一、概述
　　
　　随着互联网的快速发展,数据中心的数量不断增加,对于数据中心暖通系统的智能化设计的需求也日益提高。现代数据中心不仅需要高效的能源利用,还需要优化的照明设计,以提高工作效率和员工的安全保障。在传统的数据中心中,照明系统常常运行着使用计时器和传感器的简单系统,但这些设计无法适应复杂的数据中心需求。同时,照明系统也占据着数据中心总能源的相当大比例。因此,如何有效地控制数据中心暖通系统的智能化照明设计是一个待解决的问题。
　　
　　数据中心的很多系统都具有光照度不够,不利于管理人员的巡检与维护。特别是整体暖通系统在建筑节能越来越受到关注的背景下,个性化和智能化的照明已成为建筑设计的潮流趋势。
　　
　　在进行数据中心暖通系统的智能照明设计这一工作时,笔者采用了多种不同的研究方法和流程来保证研究的质量和准确性。对当前有关智能照明设计和数据中心暖通系统进行了梳理和总结。
　　
　　通过对已有的研究成果进行梳理和分析清晰地了解问题的所在和具体的研究方向。最后进行了实验验证,通过构建实际的智能照明系统和数据中心暖通系统,对设计方案进行了验证和测试。
　　
　　通过这些不同的研究方法和流程的组合与运用,就能够更全面和深入地了解数据中心暖通系统的智能照明设计问题,并且能够为实际应用提供更有效和可靠的解决方案
　　
　　二、数据中心暖通系统的智能照明策略研究
　　
　　2.1能耗控制
　　
　　照明能耗是建筑物能耗的重要组成部分,通常占据建筑物总能耗的20%左右。照明能耗的高低取决于照明设备的种类、数量、使用时间和使用方式等因素。所以能耗控制是数据中心智能照明设计中至关重要的一个环节。采用合适的能耗控制策略,除了能够在一定程度上降低能源消耗外,还能够保证数据中心环境的高效运作,提高运行质量。传统的照明设备,以往的白炽灯、荧光灯等,能耗较高。而LED照明设备则具有高效、节能、寿命长等优点,因此在近年来得到广泛应用。此外,采用智能照明系统,通过光感应、人体感应等技术,可以实现照明的自动调节和控制,避免不必要的能源浪费,从而进一步降低照明能耗。为了降低照明能耗,可以采取以下措施:
　　
　　采用高效和节能的LED照明设备;采用智能照明系统,实现照明的自动调节和控制;合理规划照明布局,避免照明重叠和浪费;定期对照明设备进行维护和清洁,保证其正常运行和高效工作。通过以上措施,可以有效降低照明能耗,减少能源浪费,实现节能减排的目标。
　　
　　图1示出了典型数据中心能耗占比图。针对数据中心的照明需求,可以采用分区域控制的策略。即通过对不同区域的照明需求进行分类,不同区域可以制定相应照明计划,实现分时段开关照明的功能,避免照明灯具长时间无人使用的情况,从而节能降耗。
　　
　　能效比PUE是国内外数据中心普遍接受和采用的一种衡量数据中心基础设施能效的指标,其计算公式为:
　　
　　PUE=数据中心总耗电÷IT设备耗电(1)
　　
　　各个数据来源如图2所示为数据中心各发热设备,Mn(n=1,2,3…)为各测量点。
　　
　　数据中心总耗电是指维持数据中心正常运行的所有功耗,其中包括IT设备、制冷设备、供配电系统和其他设施的耗电的总和。
　　
　　数据中心机房的PUE值越接近1,表示该数据中心的能耗控制越好。在数据中心中,照明等设备能耗虽然占总数据中心能耗的1%,但是数据中心的能耗十份巨大。即使只占了1%的能耗也不可以忽略,因为供配电系统、制冷设备与IT设备的能耗是必须的,所以照明的能耗可以再次降低,从而达到节能的效果。能耗控制策略是实现节能降耗的重要手段。通过采用分区域控制、传感器感应与定时控制相结合,以及低功耗灯具技术等措施,都能够有效地降低数据中心的能耗水平,提高能源利用率,为数据中心的整体运行质量打下坚实的基础。最后把暖通环节的能耗指明平常是关闭状态,安全电源的控制是在变压器的原边。
　　
　　2.2光照强度控制策略
