CN113743647A - 一种数据中心能耗控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数据中心能耗控制系统，涉及数据中心节能技术领域；为了解决无法对电耗能进行有效控制问题；具体包括控制单元、用于采集数据中心使用环境信息的信息采集模块、用于计量数据中心能量消耗的统计模块、用于监控数据中心能量消耗数据的检测模块、用于汇总分析数据中心能源消耗的评价模块和用于降低数据中心能耗的节源模块，所述控制单元与信息采集模块的信号输出端通信连接；所述检测模块分别与统计模块、评价模块通信连接。本发明通过监控各设备功耗，了解其用电耗能情况，对其进行及时、全面、准确的监控能耗情况，并对数据中心内的用电设备进行实时控制，而且结构合理，具有较高的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及数据中心节能技术领域，尤其涉及一种数据中心能耗控制系统。
背景技术
随着互联网行业和IT行业的迅猛发展，数据中心能耗问题也越来越突出，目前数据中心已经占全球电能消耗的1％左右，在中国数据中心能耗占全国电能消耗的2.4％，中国也已将IT行业定义为第三类节能降耗行业。现有技术中数据中心长期高能耗带导致热能淤积，往往需要采取额外的制冷措施，而制冷系统通常由多个制冷设备如多个末端空调设备组成，规模大，组成复杂，若由人工进行控制，不仅维护负责，而且会造成大量的能源浪费，不利于降低能耗、节约供电成本。
经检索，中国专利申请号为CN201210328260.2的专利，公开了一种数据中心能耗控制系统，包括无线温度传感器，用于测量数据中心内各机架的各送风口处的进风和排风温度值，以及数据中心内机房空调的供风和回风温度值；无线数据采集器，用于收集无线温度传感器所测量的温度值，以及无线温度传感器的工作状态信息，并发送给中央控制器；中央控制器，用于根据无线温度传感器所测量的温度值以及无线温度传感器的工作状态信息实时计算数据中心的热环境评价指标值。上述专利中的数据中心能耗控制系统存在以下不足：数据中心运行期间产生的高温需要及时制冷，并且配合其本身运行所需的电耗量等，从而使得电耗能提高，无法对其进行有效控制以实现经济能耗。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种数据中心能耗控制系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种数据中心能耗控制系统，包括控制单元、用于采集数据中心使用环境信息的信息采集模块、用于计量数据中心能量消耗的统计模块、用于监控数据中心能量消耗数据的检测模块、用于汇总分析数据中心能源消耗的评价模块和用于降低数据中心能耗的节源模块，所述控制单元与信息采集模块的信号输出端通信连接；所述检测模块分别与统计模块、评价模块通信连接；所述评价模块与统计模块通信连接；所述节源模块分别与信息采集模块、控制单元通信连接；所述信息采集模块包括用于监控数据中心室外环境的外部环境采集组、用于监控安装数据中心室内环境的内部环境采集组。
优选地：所述外部环境采集组包括但不限于多个温度传感器一、多个湿度传感器一和多个烟雾传感器；所述内部环境采集组包括多个间距分布均匀的温度传感器二和湿度传感器二。
优选地：所述统计模块包括机房电量耗能计量组和用于将前后相邻n天/月机房电量耗能计量组数据进行耗电量对比的比照组；所述机房电量耗能计量组由用于计算各时段机房照明耗能量的一类计量、用于计算各时段机房制冷散热体系耗能量的二类计量、用于计算各时段服务器及UPS损耗量的三类计量和用于计算各时段其他用电设备损耗量如环境监控的四类计量组成。
优选地：所述检测模块包括对机房用电设备耗电量及电流信息进行实时监测的监管组、对高于设定标准阈值的耗电设备进行预警的报警组，报警组包括声光警示器、远程传输后台提示。
