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淺析電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)在用電管理上的應(yīng)用
閱讀：451 發(fā)布時(shí)間：2023-5-5
摘要：數(shù)據(jù)中心在我國屬于用電大戶，其耗電量占全社會(huì)的2%左右。數(shù)據(jù)中心耗電量較高的主要部分是照明系統(tǒng)，若未對(duì)照明系統(tǒng)能耗采取有效的控制措施，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維成本增加,，在情況嚴(yán)重時(shí)，甚至將破壞環(huán)境,。為了控制數(shù)據(jù)中心的能源消耗,，文章以數(shù)據(jù)中心的照明系統(tǒng)作為切入點(diǎn)，研究照明系統(tǒng)的不同照明方案（包括傳統(tǒng)照明系統(tǒng),、檢測(cè)式照明系統(tǒng)以及智能照明系統(tǒng)方案1和方案2）,，并從多個(gè)角度對(duì)比照明系統(tǒng)的應(yīng)用效果。*終確定智能照明系統(tǒng)方案2更適合用于數(shù)據(jù)中心,，可促進(jìn)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降耗,。
關(guān)鍵詞：智能照明系統(tǒng),；照明模式；數(shù)據(jù)中心
0引言
在我國能源緊缺問題不斷惡化的背景下,，數(shù)據(jù)中心照明系統(tǒng)易造成能源浪費(fèi),，降低其照明系統(tǒng)能耗逐漸受到社會(huì)關(guān)注。智能照明系統(tǒng)是以多項(xiàng)先進(jìn)手段為基礎(chǔ)的照明系統(tǒng),，其能夠科學(xué)控制照明,，降低照明系統(tǒng)產(chǎn)生的能耗，為數(shù)據(jù)中心的整體效益提供保障,。為了提高智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用效果,，應(yīng)深入研究該系統(tǒng)，科學(xué)建設(shè)智能照明系統(tǒng),，從而滿足數(shù)據(jù)中心的照明需求，進(jìn)而促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,。
1.數(shù)據(jù)中心照明系統(tǒng)的不同方案
1.1傳統(tǒng)照明系統(tǒng)
傳統(tǒng)照明系統(tǒng)結(jié)合使用照明配電箱與照明開關(guān)控制燈具,。在數(shù)據(jù)中心的機(jī)房一般結(jié)合機(jī)柜布局設(shè)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(shè)置數(shù)據(jù)中心機(jī)房的照明時(shí),，大多選用1路燈具共用斷路器與按鈕開關(guān)的設(shè)置方式,。在傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的照明配電箱中，總斷路器將控制房間內(nèi)部全部燈具的供電,，而按鈕開關(guān)與分支開關(guān)將控制1路或多路燈具,。
1.2檢測(cè)式照明系統(tǒng)
檢測(cè)式照明系統(tǒng)能夠在原有照明配電模式的基礎(chǔ)上，引入相應(yīng)的控制器與傳感器,。檢測(cè)式照明系統(tǒng)可根據(jù)性質(zhì)分為手動(dòng)模式與自動(dòng)模式兩種模式,。在實(shí)際應(yīng)用中，若控制器處在自動(dòng)模式,，傳感器將接收信號(hào),，控制器將在傳感器接收信號(hào)后選擇是否開啟燈具。工作人員通過設(shè)定控制器與傳感器的邏輯控制燈具,，不需要采用按鈕開關(guān)燈具[1],。若控制器處在手動(dòng)模式，傳感器將無法參與照明系統(tǒng)的運(yùn)行過程,，需要通過按鈕控制燈具的開關(guān),。
1.3智能照明系統(tǒng)
智能照明系統(tǒng)能夠充分結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)與智能控制技術(shù)等,，并深層次挖掘不同技術(shù)的核心價(jià)值,，以此控制照明燈具,，全面提高能源節(jié)省效果，保障數(shù)據(jù)中心的整體效益,。分析市場(chǎng),，可發(fā)現(xiàn)較為成熟的智能照明系統(tǒng)大多具備工作模式管理、能源管理及遠(yuǎn)程操作等多項(xiàng)功能,，且具有良好的應(yīng)用效果,。
1.3.1方案1