　　
　　针对数据中心暖通系统的智能照明设计,其中一个关键点是光照强度的控制策略。在设计照明系统时,确保光照强度恰到好处,可以大大提高能源效率,并确保数据中心的运行效率。
　　
　　在光照强度控制策略中,人体感知光照强度不同于光感测器感知的强度。为了建立高效的光照控制策略,需要先准确评估不同类型的光源,并分析照明需求。例如,在某些区域需要强烈的光照,而在另一些区域则需要柔和的光线。此外,考虑到节约能源,我们需要考虑将照明系统设置成分区控制的方式,以便能够针对每个区域进行精确的光照控制。
　　
　　确定方案后,我们需要考虑如何实现自动化控制。照明系统可以在人们不在房间时自动关闭,并在这些区域检测到人员时重新开启。控制系统可以根据环境因素(如天光、室外光照度和时间)自动调整亮度。这种控制方法称为多感知器控制,它可以监测温度、湿度、二氧化碳和二氧化硫等参数来自动控制光照。
　　
　　主机房和辅助区一般照明的照度标准值应按照300lx～500lx设计，一般显色指数不宜小于80。支持区和行政管理区的照度标准值应符合现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034的有关规定。
　　
　　从国标规定中整理出照明照度如图3房间照明规定表。
　　
　　从国标规定中整理出照明照度表如图4所示的普通照明照度表
　　
　　总之,光照强度控制策略是智能照明系统中的一个关键环节。通过合理的光照强度控制策略,可以实现节能减排、提高人员舒适度、保护室内设备等多重效益。在实际应用中,光照强度控制策略需要根据数据中心的实际需求和场景进行量身定制,并在系统设计中遵循科学严谨的原则和操作规范。没有暖通不宜观察的地方强度、光源、电压等的描述。
　　
　　2.3在暖通故障时的情况下,其策略是灯具开启同时报警
　　
　　照明场景控制策略是数据中心暖通系统的智能照明设计中不可或缺的一环。这种策略是针对数据中心照明环境需求而量身定制的,以优化数据中心照明系统的效率和自适应能力。实际上,照明场景控制策略可以帮助数据中心实现如下目标:
　　
　　2.3.1可以帮助数据中心实现更好的节能效果;
　　
　　2.3.2可以避免不必要的能源浪费，特别是在光线充足或低负荷时段。这种策略可以根据不同时间段、季节和任务自动调节照明系统的亮度和颜色，以最大程度地优化能源效率和减少能源成本。
　　
　　2.3.3可以提高数据中心的舒适性和安全性。
　　
　　2.3.4可以为数据中心创造一个更舒适和安全的工作环境。特别是在复杂环境下,智能照明系统可以根据需求自动调节亮度和颜色,以适应工作人员的需求,提供最佳的视觉环境,提高工作效率和工作满意度。
　　
　　2.3.5可以提高数据中心的可靠性和自适应能力。通过智能控制照明场景,可以提高数据中心的自适应能力和灵活性,避免因工作任务变化或环境变化而引起的不必要的麻烦。当数据中心需要改变照明场景时,智能照明系统可以自动调节照明系统并自动优化能源利用率,以满足特定的工作需求,提高数据中心的可靠性和大规模操作效率。
　　
　　2.3.6可以有效提高数据中心的工作效率和舒适度，大大减少能源浪费和节省能源成本，提高数据中心的可靠性和自适应能力，为顺利管理大规模数据中心提供稳定、高效和低成本的工作环境。
　　
　　2.4照明控制应用实例
　　
　　2.4.1机房中智能照明应用描述机房制冷管路情况和风险的存在
　　
　　在为数据中心设计智能照明系统时,还应考虑到数据中心的不同应用场景和实际需求。在机房中,需要特别注意避免照明设备发生故障时所带来的潜在风险。例如,在服务器机架的顶部安装照明设备时,应注意它们是否会因成为飞尘或其他污染物的积聚点而影响系统。为了避免这种情况,可以根据设计需要选择合适的照明设备和安装方式。系统应采用无线传感器网络的分布式照明控制系统。其中,无线网络采用具有互为主从、双向通信、低功耗、节点多的LoRa无线通信技术,能够满足控制现场多节点的可靠通信;微控制器采用MSP430系列16位单片机作为节点中央控制单元,主要考虑其具有超低功耗,在整体电路低功耗设计的基础上,能够保证系统在电池供电的条件下长期可靠运行[6-8]。如图6所示机房中照明情况。
