淺析數據中心照明系統(tǒng)方案分析與應用

　更新時間：2023-05-18　點擊量：349

我國數據中心屬于用電大戶，耗電量約占全社會的2%。照明系統(tǒng)是數據中心功耗的主要部分。如果不采取有效的控制措施來控制照明系統(tǒng)的能耗，數據中心的運行和維護成本將會增加，甚至在嚴重的情況下破壞環(huán)境。為了控制數據中心的能耗，本文以數據中心的照明系統(tǒng)為出發(fā)點，研究了照明系統(tǒng)的不同照明方案（包括傳統(tǒng)照明系統(tǒng)、檢測照明系統(tǒng)和智能照明系統(tǒng)方案1和方案2），并從多個角度比較了照明系統(tǒng)的應用效果。*終確定智能照明系統(tǒng)方案2更適合數據中心，可以促進數據中心的節(jié)能降耗。

關鍵詞：智能照明系統(tǒng)；照明模式；數據中心

0引言在我國能源短缺不斷惡化的背景下，數據中心照明系統(tǒng)容易造成能源浪費，降低照明系統(tǒng)能耗逐漸引起社會關注。智能照明系統(tǒng)是一種基于多種先進手段的照明系統(tǒng)，可以科學控制照明，降低照明系統(tǒng)產生的能耗，保證數據中心的整體效益。為了提智能照明系統(tǒng)的應用效果，應深入研究系統(tǒng)，科學建設智能照明系統(tǒng)，以滿足數據中心的照明需求，促進社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。

1.數據中心照明系統(tǒng)的不同方案

1.1傳統(tǒng)照明系統(tǒng)

傳統(tǒng)照明系統(tǒng)采用照明配電箱和照明開關控制燈具。在數據中心的機房，燈具通常與機柜布局相結合，排列在冷通道和熱通道中。通常，考慮到照明燈具在控制和路線方面的需要，大多數工作人員在設置數據中心機房照明時選擇1路燈共用斷路器和按鈕開關。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所有燈具的供電，按鈕開關和分支開關將控制一個或多個燈具。

1.2檢測照明系統(tǒng)

在原有照明配電模式的基礎上，檢測照明系統(tǒng)可引入相應的控制器和傳感器。根據性質，檢測照明系統(tǒng)可分為手動模式和自動模式。在實際應用中，如果控制器處于自動模式，傳感器將接收信號，控制器將在接收信號后選擇是否打開燈。工作人員無需使用按鈕開關燈[1]，通過設置控制器和傳感器的邏輯控制燈具。如果控制器處于手動模式，傳感器將無法參與照明系統(tǒng)的運行，需要通過按鈕控制燈具的開關。

智能照明系統(tǒng)1.3

智能照明系統(tǒng)可以充分結合網絡技術、傳感器技術和智能控制技術，深入挖掘不同技術的核心價值，控制照明燈具，全面提節(jié)能效果，確保數據中心的整體效益。通過對市場的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，大多數更成熟的智能照明系統(tǒng)都具有工作模式管理、能源管理和遠程操作等功能，并具有良好的應用效果。

1.3.1方案1

如圖1所示，智能照明系統(tǒng)方案1。方案1使用PoE交換機將能量傳輸到傳感器中，在傳感器傳輸和探測信號的過程中，能夠繼續(xù)為燈具供電，滿足其對電能的需求。Poe交換機接收信號后，設備將科學控制燈具，存儲和分析所有燈具的運行信息，并根據自己的工作模式實施閾值報警。智能照明系統(tǒng)可以連接到數據中心的電力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，從而為員工統(tǒng)一管理基礎設施提供保障。

在實際應用中，應綜合考慮后設置*低照度。如果機房內沒有人，照度應控制在正常照度的1/5；當人員進入傳感器范圍時，應確保燈具的照度轉換為正常值；離開傳感器范圍后的1min將燈具的照度自動轉換為正常照度的1/5。

