节能安防技术在无人值守机房中的应用

　　前言

　　国务院在2007年6月印发了国家发改委会同有关部门制定的《节能减排综合性工作方案》，明确了2010年中国实现节能减排的目标任务和总体要求。主要目标：到2010年，中国万元国内生产总值能耗将由2005年的1.22吨标准煤下降到1吨标准煤以下，降低20%左右；单位工业增加值用水量降低30%。“十一五”期间，中国主要污染物排放总量减少10%。

　　《方案》要求要把节能减排作为调整经济结构、转变增长方式的突破口和重要抓手，作为宏观调控的重要目标，动员全社会力量，扎实做好节能降耗和污染减排工作，确保实现节能减排约束性指标，推动经济社会又好又快发展。

　　企业机房通信设备运行耗电已经成为企业的重要成本支出，高能耗的机房设备造成了严重的能源消耗和环境污染；机房每消耗3度电能，需要燃烧1000克原煤。机房通信设备运行、空调环境制冷、办公及照明设备都消耗了大量电能，因此建立高效节能管理制度、推广节能技术措施都是通信生产节能的重要手段。为此推出无人值守机房节能安防系统方案，为广大用户提供绿色环保的无人值守机房解决方案。

　　机房节能安防系统要求

　　通讯机房内部的主要耗电单元是通信交换设备和空调，所耗电大约占到通讯机房总耗电量的90%以上，而其中空调是机房设备中的耗能大户，占到通讯机房总耗电量的50%，可见对空调的合理管理和控制可以实现较多的节能减排效益。

　　针对以上需求，机房无人值守系统不仅仅要求音视频画面的实时监控，还要求对机房动力的环境数据进行监测，可以远程实现显示，发生异常情况时可以及时报警。其中包括对市电供电状态检测；对室内温度、湿度进行监测；对UPS电池组的供电状态检测；以及对空调实现远程控制。使用监测和管控技术手段实现无人值守机房安防建设的节能减排。

　　机房节能安防系统建设

　　空调作为机房设备中的耗能大户，降低其耗能可以有效降低机房整体能耗。先从空调管理进行建设，对空调运行环境和运行状态进行有效的监测和控制，可以达到节能安防的作用和目的。

　　温湿度管理

　　由于机房内温度的升高是因电气设备的长期运行发热、而非站外环境温度所致，所以及时了解机房工作环境状态可以合理及时地调节空调的工作状态和温湿度，避免空调长时间处于运行状态或者关闭状态。在空调周围安装可视型自带液晶显示的温湿度一体化传感器，由温湿度传感器采集机房内的环境变化数据：实时温度信号、实时湿度信号。在本地通过液晶屏，在远程管理软件上以表盘、柱状图、曲线图、电子地图、叠加在视频等多种方式实时显示，并记录每个温湿度传感器所检测到的室内温度与湿度的数值，显示短时间段内的变化情况曲线图。

　　温湿度异常时，及时发出报警。可设定机房内每个温湿度传感器的温度、湿度的上限值与下限值。当任意一个温湿度传感器检测到的数据超过设定的上限或下限时，系统发出报警，并以电子地图形式显示温湿度报警点位置、报警时的温湿度数据值，发生警情时可以联动预设的报警联动方式，进行报警联动。温湿度监测子系统报警时可以联动摄像机录像、摄像机抓拍、本地警灯、警号提示，联动监控中心语音提示管理人员，将报警的信息以手机短信方式发送给就近的值班人员。

　　 当温湿度监恢复正常时，温湿度监测子系统消警，消警后，根据实际情况可以选择，将消警信息发送给值班人员。在机房内温湿度异常的时候可以及时得知前端机房的状态，及时打开空调，调节空调的温度、湿度到达一个合适的数值，保证机房设备正常工作，减少通讯设备因异常温湿度所造成的损害，保障机房通讯设备安全稳定运行。

　　空调附件的温湿度传感器采集的数据叠加在摄像机的视频通道上来显示，同时可以在监控中心远程查询机房空调在一段时间内的运行情况。使用红外解码主机（远程空调遥控器）连接在无人值守工作站上，通过管理软件实现远程对壁挂空调、柜机空调（支持遥控器控制）的控制，以采集到的温湿度信息作为参考，实现远程开关空调，制冷、制热设置，调节温湿度，以达到远程控制空调，调节机房工作环境的功能，避免空调长期运行或长期关闭所造成的能源浪费和工作环境失衡。红外解码主机（远程空调遥控器）支持地址码设置，在一台工作站上，可以外接最多256个，实现在一个机房内控制多个空调的功能，在不增加核心主机设备的情况下，以最小的能耗实现更多的空调控制。

