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劉細鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要:介紹了數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng),并結(jié)合原理圖詳細分析。本系統(tǒng)主要對數(shù)據(jù)中心的電源設(shè)備和環(huán)境參數(shù) 進行監(jiān)控,如 UPS、蓄電池、配電柜、溫濕度、漏水監(jiān)測等,將實現(xiàn)多機房、微模塊遠程聯(lián)網(wǎng)集中監(jiān)管, 從而為提高數(shù)據(jù)中心能源效率的指標 PUE 值奠定堅實的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)中心;狀態(tài)參數(shù);監(jiān)控;節(jié)能
0引言
數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)是對數(shù)據(jù)中心進行遠程監(jiān)控的系統(tǒng),是管理運維人員進行遠程集中維護與操作的基本支撐工具,是展示數(shù)據(jù)中心能效協(xié)助節(jié)能的有效平臺,可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)機房的動力設(shè)備參數(shù)、環(huán)境狀態(tài)、能效計量和機房內(nèi)各類設(shè)備位置的監(jiān)控。實現(xiàn)以上監(jiān)控功能,可通過環(huán)境狀態(tài)感知、環(huán)境狀態(tài)采集、環(huán)境狀態(tài)異常報警、環(huán)境狀態(tài)保存和環(huán)境狀態(tài)呈現(xiàn)等幾個步驟實現(xiàn)。
(1)機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測對象有:柴油發(fā)電機、配電柜、列頭柜(或母線槽)、UPS、蓄電池組、溫濕度、水浸漏水、精密空調(diào)、氫氣檢測、視頻監(jiān)控、門禁等,終都集成在動環(huán)監(jiān)控平臺中統(tǒng)一管理。在故障報警前可進行預(yù)警,故障報警發(fā)生時能通過各種方式通知管理人員,管理人員可以方便地設(shè)置和調(diào)整報警參數(shù)和條件。
(2)系統(tǒng)將通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸,采用B/S的架構(gòu),便于遠程訪問和集中監(jiān)控。所監(jiān)控的設(shè)備或者子系統(tǒng)均通過串口/網(wǎng)絡(luò)接入到監(jiān)控服務(wù)器;各智能設(shè)備按照同種設(shè)備一定數(shù)量分為不同的組,通過串口連接的各組設(shè)備以手拉手的方式串接起來,再接入到嵌入式采集器;本工程一般在消防值班室配置監(jiān)控服務(wù)器,也可為電力室另配置監(jiān)控服務(wù)器。嵌入式采集器和監(jiān)控服務(wù)器數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)實時同步,以便監(jiān)控和報警。嵌入式采集器有本地存儲功能,可存儲3~12個月的數(shù)據(jù)。
下面對系統(tǒng)監(jiān)控的設(shè)備及參數(shù)做詳細介紹。
1動力監(jiān)控
1.1柴油發(fā)電機監(jiān)測
通過柴油發(fā)電機所帶的智能數(shù)據(jù)接口,對發(fā)電機的三相輸出電壓、三相輸出電流、輸出功率、輸出頻率、啟動電池電壓、液位、工作狀態(tài)等進行實時監(jiān)控和顯示。同時,也可對發(fā)電機的工作方式(手自動)、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)(ATS)狀態(tài)、柴油泄露、啟動失敗、過載、緊急停車等各類故障進行監(jiān)測和報警。
1.2開關(guān)電源監(jiān)測
