空调末端

信息通信

INFORMATION&COMMUNICATIONS

2019年第9期

（总第201期）

2019

(

201)

末端空调群控技术在数据中心的研究与应用

侯晓雯，

李程贵，朱林

（中国移动通信集团内蒙古有限公司，云计算数据中心,内蒙古呼和浩特010010）

摘要:介绍了当前国内外数据中心空调群控技术的发展概况,就数据中心末端空调系统现存竞争无序

、能耗浪费的问题,

提出了使用数据中心末端空调群推系统技术及逻辑功能的解决办法，并分析了该技术在数据中心节能降耗方面的重大

意义，为大型数据中心机房末端空调系统的建设提供了指导方向,具有广泛的应用前景和现实价值。

关键词:数据中心;末端空调群控;节能;可靠性

中图分类号:TP308文献标识码:A文章编号：1673-1131（

2019）09-0089-03

0引言

随着大数据时代的到来，数据中心正处于飞速的建设与

发展之中。空调系统为数据中心的IT设备提供制冷保障，

对

业务的稳定安全至关重要。大型数据中心的末端空调设备具

有数量庞大、种类繁多、

控制精度要求高的特点，且运行中的

能耗可以达到IT设备能耗的7〜13%,要有效保障机房环境的

温湿度恒定，同时保证节能降耗要求，就需要一套完善的智能

系统加以控制。

本文通过分析国内外各大数据中心空调系统的运行现状,

研究全新的末端空调群控技术，对其重要性以及应具备的基

本功能进行全面探讨。末端空调群控技术不仅可以使空调设

备始终处于有条不紊、协同一致的高效工作状态,实现精准化、

智能化、

自动化控制，而且工程实践表明，在保障数据中心空

调安全稳定运行的同时，它的应用将会带来15%以上的能耗

节省。综上所述，末端空调群控系统将是下一代绿色数据中

心的重要发展趋势。

1业内数据中心空调群控技术的发展

目前数据中心的末端空调一般是由运维人员手动进行

操作与设置，或者是由空调专业厂家做一套小范围的群控

系统

，或由动环监控厂家定制，实现空调轮巡切换功能。群

控技术虽然已经冷水机组有所应用，然而技术水平参差不

齐,很多还是处在手动控制状态，并未得到充分应用

。对于

末端空调群控技术更是一个全新的领域，国内应用基本属

于空白。

2末端空调系统运行中存在的问题

目前中国移动（呼和浩特）数据中心共配备4类6200余

台空调为IT设备提供制冷资源，其中包含3类新型空调和1

类精密空调。然而数据中心同一机房内的每台机房空调均为

独立运行

，彼此之间没有联系，常会出现如下几种情况：

（1）由于空调机组之间可能会现竞争运行的情况,有的在

制冷有的在制热；

（2）机房的冷量冗余配置时候

，仅启用少量空调大功率制

冷,反而导致能耗浪费；

（3）当机房内的某一台空调出现故障，或机房出现局部区

域过热时，其它区域的空调不能及时地做出相应的反应。

3空调末端群控系统功能逻辑

末端空调群群控技术，目的是将数据中心内所有末端空

调在安全稳定可靠的前提下进行联合群控，对空调的运行信

息进行分析、归类、处理、判断;釆用最优化的控制手段对空调

设备进行全面有效地监控和管理，解决数据中心空调系统末

端空调竞争无序、能耗浪费的问题，确保机房设备始终处于恒

温环境的同时,降低运行成本

。

目前，

数据中心已经研究出主备模式与热备模式两种

末端空调群控模式，除应具备基本的设备启停控制功能外，

还应能根据机房的员荷变化，以及设备的运行状态,综合考

虑设备在群组内最优的运行方式，对整个空调群组进行智

能控制。

图1末端辞控组网架构

3.1主备模式

末端空调群控主备模式，空调采用“

N+X”备份的原则，其

中N为主机数量,X为备机数量，正常工况下，主机保持运行,

备机处于待机（备用，风机关

）状态。主备模式下，群控系统实

时监测各空调机组运行状态，通过以下逻辑控制备用机组启

停。

3.1.1主备逻辑

按照IT设备热负荷分布情况，群控系统通过计算机房所

需制冷量，制定最佳空调节能方案，设置主、备机数量及运行

工况，并实时监控各运行空调状态，

当检测到主机故障，则控

制备用机组启动运行。

3.1.2轮值逻辑

群组中,空调按照设定的时间点进行主备机切换,备机切

换成主机，主机切换成备机，确保空调得以轮流运行,减少长