　　
　　节点分为灯控开关节点、控制面板节点、热释电红外传感器节点及照度检测节点及上位机主控节点,所有节点通过无线网络组成数据中心不同场地的照明控制系统。如图5所示照明控制系统原理框图。照明设备的控制节点有智能开关、继电器、调光装置、智能照明设备、控制面板、时钟管理等。此系统按照功能需求,使用晶闸管对照明设备进行控制。通过LoRa无线网络对电气线路进行接通和断开控制。通过单片机的控制程序,对面板的切换指令分析、解码、计算然后控制可控硅的通和断,以此来达到控制灯具照明灯目的,如图6所示。
　　

　　2.4.2箱式柴油发电机智能照明应用与命题联系起来
　　
　　箱式柴油发电机智能照明应用是指利用箱式柴油发电机作为电源,通过智能照明系统实现对照明设备的控制和管理。箱式柴油发电机智能照明应用的优点是:
　　
　　可靠性高:箱式柴油发电机作为电源,可以保证照明系统的稳定供电,避免因电力故障而导致的照明中断。
　　
　　节能环保:智能照明系统可以根据环境光线和人员活动情况自动调节照明亮度,避免不必要的能源浪费,同时也减少了对环境的污染。
　　
　　智能化管理:智能照明系统可以实现对照明设备的远程控制和管理,包括开关、调节亮度、定时开关等功能,方便管理人员进行管理和维护。
　　
　　安全可靠:智能照明系统可以实现对照明设备的实时监控,及时发现故障并进行处理,保证照明系统的安全可靠性。
　　
　　总之,箱式柴油发电机智能照明应用是一种高效、节能、智能化的照明解决方案,可以为各种场所提供稳定、可靠、安全的照明服务。
　　
　　箱式柴油发电机,工作人员巡检时,箱内深处能见度较低不利于工作人员日常的巡检和维护,如图7所示箱式柴油发电机。依照本文的方案策略在箱内加装一个智能照明灯,与柜门的开关闭合控制灯的亮灭,在柜门处按照一个压力传感器达到一定压力后灯灭，压力为零时也就是柜门打开时灯亮。辅助工作人员安全可靠的完成日常的巡检和维护。
　　
　　2.4.3冷冻站智能照明
　　
　　冷冻站智能照明是指在冷冻站内采用智能照明系统,通过光感应、人体感应等技术,实现照明的自动调节和控制,从而提高照明效率,降低能耗,提高安全性和舒适性。
　　
　　冷冻站是储存和分配冷冻产品的场所,通常需要保持低温环境,因此需要大量的照明设备来提供足够的照明。传统的照明设备,如白炽灯、荧光灯等,能效较低,能耗较高,同时也会产生大量的热量,增加了冷却负荷,降低了冷冻效率。而采用LED照明设备，则具有高效、节能、寿命长等优点，可以有效降低能耗,减少热量产生,提高冷冻效率。
　　
　　此外,采用智能照明系统,可以根据环境光线和人员活动情况自动调节照明亮度,避免不必要的能源浪费,同时也提高了安全性和舒适性。例如,在无人区域可以自动关闭照明设备,避免不必要的能耗;在有人进入时,可以自动开启照明设备,提高安全性和舒适性。管路漏水识别的使用压力传感器或者温度传感器等多种方式来检测水管周围的状态,当传感器检测到异常情况时,可以通过微控制器等处理器实现报警。照面呼应并联动报警的设计需要将多个传感器进行并联,同时设置一个中央处理器或控制器,当任意一个传感器检测到漏水情况,中央处理器会发出警报,并将警报信息传达给相关人员。此外,为了增加可靠性和安全性,可以采用双重备份设计,即在中央处理器和传感器方面都采用备份设备,以确保在出现故障时系统能够正常工作。这样的设计很适合数据中心冷冻站中的管路照明,如图8中所示的冷冻站。
　　
　　

三、数据中心暖通系统的智能照明系统设计要求
