安科瑞 陳聰

【摘 要】為解決數(shù)據(jù)*心高能耗問題，實現(xiàn)行業(yè)的綠色發(fā)展，以移動數(shù)據(jù)*心為例，對能耗管理系統(tǒng)設(shè)計進行研究，通過分析數(shù)據(jù)*心能耗管理現(xiàn)狀，從管理目標、方案設(shè)計、實施過程等方面提出數(shù)據(jù)*心能耗綠色化管理的具體實施方案，以不斷提升移動數(shù)據(jù)*心能耗管理水平，降低能源消耗，為數(shù)據(jù)*心能耗管理提供方法借鑒。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)*心；能耗管理；低碳

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)用戶不斷增加，數(shù)據(jù)*心能耗隨之迅速增加。數(shù)字經(jīng)濟向社會各領(lǐng)域持續(xù)滲透，社會對數(shù)據(jù)資源的存儲、計算以及應(yīng)用需求大幅增長，大數(shù)據(jù)和云計算等新一代信息產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展階段。在云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能（AI）系統(tǒng)服務(wù)應(yīng)用逐年增加的前提下，大型系統(tǒng)配置和集群式業(yè)務(wù)形式的高耗能平臺建設(shè)越來越多。運營商作為數(shù)據(jù)*心管理者和物理空間出租方，除了具備有效的基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，還應(yīng)該創(chuàng)新建立綠色的能耗管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)*心既要實現(xiàn)算力提升，以滿足快速增長的智能化業(yè)務(wù)需求，還要實現(xiàn)能效提升，以滿足綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的長期目標要求。

1 移動數(shù)據(jù)*心能耗管理現(xiàn)狀

1.1 設(shè)備能耗過高

數(shù)據(jù)*心設(shè)備能耗是能源消耗的重要組成部分。其*，服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全等信息技術(shù)（information technology, IT）和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備均有較高的功率密度，且設(shè)備數(shù)也在不斷增加。設(shè)備運行過程*不僅需大量電力供應(yīng)，同時產(chǎn)生大量的熱量也需要冷卻。因此，要保證數(shù)據(jù)*心正常運行，需要投入大量能源。為了維持設(shè)備穩(wěn)定和供其散熱，用電和制冷方面能耗巨大。隨著數(shù)據(jù)*心的不斷擴容和設(shè)備的不斷優(yōu)化，降低單位算力的能源消耗，提升能源轉(zhuǎn)換效率是實現(xiàn)數(shù)據(jù)*心綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵。IT 設(shè)備的散熱系統(tǒng)是數(shù)據(jù)*心主要耗能部分，且用于供電和散熱的設(shè)備成本已超過 IT 設(shè)備成本。因此，優(yōu)化供電方案，減輕散熱系統(tǒng)的負擔，提高能源利用效率，減少碳排

放，是建設(shè)綠色數(shù)據(jù)*心的重要措施之一。

1.2 布局不合理

數(shù)據(jù)*心有高能耗特點，是實現(xiàn)綠色節(jié)能目標要特別關(guān)注，但我國數(shù)據(jù)*心布局供需錯配，導(dǎo)致能源利用率不高。相比于西部地區(qū)，東部地區(qū)數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展迅猛，與有限的算力供給和較高的能耗水平矛盾日益凸顯。東部地區(qū)數(shù)據(jù)*心建設(shè)需求旺盛，但資源瓶頸明顯、供給受限；西部地區(qū)資源稟賦優(yōu)渥，氣候環(huán)境適宜，但數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展水平低、屬地需求弱。

數(shù)據(jù)是現(xiàn)代企業(yè)運營*不能或缺的一部分，數(shù)據(jù)*心的運營也需要大量電力支持，這給環(huán)境和能源資源都帶來了巨大的壓力。優(yōu)化數(shù)據(jù)*心布局，加快數(shù)據(jù)*心向西部地區(qū)轉(zhuǎn)移，確保算力部署與土地、能源等資源的協(xié)調(diào)。隨著國家“東數(shù)西算”戰(zhàn)略不斷深入推進，未來數(shù)據(jù)*心布局將更加合理，需要更高效的能耗管理系統(tǒng)，以適應(yīng)發(fā)展趨勢，不斷推進綠色低碳目標的實現(xiàn)。

