一种数据中心节能系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种数据中心节能系统及方法，它包括放置在数据中心的若干智能配电柜、若干空调、若干通风地板和若干机柜，在机柜内设有若干服务器，每一个装置上都设有相应的采集装置，采集装置对相应的数据进行采集并上传给后台，后台根据采集数据先建立数据中心的三维模型、负荷用电和能效模型、线路损耗测量模型和电能质量测量模型，通过建模分析，进行温湿度云图的绘制，通过CFD技术仿真出整个数据中心冷气流量分布图，综合后台中已有的能效优化方案库，确定节能方案，在保证数据中心稳定、高效运行的前提下，实现节能，同时对采取节能措施后整个数据中心的节能效果和数据中心的整体运行情况进行实时评估，以求达到最优。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种节能系统及方法，尤其涉及一种数据中心的节能系统及方法。
技术介绍
随着信息化的深入，越来越多的用户需要大量的数据处理和信息交换，相应地越来越多的企业开始进行数据中心建设，为业务系统与数据资源汇聚提供场所。数据中心中都安装有大量的计算机设备，计算机处理速度越来越快、存储量越来越大、体积越来越小是信息处理发展的趋势，也就是说单位面积的散热量越来越大。据统计，一般一个服务器机柜散热量每小时达几千瓦到几十千瓦。数据中心对温湿度要求较高，GB 50174 一 2008《电子信息系统机房设计规范》规定，A级机房，主机房温度(开机时)23± 1°C，主机房相对湿度(开机时)40% 55%。数据中心温度是确保服务器等IT设备正常稳定运行的先决条件，这是因为温度对设备的电子元器件、绝缘材料以及存储介质都有较大的影响，温度过高导致设备故障率上升、可靠性下降、 设备宕机甚至烧毁。对于湿度的规定，是因为较高的湿度会造成数据中心内的设备短路、磁带介质出错和元器件及电路产生腐蚀现象。在极端情况，相对湿度较高还会使设备的冷表面出现冷凝现象，这对设备的危害更大。较低的相对湿度将产生影响设备运行的静电，造成元器件的击穿、短路等故障，甚至可能损坏设备。磁带和存储介质在低相对湿度下也会产生过度磨损，所以数据中心环境温湿度应控制在合适的范围内。数据中心规模的扩大，以及为了解决数据中心的散热，以及保证良好的数据中心温湿度环境，需要配置空调系统，随之带来数据中心耗电量的上升，现在数据中心的耗电量、电费支出已经成为新的电老虎，国内数据中心的运营电费动辄数百万元甚至上千万元的大型数据中心已不计其数，数据中心成为耗电的无底洞，超大规模的电信级数据中心甚至已经超越亿元的电费门槛。对于大型的数据中心运营商来说，巨额的电费已经超过了基础设施的投入，成为数据中心的第一成本，对于中小企业级用户而言，耗能成为建造数据中心的门槛。在“绿色”、低碳经济呼声一浪高过一浪的今天，数据中心的能耗与污染是一个现代企业无法回避的责任，在确保数据中心高性能、高效的同时，将数据中心的电能充分利用，消除局部热点，杜绝冷量浪费将冷却散热降至最低也是实现“绿色”而必须做的，这需要更科学、更合理、更先进的数据中心节能系统和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供，它具有适应新一代数据中心“绿色”要求，通过建议运维人员对相关设备进行人工操作或设备以智能化运行的方式实现节能。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种数据中心节能系统，它包括放置在数据中心的智能配电柜、UPS电池组、空调、通风地板和若干个机柜，在机柜内设有若干服务器，在数据中心内设有采控装置，采控装置对机柜内的微环境数据、机柜外的微环境数据进行采集，所述微环境数据指温度、湿度、气流、气压的数据，在通风地板上设有风速传感器和风向传感器，采集通风地板的风速和风向数据， 智能配电柜对供配电系统所使用的各相(共A、B、C三相)运行数据进行采集，在UPS电池组表面粘有无线温度传感器，无线温度传感器采集的UPS电池组表面温度数据并上传给后台，UPS的运行信息通过直接在UPS数据输出口安装的无线通讯装置上传给后台；空调对自身的运行参数及模式数据进行采集；服务器通过自身板卡对自身内部的运行状态数据进行采集，利用服务器自身的IPMI接口通过通讯网络与后台通讯，将采集到的服务器的运行状态数据上传给后台；采控装置将采集到的数据上传到后台，智能配电柜通过通讯装置建立与后台的通讯，将采集的运行数据以报文交互的方式上传给后台，空调通过通讯装置利用通讯网络将采集到的自身的运行数据及模式数据上传给后台，风速传感器和风向传感器采集的数据通过通讯网络上传给后台，后台对接收到的数据进行建模分析，进而对数据中心的整体环境进行控制实现节能。