淺析數據中心照明係統方案分析與應用

簡婷

摘要：數據中心在我國屬於用電大戶，其耗電量占全社會的2%左右。數據中心耗電量較高的主要部分是照明係統，若未對照明係統能耗采取有效的控製措施，將導致數據中心的運維成本增加，在情況嚴重時，甚至將破壞環境。為了控製數據中心的能源消耗，文章以數據中心的照明係統作為切入點，研究照明係統的不同照明方案（包括傳統照明係統、檢測式照明係統以及智能照明係統方案1和方案2），並從多個角度對比照明係統的應用效果。*終確定智能照明係統方案2更適合用於數據中心，可促進數據中心的節能降耗。

關鍵詞：智能照明係統；照明模式；數據中心

     在我國能源緊缺問題不斷惡化的背景下，數據中心照明係統易造成能源浪費，降低其照明係統能耗逐漸受到社會關注。智能照明係統是以多項先進手段為基礎的照明係統，其能夠科學控製照明，降低照明係統產生的能耗，為數據中心的整體效益提供保障。為了提高智能照明係統的應用效果，應深入研究該係統，科學建設智能照明係統，從而滿足數據中心的照明需求，進而促進社會經濟的可持續發展。

1.1傳統照明係統

      傳統照明係統結合使用照明配電箱與照明開關控製燈具。在數據中心的機房一般結合機櫃布局設置燈具，將燈具排列到冷通道與熱通道。在通常情況下，考慮到照明燈具在控製與路線方麵的需求，工作人員在設置數據中心機房的照明時，大多選用1路燈具共用斷路器與按鈕開關的設置方式。在傳統照明係統的照明配電箱中，總斷路器將控製房間內部全部燈具的供電，而按鈕開關與分支開關將控製1路或多路燈具。

1.2檢測式照明係統

     檢測式照明係統能夠在原有照明配電模式的基礎上，引入相應的控製器與傳感器。檢測式照明係統可根據性質分為手動模式與自動模式兩種模式。在實際應用中，若控製器處在自動模式，傳感器將接收信號，控製器將在傳感器接收信號後選擇是否開啟燈具。工作人員通過設定控製器與傳感器的邏輯控製燈具，不需要采用按鈕開關燈具[1]。若控製器處在手動模式，傳感器將無法參與照明係統的運行過程，需要通過按鈕控製燈具的開關。

1.3智能照明係統

      智能照明係統能夠充分結合網絡技術、傳感器技術與智能控製技術等，並深層次挖掘不同技術的核心價值，以此控製照明燈具，全麵提高能源節省效果，保障數據中心的整體效益。分析市場，可發現較為成熟的智能照明係統大多具備工作模式管理、能源管理及遠程操作等多項功能，且具有良好的應用效果。

1.3.1方案1

      智能照明係統的方案1如圖1所示。方案1使用PoE交換機將能源輸送到傳感器中，在傳感器傳輸與探測信號的過程中，能夠持續為燈具供電，滿足其對電能的需求。在信號被PoE交換機接收後，該設備將根據自身的工作模式，科學管控燈具，儲存與分析全部燈具的運行信息，實施閾值告警。智能照明係統能夠與數據中心的動力環境監控係統連接，進而為工作人員統一化管理基礎設施提供保障。

       在實際應用中，應綜合考量後設置*低照度。在機房內部無人的情況下，將照度控製在正常照度的1/5；在人員進入傳感器的範圍時，應確保燈具的照度轉變成正常數值；在人員離開傳感範圍後的1min，使燈具的照度自動變成1/5的正常照度。

圖1智能照明係統方案1

 

1.3.2方案2

      智能照明係統的方案2如圖2所示。方案2結合圖1智能照明係統方案1了安防係統，在實際應用中，係統中的紅外攝影機能夠調查內部人員的移動信息，發送能夠使燈具開啟的信號。動力環境監控係統能夠依照需要傳遞信號，使信號到達相應的控製箱。控製箱能夠結合信號的具體內容，開啟對應區域的燈具；在人員未在區域內移動時，控製箱會使區域內的燈具關閉。該智能照明係統利用科學利用數據中心現有係統，為跨係統結合提供支持，提升係統的智能化程度，合理控製成本，減少資源浪費問題。

圖2智能照明係統方案2

      照明係統在數據中心有重要地位，但部分工作人員未正確認識照明係統的重要性。為幫助工作人員對照明係統形成正確認知，提高照明係統的科學性及合理性，實現能耗控製，文章展開研究，分析、對比不同照明係統的應用。數據中心的照明係統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後備電源，並在供電出現故障問題時，依舊保持良好的工作狀態。在文章研究的案例中，4個機房的照明係統組成均是10路照明[2]。

2.1供電方式

      傳統照明係統、檢測式照明係統及智能照明係統方案2均利用220V市電供電，但也有差別。檢測式照明係統中有控製器與傳感器，通過配合使用控製器與傳感器，為照明係統電源的開斷提供保障，工作人員在突發狀況發生時，將通過手動方式控製照明電源；智能照明係統方案2中，燈具可以使用配電箱，可以增設控製模塊，保證燈具處在正常工作狀態。

