基于動力環(huán)境工作臺的機房空調(diào)節(jié)能應(yīng)用

陳 飚

（福建移動網(wǎng)絡(luò)管理中心，福建 福州 350000）

1 空調(diào)節(jié)能方案的設(shè)計與實現(xiàn)

中國移動通信集團集采技術(shù)規(guī)范要求提出空調(diào)須具備接入動環(huán)及四遙功能，這也是實施空調(diào)節(jié)能方案的基本前提條件[1]。福建移動公司經(jīng)過近幾年的智能監(jiān)控柜式空調(diào)的技術(shù)更新?lián)Q代，動環(huán)監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)化改造，實現(xiàn)了硬件設(shè)備的更新、軟件接口標(biāo)準(zhǔn)和管理平臺的統(tǒng)一，為設(shè)備精細化運行管控奠定了基礎(chǔ)。

1.1 空調(diào)資源可視化集中管理

動環(huán)平臺納入管理各機房空調(diào)設(shè)備資源，提供查詢、查看空調(diào)設(shè)備信息列表以及空調(diào)新增、查詢、刪除等功能，如圖1所示。同時支持查看空調(diào)設(shè)備詳情信息，如圖2所示。

圖1 空調(diào)信息管理

圖2 空調(diào)詳情信息

空調(diào)遠程控制模塊為用戶提供單空調(diào)遠程控制和批量空調(diào)遠程控制功能，利用空調(diào)自帶的遠程控制功能實現(xiàn)，基于空調(diào)與動環(huán)之間加裝繼電器來實現(xiàn)對空調(diào)的啟?？刂芠2]。用戶能夠通過“空調(diào)溫度”設(shè)置按鈕和“開關(guān)狀態(tài)”按鈕實現(xiàn)對該空調(diào)遠程設(shè)置及控制功能，如圖3所示。

圖3 空調(diào)遠程控制

1.2 空調(diào)智能節(jié)能控制策略

在空調(diào)資源可視化集中化管理的基礎(chǔ)上，通過動力環(huán)境工作臺實施空調(diào)智能節(jié)能控制策略?？照{(diào)智能節(jié)能控制策略功能是按空調(diào)粒度提供每臺空調(diào)自動控制策略設(shè)置管理，可根據(jù)室外環(huán)境溫度、機房負荷、空調(diào)配置情況等因素，個性化設(shè)定空調(diào)溫度閥值和遠程控制開閉狀態(tài)的自動控制策略，本應(yīng)用主要包含如下兩2節(jié)能控制策略。

1.2.1 多空調(diào)智能節(jié)能控制策略

目前匯聚層以上站點具備多臺空調(diào)，但依賴人工控制開關(guān)、設(shè)置溫度，無法根據(jù)空調(diào)狀態(tài)、環(huán)境室溫動態(tài)調(diào)整，存在空調(diào)長時間運行、空調(diào)采用固定溫度/風(fēng)量設(shè)置、主備多臺空調(diào)同時制冷等耗電問題，導(dǎo)致能耗居高不下。本應(yīng)用根據(jù)機房現(xiàn)場環(huán)境和自動節(jié)能控制策略，自動遠程遙調(diào)、遙控空調(diào)設(shè)備，對智能空調(diào)的運行參數(shù)進行優(yōu)化，提高其運行效率，實現(xiàn)空調(diào)的精細化運行管理，減少能源浪費，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

通過在機房機柜回風(fēng)口布放溫濕度傳感器，在現(xiàn)有的多點采集溫度的基礎(chǔ)上，計算溫度均方差的比較值，來獲取準(zhǔn)確的溫度均勻度及其平均值[3]。當(dāng)平均值低于閾值30 ℃，即進入智能節(jié)能控制策略，通過自動開啟和關(guān)閉備用空調(diào)，以及不同空調(diào)在25～30 ℃調(diào)整溫度設(shè)定值，使空調(diào)不同時工作，達到節(jié)能效果，具體流程如圖4所示。

圖4 多空調(diào)節(jié)能策略流程

1.2.2 單空調(diào)智能節(jié)能策略

針對普通機房空調(diào)自動控制策略管理，為避免控制系統(tǒng)的失效，優(yōu)化空調(diào)關(guān)閉和開啟策略規(guī)則，以每天凌晨00:00點系統(tǒng)強制開啟空調(diào)，當(dāng)機房環(huán)境溫度低于用戶設(shè)置閥值并且持續(xù)1 h以上時，系統(tǒng)自動關(guān)閉該空調(diào)；當(dāng)機房環(huán)境溫度高于用戶設(shè)置閥值時，系統(tǒng)自動開啟該空調(diào)。具體流程如圖5所示。

圖5 單空調(diào)節(jié)能策略流程

2 實施情況

2021年福建移動公司網(wǎng)絡(luò)部牽頭，與福州、泉州移動分公司開展空調(diào)遠程節(jié)能控制策略相關(guān)測試、研究、應(yīng)用、跟蹤和推廣工作，實現(xiàn)了全網(wǎng)批量的、自動的、安全在線的操作，和空調(diào)節(jié)能的精準(zhǔn)智能控制，大幅提升了全網(wǎng)節(jié)能運維效率和設(shè)備安全。

