數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)

1. 平臺概述

信息化水平已經(jīng)成為衡量一個國家綜合國力的重要指標(biāo)，隨著我國信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展， 數(shù)據(jù)中心作為重要信息基礎(chǔ)設(shè)施也進入到了建設(shè)熱潮期。同時我國正在加緊 5G、智慧城市、 大數(shù)據(jù)與云計算等新技術(shù)的應(yīng)用。數(shù)據(jù)中心的作用和地位日益突出。 數(shù)據(jù)中心建設(shè)朝著規(guī)模化、科學(xué)化、集中化、綠色化方向發(fā)展，各類數(shù)據(jù)中心正面臨著 成本、速度、整合、管理、安全、資源 共享及能量消耗、計算密度、自動化和業(yè)務(wù)連續(xù)性 等方面的一系列挑戰(zhàn)。如何認識數(shù)據(jù)中心的地位與作用，如何采用新技術(shù)、新理念來建設(shè)與 業(yè)務(wù)匹配的數(shù)據(jù)中心，如何從技術(shù)上保障數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定、安全、持續(xù)運行，成為信息系統(tǒng) 建設(shè)者關(guān)心的重要課題。

2. 平臺組成

安科瑞電氣緊跟數(shù)據(jù)中心發(fā)展形式，推出 AcrelEMS-IDC 數(shù)據(jù)中心綜合能效管理解決方 案，包含有電力監(jiān)控、動環(huán)監(jiān)控、消防監(jiān)控、能耗統(tǒng)計分析、智能照明控制以及新能源監(jiān)測 幾個子系統(tǒng)。集成了變配電監(jiān)測、電源備自投、電氣接點測溫、智能照明控制、電能質(zhì)量監(jiān) 測及治理、蓄電池在線監(jiān)測、精密配電監(jiān)控、智能母線監(jiān)控以電氣火災(zāi)、應(yīng)急照明及疏散指 示等多種子功能，能夠幫助用戶實時掌握數(shù)據(jù)中心的運行情況，保障數(shù)據(jù)中心可靠、安全、 節(jié)約、有序、低碳的運行，輔助運維團隊提升數(shù)據(jù)中心能效、資源利用率和可用性，提高運 維效率并降低運維成本。

AcrelEMS 數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)中心的能源管理提供的監(jiān)測和控 制，主要分為電力監(jiān)控、動環(huán)監(jiān)控、能耗統(tǒng)計分析（能源管理）、蓄電池監(jiān)控、精密配電監(jiān) 控、智能母線監(jiān)控、智能照明、消防相關(guān)的子系統(tǒng)。

3. 平臺拓撲圖

4. 平臺子系統(tǒng)

4.1 電力監(jiān)控解決方案

電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心中低壓配電系統(tǒng)、UPS、蓄電池組、ATS/STS、精密配電柜、 電源支路電流、PDU 機柜電源以及其它重要設(shè)備進行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能，實時 掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高數(shù)據(jù)中心供電可靠性。

4.2 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(dǎo)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(dǎo)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。

系統(tǒng)功能

1）展示當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dǎo)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(dāng)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(dāng)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(fēng)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。

16）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。

4.3 能耗統(tǒng)計分析

（能源管理）解決方案 建立高效的能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)，對建筑各類耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進行實時測量，對采集數(shù) 據(jù)進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各區(qū)域建筑能耗經(jīng)濟指標(biāo)及績效考核指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)能源使 用規(guī)律和能源浪費情況，提高人員主動節(jié)能的意識。

① 搭建數(shù)據(jù)中心智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對各個用能環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測；

② 排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析（包括水、電、能量），實現(xiàn)低 碳辦公數(shù)據(jù)化； 

③ 區(qū)域能效比：實現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對比，方便能耗考核；

④ 同期能效比：實現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析；

⑤ 能耗評估管理：按照能源消耗定額標(biāo)準約束值、標(biāo)準值、引導(dǎo)值進行分析單位面積能耗 和人均能耗指標(biāo)；

⑥ 能耗競爭排名：各個功能區(qū)能耗對比，實現(xiàn)能耗排名，增強工作人員的節(jié)能意識；

⑦ 對能耗的使用數(shù)據(jù)進行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系 統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營管理部門提供可靠的依據(jù)；

⑧ 能耗數(shù)據(jù)采集，隨時查詢，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源 智能儀表故障進行報警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。

4.4 蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)

安科瑞公司 ABAT 系列鉛酸蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)是在線電池監(jiān)測產(chǎn)品，可以提前對失效 的鉛酸蓄電池進行預(yù)警及電池均衡，符合 ANSI/TIA-942 標(biāo)準要求。 該系統(tǒng)具有監(jiān)測電池的電壓、內(nèi)阻與內(nèi)部溫度功能，安裝、維護與接入非常方便。系統(tǒng) 主要由 ABAT-S 模塊、ABAT-C 模塊及 ABAT-M 采集器組成，可通過采集器查詢告警與實時數(shù) 據(jù)、設(shè)置參數(shù)等，可選配監(jiān)測平臺實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集中管理。

