CN116011265A - 一种机房照明供电节能方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机房照明供电节能方法及设备，属于供电技术领域，用于解决现有的机房供电节能方法的节能处理模式比较固定，无法平衡节能与正常用电需求，方法灵活性较低的技术问题。方法包括：根据机房内部设备布局，将机房内部区域划分为不同等级的分区；根据每个分区的光照强度需求以及墙面反射率，确定每个分区的初始灯具数量；构建机房的数字孪生系统，并根据每个分区的初始灯具数量，在数字孪生系统中进行灯具模拟运行；确定模拟运行过程中的照度均匀度；若照度均匀度不符合预设条件，则在数字孪生系统中调整对应的灯具数量以及灯具间隔，得到最终灯具数量以及最终灯具间隔，以在机房的每个分区中布设照明系统。

Description

一种机房照明供电节能方法及设备

技术领域

本发明涉及供电技术领域，尤其涉及一种机房照明供电节能方法及设备。

背景技术

机房建设必须建立良好的供电系统，在供电系统中不仅要解决计算机系统（主机、网络、主控、电脑、终端等）用电的问题，还要解决保障计算机系统正常运行的其它附属系统（计算机房空调、照明系统、安全消防系统等）的供配电问题。计算机机房的照明，除一般照明应具有的性能外，还有自己的特殊要求。机房照明质量的好坏，不仅影响计算机操作人员和维修人员的工作效率和身心健康，而且还会影响计算机的可靠运转。

目前，机房供电系统的能量消耗严重，特别是在野外或偏远的缺电地区建立的机房，用电往往得不到保障，容易出现断电、电力不足等情况，对机房的正常运行造成负面影响，因此，对机房中的用电系统进行节能处理具有重要的积极意义。而机房中的计算机系统需要日夜运行，节能空间较小，因此需要在附属系统中尽量实现较大程度的节能处理。目前的机房节能方法，节能处理模式比较固定，一味追求节能，忽略了机房运行及工作人员的正常用电需求。并且未根据每个机房的特点制定不同的节能方案，灵活性较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种机房照明供电节能方法及设备，用于解决如下技术问题：现有的机房供电节能方法的节能处理模式比较固定，无法平衡节能与正常用电需求，方法灵活性较低。

本发明实施例采用下述技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种机房照明供电节能方法，方法包括：根据机房内部设备布局，将机房内部区域划分为不同等级的分区；根据每个分区的光照强度需求以及墙面反射率，确定每个分区的初始灯具数量；构建所述机房的数字孪生系统，并根据每个分区的初始灯具数量，在所述数字孪生系统中进行灯具模拟运行；确定模拟运行过程中的照度均匀度；若所述照度均匀度不符合预设条件，则在所述数字孪生系统中调整对应的灯具数量以及灯具间隔，得到最终灯具数量以及最终灯具间隔；根据所述最终灯具数量以及所述最终灯具间隔，在所述机房的每个分区中布设照明系统。

在一种可行的实施方式中，根据机房内部设备布局，将机房内部区域划分为不同等级的分区，具体包括：将机房内部的主机房区确定为一级分区；将所述机房内部的辅助区平均划分为九个分区，并确定每个分区中各用电设备的人工操作频率；将人工操作频率大于第一预设阈值的用电设备所在的分区确定为一级分区，将用电设备的人工操作频率均小于第二预设阈值的分区确定为三级分区，将其余分区确定为二级分区；将所述机房的监控室确定为二级分区。

在一种可行的实施方式中，根据所述不同等级分区的光照强度需求以及墙面反射率，确定每个分区的初始灯具数量，具体包括：根据不同等级分区的光照强度需求，为每个分区设置目标光照强度；获取所述机房的墙面反射率以及每个分区的平均自然光强度；若所述机房四周无采光窗口，则每个分区的平均自然光强度为0；根据，得到第i个分区的平均灯光照度；其中，为第i个分区的目标光照强度，A_i为第i个分区的所述平均自然光强度，P为所述墙面反射率；获取待安装灯具的光通量以及每个分区的区域面积；根据平均照度公式，计算第i个分区内的初始灯具数量；其中，N为所述待安装灯具的光通量，CU为利用系数，MF为维护系数，为第i个分区的区域面积。

