淺析能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大型數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

    摘要:本文根據(jù)大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測(cè)的具體需求,設(shè)計(jì)了一個(gè)大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了資產(chǎn)管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、能耗分析以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能,可以為節(jié)能減排提供重要依據(jù),在大型數(shù)據(jù)中心能耗管理方面有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
    關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)中心;能耗監(jiān)測(cè);系統(tǒng)開發(fā)
    0引言
           隨著信息化和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展,大型數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用越來越廣泛,但伴隨而來的能耗水平也日益提高,為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,有效利用能源資源,能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,一般來說,大型數(shù)據(jù)中心的能耗管理包括機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)和能耗設(shè)備的監(jiān)測(cè),通過實(shí)時(shí)采集掌握能耗狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)能耗管理的優(yōu)化,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可以為相關(guān)領(lǐng)域提供參考。
    1總體設(shè)計(jì)
           大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含硬件和軟件兩大部分,其硬件組成主要包括監(jiān)控服務(wù)器、主機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、環(huán)境參數(shù)傳感器、通風(fēng)模塊等,總體采集邏輯采用三級(jí)監(jiān)控體系。一級(jí)為主機(jī)設(shè)備,作為系統(tǒng)的應(yīng)用層,為用戶提供人機(jī)接口;二級(jí)是主機(jī)狀態(tài),負(fù)責(zé)采集主機(jī)性能參數(shù)或?qū)χ鳈C(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制;三級(jí)是傳感器以及能耗裝置,根據(jù)傳輸距離的不同,兩級(jí)之間采用TCP傳輸數(shù)據(jù),后兩級(jí)由于距離較短,采用了串口通信。系統(tǒng)在架構(gòu)為應(yīng)用層、匯聚層和層。采集層的數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)入軟件平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)并處理,具有權(quán)限的用戶可登錄系統(tǒng)平臺(tái)查看數(shù)據(jù)中心各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)。軟件平臺(tái)采用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì),兼容所有通用瀏覽器訪問,*安裝客戶端。
    2開發(fā)工具的選擇
           為了提高軟件開發(fā)效率,根據(jù)系統(tǒng)的功能需求和各類主流開發(fā)工具的特點(diǎn),同時(shí)考慮到大型數(shù)據(jù)中心有可能存在多種操作系統(tǒng),本文采用了MyEclipse作為平臺(tái)的主要開發(fā)工具,所有代碼均采用java語言進(jìn)行編程,J2EE技術(shù)架構(gòu),充分利用了其簡(jiǎn)單易用性及跨平臺(tái)移植特性。數(shù)據(jù)庫是軟件平臺(tái)的**基礎(chǔ),本文采用開源免費(fèi)的MySQL數(shù)據(jù)庫,該數(shù)據(jù)庫使用廣泛,性能良好,,可以通過ADO.ODBC等中間組件實(shí)現(xiàn)連接,滿足本系統(tǒng)的需求。3軟件功能分析
           大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要針對(duì)各類能耗設(shè)備的能耗管理問題,通過各種傳感器對(duì)能耗設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),從而分析其能耗水平并作為優(yōu)化的主要依據(jù)。硬件傳感器采集到原始數(shù)據(jù)后,其余的主要工作均由軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。因此,軟件平臺(tái)的功能首先要包括對(duì)原始測(cè)量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,通過不同的通信協(xié)議與硬件設(shè)備建立連接并接收數(shù)據(jù),同時(shí)根據(jù)協(xié)議格式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制;其次,軟件平臺(tái)還需要將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行暫存或永遠(yuǎn)存儲(chǔ),同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,計(jì)算出各設(shè)備當(dāng)前的能耗水平以及可優(yōu)化的空間,將分析結(jié)果以可視化的方式顯示在軟件界面上;對(duì)于異常的數(shù)據(jù),應(yīng)及時(shí)顯示報(bào)警信號(hào),將異常信息通過短信的形式推送給相關(guān)的負(fù)責(zé)人;為后期數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的方便,軟件還需要提供數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)功能,通過時(shí)程曲線、柱狀圖、直方圖等形式將分析展示出來,作為跟蹤預(yù)測(cè)設(shè)備能耗變化趨勢(shì)的重要依據(jù)。
    4功能模塊設(shè)計(jì)
           根據(jù)軟件需求分析及功能的分解,大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要設(shè)置了五個(gè)功能模塊,分別為:資產(chǎn)管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、能耗分析以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。為了提高軟件平臺(tái)的可擴(kuò)展性,系統(tǒng)采用開放性設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)思想,各模塊之間功能獨(dú)立,給系統(tǒng)的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)帶來了很大的便利。
    4.1資產(chǎn)管理模塊