优选地：所述评价模块包括根据机房电量耗能计量组统计数据，按照日/月/年进行汇总并分析的数据处理块、根据数据处理块得到的年度分析数据，建立用电设备消耗模型，用于分析各用电设备每月/日耗能变化趋势的预测区间块和将预测区间块的月/日预估耗能量与实际监控月/日能耗数据进行对比的差额组成块，差额组成块的数值为“0+”和“0-”正负数值变化。
优选地：所述节源模块包括利用风力、机械或光能发电的供能组、用于为数据中心提供电力辅助支撑的备用电能组和用于根据数据中心的实际电压电流值进行电源分配的电能调配组。
优选地：所述供能组还包括由室内热能吸收块、换热器及锅炉组成的热能转换为机械能发电组；所述备用电能组包括蓄电池组。
优选地：所述节源模块还包括用于减少制冷散热体系耗能的降温体系，降温体系由通过输气导管连接的自然风冷、制冷空调机组和水冷组构成。
优选地：所述自然风冷包括设置于输气导管进气端的过滤板、与输气导管出气端固定连接的吹气管、开设于吹气管外壁且孔径由小至大的多个孔洞组成，输气导管进气端设置有与控制单元构成电性连接的电动阀门；水冷组包括设置于输气导管内壁连续曲形状的蓄冷却液管和与蓄冷却液管通过导管连接的增压组件组成，增压组件的开关控制端与控制单元电性连接；制冷空调机组包括室内机和室外机，制冷空调机组与控制单元电性连接。
本发明的有益效果为：
1.本发明通过统计模块、检测模块等组成，便于详细了解各个设备的耗电量大小组成，便于将各个设备耗电量的前后两天甚至两月耗电数据进行参考比较，以便工作人员快速发现异常区间，实时对用电设备进行监控，减少不必要的电能损耗，当某一甚至多个设备出现耗电量远高于设定的耗电阈值时，经报警组对工作人员进行前台或后台预警提示，便于快速侦查该类设备是否存在异常，可以高效研究降低耗能问题；通过监控各设备功耗，了解其用电耗能情况，对其进行及时、全面、准确的监控能耗情况，并对数据中心内的用电设备进行实时控制，而且结构合理，具有较高的灵活性。
2.本发明通过数据处理块便于对能耗用电设备的实际执行状况进行汇总分析，了解用电设备能耗的日/月/年用电情况，预测区间块根据数据处理块得到的年度分析数据，建立用电设备消耗模型用以分析各用电设备每月/日耗能变化趋势，差额组成块将预测区间块的月/日预估耗能量与实际监控月/日能耗数据进行对比，当得到数值为0+时，则为正数，那么表示用电设备的实际监控月/日能耗数据低于预估月/日耗能量，反之当得到数值为0-时，则为负数，那么表示用电设备的实际监控月/日能耗数据高于预估月/日耗能量，需要人们快速侦查这一时段用电设备是否存在异常，以作把控降低耗能问题。
3.本发明当检测供电量低于设定值或当数据中心的实际供电量小于电能消耗量时，通过设置的电能调配组以启用备用电能组，保证数据中心的正常作业，同时节省市内电网耗能。
4.本发明通过外部环境采集组和内部环境采集组分别采集以数据中心为基点的室外室内环境信息，并将其传递至控制单元，以便为数据中心提供最佳运行环境，降低安全隐患。
5.本发明根据信息采集模块采集的室内、室外温度变化，根据实际室外温度及室内温度变化，利用自然风冷、制冷空调机组和水冷组的一种或多种组合对室内进行高效适配的降温处理，可根据现场需要灵活的进行选择、部署室内降温方式，进一步降低损耗。
附图说明
图1为本发明提出的一种数据中心能耗控制系统的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
实施例1：
一种数据中心能耗控制系统，如图1所示，包括控制单元、用于采集数据中心使用环境信息的信息采集模块、用于计量数据中心能量消耗的统计模块、用于监控数据中心能量消耗数据的检测模块、用于汇总分析数据中心能源消耗的评价模块和用于降低数据中心能耗的节源模块；所述控制单元与信息采集模块的信号输出端通信连接；所述检测模块分别与统计模块、评价模块通信连接；所述评价模块与统计模块通信连接；所述节源模块分别与信息采集模块、控制单元通信连接。