在一种可行的实施方式中，构建所述机房的数字孪生系统，并根据每个分区的初始灯具数量，在所述数字孪生系统中进行灯具模拟运行，具体包括：获取所述机房的建筑信息，并构建所述机房内部的三维建筑模型；获取所述机房每个分区中，各用电系统的历史用电数据；其中，所述各用电系统至少包括：动力配电系统、UPS配电系统；所述历史用电数据包括各用系统中所有用电设备的历史运行数据；根据所述各用电系统的历史用电数据，构建每个分区的用电模型；将所述机房内部的三维建筑模型与所述用电模型相结合，构建所述机房的数字孪生系统；根据所述初始灯具数量以及每个分区的边长，确定每个分区中的初始灯具间隔；根据所述初始灯具间隔，在所述数字孪生系统中的对应位置添加灯具模型，构建照明系统用电模型；在所述数字孪生系统中开启所述照明系统用电模型，进行灯具模拟运行。

在一种可行的实施方式中，确定模拟运行过程中的照度均匀度，具体包括：在所述数字孪生系统开启所述照明系统用电模型后，采集每个分区中各个点位的照度值，并确定出每个分区中的最小照度值；根据所述各个点位的照度值，确定每个分区中的平均照度值；根据所述最小照度值与所述平均照度值的比值，确定每个分区的照度均匀度。

在一种可行的实施方式中，若所述照度均匀度不符合预设条件，则在所述数字孪生系统中调整对应的灯具数量以及灯具间隔，得到最终灯具数量以及最终灯具间隔，具体包括：在任一分区内的所述照度均匀度小于第三预设阈值的情况下，判断所述分区内的平均照度值是否小于第四预设阈值；若是，则在所述初始灯具数量的基础上依次增加一个灯具，并且每次增加后重新计算所述分区的照度均匀度；若否，则在所述初始灯具数量的基础上依次减少一个灯具，并且每次减少后重新计算所述分区的照度均匀度；在所述照度均匀度大于或等于所述第三预设阈值后，统计所述分区内的灯具总数量以及每个灯具之间的间隔，确定为所述最终灯具数量以及最终灯具间隔。

在一种可行的实施方式中，在根据所述最终灯具数量以及所述最终灯具间隔，在所述机房的每个分区中布设照明系统之后，所述方法还包括：在每个分区中随机选择两盏灯具，确定为备用照明灯；将每个分区的备用照明灯同时连接在照明系统以及应急控制线路中；其中，所述应急控制线路中安装于火灾检测仪；所述应急控制线路中的布线采用ZR-BV2.5阻燃塑铜线，并采用镀锌金属电线管保护。

在一种可行的实施方式中，在检测到火灾发生时，控制照明系统关闭；将所述应急控制线路中的备用照明灯的照度调节为正常状态的百分之五十，以保证火灾情况下的机房照明。

在一种可行的实施方式中，所述方法还包括：在所述机房的主要出入口布设应急疏散标志指示灯及方向指示灯，并将所述应急疏散标志指示灯及方向指示灯与所述火灾检测仪相连；其中，所述应急疏散标志指示灯与所述方向指示灯均自带电源，且自带电源的供电时长不小于30分钟；在检测到火灾发生时，启动所述自带电源，点亮所述应急疏散标志指示灯及方向指示灯，便于工作人员紧急疏散。

另一方面，本发明实施例还提供了一种机房照明供电节能设备，设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有能够被所述至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器能够执行根据上述任一实施方式所述的一种机房照明供电节能方法。

与现有技术相比，本发明实施例提供的一种机房照明供电节能方法，具有如下有益效果：

本发明根据机房内部不同的设备布局，划分为需要不同光照强度的分区，对每个分区分别计算所需的灯具数量，并在数字孪生系统中进行验证及调整，最终确定出每个分区的最佳灯具数量和最佳灯具间隔，在保证不同功能分区照明需求的前提下，实现了较大程度的照明节能处理。并且根据本方案，不同的机房的最终灯具数量和最终灯具间隔都不相同，每个机房都能获得最合适的灯具数量和灯具间隔，更大程度上满足了不同机房的不同节能需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种机房照明供电节能方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种机房照明供电节能设备的结构示意图；

附图标记说明：

200、机房照明供电节能设备；201、处理器；202、存储器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种机房照明供电节能方法，如图1所示，机房照明供电节能方法具体包括步骤S101-S106：

S101、根据机房内部设备布局，将机房内部区域划分为不同等级的分区。

具体地，首先将机房内部的主机房区确定为一级分区。然后将机房内部的辅助区平均划分为九个分区，并确定每个分区中各用电设备的人工操作频率。将人工操作频率大于第一预设阈值的用电设备所在的分区确定为一级分区，将用电设备的人工操作频率均小于第二预设阈值的分区确定为三级分区，将其余分区确定为二级分区。最后将机房的监控室确定为二级分区。

