數據中心綜合能效管理系統

1. 平臺概述

信息化水平已經成為衡量一個國家綜合國力的重要指標，隨著我國信息產業的高速發展， 數據中心作為重要信息基礎設施也進入到了建設熱潮期。同時我國正在加緊 5G、智慧城市、 大數據與云計算等新技術的應用。數據中心的作用和地位日益突出。 數據中心建設朝著規模化、科學化、集中化、綠色化方向發展，各類數據中心正面臨著 成本、速度、整合、管理、安全、資源 共享及能量消耗、計算密度、自動化和業務連續性 等方面的一系列挑戰。如何認識數據中心的地位與作用，如何采用新技術、新理念來建設與 業務匹配的數據中心，如何從技術上保障數據中心的穩定、安全、持續運行，成為信息系統 建設者關心的重要課題。

2. 平臺組成

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

AcrelEMS 數據中心綜合能效管理系統，為數據中心的能源管理提供的監測和控 制，主要分為電力監控、動環監控、能耗統計分析（能源管理）、蓄電池監控、精密配電監 控、智能母線監控、智能照明、消防相關的子系統。

3. 平臺拓撲圖

4. 平臺子系統

4.1 電力監控解決方案

電力監控系統實現對數據中心中低壓配電系統、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備進行監視、測量、記錄、報警等功能，實時 掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高數據中心供電可靠性。

4.2 動環監控系統解決方案

通過數據中心動環監控系統，實現了對數據中心的門禁狀態、水浸狀態，煙霧狀態，視 頻狀態，環境狀態，高低壓配電狀態，設備運行狀態進行實時監測，并進行實時報警，保障 數據中心正常運行，避免運行環境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長 設備使用壽命，減少配電室粗放式管理導致成本過高。同時實現動環監控并對各用能耗能進 行能效分析，幫助用戶實現用能效率的優化。

系統功能

1）展示當前數據中心總能耗，IT 能耗，空調能耗，及其他能耗并且計算出當前數據中心實 時 PUE 值，通過儀表盤形式直觀展示。

2）選擇查看數據中心的中低壓配電系統主接線圖，并在一次圖顯示配電系統當前遙測、遙 信數據和狀態。實時監測各配電柜的電壓、電流等電力參數，變電站的溫濕度、煙感、水浸、門 禁等環境情況。

3）電氣接點溫度實時監測，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 器監測接點溫度，便于提前發現溫度異常導致的事故。

4）監測各變壓器各項參數，包括負載率、頻率、功率因數、三相不平衡度等，并且顯示歷 時曲線圖，數據實時變化。幫助用戶直

5）電能質量在線監測，可以監測電流和電壓諧波畸變率、電壓暫升暫降暫中斷等暫態事件 記錄、ITIC 容忍曲線等

6）系統采集 UPS 輸入、輸出端和旁路三相電壓、電流、有功功率、功率因數頻率，同時監 測 UPS 溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩余時間等數據。 

7）展示單體電池電壓、內阻和溫度，預測電池帶載時剩余時間，每節電池數據均可以設置異常報警，及時發現蓄電池異常。 

8）展示精密配電柜內進線和饋線回路電氣參數，包括電流電壓功率電能以及開關狀態，并 可以對數據進行報警設置和分級，數據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，包括電流電壓、開關狀態、插接點溫度， 并對數據進行報警設置和分級。 

10）通過平面圖顯示數據中心能源分布，設備分布情況，并顯示設備能耗數據，點擊平面圖 上設備可以進入具體設備監控界面。 

11）實時顯示當前數據中心 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。對數據中心 用電數據進行同比、環比分析比較，查看用電趨勢。 

13）監測精密空調的回風溫濕度，出回水溫度，并可以設定精密空調的溫濕度，達到更好的 控制效果。 

14）監測數據中心溫濕度、開關門、水浸、煙霧、噪聲、氣體濃度狀態等參數。曲線圖直觀 明了，同時支持歷史數據查詢 

15）通過列表顯示各類報警事件數量，通過柱狀圖顯示逐日報警數量，提供報警總數以及增 長趨勢。

16）維管理功能，可針對數據中心各主要設備進行巡檢派工，消缺，搶修等維護工作。

4.3 能耗統計分析

（能源管理）解決方案 建立高效的能耗監測管理系統，對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量，對采集數 據進行統計和分析。能夠合理的確定各區域建筑能耗經濟指標及績效考核指標，發現能源使 用規律和能源浪費情況，提高人員主動節能的意識。