　　
　　3.1系统架构设计
　　
　　数据中心的智能照明主要涉及到了整个系统的几个部分,包括了硬件平台的选择、软件系统的架构、以及与其他系统的接口设计等等。
　　
　　硬件平台的选择是比较重要的一点。即需要持续不断地为各种设备提供服务。因此,在实现智能照明系统的时候,需要采用稳定、高效和可靠的硬件平台。在选择硬件平台时,需要考虑到系统的负荷、传输速度、存储容量等方面的因素,以确保系统在运行过程中不会出现任何故障。
　　
　　对于软件系统的架构设计,也是需要耐心思考的。数据中心的智能照明系统一般由多个子系统组成,如照明控制系统、节能管理系统、自动化控制系统、温度控制系统等等。在架构设计方面,需要保证各个子系统之间的连接紧密,并能够无缝地进行交互。系统应该能够高效地收集和处理各种数据和信息,而且应该能够快速地响应数据中心所需要的服务。
　　
　　数据中心暖通系统的智能照明系统架构一般进行集中管控,数据中心暖通系统的智能照明系统架构简图见图9数据中心暖通系统的智能照明系统架构简图所示。系统架构设计还需要对于与其他系统的接口设计进行深入的考虑。数据中心是一个非常庞大的系统,可能同时涉及到多个子系统之间的交互。因此,在设计智能照明系统的同时,需要考虑到其他系统的接口设计,确保智能照明系统能够与其他系统无缝协同工作,最终达到更好的效果。
　　
　　综合来说,系统架构设计是数据中心智能照明系统设计中不可或缺的关键步骤。只有仔细思考、深入研究、并充分考虑到各种环节,才能够为数据中心提供更加可靠、高效,以及更节能的服务。
　　
　　四、数据中心暖通系统的智能照明系统设计方案
　　
　　4.1硬件组成设计
　　
　　硬件组成设计包括传感器、控制器、执行器和网络连接等四个方面。
　　
　　(1)传感器
　　
　　数据中心智能照明系统需要采用可变光度传感器和红外感应器等传感器来实现自动化控制。可变光度传感器能够检测光线变化,并根据需要自动调整照明亮度。如图10所示红外感应器则可以通过检测人体红外线来实现智能开关功能。
　　
　　(2)控制器
　　
　　数据中心智能照明系统需要用到控制器来管理照明设备。控制器可根据传感器的信号自动控制照明设备,同时也可以进行手动控制。此外,控制器还需要具备定时控制功能,以能够在需要时定时控制照明设备的开启和关闭。如图11所示一种控制器的原理方框图和外型。
　　
　　（3）执行机构
　　
　　如图12执行机构是指用来执行控制器命令的设备,如电断路器和继电器等。在数据中心智能照明系统中,执行器能够通过接收控制器的信号,控制照明设备的开启和关闭。同时,执行器还需要具有节能功能,能够控制照明设备的功率,以便在不影响效果的情况下,节约能源,降低运维成本。
　　
　　(4)网络连接
　　
　　数据中心智能照明系统需要将传感器、控制器和执行器等设备联网,形成一个完整的系统。充分利用物联网技术,采用网络连接的方式,对传感器、控制器和执行器进行管理和控制。网络连接还可以通过云计算技术,对数据集中管理,以便维护运维人员及时获取系统工作状态信息,为系统的运行提供技术支持。如图13所示的一个简单网络连接模型。
　　
　　4.2硬件要求
　　
　　硬件技术是实现数据中心智能照明系统的关键要素之一。从灯具、传感器到控制器,每一个硬件电子部件的选择都将直接影响到智能照明系统的稳定性、可靠性和效果。因此,硬件技术要求是设计一款好的智能照明系统必备的基础。
　　
　　首先,数据中心智能照明系统所需的硬件设备应具有高度一致性和互相配合的特征。因为数据中心的高集中、高密度特质决定了该区域的照明设计不能有任何折扣。因此,硬件设备应配备一整套完善的技术规范,以确保组合各类硬件设备时能保证互相兼容,尤其是当有多个厂家的硬件需要封装在同一个系统时,其兼容性尤为关键。
　　
