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智慧能源案例展示
山东省计算中心--绿色数据中心解决方案与实践
类别:智慧能源解决方案 作者:山东省计算中心 发布时间:2014-07-03

 

(一)申报企业基本情况

单位名称

山东省计算中心

申请单位简介

        山东省计算中心成立于1976年,隶属于山东省科学院,是山东省成立最早的专业从事信息技术研究的公益性科研机构,为全额拨款的事业单位。

        目前计算中心建有一个国家级平台——国家超级计算济南中心,一个省级重点实验室——山东省计算机网络重点实验室,一个省级重大科研平台——云计算及数据灾备平台,两个省级工程技术研究中心——山东省信息系统测评工程技术研究中心、国家高档数控工程技术中心山东分中心,深入开展高性能计算、云计算及灾备技术、计算机取证、智能感知与控制、物联网、无线通信、语音通信、高档数控等方向的研究。通过人才和技术研究的不断累积,在高性能计算、云计算、计算机取证、智能感知与控制等研究领域跻身国内前列。

        在节能减排领域,计算中心一直积极参与信息技术相关领域节能标准的研制。计算中心自主研发的基于物联网的绿色数据中心环境在线监测与能效优化系统和基于四旋翼平台的移动传感网系统方面的研究取得了丰硕的成果,得到节能减排领域专家的一致认可。

(二)案例基本情况

案例名称

绿色数据中心解决方案与实践

应用领域

1、□公共建筑;2、√数据中心;3、□ 照明系统;4、□ 工业系统;

5、□ 其他                    

案例规模

(万元)

 

 

项目投入:

 

 

案例简介

        本案例根据国家发展节能环保产业以及物联网技术研发和示范应用的要求,研究工业节能标准体系,开发基于物联网技术的能耗监控和节能评估软件系统,率先将其示范应用到绿色数据中心能耗监控和节能评估上,并根据系统的运行情况进行完善。

        本案例的目标是在整体的设计规划以及机房空调、UPS、服务器等IT设备、管理软件应用上,要具备节能环保、高可靠可用性和合理性。

案例架构

        利用物联网技术,以无线或IP网络的方式对数据中心的能耗情况进行采集,依据机房的节能策略对机房的能耗情况进行评估,并根据节能的评估结果,采用不同于传统机房整体环境能耗的控制技术,而是根据能耗热点的不同,实现IT微环境(具体到机架和IT设备)降耗的精准控制。整个系统的人机界面采用三维建模,逼真展现机房环境和能耗情况及节能效果,最终使得绿色数据中心实现SAVE(Sensing:感知,机房数据,特别是微环境数据能够采集,针对现有机房,采用不用布线的物联网技术更有优势;Action:针对机房的能耗情况进行节能控制操作;View:设备、信息看得见,找得到,使用三维虚拟现实技术更直观;Evaluation:对机房进行节能评估。)

使用的核心产品

 

  1. 无线温湿度传感器 SCSC100-WSTH121 山东省计算中心 自主创新产品
  2. 无线温度传感器 SCSC100-WST221山东省计算中心 自主创新产品
  3. 无线水浸传感器 SCSC100-WSW311山东省计算中心 自主创新产品
  4. 无线门禁传感器 SCSC100-WSD422山东省计算中心 自主创新产品
  5. 无线二氧化硫气体传感器 SCSC100-WSSO2511山东省计算中心 自主创新产品
  6. 无线二氧化氮气体传感器 SCSC100-WSNO2621山东省计算中心 自主创新产品
  7. 无线烟感传感器 SCSC100-SS01山东省计算中心 自主创新产品
  8. 数据基站 SCSC100-RC122 山东省计算中心 自主创新产品

 

关键技术(参数)

 

1)数据中心动力环境及微环境相关数据采集的无线化和网络化;

2)通过CFD(Computational Fluid Dynamics)技术对数据中心气流分布进行分析

3)建模分析,包括路损耗测量模型、电能质量测量模型、能源使用效率模型

主要无线采集设备相关技术参数

  • 超低功耗无线温湿度传感器
    • 无线通讯频率:2.4 GHz;
    • 无线通讯距离:>300米(2.4 GHz、开阔地);
    • 温度测量范围:-40℃~+125℃;
    • 温度测量精度:±0.3℃±2.5%(rdg-25℃)
    • 相对湿度测量范围:0.5%RH~100%RH;
    • 相对湿度测量精度:

<10%RH: ±1.8%RH±20%(rdg-20%RH)

10%RH~90%RH: ±1.8%RH

>90%RH: ±1.8%RH±20%(rdg-90%RH);

