一种用于数据中心的全方位多层级电能消耗监测采集方法与流程

1.本发明属于大型数据中心电量监测管理技术领域，具体地说是一种用于数据中心的全方位多层级电能消耗监测采集方法。


背景技术：

2.目前开发的能耗监测系统，数据监测信息不全面，在当今智能化发展的大趋势下，这些不全面的能耗信息已经不能满足时代的需求，所以，开发出一套服务于未来人工智能节能减排的全方位多层级能耗监测技术已迫在眉睫。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于数据中心的全方位多层级电能消耗监测采集方法。
4.本发明的目的是通过以下技术方案解决的：一种用于数据中心的全方位多层级电能消耗监测采集方法，其特征在于：该监测采集方法采用的系统包括数据采集模块、数据中转模块和数据存储应用模块，数据采集模块的电能消耗监测点位由电力输入层级、功能细分层级、单机柜层级、终端it设备层级构成四级监测采集体系，其中电力输入层级、功能细分层级和单机柜层级的监测采集设备以现场独立电力仪表和设备自带电力仪表为主、电力传感器为辅构成，终端it设备层级的监测采集设备以电力传感器为主、现场独立电力仪表和设备自带电力仪表为辅构成；数据采集模块中的各监测采集设备通过自带的通信协议将采集的数据传输给数据中转模块，数据中转模块对数据进行汇集整理后通过https协议传输到数据存储应用模块，数据存储应用模块中的数据通过预设的数据深度挖掘分析程序进行深度开发、研究，得到所需的各项信息。
5.所述的监测采集设备中的电能计量仪表精度要求为1级、其他能耗测量仪表精度要求均为0.5级。
6.所述的电力输入层级包括三类电能监测采集点：市电监测采集点s
p,1
、应急电源监测采集点s
p,2
、可再生能源监测采集点s
p,3
，分别对应安装在市电、应急电源、可再生能源与变电/配电系统之间，用于监测市电、应急电源、可再生能源的电能输入量。
7.所述的市电监测采集点s
p,1
、应急电源监测采集点s
p,2
、可再生能源监测采集点s
p,3
分别对应安装在市电、应急电源、可再生能源与变电/配电系统前侧的切换开关之间。
8.所述的功能细分层级包括五类电能监测采集点：机房制冷及空调系统监测采集点s
p,4
、机房照明系统监测采集点s
p,5
、机房监控系统监测采集点s
p,6
、办公设备系统监测采集点s
p,7
、列头柜/小母线监测采集点s
p,8
，分别对应安装在变电/配电系统连接与机房制冷及空调系统、机房照明系统、机房监控系统、办公设备系统之间以及ups/hvdc与列头柜/小母线之间，用于监测采集机房制冷及空调系统、机房照明系统、机房监控系统、办公设备系统、列头柜设备的电能输入量。
9.所述的单机柜层级包括两类电能监测采集点：单机柜/pdu/工业连接器监测采集
点s
p,9
、机柜辅助风扇监测采集点s
p,10
，分别对应安装在各单机柜/pdu/工业连接器、机柜辅助风扇的电能输入端，用于监测采集各单机柜/pdu/工业连接器、机柜辅助风扇的电能输入量。
10.所述的终端it设备层包括一类电能监测采集点：it设备监测采集点s
p,11
，安装在各it设备的电能输入端，用于监测采集各终端it设备的电能输入量。
11.每一类监测采集点根据实际分支线路数量对应设置相同数量的监测采集点。
12.所述的数据中心内采用的机柜为新添机柜时，则在机柜上添加带动环监控、通讯接口的机柜内插排对机柜内各it设备用电量进行现场实时监测；所述的数据中心内采用的机柜为正在使用的机柜时，监测采集设备采用非嵌入式监测装置。
13.本发明相比现有技术有如下优点：本发明的四级监测采集体系细化到机柜内的单个it设备，在各机柜母线插排上加装嵌入或非嵌入式电力监测装置，在不断电、不影响数据中心正常运行的情况下对机架内各末端it设备电能消耗数据进行现场实时监测。