作为一种可行的实施方式，各用电设备的人工操作频率可通过以下方法获取：获取当前机房中每个用电设备一个月内分别被人工操作的记录，统计每个用电设备被操作的次数，用每个设备被操作的次数除以所有设备被操作的总次数，即可得到每个用电设备的人工操作频率。为使数据准确，还可以多采集几个月的数据之后求平均值。然后根据人为设定的两个操作频率阈值，即第一预设阈值和第二预设阈值。若当前分区内存在一个或多个用电设备的人工操作频率大于第一预设阈值，则将当前分区确定为一级分区；若当前分区内所有用电设备的人工操作频率均小于第二预设阈值，则将当前分区确定为三级分区。最后将其余的分区确定为二级分区。

在一个实施例中，若第一预设阈值为0.8，第二预设阈值为0.5，那么若分区1中有两个设备的人工操作频率大于0.8，即为一级分区。若分区1中的所有设备的人工操作频率都小于0.5，即为三级分区。若不属于上述两种情况，则为二级分区。

S102、根据不同等级分区的光照强度需求以及墙面反射率，确定每个分区的初始灯具数量。

具体地，根据不同等级分区的光照强度需求，为每个分区设置目标光照强度。根据实际工作情况，可以自行设置每个等级分区的光照强度需求。该需求是由自然光强度、灯光强度以及墙面反射光强共同构成。

进一步地，获取机房的墙面反射率以及每个分区的平均自然光强度。若机房四周无采光窗口，则每个分区的平均自然光强度均为0。若机房有采光窗口，则分别采集白天各个分区中不同点位的自然光强度，求取每个分区的自然光强度平均值，得到每个分区的平均自然光强度。

进一步地，基于以下原理：目标光照强度=平均自然光强度+灯光照度+墙面反射光强，得到公式；变形得到，根据上述变形公式，即可计算出第i个分区的平均灯光照度；其中，为第i个分区的目标光照强度，A_i为第i个分区的平均自然光强度，P为墙面反射率。

进一步地，获取待安装灯具的光通量以及每个分区的区域面积。然后根据平均照度公式，计算第i个分区内的初始灯具数量；其中，N为待安装灯具的光通量，CU为利用系数，MF为维护系数，为第i个分区的区域面积。

作为一种可行的实施方式，利用系数CU一般室内取0.4，维护系数MF一般取0.7～0.8。

S103、构建机房的数字孪生系统，并根据每个分区的初始灯具数量，在数字孪生系统中进行灯具模拟运行。

具体地，获取机房的建筑信息，并构建机房内部的三维建筑模型。然后获取机房每个分区中，各用电系统的历史用电数据。其中，各用电系统至少包括：动力配电系统、UPS配电系统。历史用电数据包括各用系统中所有用电设备的历史运行数据。然后根据各用电系统的历史用电数据，构建每个分区的用电模型。

进一步地，将机房内部的三维建筑模型与用电模型相结合，构建机房的数字孪生系统。然后根据初始灯具数量以及每个分区的边长，确定每个分区中的初始灯具间隔。

作为一种可行的实施方式，若当前分区的长和宽分别为A、B，初始灯具数量为C，那么首先计算分区的长与分区的半周长的比值P=A/(A+B)，再计算分区的长边能够安装的灯具数量：L=P×C，L采取四舍五入法，最终结果取整数。最后再计算每个灯具之间的初始间隔：X=A/L。

进一步地，根据初始灯具间隔，在数字孪生系统中的对应位置添加灯具模型，构建照明系统用电模型。在数字孪生系统中开启照明系统用电模型，进行灯具模拟运行。

S104、确定模拟运行过程中的照度均匀度。

具体地，在数字孪生系统开启照明系统用电模型后，采集每个分区中各个点位的照度值，并确定出每个分区中的最小照度值。然后根据各个点位的照度值，确定每个分区中的平均照度值。最后计算最小照度值与平均照度值的比值，确定每个分区的照度均匀度。

S105、若照度均匀度不符合预设条件，则在数字孪生系统中调整对应的灯具数量以及灯具间隔，得到最终灯具数量以及最终灯具间隔。

具体地，在任一分区内的照度均匀度小于第三预设阈值的情况下，判断分区内的平均照度值是否小于第四预设阈值。

若是，则在初始灯具数量的基础上依次增加一个灯具，并且每次增加后重新计算分区的照度均匀度；若否，则在初始灯具数量的基础上依次减少一个灯具，并且每次减少后重新计算分区的照度均匀度。