智能照明系統(tǒng)的方案1如圖1所示。方案1使用PoE交換機(jī)將能源輸送到傳感器中,，在傳感器傳輸與探測(cè)信號(hào)的過程中,，能夠持續(xù)為燈具供電，滿足其對(duì)電能的需求,。在信號(hào)被PoE交換機(jī)接收后,，該設(shè)備將根據(jù)自身的工作模式，科學(xué)管控?zé)艟?，?chǔ)存與分析全部燈具的運(yùn)行信息,，實(shí)施閾值告警。智能照明系統(tǒng)能夠與數(shù)據(jù)中心的動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)連接,，進(jìn)而為工作人員統(tǒng)一化管理基礎(chǔ)設(shè)施提供保障,。
在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)綜合考量后設(shè)置*低照度,。在機(jī)房內(nèi)部無人的情況下,，將照度控制在正常照度的1/5；在人員進(jìn)入傳感器的范圍時(shí),，應(yīng)確保燈具的照度轉(zhuǎn)變成正常數(shù)值,；在人員離開傳感范圍后的1min，使燈具的照度自動(dòng)變成1/5的正常照度,。
圖1智能照明系統(tǒng)方案1
1.3.2方案2
智能照明系統(tǒng)的方案2如圖2所示,。方案2結(jié)合圖1智能照明系統(tǒng)方案1了安防系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中,，系統(tǒng)中的紅外攝影機(jī)能夠調(diào)查內(nèi)部人員的移動(dòng)信息,，發(fā)送能夠使燈具開啟的信號(hào)。動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)能夠依照需要傳遞信號(hào),，使信號(hào)到達(dá)相應(yīng)的控制箱,。控制箱能夠結(jié)合信號(hào)的具體內(nèi)容,，開啟對(duì)應(yīng)區(qū)域的燈具,；在人員未在區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，控制箱會(huì)使區(qū)域內(nèi)的燈具關(guān)閉,。該智能照明系統(tǒng)利用科學(xué)利用數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有系統(tǒng),，為跨系統(tǒng)結(jié)合提供支持,，提升系統(tǒng)的智能化程度，合理控制成本,，減少資源浪費(fèi)問題,。
圖2智能照明系統(tǒng)方案2
2.數(shù)據(jù)中心照明系統(tǒng)不同方案的對(duì)比
照明系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心有重要地位，但部分工作人員未正確認(rèn)識(shí)照明系統(tǒng)的重要性,。為幫助工作人員對(duì)照明系統(tǒng)形成正確認(rèn)知,，提高照明系統(tǒng)的科學(xué)性及合理性，實(shí)現(xiàn)能耗控制,，文章展開研究,，分析、對(duì)比不同照明系統(tǒng)的應(yīng)用,。數(shù)據(jù)中心的照明系統(tǒng)主要包括日常照明與應(yīng)急照明,。其中，日常照明能夠使用市電供電,；應(yīng)急照明能夠使用自身的后備電源,，并在供電出現(xiàn)故障問題時(shí)，依舊保持良好的工作狀態(tài),。在文章研究的案例中，4個(gè)機(jī)房的照明系統(tǒng)組成均是10路照明[2],。
2.1供電方式
傳統(tǒng)照明系統(tǒng),、檢測(cè)式照明系統(tǒng)及智能照明系統(tǒng)方案2均利用220V市電供電，但也有差別,。檢測(cè)式照明系統(tǒng)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(tǒng)電源的開斷提供保障,，工作人員在突發(fā)狀況發(fā)生時(shí),，將通過手動(dòng)方式控制照明電源；智能照明系統(tǒng)方案2中,，燈具可以使用配電箱,，可以增設(shè)控制模塊，保證燈具處在正常工作狀態(tài),。
在智能照明系統(tǒng)方案1中,，所有燈具能夠與相應(yīng)的電源系統(tǒng)建立聯(lián)系，并使用交換機(jī)達(dá)到正常供電的目的,。在管理主機(jī)電源與交換機(jī)建立聯(lián)系的情況下,，系統(tǒng)各部分將保持在管理范圍內(nèi)，并成為綜合布線的組成部分,。
除智能照明系統(tǒng)方案1以外的其他系統(tǒng),，均能夠以UPS的方式供電（日常照明使用市電）,，這使供電系統(tǒng)的復(fù)雜程度顯著提高；智能照明系統(tǒng)方案1中用于應(yīng)急與日常生活的照明能夠通過UPS的方式供電,，供電系統(tǒng)不復(fù)雜,，但UPS的容量足夠大。
2.2設(shè)計(jì)復(fù)雜程度
