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    數據中心照明系統方案分析與應用
    更新時間:2023-09-07   點擊次數:262次

    安科瑞王璐月


    摘要:數據中心在我國屬于用電大戶,其耗電量占全社會的2%左右。數據中心耗電量較高的主要部分是照明系統,若未對照明系統能耗采取有效的控制措施,將導致數據中心的運維成本增加,在情況嚴重時,甚至將破壞環境。為了控制數據中心的能源消耗,文章以數據中心的照明系統作為切入點,研究照明系統的不同照明方案(包括傳統照明系統、檢測式照明系統以及智能照明系統方案1和方案2),并從多個角度對比照明系統的應用效果。*終確定智能照明系統方案2更適合用于數據中心,可促進數據中心的節能降耗。
    關鍵詞:智能照明系統;照明模式;數據中心
    0引言
         在我國能源緊缺問題不斷惡化的背景下,數據中心照明系統易造成能源浪費,降低其照明系統能耗逐漸受到社會關注。智能照明系統是以多項先進手段為基礎的照明系統,其能夠科學控制照明,降低照明系統產生的能耗,為數據中心的整體效益提供保障。為了提高智能照明系統的應用效果,應深入研究該系統,科學建設智能照明系統,從而滿足數據中心的照明需求,進而促進社會經濟的可持續發展。
    1.數據中心照明系統的不同方案
    1.1傳統照明系統
          傳統照明系統結合使用照明配電箱與照明開關控制燈具。在數據中心的機房一般結合機柜布局設置燈具,將燈具排列到冷通道與熱通道。在通常情況下,考慮到照明燈具在控制與路線方面的需求,工作人員在設置數據中心機房的照明時,大多選用1路燈具共用斷路器與按鈕開關的設置方式。在傳統照明系統的照明配電箱中,總斷路器將控制房間內部全部燈具的供電,而按鈕開關與分支開關將控制1路或多路燈具。
    1.2檢測式照明系統
         檢測式照明系統能夠在原有照明配電模式的基礎上,引入相應的控制器與傳感器。檢測式照明系統可根據性質分為手動模式與自動模式兩種模式。在實際應用中,若控制器處在自動模式,傳感器將接收信號,控制器將在傳感器接收信號后選擇是否開啟燈具。工作人員通過設定控制器與傳感器的邏輯控制燈具,不需要采用按鈕開關燈具[1]。若控制器處在手動模式,傳感器將無法參與照明系統的運行過程,需要通過按鈕控制燈具的開關。
    1.3智能照明系統
          智能照明系統能夠充分結合網絡技術、傳感器技術與智能控制技術等,并深層次挖掘不同技術的核心價值,以此控制照明燈具,全面提高能源節省效果,保障數據中心的整體效益。分析市場,可發現較為成熟的智能照明系統大多具備工作模式管理、能源管理及遠程操作等多項功能,且具有良好的應用效果。
    1.3.1方案1
          智能照明系統的方案1如圖1所示。方案1使用PoE交換機將能源輸送到傳感器中,在傳感器傳輸與探測信號的過程中,能夠持續為燈具供電,滿足其對電能的需求。在信號被PoE交換機接收后,該設備將根據自身的工作模式,科學管控燈具,儲存與分析全部燈具的運行信息,實施閾值告警。智能照明系統能夠與數據中心的動力環境監控系統連接,進而為工作人員統一化管理基礎設施提供保障。
           在實際應用中,應綜合考量后設置*低照度。在機房內部無人的情況下,將照度控制在正常照度的1/5;在人員進入傳感器的范圍時,應確保燈具的照度轉變成正常數值;在人員離開傳感范圍后的1min,使燈具的照度自動變成1/5的正常照度。
    圖1智能照明系統方案1
     
