高軟件平臺的可擴展性，系統采用開(kāi)放性設計和模塊化設計思想，各模塊之間功能獨立，給系統的開(kāi)發(fā)和實(shí)現帶來(lái)了很大的便利。

4.1資產(chǎn)管理模塊

資產(chǎn)管理模塊用于管理數據中心的所有資產(chǎn)，提供一個(gè)簡(jiǎn)潔美觀(guān)的操作界面，為用戶(hù)提供資產(chǎn)項目的添加、修改、查詢(xún)等功能，還可以對資產(chǎn)進(jìn)行分組歸類(lèi)，采用專(zhuān)門(mén)的數據庫表對各設備的連接方式進(jìn)行記錄，保證所有設備均在管理范圍內，這也是軟件平臺在精細化管理方面的具體應用體現。

4.2環(huán)境監測模塊

環(huán)境對數據中心的設備運行狀態(tài)有重要影響，例如良好的通風(fēng)條件可以使設備工作在較佳狀態(tài)，減少能耗。環(huán)境監測模塊主要負責對數據中心機房和機柜中的重要位置的溫度、濕度進(jìn)行監測，以及對重要能耗設備的功率和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，這些數據上傳至軟件平臺后通過(guò)多層次的畫(huà)面進(jìn)行展示，通過(guò)曲線(xiàn)、標記、顏色、文字等元素的綜合應用，將能耗數據動(dòng)態(tài)顯示出來(lái)。該模塊只能查看數據，不能修改參數。

4.3設備控制模塊

數據中心包含大量能耗設備，這些設備經(jīng)過(guò)長(cháng)期運行可能會(huì )偏離運行狀態(tài)。本模塊可以根據監控數據對各類(lèi)能耗設備進(jìn)行遠程控制，修改其參數使其工作狀態(tài)得到優(yōu)化。其中空調是數據中心主要的能耗設備，對整個(gè)機房的能耗水平有重要的影響，本系統可以完成對空調設備的遠程控制，包括修改其回風(fēng)溫濕度、工作電流、溫度設定、定時(shí)開(kāi)關(guān)機等參數。另外，還可以實(shí)時(shí)遠程控制進(jìn)風(fēng)氣流分配模塊和排風(fēng)遷移模塊等散熱設備，保證其始終運行在較好的狀態(tài)。

4.4能耗分析模塊

軟件平臺通過(guò)通信協(xié)議接收到的是原始監測參數，需要進(jìn)行特定的算法分析才能得到各設備的能耗情況。能耗分析模塊可以在不同的層次上對數據中心的能耗水平進(jìn)行分析，根據能耗水平的變化采取相應的措施進(jìn)行能耗管理。結合設備自身的能耗水平以及數據中心的環(huán)境參數，對設備運行參數進(jìn)行優(yōu)化調整，保持整體較好能耗，實(shí)現節能減排。

5安科瑞能耗統計分析（能源管理）解決方案

5.1概述

建立高效的能耗監測管理系統，對建筑各類(lèi)耗能設備能耗數據進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，對采集數據進(jìn)行統計和分析。能夠合理的確定各區域建筑能耗經(jīng)濟指標及績(jì)效考核指標，發(fā)現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動(dòng)節能的意識。

①　搭建數據中心智慧能源管理系統的基本框架，對各個(gè)用能環(huán)節進(jìn)行實(shí)時(shí)監測；

②　排碳數據化：通過(guò)系統可實(shí)現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實(shí)現低碳辦公數據化；

③　區域能效比：實(shí)現建筑單位內區域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實(shí)現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

⑤　能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

⑥　能耗競爭排名：各個(gè)功能區能耗對比，實(shí)現能耗排名，增強工作人員的節能意識；

⑦　對能耗的使用數據進(jìn)行綜合的分析、統計、打印和查詢(xún)等功能，并根據能耗監測管理系統的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營(yíng)管理部門(mén)提供可靠的依據；

⑧　能耗數據采集，隨時(shí)查詢(xún)，并根據采集數據進(jìn)行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀表故障進(jìn)行報警，提高系統信息化、自動(dòng)化水平。

5.2平臺部署硬件選型

6結語(yǔ)

隨著(zhù)各類(lèi)信息系統的廣泛應用，無(wú)論是大型企業(yè)還是政府機關(guān)，都不可避免地建設大型數據中心，各類(lèi)設備的大量應用，使機房能耗管理受到更多的重視。軟件技術(shù)的成熟為大型數據中心的能耗管理提供了良好的管理基礎，大型數據中心能耗監測系統的應用也將更加廣泛。因此，本文的研究具有重要的現實(shí)意義。

【參考文獻】

［1］吳祥林，陳曉，周家坤，李新.數據中心機房環(huán)境在線(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)線(xiàn)監測研究[J].中國標準化，2019(02):187-188.

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