14.本发明的全方位、多层级式信息采集系统将数据中心用电设备电能消耗情况实时全映射到数据存储应用模块中，为全面反映数据中心性能指标提供强大数据网，更为未来数据中心智能学习应用提供强大、全面的技术、数据支持。
15.本发明的监测采集方法是一种基于物联网技术的全方位多层级电能消耗监测采集方法，连续监测系统能够对数据中心的电能消耗全方位多层级实时准确监测，所监测数据通过安全传输、初步数据分析给管理者提供实时可见能耗分析报表，使管理者实时掌握数据中心运行情况，更重要的是给后续机房能耗智能管理、节能减排提供核心数据支持。
附图说明
16.附图1为本发明的用于数据中心的全方位多层级电能消耗监测采集方法所采用的电能消耗监测采集系统的结构示意图；附图2为本发明提供的全方位多层级电能消耗监测采集系统的监测采集点位布局图，图中的ups：不间断电源（uninterruptible power system）、hvdc：高压直流系统（high voltage direct current）、pdu：电源分配单元（power distribution unit）、it：信息技术（information technology）。
具体实施方式
17.下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
18.如图1所示：本发明提供的用于数据中心的全方位多层级电能消耗监测采集方法所采用的电能消耗监测采集系统包括数据采集模块、数据中转模块、数据存储应用模块。其中，数据采集模块中的监测采集设备为包含不同通信协议（如dl/t 645、modbus rtu/tcp、cj/t 188、iec-104、iec-103、 q/gdw 376.1、opc da、opc ua等）的现场独立电力仪表、设备自带电力仪表、电力传感器等在线监测采集设备；需要注意的是电能计量仪表精度要求为1级、其它能耗测量仪表如电流互感器、功率表、电压互感器等精度要求均为0.5级即可；以上监测采集用的电力仪表、电力传感器通过有线或无线传输网络采集用电设备、装置的电能消耗数据信息；这些数据信息在数据中转模块的核心物联网智能网关辅助作用下通过有线
或无线方式被汇集、初步整理，然后通过安全性较强的https协议被传输到数据存储应用模块。在数据存储应用模块中的数据可通过系统预设的数据深度挖掘分析程序（如人工智能程序、cfd虚拟仿真程序）对前面初步处理的数据进行深度开发、研究，得到管理者所需的各项信息。上述用于数据中心的全方位多层级电能消耗监测采集方法能实现电能消耗数据的实时在线采集、数据隔离及数据传输等功能，方便实时查看，维护调试，支持远程（局域网/互联网）设备状态监测、配置信息上传、下载。
19.在上述功能基础上，本发明的技术方案最重要的功能是能为将来数据中心能耗智能优化调控、提高能源利用率、节能减排做有效支撑，因此所测信息应尽量全面多层。为达到此目标，本发明以常见数据中心为例开发如图2所示的全方位多层级电能消耗监测采集系统，该全方位多层级电能消耗监测采集系统为四级监测采集体系，具体为：1、电力输入层级：含三类电能监测采集点，即：市电监测采集点s
p,1
、应急电源监测采集点s
p,2
、可再生能源监测采集点s
p,3
，分别对应安装在市电、应急电源、可再生能源与变电/配电系统之间，用于监测采集市电、应急电源、可再生能源的电能输入量；每一类监测采集点可根据实际电力输入数量设置多个监测采集点；监测采集设备以现场独立电力仪表、设备自带电力仪表等在线监测采集设备为主，电力传感器等在线监测端装置为辅。
20.2、功能细分层级：含五类电能监测点，即：机房制冷及空调系统监测采集点s
p,4