通過智能數(shù)據(jù)接口對開關(guān)電源實現(xiàn)三相輸入電壓、三相輸出電流、輸入頻率、輸出母線電壓、整流模塊單體輸出電流、總負載電流、蓄電池充電電流、主要分路電流等參數(shù)進行實時監(jiān)測。通過開關(guān)電源的智能接口,采用總線的方式將信號接入數(shù)據(jù)采集器,由監(jiān)控平臺監(jiān)測機房內(nèi)的開關(guān)電源運行情況。
1.3配電柜、列頭柜及開關(guān)監(jiān)測
監(jiān)測信號線連至列頭柜、UPS輸入柜、UPS輸出柜、二級空調(diào)配電柜的自帶智能接口電量儀,納入統(tǒng)一監(jiān)控平臺。監(jiān)測各配電柜總進線三相電源的相電壓、線電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、頻率等參數(shù),同時可監(jiān)測各回路開關(guān)和ATS開關(guān)狀態(tài)。
1.4UPS主機監(jiān)測
通過UPS設(shè)備提供的智能數(shù)據(jù)接口,由監(jiān)控平臺軟件進行UPS的實時監(jiān)測。實時監(jiān)視UPS的各項參數(shù):輸入輸出及旁路電力參數(shù)(電壓、頻率、負載數(shù)據(jù)等),電池參數(shù)(總電壓、總充放電電流、溫度、后備時間等),工作狀態(tài)(工作模式),同步狀態(tài),UPS/旁路供電,整流器、逆變器、旁路、電池部件等故障狀態(tài)等。
1.5蓄電池監(jiān)測
通過單體蓄電池檢測模塊對每節(jié)蓄電池進行連線檢測,再由蓄電池檢測儀采用總線的方式將信號接入到數(shù)據(jù)采集器,對蓄電池報警進行實時監(jiān)測。另外,能夠?qū)崟r監(jiān)測蓄電池組的總電壓、充放電電流、單節(jié)電池電壓、單節(jié)電池內(nèi)阻(可選)和極柱溫度,具備單體電池模擬量監(jiān)控接入功能。
2環(huán)境監(jiān)控
2.1溫濕度監(jiān)測
在機房的重要區(qū)域(如冷熱通道以及UPS室、電池室等),安裝帶液晶顯示面板的溫濕度傳感器,一旦發(fā)現(xiàn)異常立即啟動報警。溫濕度傳感器不允許安裝在設(shè)備熱出風口。溫濕度傳感器對環(huán)境溫濕度進行監(jiān)測,既可在液晶面板上看到當前的溫濕度實時數(shù)值,也可采用總線的方式將信號接入數(shù)據(jù)采集器,遠程實時監(jiān)測,同時可與其它設(shè)備或系統(tǒng)進行聯(lián)動,如當溫度過高時,可自動啟動空調(diào)制冷。
2.2漏水監(jiān)測
在空調(diào)主機周邊區(qū)域、空調(diào)排水管周邊區(qū)域、機房內(nèi)含水管道周邊區(qū)域等有水源的地方,安裝定位式水浸傳感器(通常為漏水繩),水浸主機控制器采用總線的方式將漏水報警信號直接接入數(shù)據(jù)采集器,進行漏水的實時監(jiān)測。
2.3精密空調(diào)監(jiān)控
機房溫度出現(xiàn)異常時,將對機房其他設(shè)備運行造成嚴重影響,精密空調(diào)設(shè)備采用總線的方式將監(jiān)控信號直接接入到數(shù)據(jù)采集器,遠程實時監(jiān)測。通過智能通訊接口,實現(xiàn)以下功能實時監(jiān)測控制:空調(diào)狀態(tài)(開機、關(guān)機)、當前溫度值、工作模式、空調(diào)模式、風速、調(diào)溫設(shè)置、定時啟動時間段、溫度控制啟動上下限閥值等。
2.4濕膜加濕器監(jiān)控
能通過智能數(shù)據(jù)接口,對機房、電力室、配套用房的濕膜加濕器的運行參數(shù)和故障報警進行監(jiān)控。
3其他監(jiān)控
3.1視頻監(jiān)控
視頻監(jiān)控作為安全管控、遠程監(jiān)視、事故追溯的重要手段,于建設(shè)初期應(yīng)提前按要求部署視頻監(jiān)控系統(tǒng),通過攝像機等設(shè)備對關(guān)鍵區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)控。