    1.3.2方案2
          智能照明系統的方案2如圖2所示。方案2結合圖1智能照明系統方案1了安防系統,在實際應用中,系統中的紅外攝影機能夠調查內部人員的移動信息,發送能夠使燈具開啟的信號。動力環境監控系統能夠依照需要傳遞信號,使信號到達相應的控制箱??刂葡淠軌蚪Y合信號的具體內容,開啟對應區域的燈具;在人員未在區域內移動時,控制箱會使區域內的燈具關閉。該智能照明系統利用科學利用數據中心現有系統,為跨系統結合提供支持,提升系統的智能化程度,合理控制成本,減少資源浪費問題。
    圖2智能照明系統方案2
    2.數據中心照明系統不同方案的對比
          照明系統在數據中心有重要地位,但部分工作人員未正確認識照明系統的重要性。為幫助工作人員對照明系統形成正確認知,提高照明系統的科學性及合理性,實現能耗控制,文章展開研究,分析、對比不同照明系統的應用。數據中心的照明系統主要包括日常照明與應急照明。其中,日常照明能夠使用市電供電;應急照明能夠使用自身的后備電源,并在供電出現故障問題時,依舊保持良好的工作狀態。在文章研究的案例中,4個機房的照明系統組成均是10路照明[2]。
    2.1供電方式
          傳統照明系統、檢測式照明系統及智能照明系統方案2均利用220V市電供電,但也有差別。檢測式照明系統中有控制器與傳感器,通過配合使用控制器與傳感器,為照明系統電源的開斷提供保障,工作人員在突發狀況發生時,將通過手動方式控制照明電源;智能照明系統方案2中,燈具可以使用配電箱,可以增設控制模塊,保證燈具處在正常工作狀態。
          在智能照明系統方案1中,所有燈具能夠與相應的電源系統建立聯系,并使用交換機達到正常供電的目的。在管理主機電源與交換機建立聯系的情況下,系統各部分將保持在管理范圍內,并成為綜合布線的組成部分。
          除智能照明系統方案1以外的其他系統,均能夠以UPS的方式供電(日常照明使用市電),這使供電系統的復雜程度顯著提高;智能照明系統方案1中用于應急與日常生活的照明能夠通過UPS的方式供電,供電系統不復雜,但UPS的容量足夠大。
    2.2設計復雜程度
          智能照明系統方案1組成部分較多,主要有管理平臺、網絡及傳感器等,且對設計有較高的要求,復雜程度較高;智能照明系統方案2的組成主要有以聯動的形式調試的安防及照明系統,其較依賴安防系統的信號,且具有較高的調試操作難度;檢測式照明系統中存在傳感器及控制器,在設計方面的復雜度略高于傳統照明系統;傳統照明系統的結構*簡單。
    2.3施工難度
           在施工難度方面,智能照明系統方案1能夠保持在綜合形式的布線范圍內,正式應用時,其能夠依照具體狀況合理運用布線橋架,且施工難度較低;方案2的施工難度與傳統照明系統的施工難度差不多,均不高;考慮到檢測式照明系統具有的各項特征,其合理設置控制器與信號線等,并接入配電箱,故而檢測式照明系統的施工難度顯著高于其他系統。
    2.4調試難度
          在調試難度方面,傳統照明系統的調試中僅需要檢測照明燈具與強電線路,難度*低;檢測式照明系統不僅需要檢測強電線路與燈具,還要做好對安裝位置等的調試操作,合理調整不同設備的相應參數,如傳感器的靈敏度;智能照明系統方案1的調試檢測弱電線路、傳感器功能、燈具等,智能照明系統方案2與安防系統建立聯系,因此智能照明系統的調試難度較高。
    2.5成本
         在成本方面,智能照明系統方案1的成本是傳統照明系統的2~3倍;檢測式照明系統的成本是傳統照明系統的1.5倍左右;智能照明系統方案2的成本與傳統照明系統大致相同。
    2.6運維管理
         目前數據中心的各方面正在不斷發展,其運維管理的標準化與規范化水平正在不斷提高,且運維管理人員對數據中心基礎設施的重視程度也在不斷增加。從現實角度出發,可發現基礎設施出現故障的可能性較高,在發生故障問題的情況下,運維管理人員采取相應措施,及時發現和定位故障,并對其進行科學處理,防止故障問題的發生與處理對其他設備與系統的正常運作產生影響。