1.3 能源結(jié)構(gòu)單一

數(shù)據(jù)*心能源結(jié)構(gòu)當前以傳統(tǒng)能源為主導(dǎo)，同時需要大量供電和制冷設(shè)備，這給環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展帶來了挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)*心整體用能以火電為主，綠電和其他能源的供應(yīng)占比較低。火電不能充分轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)*心運行能量，供能側(cè)與用能側(cè)能級不匹配，導(dǎo)致能量損失大、消耗高。數(shù)據(jù)*心能源結(jié)構(gòu)也受到管理和運維的影響，其運行需要人員進行管理、維護和升級，這也需要一定的能源投入。因此，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和采用節(jié)能環(huán)保技術(shù)已經(jīng)成為數(shù)據(jù)*心發(fā)展的重要方向。未來數(shù)據(jù)*心的能源結(jié)構(gòu)將更加注重可再生能源的應(yīng)用和能源的利用，以降低能源消耗，減少對環(huán)境的影響。

2 移動數(shù)據(jù)*心能耗管理系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 方案概述

移動數(shù)據(jù)*心能耗管理系統(tǒng)依托先進的數(shù)字孿生技術(shù)和 AI 算法，對數(shù)據(jù)*心能耗進行*細化、智能化的監(jiān)控與優(yōu)化，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)*心的節(jié)能降耗，提高運營效率。首先，通過采集層將 IT 系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、末端空調(diào)系統(tǒng)、冷機群控系統(tǒng)等各個分支系統(tǒng)打通，采集海量數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行清洗、核查、匯總等預(yù)處理，構(gòu)建數(shù)據(jù)基座。其次，將所有數(shù)據(jù)歸集到數(shù)字孿生平臺后，對用電量、制冷量、溫濕度、設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)進行整合，構(gòu)建數(shù)據(jù)*心能耗模型，利用模型進行能耗模擬，從而評價數(shù)據(jù)*心能效水平。數(shù)字孿生平臺提供以下兩套能耗模型：①能效模型。能效模型以數(shù)學(xué)算法定義，是將輸入輸出的配比關(guān)系進行數(shù)字層面的變換得出的物理模型。②優(yōu)化模型。優(yōu)化模型根據(jù) AI 系統(tǒng)的輸入輸出，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器學(xué)習(xí)等自行匹配參數(shù)組合，得出計算結(jié)果。兩套模型相互映射，不斷修正，從而診斷出數(shù)據(jù)*心能耗高的原因，通過調(diào)用各個分支系統(tǒng)的控制接口下發(fā)調(diào)優(yōu)策略，實現(xiàn)數(shù)據(jù)*心能耗全局調(diào)優(yōu)。

2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

移動數(shù)據(jù)*心能耗管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計可以概括為以下 3 個核心部分。

2.2.1 采集層

采集層有以下 3 個功能：淤數(shù)據(jù)采集。通過智慧采集網(wǎng)關(guān)，采集高壓配電柜、變壓器、低壓配電柜、空調(diào)、不間斷電源 （uninterruptible power supply, UPS）設(shè)備、開關(guān)電源、行列間空調(diào)、列頭柜、智能電表、蓄電池組、油機、溫濕度、煙感、水浸、冷機群控等30 多種基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)，每分鐘采集數(shù)據(jù)量可達100 萬條，采集數(shù)據(jù)類型有 200 多種。于數(shù)據(jù)預(yù)處理。對采集到的數(shù)據(jù)進行清洗、核查、匯總等處理，確保數(shù)據(jù)的準確性和完整性。數(shù)據(jù)存儲。將處理后的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫*，為后續(xù)分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.2.2 AI 調(diào)控層

AI 調(diào)控層涵蓋以下 3 個部分：淤數(shù)據(jù)模型。基于IT 系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、末端空調(diào)系統(tǒng)、冷機群控系統(tǒng)四大應(yīng)用場景，構(gòu)建五大類 13 個數(shù)據(jù)模型，涵蓋資產(chǎn)、環(huán)境、末端空調(diào)運行、水冷系統(tǒng)運行、電能、設(shè)備功率等。于AI 模型。基于數(shù)據(jù)模型，構(gòu)建 5 個 AI 算法模型，包括機房溫度預(yù)測模型、空調(diào)與測點影響分析模型、水冷/風(fēng)冷末端空調(diào)調(diào)控模型、IT 設(shè)備功耗調(diào)控模型、水冷主機調(diào)控模型等，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)智能預(yù)測、業(yè)務(wù)分析和節(jié)能優(yōu)化。盂算法平臺。 提供算法開發(fā)、訓(xùn)練、部署和管理的平臺，支持多種機器學(xué)習(xí)算法和深度學(xué)習(xí)算法，方便用戶進行模型開發(fā)和優(yōu)化。