機房內(nèi)所有分區(qū)有監(jiān)控,重要機房的所有過道、冷熱通道均設(shè)置至少2個攝像機形成對射,無盲區(qū)覆蓋,配置7*24小時視頻監(jiān)控條件。通常采用1080P高清攝像機,出入機房樓大廳配置具備人臉識別功能的攝像機和門禁道閘,所有視頻資料保存時間為90天,并具備智能監(jiān)控、離線告警等功能。
3.2門禁管理
門禁管理可進行在線授權(quán)、撤銷,配置門禁參數(shù)、遠程操作開門、事故斷電常開、布防撤防等。具有持卡人員配置管理功能,能配置管理部門人員信息,能按時段分配持卡人員權(quán)限。系統(tǒng)可實時的反映當前門禁狀態(tài),能夠遠程操作門禁開關(guān),實時監(jiān)控持卡人員的出入情況,對操作的結(jié)果和告警信息實時給出提示??刹樵?nèi)藛T出入記錄、操作記錄、告警記錄,管理各項信息,同時能夠輸出各種統(tǒng)計報表。
3.3新風機組監(jiān)控
監(jiān)測新風機組風機的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手自動狀態(tài)、新風閥執(zhí)行器的開關(guān)狀態(tài)、過濾網(wǎng)堵塞狀態(tài)(壓差)、送風溫度等,控制電動閥開度、新風機組的開啟和關(guān)閉(雙DO)、新風閥執(zhí)行器的開啟和關(guān)閉(雙DO)。
3.4氫氣監(jiān)測
監(jiān)測蓄電池室內(nèi)氫氣濃度,通過采集模塊數(shù)據(jù)采集氫氣傳感器濃度。
3.5各類風機監(jiān)控
監(jiān)測送風機、排風機、補風機等各類風機的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手自動狀態(tài)等,控制風機的開啟和關(guān)閉(雙DO)。
注意事項:后三項監(jiān)控現(xiàn)在通常納入BA系統(tǒng),根據(jù)氫氣監(jiān)測、冷媒泄露監(jiān)測等聯(lián)動各類風機的啟停,如果風機管理多個機房,則還要聯(lián)動管理風閥執(zhí)行器的啟停。新風機組監(jiān)控通常會有兩種模式:(1)新風機組采用冷凍水作為冷源,則由BA系統(tǒng)監(jiān)控具體DI、DO、AI、AO信息點;(2)如直彭新風機組采用特定介質(zhì)作為冷源,自帶室外機組,則通常由產(chǎn)品自成系統(tǒng),通過智能數(shù)據(jù)接口整體連接至BA。
4原理圖展示
圖1
圖2
5動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
通過數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)中心的門禁狀態(tài)、水浸狀態(tài),煙霧狀態(tài),視頻狀態(tài),環(huán)境狀態(tài),高低壓配電狀態(tài),設(shè)備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測,并進行實時報警,保障數(shù)據(jù)中心正常運行,避免運行環(huán)境的失控導致配電設(shè)備運行故障,保證維護人員安全,延長設(shè)備使用壽命,減少配電室粗放式管理導致成本過高。同時實現(xiàn)動環(huán)監(jiān)控并對各用能耗能進行能效分析,幫助用戶實現(xiàn)用能效率的優(yōu)化。
5.1系統(tǒng)功能
(1)展示當前數(shù)據(jù)中心總能耗,IT能耗,空調(diào)能耗,及其他能耗并且計算出當前數(shù)據(jù)中心實時PUE值,通過儀表盤形式直觀展示。
(2)選擇查看數(shù)據(jù)中心的中低壓配電系統(tǒng)主接線圖,并在一次圖顯示配電系統(tǒng)當前遙測、遙信數(shù)據(jù)和狀態(tài)。實時監(jiān)測各配電柜的電壓、電流等電力參數(shù),變電站的溫濕度、煙感、水浸、門禁等環(huán)境情況。
(3)電氣接點溫度實時監(jiān)測,斷路器觸頭、觸臂、母排和線纜連接等位置安裝無線測溫傳感器監(jiān)測接點溫度,便于提前發(fā)現(xiàn)溫度異常導致的事故。
(4)監(jiān)測各變壓器各項參數(shù),包括負載率、頻率、功率因數(shù)、三相不平衡度等,并且顯示歷時曲線圖,數(shù)據(jù)實時變化。幫助用戶直