期运行带来的设备损耗，在保障机房环境温度的同时可自动

轮巡运行,均衡空调设备运行时间

,延长机房空调整体寿命。

3.1.3层叠逻辑

当群组中运行的空调机组不足以满足制冷或加热需求时,

备用空调自动启动，承担额外制冷需求，直至主用空调能够满

足相关需求后，备机再次进入备份状态。该逻辑根据当前区

域的平均温度以及各机柜的实时温度情况，启动加减机策略,

流程如下图所示：

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信息通信侯晓雯等:末端空调群控技术在数据中心的研究与应用

图2层叠逻辑流程图

⑴当“当前温度

〉

最高温度”,启动加机策略；

寻找群组中所有备用空调，如果未检测到备用空调，则发

出告警；如检测到备用空调，则找出最短运行时长的空调，并

发出开机命令；

(2)当

“当前温度<最低温度”,启动减机策略；

寻找群组中所有运行空调，如果群组中仅有一台空调运

行

，则不能关闭；如果检测到多台空调运行，则找出最长运行

时长的的空调，并发出关机命令。

3.2热备模式

末端空调群控主备模式，机房中"N+X”配置下的主备空

调均开机运行，所有空调EC风机均分制冷负荷，

空调系统的

能效比相对提升，且风机全年24小时不间断运行，能耗明显

降低。经测试研究表明:空调风量(Q)与风速(V)成正比

,而风

机功耗(W)与风速(V)的立方成正比。

Q=“K|AV="K|A("%Vo)

W=mK2AV3=nK2A(^%V0)3

V="%xy)

n—风机台数，Ki、系数，Q—空调风量，W—风机功

耗,V—风速,V-风机额定转速,n%—风机转速百分比。

热备模式下，群控系统根据当前区域的平均温度以及各

机柜的实时温度，计算出空调联动温度设定值,每台空调机组

图4温度联动逻辑流程图

(1)当“当前温度

〉联动期望温度”,空调则减小制冷量；

(2)当

“

当前温度<联动期望温度

”，

空调则增大制冷量,

具体设定温度设定值，则是根据温度联动PID算法和PID参

数设定进行计算。

3.3模式切换逻辑

群控系统的两种模式根据制冷负载率智能切换

。

如图5

所示，从两种群控模式的能效比EER曲线可以看出,当负载率

在0-50%范围内，主备模式更为节能;当负载率在50%~100%

范围内，

热备模式更为节能

。故两种模式的切换判断逻辑如下:

(1)空调群组初始运行时，系统根据制冷负载率选择工作

模式：当负载率在0-50%范围内，选择主备模式；当负载率在

50%-100%范围内

,选择热备模式。

(2)当空调群组工作于主备模式时，若制冷负载上升至

50%以上，系统由主备模式自动切换为热备模式；

(3)当空调群组工作于热备模式时，若制冷负载下降至

45%以下，系统由热备模式自动切换为主备模式。

0

10%20%3OX40%50%60%70%80%90%

100%

谢冷负教率

图5两种模式负载率-能效比曲线

4末端空调群控系统有效性分析

为全面验证末端空调群控系统的有效性，中国移动(呼和

浩特)数据中心于2018年3月至6月，在B02数据中心机房

楼进行了末端空调群控系统运行测试

。以数据中心釆用列间

空调的机房为例，具体参数配置见下表：

表1列间空调参数配置表

名称实际配覽单位

机房空调类型水冷列间空调

机房空调总数32台

封闭冷通道数4台

冷通道空调数8台

平均温度

25V—27X：r

平均度湿45%rh

%rh

制冷*冶2L9kW

耗电■/台0.9

kW

rr实际能耗200(40%负载率V360(70%负載率)kW

rr设计总能耗510

kW

4.1主备功能验证

选取负载率为40%的机房,IT总能耗为200kW,末端空调

群控系统自动选择主备模式运行。测试分为两个阶段：

⑴第一段为非空调群控模式,时|'0］：2018-1-15到2018-3-31；

(2)第二阶段为空调群控模式,时间：201841到2018-6-30。

从图6可以看出:釆用空调群控模式期间，服务器的进风

温度从20.59提高至24.8-C,在满足数据中心机房温度设计

要求的同时，实现了节能降耗。

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(201)