、机房照明系统监测采集点s
p,5
、机房监控系统监测采集点s
p,6
、办公设备系统监测采集点s
p,7
、列头柜/小母线监测采集点s
p,8
，分别对应安装在变电/配电系统连接与机房制冷及空调系统、机房照明系统、机房监控系统、办公设备系统之间以及ups/hvdc与列头柜/小母线之间，用于监测采集机房制冷及空调系统、机房照明系统、机房监控系统、办公设备系统、列头柜设备的电能输入量；每一类监测采集点可根据实际分支线路数量设置多个监测采集点；监测采集设备以现场独立电力仪表、设备自带电力仪表等在线监测采集设备为主，电力传感器等在线监测端装置为辅。
21.3、单机柜层级：含两类电能监测点，即：单机柜/pdu/工业连接器监测采集点s
p,9
、机柜辅助风扇监测采集点s
p,10
，分别对应安装在各单机柜/pdu/工业连接器、机柜辅助风扇的电能输入端，用于监测采集各单机柜/pdu/工业连接器、机柜辅助风扇电能的输入量；每一类监测采集点可根据实际分支线路数量设置多个监测采集点；监测采集设备以现场独立电力仪表、设备自带电力仪表等在线监测采集设备为主，电力传感器等在线监测端装置为辅。
22.4、终端it设备层级：含一类电能监测点，即：it设备监测采集点s
p,11
，安装在各it设备（如服务器、交换器等）的电能输入端，用于监测采集各终端it设备的电能输入量；监测采集点可根据实际分支线路数量设置多个监测采集点；监测采集设备主要包含电力传感器、现场独立电力仪表、设备自带电力仪表等在线监测采集设备。
23.通过此图2所示的全方位多层级电能消耗监测采集系统能够看出，从电能接入源头（市电、应急电源、可再生能源）到机房辅助设备和机柜及终端it设备（服务器、交换器等）的各层级重要支路耗电量都被密切监测采集，背后的电能消耗信息监测点覆盖全面完整。除上游的电能源头、机房辅助设备、单机柜等的电能消耗监测采集外，本发明的全方位多层级电能消耗监测采集系统的监测采集点位进一步细化到机柜内的单个it设备级别，在各机柜母线插排上加装电力监测采集设备，对机架内各末端it设备电能消耗进行现场实时监
测。如果数据机房内机柜为新添机柜，则在机柜上添加带动环监控、通讯接口的机柜内插排对机柜内各it设备用电量进行现场实时监测即可；如果机柜为正在使用的机柜，此时为了保证机柜内服务器或交换机等连续运行，监测采集设备则建议为非嵌入式监测采集设备（如：开口式电流互感器）。使用这类电力监测仪表的优点是无需断电停机，不影响it设备正常运行。
24.在上述用于数据中心的全方位多层级电能消耗监测采集系统的点位布局监测采集下，数据中心的多项常用性能指标就能够在数据存储应用模块中分析统计得到。针对不同数据中心性能要求的常用性能指标有：电能利用效率pue、制冷负载系数clf、供电负载系数plf和可再生能源利用率rer。各性能指标计算公式如下：； ；；，其中，r%为可再生能源在市电中的占比。
25.统计数据中心的电能消耗采集数据时，按照实时、日、月、年分别进行汇总、分析，建立数据中心的能耗模型，能够得到电能消耗报表；同时，以上数据中心的性能指标均可通过本发明所提供的全方位多层级电能消耗监测采集系统的点位布局所测得的电能消耗数据求得并绘制相应曲线、报表。当数据中心电能消耗、性能指标等参数超出正常运行阈值时，启动报警装置提醒管理人员进行监管维护，以便快速侦查设备是否存在运行异常。最重要的是可以通过上述监测方案实现对数据中心局部和整体电能消耗情况进行实时、全方位、多层级精准监测、采集，并结合服务器内任务分配量和资源利用率，为后续数据中心智能调控、节能减排做充分数据准备与支持，且方案实施合理可行，具有较高的灵活性。
26.以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。