賴亞芳 胡洪杰 李建芝

摘 要：針對國內(nèi)部分供電公司自動化機房中存在的高耗能、高故障率和空氣污染等問題，采用智能環(huán)境監(jiān)控技術，對供電公司調控分中心自動化機房進行優(yōu)化，使自動化機房處于穩(wěn)定、良好的工作狀態(tài)，具有較好的經(jīng)濟效益和社會價值，值得進一步推廣應用。

關鍵詞：自動化機房；智能環(huán)境監(jiān)控；應用；

一、概述

在對建德市供電公司調控分中心自動化機房的實際運維中發(fā)現(xiàn)，機房精密空調24小時不間斷運行能耗、設備故障率較高；新風系統(tǒng)需要人為啟停，對機房內(nèi)空氣的凈化作用滯后性嚴重；機房內(nèi)僅具備常規(guī)的溫濕度、漏水檢測，對機房空氣質量，特別是空調可能泄露的氟利昂等氣體沒有檢測手段；對運行設備、系統(tǒng)重要進程、機房環(huán)境實時監(jiān)控的短信告警功能不夠完善等問題是困擾機房運維人員的普遍問題。

將智能環(huán)境監(jiān)控技術引入機房環(huán)境監(jiān)控平臺，采集機房內(nèi)外環(huán)境參數(shù)，通過一系列的邏輯運算得到合理的方案，作用于機房環(huán)境控制設備。從而在確保機房溫濕度符合要求的同時，實現(xiàn)節(jié)約電能、延長設備壽命、節(jié)約企業(yè)運營成本以及改善機房空氣質量的效果。

二、設計與實現(xiàn)

根據(jù)測算，在數(shù)據(jù)機房的電力消耗中，IT設備、機房制冷和電源設備分別為5：4：1的關系，即服務器、存儲、交換機的電力消耗占總能源消耗的50%，而機房制冷電力消耗占40%，UPS等電源設備耗電占10%。還有更為精確的測算指出：在通信機房能耗組成中，通信設備能耗占53%，空調能耗占37%[1]。如能充分利用新風系統(tǒng)將室外自然冷源引入室內(nèi)，可以有效利用自然冷源，減少機房空調的運行時間，從而節(jié)約電能。

1、基礎數(shù)據(jù)研究

統(tǒng)計機房內(nèi)現(xiàn)有環(huán)境設備功率、新風機風量等參數(shù)，計算機房得熱量、冷負荷、濕負荷。整理分析多年積累的運維經(jīng)驗，對新風系統(tǒng)所引進室外空氣對機房環(huán)境溫濕度的影響等因素進行了綜合的深入研究和數(shù)據(jù)的搜集整理。

根據(jù)YD/T1821-2008通信中心機房環(huán)境條件要求[2]，機房溫度控制范圍為20～25℃，濕度控制范圍為30～70%RH。設定機房內(nèi)外溫度差為5℃，即室外溫度在20℃以下時可利用外部冷源。

再由杭州地區(qū)每月的平均氣溫，可以估算出每年可利用外部冷源的時間約6個月。

2、工作原理和流程研究

（1）加裝室外溫濕度傳感器和空調制冷劑泄露傳感器。

（2）利用探測器、采集器和PLC技術，實現(xiàn)機房兩臺空調、新風機等環(huán)境設備與現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)控服務器通訊。

（3）按邏輯方案設置參數(shù)，融合到現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)各項控制功能。

3、控制邏輯研究

通過控制器設置系統(tǒng)風機啟動溫度的室內(nèi)外溫差、新風系統(tǒng)開啟、關閉溫度，空調系統(tǒng)開啟、關閉溫度，高溫告警溫度及其他參數(shù)。通過室內(nèi)外溫濕度傳感器檢測室內(nèi)外溫度、濕度，在程序的規(guī)范下控制新風系統(tǒng)與空調系統(tǒng)配合工作，達到機房溫度調節(jié)的效果[3]。形成了一套溫濕度智能調節(jié)的邏輯方案。內(nèi)容如下：

（1）當機房內(nèi)外溫度、濕度在允許工作范圍內(nèi)時，關閉空調，開啟進風單元的新風風門，開啟風機，將機房外冷空氣吸入機房，經(jīng)過過濾裝置的處理，冷空氣與機房內(nèi)熱空氣進行熱交換，使機房內(nèi)溫度得以下降，同時維持機房內(nèi)一定的正壓，開啟排風單元的排風風門，依靠正壓或風機排出機房內(nèi)的熱空氣。