　　机房能耗检测管理

　　机房供电系统包含配电（市电）系统和UPS备用电源系统。这些供电系统是机房正常运转的保障，整个机房的负载全部靠供电系统提供能源，那么供电系统到底为机房提供了多少能源、能源的利用率又有多大，是一个比较难以客观反映的参数。如何通过监测供电系统工作状态和参数，从而了解机房整体能耗，需要借助“在线用电检测仪”（俗称“电量仪”），或者使用“电压传感器”、“电流传感器”等传感器或者采集模块把配电的参数数值转化成直观的可视化数据，进行传输和实时显示。

　　使用在线用电检测仪监测配电（市电)系统的实时供电情况，实时监测电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数等重要配电参数，通过在线用电检测仪的对外数据通讯接口，可以外接工作站，把机房电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数等参数通过网络远程传输至监控管理中心，实现机房用电远程检测与管理，实时掌握负载用电情况，掌握配电（市电)系统的工作状态。

　　在线用电检测仪所检测参数中的“功率因数”是交流电路的重要技术数据之一。功率因数的高低，对于电气设备的利用率和分析、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。功率因数过低，就要用较大的电流来保障用电器正常工作，与此同时输电线路上输电电流增大，从而导致线路上焦耳热损耗增大。另外，在输电线路的电阻上及电源的内组上的电压降，都与用电器中的电流成正比，增大电流必然增大在输电线路和电源内部的电压损失。因此，提高用电器的功率因数，可以减小输电电流，进而减小了输电线路上的功率损失。从而为机房节能提供一个十分重要的参考依据。

　　功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。

　　以机房通讯设备为例。例如：设备总功率为1000个单位，即有1000个单位的功率输送到设备中。然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用650个单位的功率。虽然仅仅使用650个单位，却要付1000个单位的费用。在这个例子中，功率因数是0.65，不但浪费了能源而且还另外增加机房运营的成本。使用“在线用电检测仪”，可以直观的得知机房总供电线路的一些关键数据--功率因数、有功功率、无功功率、电度等。参考这些重要的性能参数，可以重新考虑使用更高效的机房设备，更节能的空调新风系统，更环保的照明设施。

　　提高功率因数，可以充分发挥设备的节能潜力，这也不难理解。因为任何设备，工作时总是在一定的额定电压和额定电流限度内。工作电压超过额定值，会威胁设备的绝缘性能；工作电流超过额定值，会使设备内部温度升得过高，从而降低了设备的使用寿命。所以使用到了电压传感器、电流传感器用以检测核心设备工作时的电压值和电流值，从而可以得知每一个设备的供电线路状态，保护设备正常稳定运行，保持正常合理的能耗。

　　对于机房来说，空调的功率因数是相对较低的，如果无法提高空调的功率因数，那就要考虑要减少空调的使用，配合温室顿传感器和运程空调控制器，管理空调负载的时间和强度，从而降低机房整体能耗。

　　供电系统报警管理

　　使用电压、电流传感器检测配电（市电)系统的实时电压、电流数值，叠加在视频图像之上，进行可视化显示，并根据设置的时间间隔进行定时采集和存储。

　　可设定电压、电流等电参数的上限值与下限值，当监测的电参数超过设定的允许值时，系统诊断为有异常（报警）事件发生，监控主系统发出报警提示，并联动预先设置好的联动策略进行相关操作。

　　配电（市电）系统报警时可以联动摄像机录像、摄像机抓拍、本地警灯、警号提示，联动监控中心语音、弹出视频提示管理人员，将报警的信息以手机短信方式发送给就近的值班人员。

　　当市电停电时，系统报警，能够将报警数据联动手机短信发送给就近的值班人员。当市电来电时警情，系统消警，同时将消警信息发送给近的值班人员。及时对无人值守机房的供电系统进行应急处理。

　　结语

　　空调控制和供电系统管理仅仅是机房节能一部分安防技术。另外机房采用新风系统，利用机房室内外不同温度的空气流通，使用自然风降低机房温度；机房分区调节温度，在不同的区域有不同温度的要求，如UPS蓄电池对温度非常敏感，要求工作在24摄氏度的最佳温度，否则严重影响其寿命；但是通讯设备和服务器可以工作在稍微高些的温度，所以在一个规模稍大的机房可以采用分区管理温湿度的方案，合理分配能源，达到节能减排的目的。无人值守机房已经为机房技能减排做了充分的考虑，无人值守机房不仅仅是机房的安防守护者，也是安防节能减排的排头兵，减资增效的有效的技术高手。

　　本文作者现任职于天津天地伟业数码科技有限公司