智能照明系統(tǒng)方案1組成部分較多,，主要有管理平臺(tái),、網(wǎng)絡(luò)及傳感器等，且對(duì)設(shè)計(jì)有較高的要求,，復(fù)雜程度較高,；智能照明系統(tǒng)方案2的組成主要有以聯(lián)動(dòng)的形式調(diào)試的安防及照明系統(tǒng)，其較依賴安防系統(tǒng)的信號(hào),，且具有較高的調(diào)試操作難度,；檢測(cè)式照明系統(tǒng)中存在傳感器及控制器，在設(shè)計(jì)方面的復(fù)雜度略高于傳統(tǒng)照明系統(tǒng),；傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)*簡(jiǎn)單,。
2.3施工難度
在施工難度方面，智能照明系統(tǒng)方案1能夠保持在綜合形式的布線范圍內(nèi),，正式應(yīng)用時(shí),，其能夠依照具體狀況合理運(yùn)用布線橋架，且施工難度較低,；方案2的施工難度與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的施工難度差不多,，均不高；考慮到檢測(cè)式照明系統(tǒng)具有的各項(xiàng)特征,，其合理設(shè)置控制器與信號(hào)線等,，并接入配電箱，故而檢測(cè)式照明系統(tǒng)的施工難度顯著高于其他系統(tǒng),。
2.4調(diào)試難度
在調(diào)試難度方面,，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的調(diào)試中僅需要檢測(cè)照明燈具與強(qiáng)電線路，難度*低,；檢測(cè)式照明系統(tǒng)不僅需要檢測(cè)強(qiáng)電線路與燈具,，還要做好對(duì)安裝位置等的調(diào)試操作，合理調(diào)整不同設(shè)備的相應(yīng)參數(shù),，如傳感器的靈敏度,；智能照明系統(tǒng)方案1的調(diào)試檢測(cè)弱電線路、傳感器功能,、燈具等,，智能照明系統(tǒng)方案2與安防系統(tǒng)建立聯(lián)系，因此智能照明系統(tǒng)的調(diào)試難度較高。
2.5成本
在成本方面,，智能照明系統(tǒng)方案1的成本是傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的2～3倍,；檢測(cè)式照明系統(tǒng)的成本是傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的1.5倍左右；智能照明系統(tǒng)方案2的成本與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)大致相同,。
2.6運(yùn)維管理
目前數(shù)據(jù)中心的各方面正在不斷發(fā)展,，其運(yùn)維管理的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化水平正在不斷提高，且運(yùn)維管理人員對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的重視程度也在不斷增加,。從現(xiàn)實(shí)角度出發(fā),，可發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)故障的可能性較高，在發(fā)生故障問題的情況下,，運(yùn)維管理人員采取相應(yīng)措施,，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位故障，并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)處理,，防止故障問題的發(fā)生與處理對(duì)其他設(shè)備與系統(tǒng)的正常運(yùn)作產(chǎn)生影響,。
智能照明系統(tǒng)方案2、傳統(tǒng)照明系統(tǒng)及檢測(cè)式照明系統(tǒng)的燈具多應(yīng)用串聯(lián)形式,，即通過1個(gè)開關(guān)控制1路燈具,。這種形式不具備科學(xué)性及合理性，可能受到機(jī)房系統(tǒng)故障的干擾[3],。在智能照明系統(tǒng)方案1中,，管理平臺(tái)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(fù)責(zé)運(yùn)維的人員能夠在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的問題,，進(jìn)而開展故障定位及處理操作。在落實(shí)運(yùn)維管理操作時(shí),，工作人員通過第三方監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)照明系統(tǒng)、檢測(cè)式照明系統(tǒng)及智能照明系統(tǒng)方案2的能效實(shí)施監(jiān)管,，而智能照明系統(tǒng)方案1的處理方案較成熟,，其相應(yīng)的后臺(tái)軟件能夠依據(jù)具體需要開展能源管理工作，并全面分析數(shù)據(jù)內(nèi)容,，支持工作人員分析數(shù)據(jù)中心的能效,。