（2）當室內(nèi)溫度升高至空調開啟溫度設定值時，系統(tǒng)將關閉風機，開啟空調；當空調運行后將機房的溫度降低到要求值時，空調自動停止。此時再次判斷室外空氣是否可用。如此反復的新風與空調聯(lián)動協(xié)調工作，減少空調的運行時長，達到節(jié)能的效果。為了避免新風設備和空調之間頻繁啟動，應設置空調開啟時間大于間隔時長時，方允許啟動風機，間隔時長設置為半小時。

（3）在室外溫濕度不滿足要求情況下，關閉新風系統(tǒng)，輪流開啟機房空調，保持機房內(nèi)溫濕度在要求范圍。

（4）當某臺空調故障的情況下，自動開啟另一臺空調。當新風機故障的情況下，自動開啟空調。

（5）兩臺空調正常情況下按照設定時間交替運行，運行一個月后自動切換到待機狀態(tài)，并自動切換另一臺啟動運行。

（6）機房新增空調制冷劑泄露傳感器，用來檢測機房氟利昂含量，一旦超標，即提供報警，如濃度達到設定值，則啟動新風機換氣。

（7）各種操作和告警信息通過實時短信平臺發(fā)送至運維人員手機上。

4、調試改進

針對試運行中發(fā)現(xiàn)的問題和實際運行效果，對系統(tǒng)參數(shù)進行了一些調整和修改。運行效果達到預定目標。

三、關鍵技術及要點

1、機房得熱量、冷負荷計算。

在室內(nèi)外熱擾量作用下，某一時刻進入一個空調房間的總熱量和濕量稱為在該時刻的得熱量，如果得熱量為負值時稱為耗熱量。根據(jù)性質不同，得熱量又分為顯熱和潛熱，而顯熱又包括對流熱和輻射熱兩種成分。機房顯熱量來源有：（1）透過外窗進人室內(nèi)的太陽輻射熱量。（2）通過圍護結構傳入室內(nèi)的熱量。（3）設備散熱量。（4）人體散熱量。（5）照明散熱量。（6）新風散熱量。機房潛熱量來源有：（1）工作人員人體散熱量。（2）滲透空氣及新風換氣散熱量。在某一時刻為保持房間具有穩(wěn)定的溫度、濕度，需要向房間空氣中供應的冷量稱為冷負荷。相反，為補償房間失熱量而需向房間供應的熱量稱為熱負荷。冷負荷與得熱量在數(shù)量上有時相等，有時則不等。

計算機房空調負荷，主要來自計算機設備、外部設備及機房設備的發(fā)熱量，大約占總熱量的80%以上，應用中可根據(jù)計算機的耗電量計算其發(fā)熱量。

Q=860N￠（kcal/h）

式中：N：用電量（kW）；￠：同時使用系數(shù)（0.2～0.5）；860：功的熱當量，即1kW電能全部轉化為熱能所產(chǎn)生的熱量。

根據(jù)機房得熱量、新風機的功率和風量、機房空調的制冷量等數(shù)據(jù)，結合實際運維過程中積累的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，最終得到可行的參數(shù)設置于采集控制器。

2、控制邏輯研究。

為有效優(yōu)化各設備的運行，需要一套縝密的控制邏輯方案，將運維人員的需求轉化為控制設備能夠理解的“語言”。

四、總結

將智能環(huán)境監(jiān)控技術引入機房管理，通過研發(fā)對機房環(huán)境設備智能化控制的模塊，取得了較好的經(jīng)濟和管理效益。該技術在電力企業(yè)機房中的研究和應用較少，應用前景廣泛，具有一定的創(chuàng)新和示范意義。在應用過程中，同時發(fā)現(xiàn)在以下2處可以進行改進，（1）若機房負載變化較大，將導致機房得熱量變化，從而需要對智能環(huán)境監(jiān)控模塊的參數(shù)進行調整。應建立完善可行的相關制度和方案。（2）功能可根據(jù)實際需要進一步擴展，如加裝煙感探頭、建立與消防、門禁系統(tǒng)的聯(lián)動等等，從而更好地服務于機房運維工作。

參考文獻：

[1]諸鐘虎. 智能集中監(jiān)控技術在電網(wǎng)調度自動化機房的應用研究[J]. 自動化應用， 2018（4）：126-127.

[2]張皆喜. 淺析網(wǎng)絡協(xié)議在機房電源末端解決方案中的應用[J]. 通信電源技術， 2012， 29（6）：65-66.

[3]周立鶴， 陳武. 綠色智能控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)機房中的應用[C].云南電力技術論壇. 2015.