一種數據中心節能系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種數據中心節能系統及方法，它包括放置在數據中心的若干智能配電柜、若干空調、若干通風地板和若干機柜，在機柜內設有若干服務器，每一個裝置上都設有相應的采集裝置，采集裝置對相應的數據進行采集并上傳給后臺，后臺根據采集數據先建立數據中心的三維模型、負荷用電和能效模型、線路損耗測量模型和電能質量測量模型，通過建模分析，進行溫濕度云圖的繪制，通過CFD技術仿真出整個數據中心冷氣流量分布圖，綜合后臺中已有的能效優化方案庫，確定節能方案，在保證數據中心穩定、高效運行的前提下，實現節能，同時對采取節能措施后整個數據中心的節能效果和數據中心的整體運行情況進行實時評估，以求達到最優。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種節能系統及方法，尤其涉及一種數據中心的節能系統及方法。
技術介紹
隨著信息化的深入，越來越多的用戶需要大量的數據處理和信息交換，相應地越來越多的企業開始進行數據中心建設，為業務系統與數據資源匯聚提供場所。數據中心中都安裝有大量的計算機設備，計算機處理速度越來越快、存儲量越來越大、體積越來越小是信息處理發展的趨勢，也就是說單位面積的散熱量越來越大。據統計，一般一個服務器機柜散熱量每小時達幾千瓦到幾十千瓦。數據中心對溫濕度要求較高，GB 50174 一 2008《電子信息系統機房設計規范》規定，A級機房，主機房溫度(開機時)23± 1°C，主機房相對濕度(開機時)40% 55%。數據中心溫度是確保服務器等IT設備正常穩定運行的先決條件，這是因為溫度對設備的電子元器件、絕緣材料以及存儲介質都有較大的影響，溫度過高導致設備故障率上升、可靠性下降、 設備宕機甚至燒毀。對于濕度的規定，是因為較高的濕度會造成數據中心內的設備短路、磁帶介質出錯和元器件及電路產生腐蝕現象。在極端情況，相對濕度較高還會使設備的冷表面出現冷凝現象，這對設備的危害更大。較低的相對濕度將產生影響設備運行的靜電，造成元器件的擊穿、短路等故障，甚至可能損壞設備。磁帶和存儲介質在低相對濕度下也會產生過度磨損，所以數據中心環境溫濕度應控制在合適的范圍內。數據中心規模的擴大，以及為了解決數據中心的散熱，以及保證良好的數據中心溫濕度環境，需要配置空調系統，隨之帶來數據中心耗電量的上升，現在數據中心的耗電量、電費支出已經成為新的電老虎，國內數據中心的運營電費動輒數百萬元甚至上千萬元的大型數據中心已不計其數，數據中心成為耗電的無底洞，超大規模的電信級數據中心甚至已經超越億元的電費門檻。對于大型的數據中心運營商來說，巨額的電費已經超過了基礎設施的投入，成為數據中心的第一成本，對于中小企業級用戶而言，耗能成為建造數據中心的門檻。在“綠色”、低碳經濟呼聲一浪高過一浪的今天，數據中心的能耗與污染是一個現代企業無法回避的責任，在確保數據中心高性能、高效的同時，將數據中心的電能充分利用，消除局部熱點，杜絕冷量浪費將冷卻散熱降至最低也是實現“綠色”而必須做的，這需要更科學、更合理、更先進的數據中心節能系統和方法。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了解決上述問題，提供，它具有適應新一代數據中心“綠色”要求，通過建議運維人員對相關設備進行人工操作或設備以智能化運行的方式實現節能。為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案一種數據中心節能系統，它包括放置在數據中心的智能配電柜、UPS電池組、空調、通風地板和若干個機柜，在機柜內設有若干服務器，在數據中心內設有采控裝置，采控裝置對機柜內的微環境數據、機柜外的微環境數據進行采集，所述微環境數據指溫度、濕度、氣流、氣壓的數據，在通風地板上設有風速傳感器和風向傳感器，采集通風地板的風速和風向數據， 智能配電柜對供配電系統所使用的各相(共A、B、C三相)運行數據進行采集，在UPS電池組表面粘有無線溫度傳感器，無線溫度傳感器采集的UPS電池組表面溫度數據并上傳給后臺，UPS的運行信息通過直接在UPS數據輸出口安裝的無線通訊裝置上傳給后臺；空調對自身的運行參數及模式數據進行采集；服務器通過自身板卡對自身內部的運行狀態數據進行采集，利用服務器自身的IPMI接口通過通訊網絡與后臺通訊，將采集到的服務器的運行狀態數據上傳給后臺；采控裝置將采集到的數據上傳到后臺，智能配電柜通過通訊裝置建立與后臺的通訊，將采集的運行數據以報文交互的方式上傳給后臺，空調通過通訊裝置利用通訊網絡將采集到的自身的運行數據及模式數據上傳給后臺，風速傳感器和風向傳感器采集的數據通過通訊網絡上傳給后臺，后臺對接收到的數據進行建模分析，進而對數據中心的整體環境進行控制實現節能。