(5)電能質(zhì)量在線監(jiān)測,可以監(jiān)測電流和電壓諧波畸變率、電壓暫升暫降暫中斷等暫態(tài)事件記錄、ITIC容忍曲線等
(6)系統(tǒng)采集UPS輸入、輸出端和旁路三相電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)頻率,同時監(jiān)測UPS溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩余時間等數(shù)據(jù)。
(7)展示單體電池電壓、內(nèi)阻和溫度,預(yù)測電池帶載時剩余時間,每節(jié)電池數(shù)據(jù)均可以設(shè)置異常報警,及時發(fā)現(xiàn)蓄電池異常。
(8)展示精密配電柜內(nèi)進線和饋線回路電氣參數(shù),包括電流電壓功率電能以及開關(guān)狀態(tài),并可以對數(shù)據(jù)進行報警設(shè)置和分級,數(shù)據(jù)取自精密配電柜測量模塊。
(9)展示智能小母線的始端箱和插接箱電氣參數(shù),包括電流電壓、開關(guān)狀態(tài)、插接點溫度,并對數(shù)據(jù)進行報警設(shè)置和分級。
(10)通過平面圖顯示數(shù)據(jù)中心能源分布,設(shè)備分布情況,并顯示設(shè)備能耗數(shù)據(jù),點擊平面圖上設(shè)備可以進入具體設(shè)備監(jiān)控界面。
(11)實時顯示當前數(shù)據(jù)中心PUE值以及歷史PUE曲線。并且顯示各分項用能的用能情況及用能排行。監(jiān)測各變壓器運行及負載情況,給出本月變壓器輸出電能排行。
(12)顯示電能消耗日/月/年報表,并可對具體回路選擇曲線圖、餅圖進行展示。對數(shù)據(jù)中心用電數(shù)據(jù)進行同比、環(huán)比分析比較,查看用電趨勢。
(13)監(jiān)測精密空調(diào)的回風溫濕度,出回水溫度,并可以設(shè)定精密空調(diào)的溫濕度,達到更好的控制效果。
(14)監(jiān)測數(shù)據(jù)中心溫濕度、開關(guān)門、水浸、煙霧、噪聲、氣體濃度狀態(tài)等參數(shù)。曲線圖直觀明了,同時支持歷史數(shù)據(jù)查詢
(15)通過列表顯示各類報警事件數(shù)量,通過柱狀圖顯示逐日報警數(shù)量,提供報警總數(shù)以及增長趨勢。
維管理功能,可針對數(shù)據(jù)中心各主要設(shè)備進行巡檢派工,消缺,搶修等維護工作。
5.2 動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)選型方案
名稱 | 圖片 | 型號 | 功能 |
微機綜合保護裝置 | AM6 | 線路/變壓器/母聯(lián)等回路保護和測控; 事件記錄和故障錄波功能。 | |
智能操控裝置 | ASD500 | 一次回路動態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示; 高壓帶電顯示及自檢/閉鎖;驗電核相;斷電告警;柜內(nèi)照明控制; 自動溫濕度控制/加熱回路故障告警; 遠方就地旋鈕/分合閘旋鈕/儲能旋鈕; 人體感應(yīng)/語音防誤提示; 斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計; 預(yù)分預(yù)合閃光指示; 分合閘回路電壓測量和完好指示; 電氣接點溫度監(jiān)測。 | |
弧光保護 | ARB5 | 10kV、0.4kV母線室弧光監(jiān)測; 弧光鏈路實時監(jiān)測; 弧光保護、故障錄波、事件記錄。 | |
多功能儀表 | APM520 | 具有全電量測量、電能統(tǒng)計、電能質(zhì)量分析及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能,可擴展多種功能模塊。通常用于進線回路配電監(jiān)測。 | |
多功能儀表 | APM510 | 具有全電量測量、電能統(tǒng)計、485通訊。通常用于出線回路配電監(jiān)測。 | |