① 搭建數據中心智慧能源管理系統的基本框架，對各個用能環節進行實時監測；

② 排碳數據化：通過系統可實現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實現低 碳辦公數據化； 

③ 區域能效比：實現建筑單位內區域能耗對比，方便能耗考核；

④ 同期能效比：實現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

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

⑥ 能耗競爭排名：各個功能區能耗對比，實現能耗排名，增強工作人員的節能意識；

⑦ 對能耗的使用數據進行綜合的分析、統計、打印和查詢等功能，并根據能耗監測管理系 統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；

⑧ 能耗數據采集，隨時查詢，并根據采集數據進行統計分析，監測異常能源用量，對能源 智能儀表故障進行報警，提高系統信息化、自動化水平。

4.4 蓄電池監測系統

安科瑞公司 ABAT 系列鉛酸蓄電池在線監測系統是在線電池監測產品，可以提前對失效 的鉛酸蓄電池進行預警及電池均衡，符合 ANSI/TIA-942 標準要求。 該系統具有監測電池的電壓、內阻與內部溫度功能，安裝、維護與接入非常方便。系統 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 據、設置參數等，可選配監測平臺實現網絡化集中管理。

4.5 精密配電管理系統解決方案

系統可以展示精密配電柜內進線和饋線回路電氣參數，包括電流電壓功率電能以及開關 狀態，并可以對數據進行報警設置和分級，數據取自精密配電柜測量模塊。

4. 4.6 智能小母線監控解決方案

數據中心 IT 服務器配電傳統采用精密配電柜，占用空間較大，配電線纜多，新增設備 不便，為了節省面積，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 據中心的青睞，被越來越多的應用。 安科瑞智能母線監控產品分為交流和直流母線監控兩類，包括始端箱監測模塊、插接箱 監測模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用于監測母線槽的運行溫 度，確保母線槽配電安全。通過標準網線手拉手簡單組網，可以實現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據上傳通訊。

4.7 智能照明控制系統解決方案

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。

4.8 電氣安全

電氣接點溫度實時監測，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 器監測接點溫度，便于提前發現溫度異常導致的事故。

4.8.1 電氣火災監控系統解決方案

電氣火災監控系統是用于接收剩余電流式電氣火災監控探測器等現場設備信號，以實現 對被保護電氣線路的報警、監視、控制、管理的運行于計算機的工業級硬件/軟件系統。對 分散在建筑內的探測器進行遙測、遙調、遙控、遙信，方便實現監控與管理。

4.8.2 消防設備電源監控系統解決方案

消防設備電源監控系統能夠對消防設備的電源進行實時監控，通過檢測消防設備電源的 電壓、電流、開關狀態等有關設備電源信息，從而判斷電源設備是否有斷路、短路、過壓、 欠壓、錯相以及過流（過載）等故障信息并實時報警、記錄的監控系統。此系統具有可靠性、 實時性并具有數字化、智能化、網絡化、自動化和連續監控的特性。實時反映出被監控設備 電源的狀況，并集中顯示，從而可以有效避免在火災發生時，消防設備由于電源故障而無法 正常工作的危急情況，保障消防聯動系統的可靠性。

4.8.3 防火門監控系統解決方案

數據中心防火門數量比較多，由于部分區域經常有人走動，常開常閉防火門數量都不少， 防火門監控系統的作用就是監測防火門開閉狀態，在發生火災后自動關閉常開防火門，防止 煙霧擴散。防火門監控系統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，用于 監測和控制防火門狀態，當防火門發生異常位置信號時，防火門監控器能發出故障報警信號， 指示故障報警部位并保存故障報警信息。發生火災時，關閉事故區域所有常開防火門，防止 煙霧向安全區域擴散。

4.8.4 消防應急照明和疏散指示系統解決方案

數據中心消防比較復雜，一旦發生火災，疏散指示系統非常重要。消防應急照明和指示 系統可以和火災報警系統聯動，提供應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急預案，提升人員逃生概率。

4.9 充電樁系統解決方案 

數據中心停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，解決物業、 用電管理部門的充電樁使用、監控問題。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。遠程充電樁系統可實時遠程完成啟動充電、強制停止、單 價設置等控制指令，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 發起充電請求，控制二維碼對應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警；能夠遠程 控制，提供財務報表和數據分析等功能。

4.10 電能質量治理解決方案 

數據中心常用設備為不間斷電源系統 UPS、LED 照明、IT 服務器等，易產生諧波電流和 三相負載不平衡問題，電能質量監測和治理裝置可根據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量問題提供合適的設計解決方案，以達到改善供電質 量和確保電力系統安全經濟運行的目的。

5. 平臺部署硬件選型

5.1 電力監控、電能質量、配電室環境監控系統