2.2.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層擁有以下 3 個功能：①能耗管理。提供能耗分析、運行分析、節(jié)能策略、設(shè)備調(diào)控、節(jié)能驗證等功能，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)*心能耗的監(jiān)控和優(yōu)化。②可視化編排平臺。支持設(shè)備下發(fā)參數(shù)的可視化編排，通過直連設(shè)備或各個分支系統(tǒng)實現(xiàn)對設(shè)備參數(shù)的遠程調(diào)控，落實節(jié)能方案生成到執(zhí)行的閉環(huán)處理。③輔助增效技術(shù)。包括機房風(fēng)道優(yōu)化整改技術(shù)、使用新型盲板封堵空置機柜、機房新風(fēng)技術(shù)等，進一步增強節(jié)能效果。

3移動數(shù)據(jù)*心能耗管理系統(tǒng)實施方案

3.1 數(shù)據(jù)*心

傳統(tǒng)控制理論注重對機制模型的分析和綜合， 側(cè)重書面演示的理論解析推導(dǎo)。而數(shù)據(jù)驅(qū)動發(fā)現(xiàn)控制理論注重分類和回歸等問題求解算法的實效性和功用性，側(cè)重實戰(zhàn)技巧的專有專用。能耗管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動更多依賴于計算、存儲和結(jié)構(gòu)，與計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)、IT 等技術(shù)緊密相關(guān)，能夠以月、年為時間粒度，統(tǒng)計數(shù)據(jù)*心主要運行指標，對數(shù)據(jù)*心的故障、問題、能耗等多維度指標進行匯總分析。同時，能夠以同比、環(huán)比、趨勢等多種方式呈現(xiàn)性能指標。此外，能夠獲取冷機群控系統(tǒng)（冷機、水泵、風(fēng)機、空調(diào)、冷塔、閥門壓強）參數(shù)數(shù)據(jù)，設(shè)定閾值進行預(yù)警，提供短信、電話等通知形式，以及時處理異常。

3.2 移動機房

IT 的迅猛發(fā)展。對數(shù)據(jù)*心機房的服務(wù)保障提出了更高要求，能耗管理系統(tǒng)支持以月、年為時間粒度，統(tǒng)計機房主要運行指標，對機房故障、問題、能耗等多維度指標進行匯總分析，以同比、環(huán)比、趨勢等多種方式呈現(xiàn)機房性能指標。采集匯總高壓水冷主機配置參數(shù)、室外及機房溫濕度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過機器學(xué)習(xí)分析主機運行工況和關(guān)鍵參數(shù)，并建 立月度或季度配置模型，分析機房和封閉冷通道能 效比，以確定佳能效比并提供優(yōu)化建議。通過預(yù)測機房能耗和濕球溫度，預(yù)測評估不同節(jié)能方案的節(jié)能效果，優(yōu)選出佳的方案進行部署，不斷提高機房管理效能。通過系統(tǒng)維護可以提前發(fā)現(xiàn)并解決問題，將故障消滅在萌芽狀態(tài)，提高機房的安全性。

3.3 用戶資源

作為數(shù)據(jù)*心的業(yè)務(wù)開展主體和服務(wù)受眾，用戶在數(shù)據(jù)*心生命周期各個階段*起著重要作用。然而，面對龐大的國內(nèi)外用戶群體，若數(shù)據(jù)*心對用戶缺少有效、統(tǒng)一的分類和控制，對用戶訪問權(quán)限不加限制，勢必影響用戶使用體驗和數(shù)據(jù)安全。根據(jù)不同屬性或特征對用戶進行分類，可以解決此類問題。為了更好地管理用戶，在數(shù)據(jù)*心的實際運行與服務(wù)過程*，能耗管理系統(tǒng)支持建立用戶分類體系，對用戶進行多維細分，提供有效的用戶行為控制、服務(wù)資源配置和數(shù)據(jù)安全策略，提高用戶管理水平。

3.4 值班班組

日常運維值班管理是數(shù)據(jù)*心運維的重要組成部分，直接關(guān)系到數(shù)據(jù)*心的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。隨著數(shù)據(jù)*心的規(guī)模不斷擴大，日常運維值班管理將會更加復(fù)雜化和*細化。在 24 h 不間斷工作的情況下，長時間連續(xù)值班容易造成值班人員疲勞和注意力不集*。針對上述問題，在值班班組運行情況分析*，能耗管理系統(tǒng)支持統(tǒng)計班組在時間周期內(nèi)的問題數(shù)、問題類型及其同環(huán)比情況。且可以實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和異常情況預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并進行處理，以提高數(shù)據(jù)*心基礎(chǔ)設(shè)施運維的效率和準確性。

