能源管控平台在数据中心的应用

文_蔡宇 乔福军 孙岩 北京能友网络科技有限公司

1 能源管控平台对于数据中心的重要性

我国的数据中心能耗量的增长速度要显著高于世界的平均水平，因此严格控制数据中心能耗，提高数据中心能源利用率，成为未来数据中心发展的重要问题之一。

通过能源管控平台，全方位、多角度、即时掌握和监测各类能源和资源消耗数据的动态变化；在科学评估基础上，推进节能减排运行机制的改革，有效控制能源和资源消耗总量；可加大数据中心节能力度。

2 能源管控平台技术

本文介绍的能源管控平台专用于数据中心，主要针对数据中心用能情况进行统计、记录、对比分析等，目的是保障园区内正常冷（热）、电、油、水供应，系统正常安全可靠运行，同时保证数据中心最大限度的节能运行。

2.1 数据采集

能源管控台数据采集的对象主要分为4个部分：①用电采集；②用水采集；③用冷采集；④用油采集。

2.2 呈现功能

2.2.1 统计分析功能

对整个数据中心的空调系统、动（电）力系统、IT设备、照明辅助等按属性、功能、类型等方面进行详细的分类；对重要系统和设备生成对应的使用效率和性能分析曲线）。

2.2.2 统计及呈现内容

界面展示功能：可通过不同维度，查看楼宇、房间以及设备信息。

数据中心整体和每个机楼、机房、设备用电、用水、能耗指标统计（可按不同统计周期生成报表、图表）。

展示内容：动力系统展示（市电油机、配电柜等设备的各项参数等），空调系统展示（温湿度参数、设备耗电及参数等），IT展示内容（IT使用功率、剩余功率、装机率等）。

2.2.3 能耗分析功能

根据系统统计分析功能的分类展示，将各设备（如空调系统设备、动力系统设备、IT设备等）的运行数据，以及分析计算出的能耗指标在整个空调系统的布局和系统展示图展示出来，通过统计分析，对数据中心个功能区域分别进行能耗管理。

2.2.4 分析决策功能

通过对数据中心各系统的数据采集分析，制定相对应的安全决策方案、节能决策方案等。

3 能源管控平台技术在数据中心应用

数据中心能源管控平台（Data Center Energy Management，简称DCEM）在把建筑物内电力系统、空调系统、IT及辅助照明系统集为一个“有机”的统一系统，接口界面标准化、规范化，完成各系统的信息交换和通讯协议转换，实现各系统能耗等信息的集成、集中监视控制和综合管理功能的同时，对产生的数据和计算分析结果，进行精确展示、导出和流转，从而为未来发展提供数据分析和安全诊断、节能诊断空间建议。

3.1 优化运维模式及运维管理

DCEM建立，打破传统的数据中心运维管理体系，实现数据中心运维信息化管理，主要功能是把传统的数据中心的巡检、维保、设备、人员、故障、能耗等各项工作的管理方式转换成智能化、远程化。

管理清晰化：从人员执行的工作到设备运行的数据以及其间的所有工作和运行状态通过电子设备全程记录。

数据信息化：从设备的巡检维护、故障处理等到人员的各项工作执行、完成情况的数据均以电子信息化的方式存储在系统中。

统计高效化：从数据库存储的数据到归类的统计再到数据的应用分析均由系统自动记录存储、分类统计、定向计算分析，大幅减少繁琐的人工统计和计算，提高数据的使用率和统计分析的准确性。

操控远程化：无论数据中心运维数据的统计显示，还是数据中心运维人员的工作状态，均可通过移动、PC端进行查看和处理，实现了“随时随地”的对数据中心的运维情况进行管控。

可根据运维结果分析，异常数据分类汇总，找出运维薄弱环节。

提高各设备的记录数据的准确性、完整性，可保证数据的存储安全。

3.2 安全诊断

能源管控平台具备整个数据中心系统的诊断安全、告警功能，具体内容包括用水、用电、空调、KPI等方面。

环比分析实际值与模拟值的对比分析，提供系统或者设备的可优化空间；通过系统的监测数据和运行数据分析，给出相应安全隐患或者可能发生的故障的预测推断，提供系统安全性建议报告（安全诊断）。

安全决策，主要体现系统在用水方面的安全性。①用水安全：通过对之前水量（包括冷冻水、冷却水）统计数据分析和显示数据异常分析出，水系统可能出现的安全问题；②用电安全：通过统计分析的电量数据以及检测的设备运行数据，可为系统提供系统或设备用电安全隐患意见，主要安全包括设备类安全（变压器、配电柜、电池、UPS、EPS等设备安全）、线缆类安全（高压到低压传输、低压到UPS传输等各类型传输线缆安全）；③空调安全：通过空调设备、系统的运行数据和相对应的分析出来的指标数据，提示对空调系统以及空调设备的安全诊断问题，提供相应的安全举措建议等。包括制冷系统安全和空调末端的安全等。

显示整个数据中心设备等自身故障报警信息，同时针对上述安全决策和节能决策中的告警信息（用电安全、有水安全、制冷安全等）和节能举措（包括系统/设备节能空间、运行工况等）做详细的列表展示，体现告警处理状态等。

3.3 节能诊断空间

能源管控平台可以对整个数据中心系统数据统计和能耗分析高效化、智能化，可实现能耗诊断以及负荷预测功能，节能诊断可通过不同维度、不同系统的能耗指标数据的分析，提供可用节能运行策略和运行模式。

3.3.1 节能决策

用水节能分析：针对每日不同类型水的用水量和储水设备的液位进行图形分析，提供用水量的变化规律，冷却水（冷却塔散发量）、冷冻水（补水、加湿），提供节能用水措施。

用电节能分析：包括损耗用电（变压器、传输线缆、UPS电池）和设备用电（空调设备、IT设备等），提供不同设备的自身损耗/耗电的趋势分析和同比分析，展现同类设备的耗电对比和耗电变化（对关键节点提出分析情况报告），提供节能建议分析报告，供管理人员现场参考和管理。

空调节能分析：包括机房末端（精密空调、冷热通道、水冷和热管背板等）和冷源侧（冷机、冷塔、水泵等），根据冷热负荷的变化情况的趋势和对比分析，提供运行工况的分析节能报告；根据机房的冷热通道和环境温度的变化趋势分析，提供机房侧空调的节能分析报告；根据冷机供回水温度和冷塔供回水温度分析，提供冷机、冷塔节能分析报告等。

3.3.2 负荷预测

对能源消耗进行预测，预测算法综合考虑历史能耗趋势、实时能耗趋势、温度、作息等因素，算法具备学习能力，跟踪时间越长、数据量越大，预测越准确；可对不同类型的对象应用合适的负荷预测算法，提高预测准确性。通过上一时间段内数据计算分析预测出未来一周的各系统设备的用水、用电、用冷等能量变化。

4 结语

能源管控平台可提高管理人员的技术水平和管理能力，可规范化、制度化、创新化的对整个运维体系进行科学管理，减少降低数据中心故障率，提高设备运行效率，优化节能方案，为数据中心的建设及深度应用提供基础保障。