1 数据中心能效信息化管理系统概述
　　
　　互联网是当前我国信息技术产业发展的主要推动力,也是互联网+、工业4.0等国家新兴战略的依托和载体,使用和发展互联网离不开数据中心机房这一关键基础设施的建设。
　　
　　根据工业和信息化部直属的中国电子信息产业发展研究院发布《中国数据中心布局特点与发展策略研究》报告显示,能源支出在数据中心机房运营成本中所占的比例在40%左右,大型和超大型数据中心的占比会更高。因此,数据中心机房在运营期间,如何有效管理电力成本是数据中心绿色节能的关键所在。
　　
　　针对数据中心耗电量在社会总耗电量的占比不断提高,以及数据中心机房在可以预见的未来还将大量增长的趋势。数据中心机房能耗的爆发性增长要求我国大中型数据中心的能耗管理水平尽快得到提升,应用诸如智能化、网络化、信息化等手段来提高数据中心机房的能耗管理水平。
　　
　　2 国内外数据中心能耗管理信息化的现状及存在的问题
　　
　　数据中心机房环境监控电力部分,通常使用的精密列头柜只是传统电流表、电压表等电气仪表功能的简单延伸和拓展,通过数据总线,一般是低带宽的RS485总线传输到集控界面,配以针对电表实时采集数据的报警环节,这种方式数据不全且技术含量比较低。
　　
　　为贯彻落实《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》的要求,全面提升数据中心节能环保水平,国家工业和信息化部、国家机关事务管理局、国家能源局研究制定了《国家绿色数据中心试点工作方案》。针对该方案提出的要求,存在着诸多不足。分析如下:
　　
　　PUE是个动态的变化值,比如一日内业务高峰和空闲时间的数值有很大差距,一年内夏天户外温度最高时与冬天天气最冷时也有很大差距,精密列头柜只能显示即时值,不能合理度量和使用PUE这个衡量指标,此数值也是无法累加、评估和追溯的。
　　
　　各种用电量参数的汇总和统计,需要能耗管理系统具备相当程度的数据存储和分析能力,以备操作和管理人员的查询、判断和评估。
　　
　　用电设备的分项计量是不容易实现的,尤其是针对UPS及其电池组和空调,这一类非配电设备,使用传统的机房配电方案很难采集到他们的真实能耗状态
　　
　　对数据中心机房电力环境的统一监控和集中管理,对防止数据中心设备工作状态异常、及时处理和完善数据,是数据中心机房日常运行非常重要的工作程序。
　　
　　由于企业人员、技术等多方面因素的限制,数据中心机房动力环境监测,一直存在盲区,如供电回路的短路、过电压、欠电压、零地电压飘高、谐波含量超过极限值及三相负载不平衡等原因,造成工作异常、设备损坏,如果涉及到金融、电力、通信等单位,还会造成不可估量的经济损失和社会影响。
　　
　　为了避免上述现象发生,对数据中心机房,不得不采取专人值班,定时巡查设备的运行参数等措施,费时费力、工作人员长时间重复劳动,易产生疲劳、疏漏。巡查人员在巡检过程中,存在人身安全隐患,致使整个数据中心电力监测管理工作不科学和不规范等问题。
　　
　　譬如美国的艾默生、ABB、法国的施耐德都能实现类似的机房信息化功能,但一般需要机房输配电环节的全套设备都部署同一品牌产品才能实现全部功能,信息采集器件是集成在传统输配电部件上的,传输协议是独有的,无法与我国已经大量成熟生产的配电设备进行配套使用。比如列头柜、机柜、精密空调,如果一个环节不用他们同类品牌的产品,这一部分的数据就不能采集到管理系统,也就无法全面掌握机房的整体能耗使用情况。
　　
　　各种电力电子装置的迅速发展使得公用电网的谐波污染日趋严重,由于谐波无功功率及谐波干扰超出极限值,所造成的设备故障和事故不断发生。谐波危害的严重性,设备的电力参数监测问题,引起人们高度的关注。
　　
　　当供电电源的三相负载不平衡时,如控制某相的最大电流为额定值,则其余两相就不能满载,因而设备利用率下降。反之如要维持额定容量,将会造成负载较大的一相过负载,而且还会出现磁路不平衡致使波形畸变、零地电压漂高等,造成设备附加损耗增加等。
　　
　　如果数据中心的用电环境,无功功率被设备占用过多,就造成电网效率低下。同时,大量无功功率在电网中来回传送,使得线路损耗增加,造成电能严重浪费。
　　
