摘 要：電力物聯網的建設對電網業務和新興業務的發展起到了重要的推動作用，同時，它也將進一步促進能源互聯網生態圈的全面形成，實現共建、共治、共享。依托電力物聯網建設，數據中心的發展也得到了分析和展望。在電力物聯網的支撐下，數據中心的發展前景展現出更加多樣化的可能性。

關鍵詞：電力物聯網; 數據中心; 能耗管理; 監測系統; 節能

0引言

數據中心PUE值應限制在1.3以下。電力物聯網技術的提出，為解決數據中心能耗管理可以為電力用戶提供更高質量的服務。本文首先分析了目前數據中心能耗管理的未來研究方向。

1電力物聯網

1.1電力物聯網的主要特征

電力物聯網擁有將能源系統全周期內的各環節設備、用戶的全狀態感知以及全業務穿透的強大能力，具有以下3個特征。全面感知：電力物聯網可以對電力生產、輸送、消費、管理等環節的信息進行全面智能識別，通過信息采集、匯聚處理，實現全過程、資產全壽命、客戶全方位的感知。可感知性：通過射頻識別、傳感器、二維碼等感知、捕獲、測量技術對物體進行實時信息的采集，再利用相關設備進行及時反饋，使得人們可以對配電網中的每一個流程運行情況進行實時掌握，避免其他干擾因素導致的系統紊亂，降低配電系統出現突發故障的概率。IP互聯：傳感器之間、傳感器與應用系統之間通過電力物聯網標準化通信協議與通信網絡，實現信息有效傳遞與交互。

1.2 電力物聯網的架構體系

電力物聯網架構體系可分為感知層、網絡層、平臺層與應用層。其架構如圖1所示。感知層是電力物聯網的物理基礎，一般包含中心及一體化云平臺等，重在實現電力終端物聯管理、對采集數據進行深度挖掘及高效處理數據信息。應用層是電力物聯網的價值實現層，分為對內業務和對外業務。對內業務包括提高客戶服務水平、提升企業經營績效、提升電網運行經濟性和穩定性、提升新能源滲透和消納等; 對外業務包括建設綜合能源智慧服務平臺、建設綜合能源生態環境、建立數據共享服務等。

2數據中心能耗管理研究進展

2.1數據中心能耗

數據中心能耗降低的重點在于減小空調系統和 UPS 供電系統的能耗。

數據中心熱島效應，造成大量的能量損耗; 空調分布位置和控制策略不合理，導致空調制冷效率低。

2.2 基于物聯網的數據中心監測系統

基于物聯網的數據中心網絡監測系統為確保數據中心的穩定和安全，提供了全面的解決方案。這個系統對數據中心的各種設備（如服務器、交換機、防火墻等）及環境進行集中監測和管理，包括動力系統、環境系統和安防系統等關鍵參數。 在動力系統中，該監測系統能實時監控UPS、空調、市電等設備的狀態，并在異常發生時及時告警。另外，對于新風機和發電機等設備，系統也能進行實時監控，確保其運行正常。 對于環境系統，該監測系統則主要監控溫度、濕度、煙霧等環境參數。一旦發現異常，例如溫度過高或濕度過大等，系統就會立即告警，并聯動相應的設備進行調整，例如開啟空調或除濕機等。 在安防系統方面，該監測系統可以實時監控門磁、紅外人體檢測、震動等安防設備的工作狀態。一旦發生異常情況，例如有人闖入或設備故障等，系統就會立即告警，并通過聯動相應的設備進行處置，例如啟動報警器或攝像頭等。 在數據中心環境中，該監測系統能夠通過云平臺遠程監控和管理各項參數，并能將歷史數據、報警事件等信息記錄在云平臺中。這樣，運維人員無需實時在機房值班，通過遠程聯網登錄管理云平臺就能查看機房情況。

2.3基于電力物聯網架構的數據中心能耗管理設計

電力物聯網技術為數據中心綜合系統架構如圖3所示。

該數據中心系統，其架構如圖4所示。

該架構對各種信息數據進行整合，實現各種監測數據信息的一體化，提升數據中心的數據計算、數據存儲、終端設備等的安全系數。

電力物聯網技術的技術架構可以分為“云、管、邊、端”4部分。

1. 云：這是電力物聯網的云側，由物聯管理平臺、APP管控服務中心以及業務應用系統組成。物聯管理平臺可以對邊緣物聯代理進行統一管理，主要功能包括設備檔案管理、注冊管理、在線狀態監控、告警信息管理、容器管理、APP管理等。