           資產(chǎn)管理模塊用于管理數(shù)據(jù)中心的所有資產(chǎn),提供一個(gè)簡(jiǎn)潔美觀的操作界面,為用戶提供資產(chǎn)項(xiàng)目的添加、修改、查詢等功能,還可以對(duì)資產(chǎn)進(jìn)行分組歸類,采用專門的數(shù)據(jù)庫表對(duì)各設(shè)備的連接方式進(jìn)行記錄,保證所有設(shè)備均在管理范圍內(nèi),這也是軟件平臺(tái)在精細(xì)化管理方面的具體應(yīng)用體現(xiàn)。
    4.2環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊
           環(huán)境對(duì)數(shù)據(jù)中心的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有重要影響,例如良好的通風(fēng)條件可以使設(shè)備工作在較佳狀態(tài),減少能耗。環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房和機(jī)柜中的重要位置的溫度、濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè),以及對(duì)重要能耗設(shè)備的功率和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量,這些數(shù)據(jù)上傳至軟件平臺(tái)后通過多層次的畫面進(jìn)行展示,通過曲線、標(biāo)記、顏色、文字等元素的綜合應(yīng)用,將能耗數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示出來。該模塊只能查看數(shù)據(jù),不能修改參數(shù)。
    4.3設(shè)備控制模塊
           數(shù)據(jù)中心包含大量能耗設(shè)備,這些設(shè)備經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行可能會(huì)偏離運(yùn)行狀態(tài)。本模塊可以根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)各類能耗設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,修改其參數(shù)使其工作狀態(tài)得到優(yōu)化。其中空調(diào)是數(shù)據(jù)中心主要的能耗設(shè)備,對(duì)整個(gè)機(jī)房的能耗水平有重要的影響,本系統(tǒng)可以完成對(duì)空調(diào)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制,包括修改其回風(fēng)溫濕度、工作電流、溫度設(shè)定、定時(shí)開關(guān)機(jī)等參數(shù)。另外,還可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)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(shè)備,保證其始終運(yùn)行在較好的狀態(tài)。
    4.4能耗分析模塊
           軟件平臺(tái)通過通信協(xié)議接收到的是原始監(jiān)測(cè)參數(shù),需要進(jìn)行特定的算法分析才能得到各設(shè)備的能耗情況。能耗分析模塊可以在不同的層次上對(duì)數(shù)據(jù)中心的能耗水平進(jìn)行分析,根據(jù)能耗水平的變化采取相應(yīng)的措施進(jìn)行能耗管理。結(jié)合設(shè)備自身的能耗水平以及數(shù)據(jù)中心的環(huán)境參數(shù),對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,保持整體較好能耗,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
    5安科瑞能耗統(tǒng)計(jì)分析(能源管理)解決方案
    5.1概述
           建立高效的能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng),對(duì)各類耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量,對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。能夠合理的確定各區(qū)域建筑能耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及績(jī)效考核指標(biāo),發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費(fèi)情況,提高人員主動(dòng)節(jié)能的意識(shí)。
           ① 搭建數(shù)據(jù)中心智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架,對(duì)各個(gè)用能環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);
           ② 排碳數(shù)據(jù)化:通過系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析(包括水、電、能量),實(shí)現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化;
           ③ 區(qū)域能效比:實(shí)現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對(duì)比,方便能耗考核;
           ④ 同期能效比:實(shí)現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對(duì)比,方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析;
           ⑤ 能耗評(píng)估管理:按照能源消耗定額標(biāo)準(zhǔn)約束值、標(biāo)準(zhǔn)值、引導(dǎo)值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標(biāo);
           ⑥ 能耗競(jìng)爭(zhēng)排名:各個(gè)功能區(qū)能耗對(duì)比,實(shí)現(xiàn)能耗排名,增強(qiáng)工作人員的節(jié)能意識(shí);
           ⑦ 對(duì)能耗的使用數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析、統(tǒng)計(jì)、打印和查詢等功能,并根據(jù)能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報(bào)表的打印。為能耗運(yùn)營(yíng)管理部門提供可靠的依據(jù);
           ⑧ 能耗數(shù)據(jù)采集,隨時(shí)查詢,并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,監(jiān)測(cè)異常能源用量,對(duì)能源智能儀表故障進(jìn)行報(bào)警,提高系統(tǒng)信息化、自動(dòng)化水平。
    5.2平臺(tái)部署硬件選型
    6結(jié)語

           隨著各類信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,無論是大型企業(yè)還是**,都不可避免地建設(shè)大型數(shù)據(jù)中心,各類設(shè)備的大量應(yīng)用,使機(jī)房能耗管理受到更多的重視。軟件技術(shù)的成熟為大型數(shù)據(jù)中心的能耗管理提供了良好的管理基礎(chǔ),大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用也將較加廣泛。因此,本文的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

    安科瑞 陳琪


    安科瑞電氣股份有限公司專注于網(wǎng)絡(luò)電力儀表,智能網(wǎng)關(guān),電能管理,電力監(jiān)控與保護(hù),系統(tǒng)運(yùn)維,新能源等

  • 詞條

    詞條說明

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