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摘要：随着互联网、物联网、云计算以及大数据的快速发展，全球数据中心的需求急剧增加，其高能耗问题已引起各国政府的高度重视，数据中心的节能降耗问题也进一步凸显。本文描述了在青岛某运营商数据中心的动环监控系统中开发AI节能功能模块，通过该模块对机房空调进行AI数智群控，利用AI人工智能和大数据建模技术，通过采集环境数据、能耗数据、设备运行数据，预测数据机房各区域温度变化趋势以及制冷设备能效，通过动态控制制冷设备运行参数来精确匹配机房发热需求，从而实现机房空调系统运行最优。

关键词：数据中心；机房空调；动环监控系统；PUE；低碳节能；人工智能

引言

国家提出“碳达峰”“碳中和”的重要战略决策，工信部也提出坚持新发展理念，按照高质量发展要求，以提升数据中心绿色发展水平为目标，以加快技术产品创新和应用为路径，以建立完善绿色标准评价体系等长效机制为保障，大力推动绿色数据中心创建、运维和改造，引导数据机房走高效、清洁、集约、循环的绿色发展道路。数据机房运营者对数据机房节能的新诉求愈发强烈。

1 项目概况

该数据中心位于山东省，青岛市，隶属某运营商且投运已超10年，属于典型的老旧数据中心。数据中心共6层，一层为变电室，2到6层每层有3个机房和一个配电房。业主对风冷机房空调已经进行了节能改造，将冷凝侧增加了水冷换热，提高了换热效率，全年平均PUE在1.4左右。该机楼全年总耗电量约4410万kWh，其中空调耗电量约1260万kWh。

经过对该核心机楼进行详细工勘，最终选择具有代表性的5楼某机房进行本次AI节能改造的试点。

空调送风布局情况：

该机房共配置11台风冷机房空调，分别采用风帽送风和地板下送风两种送风形式。其中1#、2#空调为风帽送风，负责电源柜区域降温。其他3#-11#空调为地板下（机柜下）送风，负责IT设备区域制冷降温。

2 AI数智群控系统实施

2.1 静态改造

静态改造工作旨在：满足算法建模及控制要求，本次涉及到的静态改造内容如下：

1）增加温感39个，冷通道3个，热通道2个，安装在机柜1m高处；

2）在原动环监控平台PEIM2.0上增加AI空调节能模块；

3）现场增加一台服务器，用于部署AI节能算法；

4）增加3台4回路电表采集11台空调电量信息，并将试点机房IT用电量配置到平台；

5）原设备采集点补充，智能协议缺少：空调需要增加遥控开关测点（开机：011101、关机：011102）、压缩机状态测点（011401）、工作状态（011402）。

2.2组网方案

本次在原动环系统上实现AI节能控制，首先需要在原动环系统中增加AI节能模块，用于管理节能策略及可视化展示。其次增加的温感、电表设备接入新增加的动环硬件采集模块FSU，通过运营商专用接口协议上送试点机房动环平台，平台再通过私有协议对接AI系统控制模块，对于后续数据采集、策略下发、执行反馈，该组网方案较为灵活方便，具体组网架构如图1。

2.3节能系统部署

系统部署阶段主要完成节能软件与目标机房的采控端口调通、程序调试等工作，本次增加1台一体机。

数据采集：动环硬件采集模块FSU收集底端设备测点数据，通过运营商企标专用接口至动环平台，动环平台通过私有协议推送实时数据到AI模块；

AI策略下发：AI数智模块作为客户端发送请求到动环平台，动环平台作为服务端接收AI数智算法模块策略推送，在动环页面进行策略展示，解析调控设备指令，下发到动环硬件采集模块FSU执行动作。

3 创新点分析

3.1充分利旧，节省成本

充分利用原动环架构，在原动环平台植入能耗模块，充分发挥动环系统的数据价值，减少了底层感知设备的增加，降低组网复杂度，保护现网投资，避免了额外平台的引入，初期建设成本可节省30%，后期维护成本可节省80%。

3.2 四层安全保护机制

本次AI控制层，设计了4层安全架构，分别在底层设备、FSU层、动环平台层、算法引擎层配置安全机制，并且在FSU层、动环平台层、算法引擎层配置了不同的自动回退机制，一旦触发安全边界，系统自动下发默认策略，在节能降耗的同时保障机房安全稳定运行。

4 结束语

IoT转AIoT已成为行业发展的必然趋势，在传统的物联网系统中，设备通过互联网连接并进行数据交换，而AIOT则在此基础上融合了人工智能技术，使得物联网系统可以更加智能地感知、分析和应对环境和设备状态。本次的改造项目正是IoT转AIoT的典型应用案例，传统数据中心机房动环监控系统只监不控，主要作用有：数据采集，数据告警，数据报表等，而随着智能化要求越来越高，客户对动环的需求也在不断变化，本次在动环监控系统中植入AI人工智能技术，并增加能耗管理、安全管理、AI群控节能、数据可视化等功能，将原动环系统带来更高的智能化和智能决策能力，提升用户体验和效率，并节省了能耗，降低机房PUE。

参考文献：

[1]中国移动动力环境集中监控系统规范 FSUl规范分册

[2]基于AI的风冷精美空调节能控制技术应用与实践 《上海节能》2023年 杨超

[3]基于AI的精密空调群控节能应用研究与实践  《江苏通讯》2022年 邱帅，杨波，许军，姜宁

作者简介：余光佐（1978-），男，汉族，本科，输配电专业工程师，上海移动工程建设部基础建设管理，上海移动技术专家，主要研究领域包括：数据中心机电工程建设，数据中心相关节能减排技术，应用模块化，标准化，信息化等技术实现数据中心机电系统高效建设与安全稳定。