4.5 精密配電管理系統(tǒng)解決方案

系統(tǒng)可以展示精密配電柜內(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。

4. 4.6 智能小母線監(jiān)控解決方案

數(shù)據(jù)中心 IT 服務(wù)器配電傳統(tǒng)采用精密配電柜，占用空間較大，配電線纜多，新增設(shè)備 不便，為了節(jié)省面積，智能小母線方案由于不占用機房面積、可按需靈活插拔，受到很多數(shù) 據(jù)中心的青睞，被越來越多的應(yīng)用。 安科瑞智能母線監(jiān)控產(chǎn)品分為交流和直流母線監(jiān)控兩類，包括始端箱監(jiān)測模塊、插接箱 監(jiān)測模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用于監(jiān)測母線槽的運行溫 度，確保母線槽配電安全。通過標(biāo)準網(wǎng)線手拉手簡單組網(wǎng)，可以實現(xiàn)任意插接箱檢修或更換 時不影響其他在線運行的插接箱的數(shù)據(jù)上傳通訊。

4.7 智能照明控制系統(tǒng)解決方案

數(shù)據(jù)中心人流較少，面積大，機房多，合理使用照明控制系統(tǒng)，通過感應(yīng)控制做到人來 燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決照明用電。 系統(tǒng)在配電箱內(nèi)的模塊主要有總線電源、開關(guān)驅(qū)動器、IP 網(wǎng)關(guān)、耦合器、干接點輸入 模塊等。這些模塊使用 35mm 標(biāo)準導(dǎo)軌安裝。 安裝在控制現(xiàn)場的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經(jīng)過可以 設(shè)定紅外感應(yīng)控制亮燈，人離開后在設(shè)定的時間內(nèi)熄燈，智能面板等手動控制設(shè)備，可實現(xiàn) 自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結(jié)合。

4.8 電氣安全

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(dǎo)致的事故。

4.8.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是用于接收剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器等現(xiàn)場設(shè)備信號，以實現(xiàn) 對被保護電氣線路的報警、監(jiān)視、控制、管理的運行于計算機的工業(yè)級硬件/軟件系統(tǒng)。對 分散在建筑內(nèi)的探測器進行遙測、遙調(diào)、遙控、遙信，方便實現(xiàn)監(jiān)控與管理。

4.8.2 消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)ο涝O(shè)備的電源進行實時監(jiān)控，通過檢測消防設(shè)備電源的 電壓、電流、開關(guān)狀態(tài)等有關(guān)設(shè)備電源信息，從而判斷電源設(shè)備是否有斷路、短路、過壓、 欠壓、錯相以及過流（過載）等故障信息并實時報警、記錄的監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有可靠性、 實時性并具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化和連續(xù)監(jiān)控的特性。實時反映出被監(jiān)控設(shè)備 電源的狀況，并集中顯示，從而可以有效避免在火災(zāi)發(fā)生時，消防設(shè)備由于電源故障而無法 正常工作的危急情況，保障消防聯(lián)動系統(tǒng)的可靠性。

4.8.3 防火門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

數(shù)據(jù)中心防火門數(shù)量比較多，由于部分區(qū)域經(jīng)常有人走動，常開常閉防火門數(shù)量都不少， 防火門監(jiān)控系統(tǒng)的作用就是監(jiān)測防火門開閉狀態(tài)，在發(fā)生火災(zāi)后自動關(guān)閉常開防火門，防止 煙霧擴散。防火門監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，用于 監(jiān)測和控制防火門狀態(tài)，當(dāng)防火門發(fā)生異常位置信號時，防火門監(jiān)控器能發(fā)出故障報警信號， 指示故障報警部位并保存故障報警信息。發(fā)生火災(zāi)時，關(guān)閉事故區(qū)域所有常開防火門，防止 煙霧向安全區(qū)域擴散。

4.8.4 消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)解決方案

數(shù)據(jù)中心消防比較復(fù)雜，一旦發(fā)生火災(zāi)，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應(yīng)急照明和指示 系統(tǒng)可以和火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動，提供應(yīng)急照明和疏散路徑指示，指引人群快速找到疏散出口， 并可以一鍵選擇疏散應(yīng)急預(yù)案，提升人員逃生概率。

4.9 充電樁系統(tǒng)解決方案 

數(shù)據(jù)中心停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，解決物業(yè)、 用電管理部門的充電樁使用、監(jiān)控問題。電動自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動 汽車支持 IC 卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統(tǒng)可實時遠程完成啟動充電、強制停止、單 價設(shè)置等控制指令，用戶可通過 APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng) 發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時對各類故障如充電 機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預(yù)警；能夠遠程 控制，提供財務(wù)報表和數(shù)據(jù)分析等功能。

4.10 電能質(zhì)量治理解決方案 

數(shù)據(jù)中心常用設(shè)備為不間斷電源系統(tǒng) UPS、LED 照明、IT 服務(wù)器等，易產(chǎn)生諧波電流和 三相負載不平衡問題，電能質(zhì)量監(jiān)測和治理裝置可根據(jù)負載運行情況進行實時的檢測、分析 并跟蹤治理，為不同負載類型的電能質(zhì)量問題提供合適的設(shè)計解決方案，以達到改善供電質(zhì) 量和確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的目的。

5. 平臺部署硬件選型

5.1 電力監(jiān)控、電能質(zhì)量、配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)