　　数据中心列头柜及服务器零地电压的大小,可以直接对数据中心产生一定的影响,主要表现在下述几个方面:服务器运行缓慢、宕机等;同时会引起硬件故障,烧毁设备;引发控制信号的误动作;影响通信质量等等。
　　
　　数据中心设计时的负载能力,是一个理想化的方案,随着数据中心投入使用的设备负载不断增加,又加上用电环境远比设计的情况复杂,供电回路就会出现不平衡状态。在动力信息化严重不足的情况下,必然出现种种安全隐患,甚至发生重大用电安全事故。
　　
　　3 恒安数据中心动力监测管理系统
　　
　　(1) 公司简介
　　
　　恒安数据中心动力监测管理系统设备由傲视恒安科技(北京)有限公司研发生产,该公司于2007年10月在中关村国家自主创新示范区内注册成立,是一家专业从事能源信息化、智能配电技术研究以及相关软、硬件产品研发、生产、销售的高新技术企业。公司成立以来始终秉承技术创新是第一生产力的宗旨,全部产品和核心技术均为自主研发,技术人员在公司员工总数中的占比始终在50%以上,截止2015年第二季度公司已获得七项专利登记(其中发明专利三项)、二十余项软件著作权登记、两项商标登记等知识产权成果。公司曾获得过科技型中小企业技术创新基金、中关村科技园区小企业创新支持资金等国家、省市、区三级科技主管部门的科技项目扶植资金,还承担过科技部火炬计划产业化示范项目。公司2010年通过了ISO9001:2008质量体系认证,2011年通过了软件企业认定。
　　
　　(2)系统构成
　　
　　如图1所示,图中表示能源管理(energyre source management,ERM)系统的机房动力解决方案。
　　
　　(3)数据测量单元硬件
　　
　　通过模块化的测量手段,使得测量单元能精确统计IDC内每回路、每机柜的动力供给情况,包括基本的电流、电压、功率以及和动力安全息息相关的零地电压、故障回路定位、三相不平衡度等信息。测量功能的前端模块为基于嵌入式系统微型处理器的硬件平台。
　　
　　通过高精度电表专用芯片对电路状态进行高速采集,测量模块与通讯模块相连,由通讯模块主动向系统中心提交采样结果以及处理管理者授权的预警、报警操作。
　　
　　数据测量单元硬件如图2所示。
　　
　　(4)2.0Client/Server版软件部分显示图
　　
　　ERM机房建模管理中心的3D查询界面如图3所示。三相不平衡地情况如图4所示。ERM报警-查询窗口显示如图5所示。
　　
　　

(5)恒安管理系统设备与国内常见的机房能耗信息化产品的主要差异如表1所示
　　
　　4 数据中心机房实行智能化、信息化能耗管理的重要意义
　　
　　针对上述的这些问题,在数据中心建设中,就需要引入数据中心动力环境检测系统,通过数据中心动力环境监测系统,对动力环境进行监测,可以大大节省数据中心管理的人力成本,消除操作人员的测量人为测量误差、漏检及人身安全隐患。
　　
　　动力监测系统由软件模块和硬件模块共同组成。硬件模块包括各个采集终端,软件模块包括:采集中心、数据存储中心、智库中心、建模管理客户端和显示客户端五个部分。恒安ERM系统的硬件模块保证了动力数据采集的实时性、连续性和完整性,软件模块完成了海量数据的存储、统计、整理和分析。
　　
　　恒安ERM系统,以实时数据库系统为核心,可以从数据采集、联网、能源数据海量存储、数据统计分析、查询等提供一个整体解决方案,达到操作和管理人员的各项需求,在数据管控中心,实时对系统的动态数据进行判断和评估。
　　
　　恒安ERM系统是以计算机技术为基础,集自动控制、传感采集、数据库存储、智能分析、终端建模、计算机网络和设备通信为一体,采用高度自动化、智能化的技术手段对数据中心的中心机房或分散机房的动力状态进行连续监测,为数据中心动力环境提供集中管理、实时监测的一体化管理模式。
　　
　　保障数据中心及其附属设备稳定运行和数据安全,提高网络维护水平,真正实现数据中心从有人值守到少人或无人值守运行,因此,实现数据中心动力环境的集中监测和统一科学管理,对提高数据中心机房设备运营和维护的高效性、安全性及保障有效的通信,具有积极的现实意义。
　　
　　作者简介
　　
　　尚进,傲视恒安科技(北京)有限公司副总经理。
　　
　　编辑：Harris