工作人員處理傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的故障問題時(shí)，可以在短時(shí)間內(nèi)完成故障的定位與排除操作,。在檢測(cè)式照明系統(tǒng)中,，考慮到控制器與傳感器的問題將對(duì)機(jī)房照明系統(tǒng)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(tǒng)方案2的故障問題時(shí),，工作人員結(jié)合使用安防系統(tǒng)，以高效排查問題。在智能照明系統(tǒng)方案1中,，傳感器,、燈具與PoE交換機(jī)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(yīng)問題的排查與處理工作,。在線路出現(xiàn)故障時(shí),，工作人員僅需要更換網(wǎng)線。更換PoE交換機(jī)時(shí),，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(tǒng)方案1中,，燈具使用12V低電壓供電,，在開展維護(hù)工作時(shí)，維護(hù)人員的生命健康安全將得到保障,。
2.7能耗
傳統(tǒng)照明系統(tǒng)主要通過手動(dòng)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(tài),，造成嚴(yán)重的能源浪費(fèi),。檢測(cè)式照明系統(tǒng)能夠通過傳感器控制回路。在日常工作中,，工作人員如果進(jìn)入通道內(nèi)部,，傳感器將根據(jù)人員移動(dòng)信息開啟照明系統(tǒng)。若人員僅以1個(gè)通道為基礎(chǔ)移動(dòng),，則亮起的照明回路將保持在1個(gè),；在人員離開感知范圍時(shí)，回路將在1min后熄滅,。智能照明系統(tǒng)方案1能夠?qū)为?dú)的傳感器進(jìn)行設(shè)置,，并在傳感器感知到人員移動(dòng)時(shí)，將照度調(diào)整到正常范圍,，而其他燈具將繼續(xù)保持以往的工作狀態(tài),；在人員離開感知范圍后，燈具的照度將在1min內(nèi)轉(zhuǎn)變成正常照度的1/5,。智能照明系統(tǒng)方案2能夠使用攝像頭偵測(cè)機(jī)房內(nèi)部的人員實(shí)際狀況,，并控制機(jī)房內(nèi)部的燈具開關(guān)。
分析不同照明系統(tǒng)的能耗可發(fā)現(xiàn),，檢測(cè)式照明系統(tǒng)的月平均用電量為57.42kW·h,；智能照明系統(tǒng)方案2的月平均用電量為55kW·h；智能照明系統(tǒng)方案1有較強(qiáng)的優(yōu)化價(jià)值,，對(duì)其采取優(yōu)化措施后,，照明系統(tǒng)的能耗將降低,，如在實(shí)際工作中將該系統(tǒng)設(shè)置成“人來燈亮，人走燈滅"的照明模式,，則系統(tǒng)的月平均用電量為25kW·h,。
3.安科瑞智能照明監(jiān)控系統(tǒng)介紹
3.1軟件介紹
數(shù)據(jù)中心人流較少，面積大,，機(jī)房多,，合理使用照明控制系統(tǒng)，通過感應(yīng)控制做到人來燈亮,，人走燈滅或保持地強(qiáng)度照明,，盡量解決照明用電。
系統(tǒng)在配電箱內(nèi)的模塊主要有總線電源,、開關(guān)驅(qū)動(dòng)器,、IP網(wǎng)關(guān)、耦合器,、干接點(diǎn)輸入模塊等,。這些模塊使用35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝。
安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)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(jīng)過可以設(shè)定紅外感應(yīng)控制亮燈，人離開后在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)熄燈,，智能面板等手動(dòng)控制設(shè)備,，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)控制和值班室遠(yuǎn)程控制相結(jié)合,。
3.2 智能照明系統(tǒng)
4.結(jié)論
綜上所述,，智能照明系統(tǒng)方案2與現(xiàn)有機(jī)房照明系統(tǒng)具有較高的匹配度，因此在數(shù)據(jù)中心中應(yīng)該重點(diǎn)應(yīng)用智能照明系統(tǒng)方案2,，對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用,，以此控制數(shù)據(jù)中心能耗，保障整體效益,，全面降低成本費(fèi)用,。
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