在照度均匀度大于或等于第三预设阈值后，统计分区内的灯具总数量以及每个灯具之间的间隔，确定为最终灯具数量以及最终灯具间隔。

作为一种可行的实施方式，根据当前分区内的照度均匀度以及平均照度值，在数字孪生系统中增加或减少灯具数量，在照度均匀度和平均照度值都达到要求后，数字孪生系统中剩余的灯具数量即为最终灯具数量，灯具之间的间隔即为最终灯具间隔。

在一个实施例中，第三预设阈值是根据照度均匀度的特性确定的，照度均匀度越接近1，表明当前空前内的照度越均匀，因此，本发明中可将第三预设阈值设为接近1的数值，如0.8或0.9。第四预设阈值是根据机房用电需求确定的，机房内需要进行一些人工操作，所以先通过体感实验，采集实验人员能够接受的最低照度值，作为第四预设阈值。若分区内的平均照度值小于这个阈值，则证明当前的灯具照度值没有达到人员办公所需的最低照度要求，则需要增加分区内的灯具数量。若分区内的平均照度值大于这个阈值，则证明当前的灯具照度值超过了最低照度要求，则可以减少这个分区内的灯具数量，以达到节能的目的。第四预设阈值的具体数值需要经过实验获取，本发明中不进行数值限定。

S106、根据最终灯具数量以及最终灯具间隔，在机房的每个分区中布设照明系统。

具体地，根据数字孪生系统中得到的最终灯具数量和最终灯具间隔，在机房的每个分区中布设对应的照明系统，以适应不同分区的照明需求，同时达到节能的目的。

进一步地，在每个分区中随机选择两盏灯具，确定为备用照明灯。并将每个分区的备用照明灯同时连接在照明系统以及应急控制线路中。其中，应急控制线路中安装于火灾检测仪；应急控制线路中的布线采用ZR-BV2.5阻燃塑铜线，并采用镀锌金属电线管保护。

在检测到火灾发生时，控制照明系统关闭，而应急控制线路正常运行。将应急控制线路中的备用照明灯的照度调节为正常状态的百分之五十，以保证火灾情况下的机房照明。

进一步地，在机房的主要出入口布设应急疏散标志指示灯及方向指示灯，并将应急疏散标志指示灯及方向指示灯与火灾检测仪相连；其中，应急疏散标志指示灯与方向指示灯均自带电源，且自带电源的供电时长不小于30分钟。在检测到火灾发生时，启动自带电源，点亮应急疏散标志指示灯及方向指示灯，便于工作人员紧急疏散。

本发明实施例还提供了一种机房照明供电节能设备，如图2所示，机房照明供电节能设备200具体包括：

至少一个处理器201；以及，与至少一个处理器201通信连接的存储器202；其中，存储器202存储有能够被至少一个处理器201执行的指令，以使至少一个处理器201能够执行：

根据机房内部设备布局，将机房内部区域划分为不同等级的分区；

根据所述不同等级分区的光照强度需求以及墙面反射率，确定每个分区的初始灯具数量；

构建所述机房的数字孪生系统，并根据每个分区的初始灯具数量，在所述数字孪生系统中进行灯具模拟运行；

确定模拟运行过程中的照度均匀度；

若所述照度均匀度不符合预设条件，则在所述数字孪生系统中调整对应的灯具数量以及灯具间隔，得到最终灯具数量以及最终灯具间隔；

根据所述最终灯具数量以及所述最终灯具间隔，在所述机房的每个分区中布设照明系统。

本发明中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备、非易失性计算机存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本发明特定实施例进行了描述。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明的实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机房照明供电节能方法，其特征在于，所述方法包括：