2. 管：這是電力物聯網的管側，主要指無處不在的通信網絡，包括無線公網、光纖、HPLC等。

3. 邊：這是電力物聯網的邊側，指的是邊緣計算，即邊緣物聯代理設備。

4. 端：這是電力物聯網的端側，它涵蓋了智能傳感、智能儀表和家用電器等。

通過“云、管、邊、端”的協同工作，電力物聯網技術實現了對電力設備和系統的全面監測和管理，有助于提高電力系統的運行效率，降低運營成本，并為各類用戶提供更加智能便捷的服務。

2.4研究進展

2.4.1 解決電力設備監測的挑戰：電力設備數量龐大、分布范圍廣泛，傳統電力系統對數據進行有效管理面臨諸多困難。LPWAN技術的引入，使得對電力設備的遠程、低功耗監測成為可能。該技術具有傳輸距離遠、功耗低、網絡連通性好等優點，能夠有效地解決傳統無線通信技術無法解決的問題。

2.4.2 邊緣計算的優點：邊緣計算是一種將計算任務從云端推向網絡邊緣的技術，其優點在于減少了數據傳輸的延遲，提高了數據處理效率。在電力設備監測中，通過在終端設備上部署分布式邊緣網關，可以對電力設備終端數據進行就地分析和處理，避免了大量數據的長距離傳輸，節省了帶寬，同時也提高了電力巡檢的效率。

2.4.3 “云、管、邊、端”一體化管控的平臺架構：這種架構將云計算、通信網絡（管）、邊緣計算（邊）和終端設備（端）有機地結合在一起，形成了一個一體化的管控平臺。其中，云計算負責大數據處理和存儲，通信網絡負責數據的傳輸，邊緣計算負責數據的就地處理和分析，終端設備負責數據的采集和設備的控制。

2.4.4 應用場景的示范：你們的應用場景非常具有創新性，如圖5所示的監測節點可以靈活部署，構建廣泛的監測網絡。這種網絡可以覆蓋到每一個電力設備，實現對設備的實時監測和管理。例如，如果一個電力設備出現故障或者異常情況，那么這個信息可以立即通過LPWAN網絡傳輸到邊緣網關，邊緣網關在接收到數據后可以立即進行分析和處理，然后將處理結果反饋給云端，云端在接收到數據后可以立即進行相應的處理和響應。

應用場景示意如圖5所示。采用LPWAN技術，可使環境監測節點靈活部署，構建廣泛的監測網絡;采用分布式邊緣網關對電力設備終端數據進行分析和處理，提高了電力巡檢的效率。

此外，本研究團隊在已構建的電力物聯網數據中心能耗管理進行優化。

3高校綜合能效解決方案

3.1校園電力監控與運維

集成設備所有數據，綜合分析、協同控制、優化運行，集中調控，集中監控，數字化巡檢，移動運維，班組重新優化整合，減少人力配置。

3.2后勤計費管理

采用先進的網絡抄表付費管理技術，實現電、水、氣等能源綜合計費，實現遠程抄表、費率設置、賬單統計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設置補貼方案。通過能源付費管理方式，培養用能群體和部門的節能意識。

3.2.1宿舍用電管理

針對學生宿舍用電進行管理控制：可批量下發基礎用電額度和定時通斷功能；可進行惡性負載識別，檢測違規電氣，并可獲取違規用電跳閘記錄。

3.2.2商鋪水電收費

針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進行預付費管理。

3.2.3充電樁管理平臺

充電樁在“源、網、荷、儲、充”信息能源結構中是必不可缺的。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必不可缺的一部分。

3.2.4智能照明管理

通過對高校路燈的全局監測，提供對路燈靈活智能的管理，實現校園內任一線路，任一個路燈的定時開關、強制開關、亮度調節，以及定時控制方案靈活設置，確保路燈照明的智能控制和高效節能。

3.3能源管理系統

針對校園水、電、氣等各類接入能源進行統計分析，包含同比分析、環比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。

按校園建筑的分類進行采集和統計的各類建筑耗電數據。如辦公類建筑耗電、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等，對數據分門別類的分析，提供領導決策，提高管理效能。