          智能照明系統方案2、傳統照明系統及檢測式照明系統的燈具多應用串聯形式,即通過1個開關控制1路燈具。這種形式不具備科學性及合理性,可能受到機房系統故障的干擾[3]。在智能照明系統方案1中,管理平臺可以利用聲音或短信的方式,輸送不同燈具與傳感器存在問題的信息,確保負責運維的人員能夠在短時間內發現設備的問題,進而開展故障定位及處理操作。在落實運維管理操作時,工作人員通過第三方監控系統對傳統照明系統、檢測式照明系統及智能照明系統方案2的能效實施監管,而智能照明系統方案1的處理方案較成熟,其相應的后臺軟件能夠依據具體需要開展能源管理工作,并全面分析數據內容,支持工作人員分析數據中心的能效。
          工作人員處理傳統照明系統的故障問題時,可以在短時間內完成故障的定位與排除操作。在檢測式照明系統中,考慮到控制器與傳感器的問題將對機房照明系統造成不良影響,故障的定位與處理難度將顯著提高。在排查智能照明系統方案2的故障問題時,工作人員結合使用安防系統,以高效排查問題。在智能照明系統方案1中,傳感器、燈具與PoE交換機將以放射狀的形式連接,工作人員在工作過程中將高效完成相應問題的排查與處理工作。在線路出現故障時,工作人員僅需要更換網線。更換PoE交換機時,其他照明回路的正常使用將不受影響。此外,在智能照明系統方案1中,燈具使用12V低電壓供電,在開展維護工作時,維護人員的生命健康安全將得到保障。
    2.7能耗
         傳統照明系統主要通過手動方式開啟或熄滅燈具,若工作人員在日常工作中忘記熄滅燈具,則全部燈具將長期保持開啟狀態,造成嚴重的能源浪費。檢測式照明系統能夠通過傳感器控制回路。在日常工作中,工作人員如果進入通道內部,傳感器將根據人員移動信息開啟照明系統。若人員僅以1個通道為基礎移動,則亮起的照明回路將保持在1個;在人員離開感知范圍時,回路將在1min后熄滅。智能照明系統方案1能夠對單獨的傳感器進行設置,并在傳感器感知到人員移動時,將照度調整到正常范圍,而其他燈具將繼續保持以往的工作狀態;在人員離開感知范圍后,燈具的照度將在1min內轉變成正常照度的1/5。智能照明系統方案2能夠使用攝像頭偵測機房內部的人員實際狀況,并控制機房內部的燈具開關。
          分析不同照明系統的能耗可發現,檢測式照明系統的月平均用電量為57.42kW·h;智能照明系統方案2的月平均用電量為55kW·h;智能照明系統方案1有較強的優化價值,對其采取優化措施后,照明系統的能耗將降低,如在實際工作中將該系統設置成“人來燈亮,人走燈滅"的照明模式,則系統的月平均用電量為25kW·h。
    3.安科瑞智能照明監控系統介紹
    3.1軟件介紹
          數據中心人流較少,面積大,機房多,合理使用照明控制系統,通過感應控制做到人來燈亮,人走燈滅或保持地強度照明,盡量解決照明用電。
          系統在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網關、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。
          安裝在控制現場的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經過可以設定紅外感應控制亮燈,人離開后在設定的時間內熄燈,智能面板等手動控制設備,可實現自動控制、現場控制和值班室遠程控制相結合。
    3.2 智能照明系統
     
    4.結論
         綜上所述,智能照明系統方案2與現有機房照明系統具有較高的匹配度,因此在數據中心中應該重點應用智能照明系統方案2,對其進行合理應用,以此控制數據中心能耗,保障整體效益,全面降低成本費用。


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