中壓備自投裝置 | AM6-B | 實現(xiàn)5個開關(guān)的備投控制; 實現(xiàn)進線自投自投、進線互投、母聯(lián)自投自復、柴油備投、自適應(yīng)備投、聯(lián)切備投等19種切換方式; 邏輯可編程功能; | |
低壓備自投裝置 | AM6-DB | 實現(xiàn)5個開關(guān)的備投控制; 實現(xiàn)進線自投自投、進線互投、母聯(lián)自投自復、柴油備投、自適應(yīng)備投、聯(lián)切備投等19種切換方式; 邏輯可編程功能; | |
開關(guān)驅(qū)動器 | ATE | 無線溫度傳感器,可以通過螺栓、磁吸和扎帶方式固定在探測點。 | |
調(diào)光驅(qū)動器 | ATC600 | 既可以對負載進行開關(guān)控制,還可以輸出0—10V調(diào)光信號對具有相應(yīng)調(diào)光接口的燈具進行亮度調(diào)節(jié),此外還可實現(xiàn)預(yù)設(shè)、場景功能。 | |
智能面板 | ARTM-Pn | 可通過區(qū)分按鍵短按長按并結(jié)合不同參數(shù)設(shè)置實現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景、數(shù)值發(fā)送等功能。 | |
觸摸面板 | ATP007 | 可實現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景、數(shù)值發(fā)送等功能。和我司智能面板功能一致主要用于控制回路較多的區(qū)域。 | |
電能質(zhì)量在線 監(jiān)測裝置 | APView500 | 支持16路電壓電流采集; 2-63次諧波電壓/電流監(jiān)測; 0.5-63.5次間諧波電壓/電流監(jiān)測; 電壓偏差/頻率偏差; 電壓不平衡/電流不平衡監(jiān)測; 電壓波動與閃變監(jiān)測; 電壓暫升、電壓暫降、短時中斷監(jiān)測; 大/小/平均值/95%概率值統(tǒng)計; 故障錄波與事件記錄存儲功能。 | |
多功能儀表 | APM520 | 具有全電量測量、電能統(tǒng)計、電能質(zhì)量分析及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能,可擴展多種功能模塊。通常用于進線回路配電監(jiān)測。 | |
有源電力濾波器 | AnSin | 一機多能,既可補諧波,又可兼補無功,可對2~51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償。 | |
混合動態(tài)濾波補償裝置 | AnCos | 線性輸出,無功功率全容性—全感性輸出的同時,可濾除特定次諧波; 具備三相不平衡治理及穩(wěn)壓功能。 |
6結(jié)語
數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)將實現(xiàn)多機房、微模塊遠程聯(lián)網(wǎng)集中監(jiān)管,工作人員在總控中心即可統(tǒng)一對數(shù)據(jù)中心下屬多個機房和微模塊進行統(tǒng)一管理,實時監(jiān)控動力設(shè)備和機房環(huán)境的狀態(tài),及時檢測各類故障并通知相關(guān)人員操作處理,可遠程進行維護、數(shù)據(jù)備份、升級,提高機房無人值守的安全可靠性。同時,能對數(shù)據(jù)中心園區(qū)、每棟建筑、每個機房、每個微模塊乃至每個機架機柜的能效進行計量展示,協(xié)助制定合理的節(jié)能方案,從而為提高PUE值、降本增效奠定堅實的基礎(chǔ)。
【參考文獻】
【1】GB50314-2015.《智能建筑設(shè)計標準》. 北京:中國計劃出版社,2015.
【2】常紅波.淺談數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)[J].信息技術(shù)與信息化,2019(12):13-15.
【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.5版
作者簡介:劉細鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事數(shù)據(jù)中心的設(shè)計與應(yīng)用