所述信息采集模块包括用于监控数据中心室外环境的外部环境采集组、用于监控安装数据中心室内环境的内部环境采集组，外部环境采集组包括但不限于多个温度传感器一、多个湿度传感器一和多个烟雾传感器等，温度传感器一的型号为WRM-101系列，湿度传感器一的型号为CN32PT系列，烟雾传感器的型号为JTY-GD-S836；所述内部环境采集组包括多个间距分布均匀的温度传感器二和湿度传感器二等，温度传感器二的型号为WRM-101系列，湿度传感器二的型号为CN32PT系列。通过外部环境采集组和内部环境采集组分别采集以数据中心为基点的室外室内环境信息，并将其传递至控制单元，以便为数据中心提供最佳运行环境，降低安全隐患。
所述统计模块包括机房电量耗能计量组和用于将前后相邻n天/月机房电量耗能计量组数据进行耗电量对比的比照组，优选的，本实施例中比照组耗电量的对比天数为两天/月；所述机房电量耗能计量组由用于计算各时段机房照明耗能量的一类计量、用于计算各时段机房制冷散热体系耗能量的二类计量、用于计算各时段服务器及UPS损耗量的三类计量和用于计算各时段其他用电设备损耗量如环境监控等的四类计量组成。
所述检测模块包括对机房用电设备耗电量及电流信息进行实时监测的监管组、对高于设定标准阈值的耗电设备进行预警的报警组，报警组包括声光警示器、远程传输后台提示等。通过机房电量耗能计量组便于详细了解各个设备的耗电量大小组成；通过设置比照组便于将各个设备耗电量的前后两天甚至两月耗电数据进行参考比较，以便工作人员快速发现异常区间；通过设置监管组可实时对用电设备进行监控，减少不必要的电能损耗，当某一甚至多个设备出现耗电量远高于设定的耗电阈值时，经报警组对工作人员进行前台或后台预警提示，便于快速侦查该类设备是否存在异常，可以高效研究降低耗能问题。
所述评价模块包括根据机房电量耗能计量组统计数据，按照日/月/年进行汇总并分析的数据处理块、根据数据处理块得到的年度分析数据，建立用电设备消耗模型，用于分析各用电设备每月/日耗能变化趋势的预测区间块和将预测区间块的月/日预估耗能量与实际监控月/日能耗数据进行对比的差额组成块，差额组成块的数值为“0+”和“0-”正负数值变化。通过数据处理块便于对能耗用电设备的实际执行状况进行汇总分析，了解用电设备能耗的日/月/年用电情况，预测区间块根据数据处理块得到的年度分析数据，建立用电设备消耗模型用以分析各用电设备每月/日耗能变化趋势，差额组成块将预测区间块的月/日预估耗能量与实际监控月/日能耗数据进行对比，当得到数值为0+时，则为正数，那么表示用电设备的实际监控月/日能耗数据低于预估月/日耗能量，反之当得到数值为0-时，则为负数，那么表示用电设备的实际监控月/日能耗数据高于预估月/日耗能量，需要人们快速侦查这一时段用电设备是否存在异常。
所述节源模块包括利用风力、机械或光能等发电的供能组、用于为数据中心提供电力辅助支撑的备用电能组和用于根据数据中心的实际电压电流值进行电源分配的电能调配组。
进一步的，所述供能组还包括由室内热能吸收块、换热器及锅炉组成的热能转换为机械能发电组；所述备用电能组包括蓄电池组等。通过供能组将产生的直流电存储至备用电能组，以便为数据中心提供电力辅助支撑。当检测供电量低于设定值或当数据中心的实际供电量小于电能消耗量时，通过设置的电能调配组以启用备用电能组，保证数据中心的正常作业，同时节省市内电网耗能。
本实施例在使用时，通过外部环境采集组和内部环境采集组分别采集以数据中心为基点的室外室内环境信息，并将其传递至控制单元，以便为数据中心提供最佳运行环境。通过机房电量耗能计量组便于详细了解各个设备的耗电量大小组成；通过设置比照组便于将各个设备耗电量的前后两天甚至两月耗电数据进行参考比较，以便工作人员快速发现异常区间；通过设置监管组可实时对用电设备进行监控，减少不必要的电能损耗，当某一甚至多个设备出现耗电量远高于设定的耗电阈值时，经报警组对工作人员进行前台或后台预警提示，便于快速侦查该类设备是否存在异常，可以高效研究降低耗能问题。通过数据处理块便于对能耗用电设备的实际执行状况进行汇总分析，了解用电设备能耗的日/月/年用电情况，预测区间块根据数据处理块得到的年度分析数据，建立用电设备消耗模型用以分析各用电设备每月/日耗能变化趋势，差额组成块将预测区间块的月/日预估耗能量与实际监控月/日能耗数据进行对比，当得到数值为0+时，则为正数，那么表示用电设备的实际监控月/日能耗数据低于预估月/日耗能量，反之当得到数值为0-时，则为负数，那么表示用电设备的实际监控月/日能耗数据高于预估月/日耗能量，需要人们快速侦查这一时段用电设备是否存在异常。