所述采控裝置包括安裝在數據中心建筑內部的至少一個溫濕度傳感器和安裝在機柜內的至少一個溫濕度傳感器、氣流傳感器和氣壓傳感器，以測量機柜內部微環境數據， 所述安裝在數據中心建筑內部的溫濕度傳感器用來測量機柜外的溫濕度；所述機柜內的溫濕度傳感器、氣流傳感器和氣壓傳感器在機柜內壁沿垂直方向分層分布。所述供配電監測的運行數據主要包括供配電使用的A、B、C三相的有功、無功、電壓、電流、功率因數、功率、開關狀態、通訊狀態、諧波、負荷量數據；所述空調運行參數及模式數據主要包括回風溫度、回風濕度、加濕器狀態、傳感器狀態、電加熱狀態、除濕器運行狀態數據；所述服務器的運行數據包括CPU溫度、風扇轉速。 所述通訊網絡包括有線通訊網絡和無線通訊網絡?；谝环N數據中心節能系統的一種數據中心節能方法，具體步驟為步驟一數據采集和傳輸智能配電柜、UPS電池組通過各自的通訊裝置建立與后臺的通訊，將采集的供配電系統所使用的各相(共A、B、C三相)運行數據上傳給后臺；空調通過通訊裝置利用通訊網絡將采集到的自身的運行數據及運行模式數據上傳給后臺；服務器通過自身板卡對自身內部的運行狀態數據進行采集，利用服務器自身的IPMI接口通過通訊網絡與后臺通訊，將采集到的服務器運行狀態數據上傳給后臺；通風地板的風速傳感器和風向傳感器采集的數據通過通訊網絡上傳給后臺；在數據中心內設有采控裝置，采控裝置對機柜內的微環境數據、機柜外的環境數據進行采集，將采集的數據上傳給后臺；步驟二 建模分析后臺根據系統建立初期輸入的基礎數據以及實時接收到的數據進行建模，包括建立數據中心整個建筑物及設備的基礎設施三維模型、負荷用電和能效模型、 線路損耗測量模型和電能質量測量模型；基礎設施三維模型是為了逼真展示數據中心的建筑及設備的物理位置，為后面提到的和節能相關的模型建立和相關操作提供平臺；所述基礎數據主要指數據中心中各設備的建筑布局及基礎參數、配電系統中線路的規格、長度、通風地板的部署位置、開孔大小的數據；所述負荷用電和能效模型通過對供配電系統中供配電各相(共A、B、C三相)的有功、 無功、電壓、電流、功率、功率因數、開關狀態、通訊狀態、諧波數據等，把負荷簡化為以功率為依據的模型，相應的能效參數也以功率為依據；通過該模型的建立，可全面反映各節點及整個數據中心負荷特性及能效關系，為各個負荷運行方案的優化提供依據，也為仿真提供模型資源，從而通過負荷的優化運行實現節能；線路損耗測量模型在數據中心中，供配電系統屬于電力領域的低壓配電網絡，其線路阻抗一般為阻性，通過數據中心中供配電系統的線路規格、長短、數據中心環境溫濕度、負荷量數據，建立一個多變量的等效線路損耗模型，模型的建立將覆蓋整個數據中心的供配電系統，提高供配電系統能效計算及仿真的計算精度和可行度，通過合理的調整線路，降低線路損耗，實現節能；電能質量測量模型通過步驟一中采集到的供配電系統的運行數據以及由基礎數據通過計算獲得的每一個負荷用電質量信息，負荷用電質量信息指頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、三相不平衡、暫時或瞬態過電壓、波形畸變(諧波)信息，建立電能質量測量的多參數模型，運用該模型評估每一用電設備的用電質量，從設備分類、安裝和配電方面進行綜合考慮，為制定電量質量改善方案提供技術理論依據和驗證，為各種節能措施采取后對數據中心供配電電能質量的影響進行評估；步驟三云圖繪制和仿真采用三維虛擬現實技術，通過后臺接收本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數據中心節能系統，其特征是，它包括放置在數據中心的若干智能配電柜、UPS電池組、若干空調、若干通風地板和若干機柜，在機柜內設有若干服務器，在數據中心內設有采控裝置，采控裝置對機柜內、機柜外的微環境數據進行采集，所述微環境數據指溫度、濕度、氣流、氣壓的數據，采控裝置將采集到的數據上傳到后臺；在通風地板上設有風速傳感器和風向傳感器，采集通風地板的風速和風向數據，風速傳感器和風向傳感器采集的數據通過通訊網絡上傳給后臺；智能配電柜對供配電系統的三相運行數據進行采集，智能配電柜通過通訊裝置利用通訊網絡將采集的運行數據上傳給后臺；空調對自身的運行參數及模式數據進行采集，空調通過通訊裝置利用通訊網絡將采集數據上傳給后臺；服務器通過自身板卡對內部運行狀態數據進行采集，服務器將采集的內部運行狀態數據通過通訊網絡傳給后臺；在UPS電池組表面粘有無線溫度傳感器，無線溫度傳感器采集的UPS電池組表面溫度并上傳給后臺，UPS的運行信息通過直接在UPS數據口安裝的無線通訊裝置上傳給后臺；后臺對接收到的數據進行建模分析，進而對數據中心的整體環境進行控制。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉祥志，吳曉明，李剛，汪付強，劉宏，張建強，梁峰，梁艷，周鳴樂，孟祥艷，胡一帆，李敏，
申請(專利權)人：山東省計算中心，
類型：發明
國別省市：