  • 测量周期:45s(3.6V、典型值);
  • 平均工作电流:≤7 μA(3.6V);
  • 电池寿命:≥6 年;
  • 外壳材料:增强型耐高温ASA树脂;
  • 外形尺寸:45 mm×24 mm×18.5 mm(长×宽×高);
  • 防护等级:IP56;
  • 安装方式:螺丝固定或无痕泡棉双面胶粘贴。
  • 超低功耗无线温度传感器
    • 无线通讯频率:2.4GHz;
    • 无线通讯距离:>300 m (2.4GHz、开阔地);
    • 温度测量精度:±1.5℃;
    • 温度测量范围:-55℃~+150℃;
    • 温度测量周期:4秒(超温)、16秒(告警)、30秒(正常);
    • 平均工作电流: <3 (3V);
    • 电池寿命:≥10 年;
    • 外形尺寸:Φ31×12 mm;
    • 外壳材料:不锈钢;  导热材料:紫铜;
    • 防护等级:IP68;
    • 安装方式:结构胶粘贴、抱箍或螺栓固定。
  • 超低功耗无线水浸传感器
  • 无线通讯频率:2.4GHZ;
  • 电极绝缘电阻:≥10MΩ;
  • 探测灵敏度:<50kΩ;
  • 工作环境温度:-20℃~+80℃;
  • 线信号发送周期:60s(典型值);
  • 平均工作电流:≤3μA(3.6V);
  • 电池寿命:≥10年;
  • 状态确认时间:6~9s;
  • 外形尺寸:45mm×24mm×20mm;
  • 外壳材料:增强型耐高温ASA树脂;
  • 防护等级:IP68;
  • 安装方式:螺丝固定或无痕泡沫双面胶粘贴。
  • 超低功耗无线门开关传感器
  • 无线通讯频率:2.4GHZ;
  • 工作环境温度:-20℃~+80℃;
  • 平均工作电流:≤3μA(3.6V);
  • 电池寿命:≥10年;
  • 线信号发送周期:60s(典型值);
  • 状态确认时间:闭合5s,开放2s;
  • 外形尺寸:45mm×24mm×18.5mm;
  • 外壳材料:增强型耐高温ASA树脂;
  • 防护等级:IP68;
  • 安装方式:螺丝固定或无痕泡沫双面胶粘贴。
  • 超低功耗SO2气体传感器
  • 无线通讯频率:2.4GHZ;
  • 工作环境温度:-10℃~+50℃;
  • 量程   0~1 ppm
  • 分辨率 0.01 ppm
  • 重复性 ±2% FS
  • 响应时间  30 ~40 S
  • 线信号发送周期:60s(典型值);
  • 外壳材料:增强型耐高温ASA树脂;
  • 防护等级:IP68;
  • 安装方式:螺丝固定或无痕泡沫双面胶粘贴。
  • 数据传输基站
  • 无线通讯频率:2.4GHZ;
  • 天线:鞭状天线、10 dB螺旋天线;
  • 灵敏度:-90 dB(或与0 dB传感器开阔地通信距离>300米);
  • 供电电压:DC 9~24V;
  • 工作电流:<60 mA(12 V);
  • 工作环境温度:-20℃~+65℃;
  • 可管理传感器数量:65536个;
  • 通讯接口:RS-485;
  • 平均无故障工作时间(MTBF):>50000小时;
  • 安装支架/底盖材料:不锈钢;
  • 主壳体材料:增强型ABS塑料;
  • 天线外壳材料:增强型ASA树脂;
  • 外形尺寸:300mm×125mm×125mm;
  • 防护等级:IP68;
  • 安装方式:支架固定。  

案例科学性和创新性

1、物联网技术实现数据的采集。无线的方式实现对机柜内部温度、湿度的采集,同时实现对机房整体温湿度、门禁、水浸、各配电回路电量等数据的采集;通过IP网络,采用SNMP、IPMI技术,实现对空调、UPS、路由器、交换机、PDU、服务器等设备相关数据的采集,对机房现有布线改造,系统部署简单。

2、三维人机界面展示,设备及机房运行环境,特别是与数据中心能效评估所需数据环境,如温湿度云图、服务器负载情况等,展示更加逼真,操作更加清晰明了。

3、通过CFD(Computational Fluid Dynamics)技术对数据中心气流分布进行分析,发现气流滞留点,能有效改进数据中心布局提供依据。

4、对机房相关设备建立线路损耗测量模型、电能质量测量模型、能源使用效率模型,对机房的能源使用情况进行建模分析,并提出节能措施,部分节能措施可控。在掌握相关运行数据的基础上,建立绿色数据中心能源使用效率评估体系。

 

所包含的知识产权数量

发明专利:

  1. 基于物联网技术的数据中心动力环境监测系统及方法(专利号:201310296679.9)
  2. 一种数据中心节能系统的数据中心节能方法(专利号:201210331232.6)
  3. 一种基于虚拟IT资源分配技术的数据中心节能系统及方法(专利号:201310296679.9)
  4. 腐蚀性气体对数据中心设备影响的实时评估系统及方法(专利号:201310435898.0)

软件著作权:

        山东省计算中心数据中心综合监控和能效评估管理系统[简称:绿色机房管理系统] 登记号:2012SR071570

获奖及相关荣誉证书情况

(已取得国家和省部级相关奖项等)

 

标准化需求

需标准化有关机房节能标准

案例经济效益和社会效益

        目前,传统机房环境监控系统仅能进行粗颗粒度的管理,无法做到精细化管理。国内数据中心的PUE平均值基本都在2.5以上,欧美地区的PUE普遍值1.8以下,20~30%节能空间。本项目的成功实施,将有助于实现数据中心的动力系统精细化管理、实现节能降耗目标,且随着我国绿色数据中心概念的普及、国家和大众节能意识的增强,产品可被市场广泛接受,将实现更大的经济效益。

        本案例的实施,积极响应国家政策,实现能源的合理利用,减少能源的消耗,促进国家十二五规划有关节能减排约束性指标的完成;有利于改善大气热环境,实现可持续发展;是建设节约型、和谐型社会的需要,且有利于机房节能工作的建开展,因此,本案例的实施节约能源同时,符合国家可持续发展政策,带来的经济、社会效益巨大。

案例推广前景

        国内通信行业五大运营商通信机房总数量约为25万个,且每年以3%的速度持续增长,其它行业的机房数量也在增长,所以机房节能的潜力非常大,市场前景非常可观。

 

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