通过供能组将产生的直流电存储至备用电能组，以便为数据中心提供电力辅助支撑。当检测供电量低于设定值或当数据中心的实际供电量小于电能消耗量时，通过设置的电能调配组以启用备用电能组，保证数据中心的正常作业。本发明通过监控各设备功耗，了解其用电耗能情况，对其进行及时、全面、准确的监控能耗情况，并对数据中心内的设备进行实时控制，而且结构合理，具有较高的灵活性，可根据现场需要灵活的进行选择、部署室内降温方式。
实施例2：
一种数据中心能耗控制系统，如图1所示，为了降低室内制冷损耗，本实施例在实施例1的基础上作出以下改进：所述节源模块还包括用于减少制冷散热体系耗能的降温体系；所述降温体系由通过输气导管连接的自然风冷、制冷空调机组和水冷组构成，自然风冷包括设置于输气导管进气端的过滤板、与输气导管出气端固定连接的吹气管、开设于吹气管外壁且孔径由小至大的多个孔洞组成，输气导管进气端设置有与控制单元构成电性连接的电动阀门；水冷组包括设置于输气导管内壁连续曲形状的蓄冷却液管和与蓄冷却液管通过导管连接的增压组件组成，增压组件的开关控制端与控制单元电性连接；制冷空调机组包括室内机和室外机等，制冷空调机组与控制单元电性连接，此处为现有技术，故不再赘述。根据信息采集模块采集的室内、室外温度变化，当室外温度低于如10℃，但室内温度由于设备运行较高时，控制单元控制电动阀门开启，引入经过滤板过滤杂质灰尘的低温气体至输气导管内，使其输送至室内，从而进行自然降温；当室外温度与室内温度相差不大时，控制单元控制电动阀门开启的同时，操控增压组件启动，输送冷却液至设于输气导管内的蓄冷却液管，当外部气流进入输气导管内时，与连续曲形结构的蓄冷却液管表面接触，从而改变其温度后并利用低温对室内环境进行降温；当室外温度高于室内温度时，控制单元控制电动阀门关闭，此时再开启制冷空调机组，在气流散入室内前，与输气导管内的蓄冷却液管接触作二次降温后，再流入室内进行环境降温，提高降温效率，进一步降低损耗。
本实施例在使用时，通过外部环境采集组和内部环境采集组分别采集以数据中心为基点的室外室内环境信息，并将其传递至控制单元，以便为数据中心提供最佳运行环境。根据信息采集模块采集的室内、室外温度变化，当室外温度低于如10℃，但室内温度由于设备运行较高时，控制单元控制电动阀门开启，引入经过滤板过滤杂质灰尘的低温气体至输气导管内，使其输送至室内，从而进行自然降温；当室外温度与室内温度相差不大时，控制单元控制电动阀门开启的同时，操控增压组件启动，输送冷却液至设于输气导管内的蓄冷却液管，当外部气流进入输气导管内时，与连续曲形结构的蓄冷却液管表面接触，从而改变其温度后并利用低温对室内环境进行降温；当室外温度高于室内温度时，控制单元控制电动阀门关闭，此时再开启制冷空调机组，在气流散入室内前，与输气导管内的蓄冷却液管接触作二次降温后，再流入室内进行环境降温，提高降温效率，进一步降低损耗。通过机房电量耗能计量组便于详细了解各个设备的耗电量大小组成；通过设置比照组便于将各个设备耗电量的前后两天甚至两月耗电数据进行参考比较，以便工作人员快速发现异常区间；通过设置监管组可实时对用电设备进行监控，减少不必要的电能损耗，当某一甚至多个设备出现耗电量远高于设定的耗电阈值时，经报警组对工作人员进行前台或后台预警提示，便于快速侦查该类设备是否存在异常，可以高效研究降低耗能问题。通过数据处理块便于对能耗用电设备的实际执行状况进行汇总分析，了解用电设备能耗的日/月/年用电情况，预测区间块根据数据处理块得到的年度分析数据，建立用电设备消耗模型用以分析各用电设备每月/日耗能变化趋势，差额组成块将预测区间块的月/日预估耗能量与实际监控月/日能耗数据进行对比，当得到数值为0+时，则为正数，那么表示用电设备的实际监控月/日能耗数据低于预估月/日耗能量，反之当得到数值为0-时，则为负数，那么表示用电设备的实际监控月/日能耗数据高于预估月/日耗能量，需要人们快速侦查这一时段用电设备是否存在异常。