構建符合校園節能監管內容及要求的數據庫，能自動完成能耗數據的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及系統性的能耗審計報告，能夠監測能耗設備的運行狀態，設置控制策略，達到節能目的。

3.4智慧消防系統

智慧消防系統具備火災初期自動報警功能，能夠自動感知火災及泄漏等風險，通過數據分析，可以實時發送預警信息。該系統還與消防中心報警器相連接，當發生火災時，能夠立即發出報警信號，顯示火災的位置或區域代號，同時管理人員會立即啟動火警廣播，組織人員安全疏散。智慧消防系統還能聯動自動滅火控制柜，關閉防火門以封閉火災區域，并自動噴灑水或滅火劑滅火。另外，該系統還開動消防泵和自動排煙裝置，盡可能減少人員傷亡和財產損失。智慧消防系統通過智能化、自動化的方式，提高了火災預警和應對能力，有效降低了火災風險。

4.平臺部署硬件選型

4.1電力監控與運維平臺

	AcrelCloud-1000	AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個中心，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
智能網關		Anet系列	8個RS485串口2kV隔離，2個以太網接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協議、支持多中心不同數據服務要求，支持斷點續傳，裝置電源:220VAC/DC。

	ANet-2E4SM	4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊,可擴展16路。
10KV進/饋線		AM6-L	相間電流速斷保護，相間限時電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警。
10/0.4KV變壓器	AML-S	分合閘位置、手車工作/試驗位置、接地刀閘位置、硬接點信號(保護跳閘、裝置告警、控制回路斷線、裝置異常、未儲能、事故總等)、報文(過流、過負荷、超溫報警、過溫報警、裝置告警、PT斷線、CT斷線、對時異常等)、遙控開關、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、跳閘、故障電流電壓)等。
35kV/100kV/6kV間隔智能操控、 35kV/10kV/6kV傳感器

	ASD500	一次回路動態模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控制及顯示（標配一路強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、柜內照明控制、RS485接口、高壓柜內電氣接點無線測溫。
35kV/10kV/6kV傳感器			合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米；
35kV/10kV/6kV間隔電參量測量

4.2.3智能照明管理

	ASL220-S系列	1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動控制，輸出狀態液晶屏顯示。 4、2路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。 5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、35mm標準導軌式安裝
按鍵面板		ASL220-F1/2	1聯兩鍵 1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電； 2、1聯2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選； 3、每個按鍵支持長按、短按功能，均可實現開關、調光、場景控制； 4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)； 5、86底盒安裝
探測器		ASL220-PM/T	PIR+照度傳感器 1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V； 2、特殊運算電路，可通過紅外感應探測到人體動作； 4、安裝方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產品外露尺寸：ф80mm*2.5mm
備用照明	雙切箱		ASL210-S系列	1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出。 4、1路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號，1路485通訊。 5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、消防聯動啟動一般照明（備用照明）。 7、35mm標準導軌式安裝
應用場景	產品	型號	功能
普通照明	配電箱

	ASL220-S系列	1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動控制，輸出狀態液晶屏顯示。 4、2路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。 5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、35mm標準導軌式安裝
按鍵面板		ASL220-F1/2	1聯兩鍵 1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電； 2、1聯2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選； 3、每個按鍵支持長按、短按功能，均可實現開關、調光、場景控制； 4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)； 5、86底盒安裝
探測器		ASL220-PM/T	PIR+照度傳感器 1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V； 2、特殊運算電路，可通過紅外感應探測到人體動作； 4、安裝方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產品外露尺寸：ф80mm*2.5mm
備用照明	雙切箱		ASL210-S系列	1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出。 4、1路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號，1路485通訊。 5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、消防聯動啟動一般照明（備用照明）。 7、35mm標準導軌式安裝
IP網關

5結束語

電力物聯網建設對于電力行業發展具有重大的價值和意義。基于電力物聯網建設的數據中心建設提供了參考，為后續研究指明了方向。

【參考文獻】

【1】李康，李欣，張子凡，龐成鑫.基于電力物聯網建設的數據中心能耗管理研究［J］上海電力大學,2021,6(37):241-246.

【2】何士爽.綠色互聯網數據中心機房節能方案［J］.電信技術，2012(3)：61-63．

【3】安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版.

【4】安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.

審核編輯 黃宇