　　其次,智能照明系统的传感器要求具有高准确度的检测功能,能对环境的实时状态做出敏感、准确的响应,常见的环境参数包括光线、温度、湿度和人体移动等。这些传感器要可以实现在数据中心内服务区域自由选择部署,为数据中心智能照明系统的精度和可靠性提供了良好的保障。
　　
　　最后,智能照明系统的控制器也是至关重要的硬件组成部分。首先,这款控制器必须可靠稳定,防止因为硬件故障导致系统崩溃,从而影响到数据中心的正常运行。其次,控制器的设计应保证其简单易懂,能给操作人员带来方便的使用体验。同时,该控制器应能够兼容网络通讯协议,并方便易于用户自定义配置,以满足不同用户的不同需求和使用方式与暖通系统联系起来。
　　
　　综上所述,智能照明系统的硬件技术要求是智能照明系统设计的基础,不仅要求每个硬件部件的互相配合,还要求每个硬件设备都必须符合技术标准,安全可靠,易于使用和维护。只有满足这些高要求,才能够确保数据中心照明系统的正常稳定运行,提高数据中心的管理水平和运维效率。
　　
　　4.3软件功能设计
　　
　　突出漏水开启并报警的智能检测、智能控制、信息反馈、安全保障。
　　
　　软件的功能,它直接关系到系统的可靠性、智能化程度和用户体验。在软件功能的设计上,数据中心智能照明系统需要提供以下核心功能:智能检测、智能控制、信息反馈、安全保障等。智能检测包括对数据中心实际环境的温湿度、光照、人员流动等情况进行实时监测,并通过传感器获取数据进行反馈。智能控制则是基于监测信息进行自动化控制,通过控制灯光的明暗程度和颜色,以及空调的制冷、制热和湿度等信息,实现舒适化和高效化的能源管理。信息反馈则是通过数据分析,提供给管理者决策依据，包括监测信息、能源消耗、节能效果等等。最后,安全保障方面，则需要有相应的安全保护机制，以确保数据安全和系统稳定性。
　　
　　在具体的功能设计上,数据中心智能照明系统还需要考虑以下方面:智能化程度、可扩展性、易用性等。智能化程度是指系统的智能化程度,包括智能分析、计算等方面,以满足实际需求的智能化要求。可扩展性是指系统的扩展性,即对于不断增加的设备、传感器等各种硬件设备或软件模块进行适配和升级。易用性则是指系统的用户界面设计,包括交互方式、提示信息等方面,以提高使用效率和用户满意度。
　　
　　最后,测试与验证环节也是不可缺少的一环。在系统设计完成后,需要进行系统测试和验证,以确保系统的可靠性、稳定性和高效性。通过测试与验证,可以发现并解决在设计过程中可能出现的问题,提高系统的性能和效率,提供更好的服务和管理体验。
　　
　　它的设计与实施结合起来,可以为数据中心提高效率、节能减排和管理提供技术支持。只有完善和科学的软件功能设计,才能保证数据中心智能化技术应用的顺利推进和实施。
　　
　　4.4软件要求
　　
　　在数据中心暖通系统的智能照明设计中,软件技术是必不可少的一部分。软件技术要求的重点在于实现控制、监测和管理功能,保证智能照明系统的高效运行。
　　
　　智能照明系统需要具有远程监测和控制功能。通过软件技术的支持,管理员可以通过网络远程监控使用情况和灯光状态,以便对整个照明系统进行调整。系统管理员可以根据不同的需求和时间安排制定不同的功能模式和控制方案,从而使得整个系统能够更加智能化和高效化。
　　
　　智能照明系统还需要具备灯具控制和智能感应功能。软件技术可以实现对灯光的精细控制,包括调节灯光亮度、根据人体感应控制灯光开关等。该系统需要配备良好的智能感应设备,使得灯光可以根据周围环境的情况进行智能调节,在节约能源的同时还能满足使能耗较高,同时也会产生大量的热量,增加了冷却负荷,降低了能源利用效率。而采用LED照明设备,则具有高效、节能、寿命长等优点,可以有效降低能耗,减少热量产生,提高能源利用效率。
　　
　　此外,采用智能照明系统,可以根据环境光线和人员活动情况自动调节照明亮度,避免不必要的能源浪费,同时也提高了安全性和舒适性。例如,在无人区域可以自动关闭照明设备,避免不必要的能耗;在有人进入时,可以自动开启照明设备,提高安全性和舒适性。