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結合圖1智能照明系統(tǒng)方案1了安防系統(tǒng)，在實際應用中，系統(tǒng)中的紅外攝影機能夠調查內部人員的移動信息，發(fā)送能夠使燈具開啟的信號。動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)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(qū)域的燈具；在人員未在區(qū)域內移動時，控制箱會使區(qū)域內的燈具關閉。該智能照明系統(tǒng)利用科學利用數據中心現(xiàn)有系統(tǒng)，為跨系統(tǒng)結合提供支持，提升系統(tǒng)的智能化程度，合理控制成本，減少資源浪費問題。

圖2智能照明系統(tǒng)方案2

2.數據中心照明系統(tǒng)不同方案的對比

照明系統(tǒng)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(tǒng)的重要性。為幫助工作人員對照明系統(tǒng)形成正確認知，提照明系統(tǒng)的科學性及合理性，實現(xiàn)能耗控制，文章展開研究，分析、對比不同照明系統(tǒng)的應用。數據中心的照明系統(tǒng)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(xiàn)故障問題時，依舊保持良好的工作狀態(tài)。在文章研究的案例中，4個機房的照明系統(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，將通過手動方式控制照明電源；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的電源系統(tǒng)建立聯(lián)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(lián)系的情況下，系統(tǒng)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(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)的復雜程度顯著提；智能照明系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)方案1組成部分較多，主要有管理平臺、網絡及傳感器等，且對設計有較的要求，復雜程度較；智能照明系統(tǒng)方案2的組成主要有以聯(lián)動的形式調試的安防及照明系統(tǒng)，其較依賴安防系統(tǒng)的信號，且具有較的調試操作難度；檢測式照明系統(tǒng)中存在傳感器及控制器，在設計方面的復雜度略于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)；傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的結構*簡單。

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，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(tǒng)照明系統(tǒng)的施工難度差不多，均不；考慮到檢測式照明系統(tǒng)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(tǒng)的施工難度顯著于其他系統(tǒng)。

2.4調試難度

在調試難度方面，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)方案2與安防系統(tǒng)建立聯(lián)系，因此智能照明系統(tǒng)的調試難度較。

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運維管理

目前數據中心的各方面正在不斷發(fā)展，其運維管理的標準化與規(guī)范化水平正在不斷提，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(xiàn)實角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)基礎設施出現(xiàn)故障的可能性較，在發(fā)生故障問題的情況下，運維管理人員采取相應措施，及時發(fā)現(xiàn)和定位故障，并對其進行科學處理，防止故障問題的發(fā)生與處理對其他設備與系統(tǒng)的正常運作產生影響。

智能照明系統(tǒng)方案2、傳統(tǒng)照明系統(tǒng)及檢測式照明系統(tǒng)的燈具多應用串聯(lián)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(tǒng)故障的干擾[3]。在智能照明系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)對傳統(tǒng)照明系統(tǒng)、檢測式照明系統(tǒng)及智能照明系統(tǒng)方案2的能效實施監(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(tǒng)照明系統(tǒng)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(tǒng)中，考慮到控制器與傳感器的問題將對機房照明系統(tǒng)造成不良影響，故障的定位與處理難度將顯著提。在排查智能照明系統(tǒng)方案2的故障問題時，工作人員結合使用安防系統(tǒng)，以效排查問題。在智能照明系統(tǒng)方案1中，傳感器、燈具與PoE交換機將以放射狀的形式連接，工作人員在工作過程中將效完成相應問題的排查與處理工作。在線路出現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)照明系統(tǒng)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(tài)，造成嚴重的能源浪費。檢測式照明系統(tǒng)能夠通過傳感器控制回路。在日常工作中，工作人員如果進入通道內部，傳感器將根據人員移動信息開啟照明系統(tǒng)。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(tǒng)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(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內轉變成正常照度的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(tǒng)的能耗可發(fā)現(xiàn)，檢測式照明系統(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有較強的優(yōu)化價值，對其采取優(yōu)化措施后，照明系統(tǒng)的能耗將降低，如在實際工作中將該系統(tǒng)設置成“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

數據中心人流較少，面積大，機房多，合理使用照明控制系統(tǒng)，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(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結合。