4 移動數(shù)據(jù)*心能耗管理系統(tǒng)未來發(fā)展方向

4.1 冷機系統(tǒng)運行狀態(tài)可優(yōu)化

在數(shù)據(jù)*心能耗管理*，冷機系統(tǒng)運行狀態(tài)優(yōu)化是重要且有效的手段。通過優(yōu)化冷機系統(tǒng)運行序列和負荷分配，可以在滿足末端冷量需求的同時，實現(xiàn)節(jié)能。冷機系統(tǒng)是數(shù)據(jù)*心大的能耗設(shè)備之一，負責維持數(shù)據(jù)*心內(nèi)部的溫度和濕度。優(yōu)化冷機系統(tǒng)的運行狀態(tài)，可以有效降低能源消耗和運行成本。能耗管理系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)*心內(nèi)部溫度、濕度、服務(wù)器負載等多種參數(shù)進行實時監(jiān)測，可以實現(xiàn)對冷機系統(tǒng)的控制，避免能源浪費。當數(shù)據(jù)*心負載較輕時，可以適當降低冷機系統(tǒng)的運行功率，節(jié)約能源；當負載較重時，可以及時提高冷機系統(tǒng)的運行功率，保證數(shù)據(jù)*心內(nèi)部的正常運行。此外，對冷機系統(tǒng)進行定期維護和清潔，通過定期清潔冷卻塔、空調(diào)濾網(wǎng)等部件，可以有效減少冷機系統(tǒng)的運行阻力，提高系統(tǒng)的運行效率，從而降低能源消耗。

4.2 數(shù)據(jù)治理服務(wù)便利化

為了降低能耗，數(shù)據(jù)*心需要采取一系列的措施，如使用更節(jié)能的設(shè)備、優(yōu)化數(shù)據(jù)*心的布局和結(jié)構(gòu)等，然而，這些措施的實施需要進行大量的數(shù)據(jù)分析和監(jiān)測，才能找到佳的解決方案。因此，數(shù)據(jù)*心能耗管理系統(tǒng)需要提供便捷的數(shù)據(jù)治理服務(wù)。系統(tǒng)引入先進的數(shù)據(jù)分析和監(jiān)測技術(shù)，借助AI 和大數(shù)據(jù)技術(shù)來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)*心能耗和數(shù)據(jù)的自動化監(jiān)控和管理。同時，借助云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使數(shù)據(jù)*心能耗管理和數(shù)據(jù)治理服務(wù)更加靈活和便捷。在運用數(shù)據(jù)*心能耗管理系統(tǒng)過程*，通過技術(shù)創(chuàng)新，不斷推動數(shù)據(jù)*心能耗管理和數(shù)據(jù)治理服務(wù)向更加便利的方向發(fā)展。

4.3 系統(tǒng)能耗管理綠色化

隨著社會對環(huán)境保護的重視程度不斷提高，數(shù)據(jù)*心能耗管理系統(tǒng)的綠色化發(fā)展趨向?qū)絹碓斤@著。能耗管理系統(tǒng)通過優(yōu)化設(shè)計和更新設(shè)備來提高能源利用效率，采用先進的節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，以降低數(shù)據(jù)*心的整體能耗。此外，通過實施合理的能源管理策略和使用監(jiān)測系統(tǒng)，可以及時發(fā)現(xiàn)并解決能源浪費的問題，從而降低數(shù)據(jù)*心的能耗和運行成本。同時，系統(tǒng)通過不斷創(chuàng)新和改進，可以采用太陽能和風(fēng)能等可再生能源來供電，這不僅能夠降低數(shù)據(jù)*心對傳統(tǒng)能源的依賴，還能夠減少碳排放，使數(shù)據(jù)*心的運行更加環(huán)保。

5 安科瑞監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

5.1概述

隨著數(shù)據(jù)*心的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)*心的能耗問題也越來越突出，有關(guān)數(shù)據(jù)*心的能源管理和供配電設(shè)計已經(jīng)成為熱門問題，可靠的數(shù)據(jù)*心配電系統(tǒng)方案，是提高數(shù)據(jù)*心電能使用效率，降低設(shè)備能耗的有效方式。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)*心的節(jié)能，首先需要監(jiān)測每個用電負載，而數(shù)據(jù)*心負載回路非常的多，傳統(tǒng)的測量儀表無法滿足成本、體積、安裝、施工等多方面的要求，因此需要采用適用于數(shù)據(jù)*心集*監(jiān)控要求的多回路監(jiān)控裝置。