所述采控装置包括安装在数据中心建筑内部的至少一个温湿度传感器和安装在机柜内的至少一个温湿度传感器、气流传感器和气压传感器，以测量机柜内部微环境数据， 所述安装在数据中心建筑内部的温湿度传感器用来测量机柜外的温湿度；所述机柜内的温湿度传感器、气流传感器和气压传感器在机柜内壁沿垂直方向分层分布。所述供配电监测的运行数据主要包括供配电使用的A、B、C三相的有功、无功、电压、电流、功率因数、功率、开关状态、通讯状态、谐波、负荷量数据；所述空调运行参数及模式数据主要包括回风温度、回风湿度、加湿器状态、传感器状态、电加热状态、除湿器运行状态数据；所述服务器的运行数据包括CPU温度、风扇转速。 所述通讯网络包括有线通讯网络和无线通讯网络。基于一种数据中心节能系统的一种数据中心节能方法，具体步骤为步骤一数据采集和传输智能配电柜、UPS电池组通过各自的通讯装置建立与后台的通讯，将采集的供配电系统所使用的各相(共A、B、C三相)运行数据上传给后台；空调通过通讯装置利用通讯网络将采集到的自身的运行数据及运行模式数据上传给后台；服务器通过自身板卡对自身内部的运行状态数据进行采集，利用服务器自身的IPMI接口通过通讯网络与后台通讯，将采集到的服务器运行状态数据上传给后台；通风地板的风速传感器和风向传感器采集的数据通过通讯网络上传给后台；在数据中心内设有采控装置，采控装置对机柜内的微环境数据、机柜外的环境数据进行采集，将采集的数据上传给后台；步骤二 建模分析后台根据系统建立初期输入的基础数据以及实时接收到的数据进行建模，包括建立数据中心整个建筑物及设备的基础设施三维模型、负荷用电和能效模型、 线路损耗测量模型和电能质量测量模型；基础设施三维模型是为了逼真展示数据中心的建筑及设备的物理位置，为后面提到的和节能相关的模型建立和相关操作提供平台；所述基础数据主要指数据中心中各设备的建筑布局及基础参数、配电系统中线路的规格、长度、通风地板的部署位置、开孔大小的数据；所述负荷用电和能效模型通过对供配电系统中供配电各相(共A、B、C三相)的有功、 无功、电压、电流、功率、功率因数、开关状态、通讯状态、谐波数据等，把负荷简化为以功率为依据的模型，相应的能效参数也以功率为依据；通过该模型的建立，可全面反映各节点及整个数据中心负荷特性及能效关系，为各个负荷运行方案的优化提供依据，也为仿真提供模型资源，从而通过负荷的优化运行实现节能；线路损耗测量模型在数据中心中，供配电系统属于电力领域的低压配电网络，其线路阻抗一般为阻性，通过数据中心中供配电系统的线路规格、长短、数据中心环境温湿度、负荷量数据，建立一个多变量的等效线路损耗模型，模型的建立将覆盖整个数据中心的供配电系统，提高供配电系统能效计算及仿真的计算精度和可行度，通过合理的调整线路，降低线路损耗，实现节能；电能质量测量模型通过步骤一中采集到的供配电系统的运行数据以及由基础数据通过计算获得的每一个负荷用电质量信息，负荷用电质量信息指频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变(谐波)信息，建立电能质量测量的多参数模型，运用该模型评估每一用电设备的用电质量，从设备分类、安装和配电方面进行综合考虑，为制定电量质量改善方案提供技术理论依据和验证，为各种节能措施采取后对数据中心供配电电能质量的影响进行评估；步骤三云图绘制和仿真采用三维虚拟现实技术，通过后台接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据中心节能系统，其特征是，它包括放置在数据中心的若干智能配电柜、UPS电池组、若干空调、若干通风地板和若干机柜，在机柜内设有若干服务器，在数据中心内设有采控装置，采控装置对机柜内、机柜外的微环境数据进行采集，所述微环境数据指温度、湿度、气流、气压的数据，采控装置将采集到的数据上传到后台；在通风地板上设有风速传感器和风向传感器，采集通风地板的风速和风向数据，风速传感器和风向传感器采集的数据通过通讯网络上传给后台；智能配电柜对供配电系统的三相运行数据进行采集，智能配电柜通过通讯装置利用通讯网络将采集的运行数据上传给后台；空调对自身的运行参数及模式数据进行采集，空调通过通讯装置利用通讯网络将采集数据上传给后台；服务器通过自身板卡对内部运行状态数据进行采集，服务器将采集的内部运行状态数据通过通讯网络传给后台；在UPS电池组表面粘有无线温度传感器，无线温度传感器采集的UPS电池组表面温度并上传给后台，UPS的运行信息通过直接在UPS数据口安装的无线通讯装置上传给后台；后台对接收到的数据进行建模分析，进而对数据中心的整体环境进行控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祥志，吴晓明，李刚，汪付强，刘宏，张建强，梁峰，梁艳，周鸣乐，孟祥艳，胡一帆，李敏，
申请(专利权)人：山东省计算中心，
类型：发明
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