      在智能照明係統方案1中，所有燈具能夠與相應的電源係統建立聯係，並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係的情況下，係統各部分將保持在管理範圍內，並成為綜合布線的組成部分。

      除智能照明係統方案1以外的其他係統，均能夠以UPS的方式供電（日常照明使用市電），這使供電係統的複雜程度顯著提高；智能照明係統方案1中用於應急與日常生活的照明能夠通過UPS的方式供電，供電係統不複雜，但UPS的容量足夠大。

2.2設計複雜程度

      智能照明係統方案1組成部分較多，主要有管理平台、網絡及傳感器等，且對設計有較高的要求，複雜程度較高；智能照明係統方案2的組成主要有以聯動的形式調試的安防及照明係統，其較依賴安防係統的信號，且具有較高的調試操作難度；檢測式照明係統中存在傳感器及控製器，在設計方麵的複雜度略高於傳統照明係統；傳統照明係統的結構*簡單。

2.3施工難度

       在施工難度方麵，智能照明係統方案1能夠保持在綜合形式的布線範圍內，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的施工難度與傳統照明係統的施工難度差不多，均不高；考慮到檢測式照明係統具有的各項特征，其合理設置控製器與信號線等，並接入配電箱，故而檢測式照明係統的施工難度顯著高於其他係統。

2.4調試難度

      在調試難度方麵，傳統照明係統的調試中僅需要檢測照明燈具與強電線路，難度*低；檢測式照明係統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；智能照明係統方案1的調試檢測弱電線路、傳感器功能、燈具等，智能照明係統方案2與安防係統建立聯係，因此智能照明係統的調試難度較高。

2.5成本

     在成本方麵，智能照明係統方案1的成本是傳統照明係統的2～3倍；檢測式照明係統的成本是傳統照明係統的1.5倍左右；智能照明係統方案2的成本與傳統照明係統大致相同。

2.6運維管理

     目前數據中心的各方麵正在不斷發展，其運維管理的標準化與規範化水平正在不斷提高，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。從現實角度出發，可發現基礎設施出現故障的可能性較高，在發生故障問題的情況下，運維管理人員采取相應措施，及時發現和定位故障，並對其進行科學處理，防止故障問題的發生與處理對其他設備與係統的正常運作產生影響。

      智能照明係統方案2、傳統照明係統及檢測式照明係統的燈具多應用串聯形式，即通過1個開關控製1路燈具。這種形式不具備科學性及合理性，可能受到機房係統故障的幹擾[3]。在智能照明係統方案1中，管理平台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現設備的問題，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控係統對傳統照明係統、檢測式照明係統及智能照明係統方案2的能效實施監管，而智能照明係統方案1的處理方案較成熟，其相應的後台軟件能夠依據具體需要開展能源管理工作，並全麵分析數據內容，支持工作人員分析數據中心的能效。

      工作人員處理傳統照明係統的故障問題時，可以在短時間內完成故障的定位與排除操作。在檢測式照明係統中，考慮到控製器與傳感器的問題將對機房照明係統造成不良影響，故障的定位與處理難度將顯著提高。在排查智能照明係統方案2的故障問題時，工作人員結合使用安防係統，以高效排查問題。在智能照明係統方案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高效完成相應問題的排查與處理工作。在線路出現故障時，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，在智能照明係統方案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

     傳統照明係統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，造成嚴重的能源浪費。檢測式照明係統能夠通過傳感器控製回路。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係統。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；在人員離開感知範圍時，回路將在1min後熄滅。智能照明係統方案1能夠對單獨的傳感器進行設置，並在傳感器感知到人員移動時，將照度調整到正常範圍，而其他燈具將繼續保持以往的工作狀態；在人員離開感知範圍後，燈具的照度將在1min內轉變成正常照度的1/5。智能照明係統方案2能夠使用攝像頭偵測機房內部的人員實際狀況，並控製機房內部的燈具開關。

      分析不同照明係統的能耗可發現，檢測式照明係統的月平均用電量為57.42kW·h；智能照明係統方案2的月平均用電量為55kW·h；智能照明係統方案1有較強的優化價值，對其采取優化措施後，照明係統的能耗將降低，如在實際工作中將該係統設置成“人來燈亮，人走燈滅”的照明模式，則係統的月平均用電量為25kW·h。

3.1軟件介紹

      數據中心人流較少，麵積大，機房多，合理使用照明控製係統，通過感應控製做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決照明用電。

      係統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、幹接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

      安裝在控製現場的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能麵板。有人經過可以設定紅外感應控製亮燈，人離開後在設定的時間內熄燈，智能麵板等手動控製設備，可實現自動控製、現場控製和值班室遠程控製相結合。

3.2 智能照明係統

 

     綜上所述，智能照明係統方案2與現有機房照明係統具有較高的匹配度，因此在數據中心中應該重點應用智能照明係統方案2，對其進行合理應用，以此控製數據中心能耗，保障整體效益，全麵降低成本費用。

【參考文獻】 

【1】董淑紅.數據中心照明係統方案對比分析[J].光源與照明,2022(5):92-94

【2】蔣歡.智能照明係統的優勢及應用[J].光源與照明,2021(1):21-22.

【3】安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版

作者簡介：簡婷，女，現任職於韦德1946网址，主要從事數據中心的設計與應用。