　　
　　除此之外,还可以采用以下措施来降低数据中心照明能耗:合理规划照明布局,避免照明重叠和浪费;定期对照明设备进行维护和清洁,保证其正常运行和高效工作;采用光管天窗等自然采光技术,减少对人工照明的依赖;采用光伏发电等可再生能源技术,为照明设备提供清洁能源。
　　
　　五、运行情况
　　
　　5.1监控照明运行情况
　　
　　该数据中心对不同的场所采用不同强度的照明灯,其目的是让设备处于适宜的环境中运行与工作人员安全可靠的环境中工作。一方面可以使设备提高效率,另一方面达到照明的环保节能效果。当照明设备处于工作时,能够为数据中心提供稳定的光照要求。若有的设备出现故障时会在值班室监控系统中亮起指示灯并发出报警。如图14是某一数据中心的监控总屏幕。
　　
　　5.2高压室内照明运行情况有暖通的风机盘管应用其风险是漏水直接危害电力机柜
　　
　　高压室中温度较高,会选择耐高温与防爆的LED灯,保证高压室内常亮且照度适宜并确保人员在高压室内进行工作时能够看清工作环境,同时避免过强的照明亮度对人员造成眩光和伤害。如图15所示高压室内的环境与照明情况。

       
　　
　　5.3机房照明运行情况
　　
　　如图16所示的某个机房内有足够的照明亮度以确保人员在机房内进行工作时能够看清工作区域和设备,同时避免眼睛疲劳。
　　
　　照明质量良好,包括色温、颜色还原度等方面,以确保人员在机房内进行工作时视觉舒适。
　　
　　照明合分布,以确保工作区域和设备能够得到充分的照明,同时避免照明盲区和照明重叠区。
　　
　　温度控制在适宜范围内:机房内的温度应该控制在适宜的范围内,通常是20℃-25℃之间。过高或过低的温度都会影响设备的正常运行和寿命,甚至导致设备故障。
　　
　　恰当的湿度水平:机房内的湿度应该控制在适宜的范围内,通常是30%-70%之间。过高或过低的湿度都会影响设备的正常运行和寿命,甚至导致设备故障。
　　
　　5.4电池间运行情况电池室的水冷空调或风机盘管带来的危害
　　
　　如图17所示在某一个电池间中的环境。电池会受到温度的影响,所以电池间的灯一般是常闭的,但是要保证灯在需要时能够打开并且满足工作时的照明条件。
　　
　　六、结论
　　
　　在数据中心暖通系统的智能照明设计过程中,我们可以在现有设计的基础上进行一些优化和改进。首先是利用更精准的传感器和控制系统,进一步提高光线控制的准确度和有效性,优化光线使用效率,从而降低用电量,提高能源利用率。同时,我们可以尝试将智能照明系统与节能系统和智能空调系统等其他设备进行关联,在多方面协同作用下,更加高效地运行数据中心暖通系统,确保系统能够稳定运行,高效节能。
　　
　　其次,需要加强对用户需求的响应能力。通过分析用户在不同时段对光照的需求,建立不同场景的光照方案,满足用户的需求。在此基础上,我们可以引入人性化的智能控制方案,例如通过语音、APP、手势等方式来进行互动,增强用户使用体验。同时,我们还可以根据用户的使用情况,收集和分析数据,对系统进行优化和改进,以及提供更加符合用户需求的服务,为用户节省更多的能源和成本。
　　
　　最后,在数据中心暖通系统的智能照明设计中,我们还可以同步考虑环境保护和可持续发展的问题,采用环保、节能、智能的设计和方案,为保护环境、降低碳排放、提升可持续发展能力做出贡献。例如,可以在系统设计中增加光伏发电和光热发电等清洁能源装置,进一步提高能源利用效率和持续性。同时,我们还可以对光源和光控设备采用可回收和可以再生材料进行生产和制造,减少资源的浪费和对环境的污染,实现绿色设计和可持续发展。
　　
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　　编辑：Harris