5.2應(yīng)用場所

適用于運營商、金融、政府、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)*心

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1）交流

5.4系統(tǒng)功能

1）主頁

開機進入主頁，包含進線參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、出線參數(shù)、報警查詢等功能，按按鈕可進入各功能界面查看。

2）進線參數(shù)監(jiān)測

監(jiān)測主路的三相電壓、電流、系統(tǒng)頻率；各項及總的有功功率，無功功率，視在功率，功率因數(shù)，有功電能、無功電能；電流、電壓不平衡度；電流、電壓諧波含量；大需量。

3）出線參數(shù)監(jiān)測

分支回路的電壓、電流、有功功率、有功電能、功率因數(shù)額定電流設(shè)置、各相電流值；

負載百分比；大需量。

4）開關(guān)狀態(tài)

左側(cè)一列為主路開關(guān)狀態(tài)，主路跳閘SD狀態(tài)、主路防雷開關(guān)狀態(tài)、主路防雷故障點狀態(tài)，默認為無源檢測點，分閘為綠色，合閘為紅色。主路右側(cè)的皆為支路開關(guān)狀態(tài)；默認為有源檢測點，合閘為紅色，分閘為綠色。

5）報警查詢

當前報警界面可查看實時報警和歷史報警；開關(guān)量動作告警；任意數(shù)據(jù)的定時存儲；進線過電流2段閥值越限告警，可任意設(shè)定告警值；進線過壓、欠壓、缺相、過頻率、低頻率越限告警;聲光告警功能。

5.5系統(tǒng)硬件配置

6安科瑞智能母線監(jiān)控解決方案

6.1概述

數(shù)據(jù)*心IT服務(wù)器配電傳統(tǒng)采用*密配電柜，占用空間較大，配電線纜多，新增設(shè)備不便，為了節(jié)省面積，智能小母線方案由于不占用機房面積、可按需靈活插拔，受到很多數(shù)據(jù)*心的青睞，被越來越多的應(yīng)用。

安科瑞智能母線監(jiān)控產(chǎn)品分為交流和直流母線監(jiān)控兩類，包括始端箱監(jiān)測模塊、插接箱監(jiān)測模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用于監(jiān)測母線槽的運行溫度，確保母線槽配電安全。通過標準網(wǎng)線手拉手簡單組網(wǎng)，可以實現(xiàn)任意插接箱檢修或更換時不影響其他在線運行的插接箱的數(shù)據(jù)上傳通訊。

6.2應(yīng)用場所

適用于運營商、金融、政府、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)*心。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.4系統(tǒng)功能

1. 實時監(jiān)測

在主頁點擊數(shù)據(jù)采集按鈕后，進入系統(tǒng)圖界面：此界面顯示了每個箱子的電壓。

1. 基本參數(shù)界面

顯示電壓、電流、功率、電能等電參數(shù)數(shù)據(jù)，在設(shè)備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應(yīng)的儀表地址，即可實現(xiàn)對箱子*儀表數(shù)據(jù)的采集。

1. 諧波數(shù)據(jù)

通過點擊“箭頭”來左右切換2-63次諧波數(shù)據(jù)。

1. 大需量

顯示電壓、電流、功率的大需量的數(shù)值及發(fā)生時間。

1. 電能查詢

電能情況可以查詢上12月份的每個月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據(jù)選擇不同時間查詢電能值。

6.5系統(tǒng)硬件配置

7 結(jié)語

隨著科技發(fā)展和智能化水平的提高，數(shù)據(jù)*心在現(xiàn)代社會*扮演著越來越重要的角色。然而，數(shù)據(jù)*心的能耗管理和數(shù)據(jù)治理服務(wù)具有復(fù)雜性。在推進產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程*，數(shù)據(jù)*心能耗管理是不可忽視的重要一環(huán)。通過建立綠色的能耗管理系統(tǒng)，可以優(yōu)化數(shù)據(jù)*心能耗管理，實現(xiàn)節(jié)能降碳，提升運營商信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平并使其數(shù)據(jù)管理方式更加靈活、多樣，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新發(fā)展，助力可持續(xù)發(fā)展。

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