大型数据中心能耗监测系统应用研究

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　　摘要：本文根据大型数据中心能耗监测的具体需求，设计了一个大型数据中心能耗监测系统，实现了资产管理、环境监测、设备控制、能耗分析以及数据统计等功能，可以为节能减排提供重要依据，在大型数据中心能耗管理方面有重要的现实意义。
　　关键词：数据中心;能耗监测;系统开发
　　
　　随着信息化和大数据等技术的发展，大型数据中心的应用越来越广泛，但伴随而来的能耗水平也日益提高，为了实现节能减排，有效利用能源资源，能耗监测系统应运而生。一般来说，大型数据中心的能耗管理包括机房环境监测和能耗设备的监测，通过实时采集掌握能耗状态，从而实现能耗管理的优化[1]。本文设计了一个大型数据中心能耗监测系统，可以为相关领域提供参考。
　　1总体设计
　　大型数据中心能耗监测系统包含硬件和软件两大部分，其硬件组成主要包括监控服务器、主机设备、网络设备、环境参数传感器、通风模块等，总体采集逻辑采用三级监控体系。第一级为主机设备，作为系统的应用层，为用户提供人机接口;第二级是主机状态，负责采集主机性能参数或对主机进行远程控制;第三级是传感器以及能耗装置。根据传输距离的不同，前面两级之间采用TCP传输数据，后两级由于距离较短，采用了串口通信。系统在架构上分为应用层、汇聚层和采集层。采集层的数据上传到网络后进入软件平台进行存储并处理，具有权限的用户可登录系统平台查看数据中心各设备的运行状态和环境参数。软件平台采用B/S架构设计，兼容所有通用浏览器访问，无需安装客户端。
　　2开发工具的选择
　　为了提高软件开发效率，根据系统的功能需求和各类主流开发工具的特点，同时考虑到大型数据中心有可能存在多种操作系统，本文采用了MyEclipse作为平台的主要开发工具，所有代码均采用java语言进行编程，J2EE技术架构，充分利用了其简单易用性及跨平台移植特性[2]。数据库是软件平台的核心基础，本文采用開源免费的MySQL数据库，该数据库使用广泛，性能良好，安全可靠，可以通过ADO、ODBC等中间组件实现连接[3]，满足本系统的需求。
　　3软件功能分析
　　大型数据中心能耗监测系统主要针对各类能耗设备的能耗管理问题，通过各种传感器对能耗设备的工作状态进行实时监测，从而分析其能耗水平并作为优化的主要依据。硬件传感器采集到原始数据后，其余的主要工作均由软件平台实现。因此，软件平台的功能首先要包括对原始测量数据的转换，通过不同的通信协议与硬件设备建立连接并接收数据，同时根据协议格式对现场设备进行远程控制;其次，软件平台还需要将数据存储至后台数据库中进行暂存或永远存储，同时对数据进行分析，计算出各设备当前的能耗水平以及可优化的空间，将分析结果以可视化的方式显示在软件界面上;对于异常的数据，应及时显示报警信号，将异常信息通过短信的形式推送给相关的负责人;为后期数据统计分析的方便，软件还必须提供数据查询和统计功能，通过时程曲线、柱状图、直方图等形式将分析结果展示出来，作为跟踪预测设备能耗变化趋势的重要依据。
　　4功能模块设计
　　根据软件需求分析及功能的分解，大型数据中心能耗监测系统主要设置了五个功能模块，分别为：资产管理、环境监测、设备控制、能耗分析以及数据统计。为了提高软件平台的可扩展性，系统采用开放性设计和模块化设计思想，各模块之间功能独立，给系统的开发和实现带来了极大的便利。
　　4.1资产管理模块
　　资产管理模块用于管理数据中心的所有资产，提供一个简洁美观的操作界面，为用户提供资产项目的添加、修改、查询等功能，还可以对资产进行分组归类，采用专门的数据库表对各设备的连接方式进行记录，保证所有设备均在管理范围内，这也是软件平台在精细化管理方面的具体应用体现。
　　4.2环境监测模块
　　环境对数据中心的设备运行状态有重要影响，例如良好的通风条件可以使设备工作在最佳状态，减少能耗。环境监测模块主要负责对数据中心机房和机柜中的重要位置的温度、湿度进行监测，以及对重要能耗设备的功率和温度进行实时测量，这些数据上传至软件平台后通过多层次的画面进行展示，通过曲线、标记、颜色、文字等元素的综合应用，将能耗数据动态显示出来。该模块只能查看数据，不能修改参数。
　　4.3设备控制模块
　　数据中心包含大量能耗设备，这些设备经过长期运行可能会偏离最佳运行状态。本模块可以根据监控数据对各类能耗设备进行远程控制，修改其参数使其工作状态得到优化。其中空调是数据中心最主要的能耗设备，对整个机房的能耗水平有最重要的影响，本系统可以完成对空调设备的远程控制，包括修改其回风温湿度、工作电流、温度设定、定时开关机等参数。另外，还可以实时远程控制进风气流分配模块和排风迁移模块等散热设备，保证其始终运行在最佳状态。
　　4.4能耗分析模块
　　软件平台通过通信协议接收到的是原始监测参数，需要进行特定的算法分析才能得到各设备的能耗情况。能耗分析模块可以在不同的层次上对数据中心的能耗水平进行分析，根据能耗水平的变化采取相应的措施进行能耗管理。结合设备自身的能耗水平以及数据中心的环境参数，对设备运行参数进行优化调整，保持整体最佳能耗，实现节能减排。
　　5结语
　　随着各类信息系统的广泛应用，无论是大型企业还是政府机关，都不可避免地建设大型数据中心，各类设备的大量应用，使机房能耗管理受到更多的重视。软件技术的成熟为大型数据中心的能耗管理提供了良好的管理基础，大型数据中心能耗监测系统的应用也将更加广泛。因此，本文的研究具有重要的现实意义。
　　参考文献：
　　[1]郑佩洪.高速公路数据中心机房管理现状与展望[J].公路交通科技（应用技术版），2019，15（04）：316-318.
　　[2]赵佳钐，李坤伦，徐江，李院春.机房温湿度智能监测预警系统的实现[J].电子技术与软件工程，2019（13）：149-150.
　　[3]吴祥林，陈晓，周家坤，李新.数据中心机房环境在线动态无线监测研究[J].中国标准化，2019（02）：187-188.
　　作者简介：王坚（1983-），男，汉族，江苏南京人，本科，助理工程师，目前从事计算机软件-数据中心智能监控系统研发工作。
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