通过供能组将产生的直流电存储至备用电能组，以便为数据中心提供电力辅助支撑。当检测供电量低于设定值或当数据中心的实际供电量小于电能消耗量时，通过设置的电能调配组以启用备用电能组，保证数据中心的正常作业。本发明通过监控各设备功耗，了解其用电耗能情况，对其进行及时、全面、准确的监控能耗情况，并对数据中心内的设备进行实时控制，而且结构合理，具有较高的灵活性，可根据现场需要灵活的进行选择、部署室内降温方式。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种数据中心能耗控制系统，包括控制单元、用于采集数据中心使用环境信息的信息采集模块、用于计量数据中心能量消耗的统计模块、用于监控数据中心能量消耗数据的检测模块、用于汇总分析数据中心能源消耗的评价模块和用于降低数据中心能耗的节源模块，其特征在于，所述控制单元与信息采集模块的信号输出端通信连接；所述检测模块分别与统计模块、评价模块通信连接；所述评价模块与统计模块通信连接；所述节源模块分别与信息采集模块、控制单元通信连接；所述信息采集模块包括用于监控数据中心室外环境的外部环境采集组、用于监控安装数据中心室内环境的内部环境采集组。
2.根据权利要求1所述的一种数据中心能耗控制系统，其特征在于，所述外部环境采集组包括但不限于多个温度传感器一、多个湿度传感器一和多个烟雾传感器；所述内部环境采集组包括多个间距分布均匀的温度传感器二和湿度传感器二。
3.根据权利要求2所述的一种数据中心能耗控制系统，其特征在于，所述统计模块包括机房电量耗能计量组和用于将前后相邻n天/月机房电量耗能计量组数据进行耗电量对比的比照组；所述机房电量耗能计量组由用于计算各时段机房照明耗能量的一类计量、用于计算各时段机房制冷散热体系耗能量的二类计量、用于计算各时段服务器及UPS损耗量的三类计量和用于计算各时段其他用电设备损耗量如环境监控的四类计量组成。
4.根据权利要求3所述的一种数据中心能耗控制系统，其特征在于，所述检测模块包括对机房用电设备耗电量及电流信息进行实时监测的监管组、对高于设定标准阈值的耗电设备进行预警的报警组，报警组包括声光警示器、远程传输后台提示。
5.根据权利要求4所述的一种数据中心能耗控制系统，其特征在于，所述评价模块包括根据机房电量耗能计量组统计数据，按照日/月/年进行汇总并分析的数据处理块、根据数据处理块得到的年度分析数据，建立用电设备消耗模型，用于分析各用电设备每月/日耗能变化趋势的预测区间块和将预测区间块的月/日预估耗能量与实际监控月/日能耗数据进行对比的差额组成块，差额组成块的数值为“0+”和“0-”正负数值变化。
6.根据权利要求1所述的一种数据中心能耗控制系统，其特征在于，所述节源模块包括利用风力、机械或光能发电的供能组、用于为数据中心提供电力辅助支撑的备用电能组和用于根据数据中心的实际电压电流值进行电源分配的电能调配组。
7.根据权利要求6所述的一种数据中心能耗控制系统，其特征在于，所述供能组还包括由室内热能吸收块、换热器及锅炉组成的热能转换为机械能发电组；所述备用电能组包括蓄电池组。
8.根据权利要求7所述的一种数据中心能耗控制系统，其特征在于，所述节源模块还包括用于减少制冷散热体系耗能的降温体系，降温体系由通过输气导管连接的自然风冷、制冷空调机组和水冷组构成。
9.根据权利要求8所述的一种数据中心能耗控制系统，其特征在于，所述自然风冷包括设置于输气导管进气端的过滤板、与输气导管出气端固定连接的吹气管、开设于吹气管外壁且孔径由小至大的多个孔洞组成，输气导管进气端设置有与控制单元构成电性连接的电动阀门；水冷组包括设置于输气导管内壁连续曲形状的蓄冷却液管和与蓄冷却液管通过导管连接的增压组件组成，增压组件的开关控制端与控制单元电性连接；制冷空调机组包括室内机和室外机，制冷空调机组与控制单元电性连接。
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