根据机房内部设备布局，将机房内部区域划分为不同等级的分区；

根据每个分区的光照强度需求以及墙面反射率，确定每个分区的初始灯具数量；

构建所述机房的数字孪生系统，并根据每个分区的初始灯具数量，在所述数字孪生系统中进行灯具模拟运行；

确定模拟运行过程中的照度均匀度；

若所述照度均匀度不符合预设条件，则在所述数字孪生系统中调整对应的灯具数量以及灯具间隔，得到最终灯具数量以及最终灯具间隔；

根据所述最终灯具数量以及所述最终灯具间隔，在所述机房的每个分区中布设照明系统。

2.根据权利要求1所述的一种机房照明供电节能方法，其特征在于，根据机房内部设备布局，将机房内部区域划分为不同等级的分区，具体包括：

将机房内部的主机房区确定为一级分区；

将所述机房内部的辅助区平均划分为九个分区，并确定每个分区中各用电设备的人工操作频率；

将人工操作频率大于第一预设阈值的用电设备所在的分区确定为一级分区，将用电设备的人工操作频率均小于第二预设阈值的分区确定为三级分区，将其余分区确定为二级分区；

将所述机房的监控室确定为二级分区。

3.根据权利要求1所述的一种机房照明供电节能方法，其特征在于，根据所述不同等级分区的光照强度需求以及墙面反射率，确定每个分区的初始灯具数量，具体包括：

根据不同等级分区的光照强度需求，为每个分区设置目标光照强度；

获取所述机房的墙面反射率以及每个分区的平均自然光强度；若所述机房四周无采光窗口，则每个分区的平均自然光强度为0；

根据，得到第i个分区的平均灯光照度；其中，为第i个分区的目标光照强度，A_i为第i个分区的所述平均自然光强度，P为所述墙面反射率；

获取待安装灯具的光通量以及每个分区的区域面积；

根据平均照度公式，计算第i个分区内的初始灯具数量；其中，N为所述待安装灯具的光通量，CU为利用系数，MF为维护系数，为第i个分区的区域面积。

4.根据权利要求1所述的一种机房照明供电节能方法，其特征在于，构建所述机房的数字孪生系统，并根据每个分区的初始灯具数量，在所述数字孪生系统中进行灯具模拟运行，具体包括：

获取所述机房的建筑信息，并构建所述机房内部的三维建筑模型；

获取所述机房每个分区中，各用电系统的历史用电数据；其中，所述各用电系统至少包括：动力配电系统、UPS配电系统；所述历史用电数据包括各用系统中所有用电设备的历史运行数据；

根据所述各用电系统的历史用电数据，构建每个分区的用电模型；

将所述机房内部的三维建筑模型与所述用电模型相结合，构建所述机房的数字孪生系统；

根据所述初始灯具数量以及每个分区的边长，确定每个分区中的初始灯具间隔；

根据所述初始灯具间隔，在所述数字孪生系统中的对应位置添加灯具模型，构建照明系统用电模型；

在所述数字孪生系统中开启所述照明系统用电模型，进行灯具模拟运行。

5.根据权利要求4所述的一种机房照明供电节能方法，其特征在于，确定模拟运行过程中的照度均匀度，具体包括：

在所述数字孪生系统开启所述照明系统用电模型后，采集每个分区中各个点位的照度值，并确定出每个分区中的最小照度值；

根据所述各个点位的照度值，确定每个分区中的平均照度值；

根据所述最小照度值与所述平均照度值的比值，确定每个分区的照度均匀度。

6.根据权利要求5所述的一种机房照明供电节能方法，其特征在于，若所述照度均匀度不符合预设条件，则在所述数字孪生系统中调整对应的灯具数量以及灯具间隔，得到最终灯具数量以及最终灯具间隔，具体包括：

在任一分区内的所述照度均匀度小于第三预设阈值的情况下，判断所述分区内的平均照度值是否小于第四预设阈值；

若是，则在所述初始灯具数量的基础上依次增加一个灯具，并且每次增加后重新计算所述分区的照度均匀度；

若否，则在所述初始灯具数量的基础上依次减少一个灯具，并且每次减少后重新计算所述分区的照度均匀度；

在所述照度均匀度大于或等于所述第三预设阈值后，统计所述分区内的灯具总数量以及每个灯具之间的间隔，确定为所述最终灯具数量以及最终灯具间隔。

7.根据权利要求1所述的一种机房照明供电节能方法，其特征在于，在根据所述最终灯具数量以及所述最终灯具间隔，在所述机房的每个分区中布设照明系统之后，所述方法还包括：

在每个分区中随机选择两盏灯具，确定为备用照明灯；

将每个分区的备用照明灯同时连接在照明系统以及应急控制线路中；其中，所述应急控制线路中安装于火灾检测仪；所述应急控制线路中的布线采用ZR-BV2.5阻燃塑铜线，并采用镀锌金属电线管保护。

8.根据权利要求7所述的一种机房照明供电节能方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检测到火灾发生时，控制照明系统关闭；

将所述应急控制线路中的备用照明灯的照度调节为正常状态的百分之五十，以保证火灾情况下的机房照明。

9.根据权利要求7所述的一种机房照明供电节能方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述机房的主要出入口布设应急疏散标志指示灯及方向指示灯，并将所述应急疏散标志指示灯及方向指示灯与所述火灾检测仪相连；其中，所述应急疏散标志指示灯与所述方向指示灯均自带电源，且自带电源的供电时长不小于30分钟；

在检测到火灾发生时，启动所述自带电源，点亮所述应急疏散标志指示灯及方向指示灯，便于工作人员紧急疏散。

10.一种机房照明供电节能设备，其特征在于，所述设备包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有能够被所述至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器能够执行根据权利要求1-9任一项所述的一种机房照明供电节能方法。

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