在軟硬件條件成熟的基礎(chǔ)上，通過對機房現(xiàn)場的設(shè)備發(fā)熱情況（空調(diào)負載）、空調(diào)制冷條件、氣流組織狀況進行排查，選出制冷條件好的2個站點進行空調(diào)節(jié)能現(xiàn)場測試，站點在運行節(jié)能程序過程中，達到了很好的節(jié)能效果，并使機房溫度控制在規(guī)定范圍。通過奇數(shù)天不開節(jié)能、偶數(shù)天開節(jié)能的對比方式，統(tǒng)計站點節(jié)能效率超過10%。

2.1 經(jīng)濟效益

2.1.1 多空調(diào)節(jié)能策略

以某多空調(diào)機房7月份節(jié)能效果為例，通過相鄰2天是否開空調(diào)進行節(jié)能統(tǒng)計分析對比，如表1所示，奇數(shù)日關(guān)閉策略，偶數(shù)日開啟策略，每天節(jié)省約30 kW·h，其節(jié)能效率達到14.4%，預(yù)計該站點一年節(jié)約用電量Q=30×30×12=10 800 kW·h。按照0.85元/kW·h的電價計算，節(jié)約電費約達9 180元。

表1 某多空調(diào)機房7月份電量數(shù)據(jù)分析

同時通過空調(diào)遠程開關(guān)機，使空調(diào)不用常年處于開機狀態(tài)，降低空調(diào)的運行時長，延長使用壽命。

2.1.2 單空調(diào)節(jié)能策略

以某單空調(diào)機房7月份節(jié)能效果為例，通過相鄰2天是否開節(jié)能進行統(tǒng)計分析對比，如表2所示。奇數(shù)日關(guān)閉策略，偶數(shù)日開啟策略，每天節(jié)省約14 kW·h，其節(jié)能效率達到10.1%，預(yù)計該站點一年節(jié)約用電量Q=14×30×12=5 040 kW·h。按照0.85元/（kW·h）的電價計算，節(jié)約電費約達4 284元。

表2 某單空調(diào)機房7月份用電量數(shù)據(jù)分析

2.1.3 整體經(jīng)濟效益

空調(diào)智能節(jié)能策略通過實踐驗證，均實現(xiàn)了有效節(jié)能，可全省性推廣實施。截至目前全省正在運行的、已具備節(jié)能策略的機房有639個，其中116個為多空調(diào)機房，523個為主備單空調(diào)機房。在全網(wǎng)應(yīng)用空調(diào)節(jié)能策略預(yù)計年節(jié)電量可達388萬kW·h，節(jié)約電費約300萬元。

2.2 生態(tài)效益

在全網(wǎng)應(yīng)用空調(diào)節(jié)能策略預(yù)計年節(jié)電量可達388萬kW·h，以國家統(tǒng)計局每kW·h用電折0.404 kg標(biāo)準(zhǔn)煤計算，相當(dāng)于每年可間接減少碳排放約1 560 t，履行了央企節(jié)能減排的生態(tài)責(zé)任。

3 未來建設(shè)思路

未來動力環(huán)境工作臺將結(jié)合全省機房空調(diào)節(jié)能實踐的海量大數(shù)據(jù)及AI算法實現(xiàn)機房場景細分、策略聚類、場景智能匹配，實現(xiàn)空調(diào)策略更多元、更細化、更節(jié)能，如圖6所示。

圖6 未來AI節(jié)能設(shè)計方案

（1）基于大數(shù)據(jù)AI聚類算法的一站一策，將采集機房結(jié)構(gòu)、面積、室內(nèi)外溫濕度及其空調(diào)節(jié)能策略機器效果的歷史情況，提取若干特征，注入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進行相關(guān)性分析，實現(xiàn)AI場景聚類分析,將現(xiàn)有機房初步劃分場景，每一場景按照其他指標(biāo)進一步細分為若干子場景，給出每一子場景下空調(diào)最優(yōu)推薦策略。

（2）結(jié)合溫濕度變化、機房結(jié)構(gòu)、面積等場景信息，智能匹配最合適的空調(diào)節(jié)能控制策略。

（3）自動下發(fā)執(zhí)行機房空調(diào)節(jié)能控制策略。

4 結(jié) 論

中國移動福建公司積極踐行節(jié)能減排的工作要求，通過基于動力環(huán)境工作臺開展機房空調(diào)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，實現(xiàn)空調(diào)節(jié)能的精準(zhǔn)智能控制，大幅提升了全網(wǎng)節(jié)能運維效率和設(shè)備安全，達到了良好的節(jié)能效果，并使機房溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。后續(xù)計劃在全省同類站點推廣空調(diào)節(jié)能運行實踐經(jīng)驗，不斷提升機房運營成本管控能力，扎實推進綠色行動工作，助力企業(yè)實現(xiàn)降本增效。節(jié)能降耗是一項長期的工作，需不斷總結(jié)經(jīng)驗，進行新的探索。