网站安全监控预警平台的设计与实践

郭剑锋，郝玉军

(辽宁省信息安全与软件测评认证中心

，辽宁忧阳110000)

摘要

：目前，网站监控平台已经成为了信息安全保证体系的不可或缺的组成部分

。

但是，

监控平台通常是代码扫描或接

管DNS来实现的，这类监控平台多事通过特征码比对来确认攻击行为的，存在误报率高的问题，无法感知攻击行为。本

文通过嵌入式监控模式有效地解决了目前存在的问题。为监控平台的建设开辟了一条新的道路。

关键词:嵌入式监控；

网络攻击

;攻击行为

中图分类号:TP309文献标识码:A文章编号：1673-1131(2019)09-0091-04

0引言

传统的网站安全监控平台对网站安全性的感知普遍釆用

网页爬虫+比对特征库的方式进行扫描，能够在一定程度上发

现网站存在的安全漏洞，但其最大的弊端是无法实时感知网

站的受攻击情况，以及攻击者的活动轨迹。

而这对于网站安

全监控来说，则缺少了一块及其重要的数据支撑。

实现实时

感知效果，必须对网站的所有访问行为进行分析，以捕获到最

为真实的攻击行为。

相比传统的网站安全监控平台，本平台将采取全新的安

全监测机制，使用嵌入式安全脚本釆集数据与安全监控中心

-e-AWI

-列

—5

1.151.312.152.283.153.314.15

4.35.15.316.136.3

图6末端空调群控运行前后对比曲线

4.2热备功能验证

选取负载率为70%的机房,IT总能耗为360kW,末端空调

群控系统自动选择热备模式运行。随后通过手动调节主、备

空调数量配置，对比不同的主备运行模式下，空调设备风机频

率、总功率、耗能、以及水阀开度等指标。

表2不同的主备运行模式耗能对比表

樓式

频率

EC风机

总功率

(kW)

耗电■

(kWJ>)/月

出风3

水岡开度

n用0各

65%18.7213478.422.8V1.6-3.8

(D-1)用1#76%20.988IS11136

23SX?

1.&4.0

(O-2)用2备

86%22.968

16536.96

23.10X?

1043

(n-3)用3备100%26.118792

23.1X?

3.5-5.0

由上表计算可知:当数据机房釆用列间空调制冷模式，当

单列冷通道采用n+3冗余备份方式时,风机频率达100%运行,

空调能耗为18792kW.h；当3台冷备机组转为热备方式运行

时，风机频率降低至65%,空调能耗下降至13478.4kW.h,风机

能耗下降了28.35%。

4.3末端空调群控系统效果验证

从能耗统计表显示，釆用空调群控模式后，空调能耗占比

从9.52%下降至5.35%。可见，末端空调群控系统，

有效地控制

实时联动的方式，可将完整的用户访问行为汇集到安全监控

中心进行分析，得出最为直接、精准的结果，

使得本平台能够

充分感知网站运行中最为真实的安全状况，真正意义上形成

涵盖事前

、事中、事后的完整安全监控体系，为落地相关管理

部门的信息安全监管工作职能奠定基础。

1设计原则

整体安全和全网统一的原则。该平台的系统设计从完整

安全体系结构出发，综合考虑信息网络的各种实体和各个环

节，综合使用不同层次的技术和理论，为信息网络运行和业务

安全提供全方位的监控和服务。标准化原则。参考国内外权

空调机组的运行模式，可以实现主备机、

轮值

、温度联动、热备等

功能,从而达到机房节能的目的，同时提高了机房环境安全性。

表3末端空调群控运行前后能耗对比表

末HI空调能耗

(

kWJ>)/月

rr

设各能耗

(kwj>)/月

空调能耗占比

非空调詹控横式280633

2954038

9.52%

空调髀控模式37

5.35%

5结语

末端空调群控系统通过智能化的集中联动配合控制，有效

避免机组之间的竞争运行，

使空调设备始终处于有条不紊、

协

同一致的高效状态，并寻找优化的群控策略，提高末端空调运

行维护效率，在保证空调系统高可用性的同时

，在数据中心节

能降耗方面也具有重大意义，为大型数据中心机房末端空调系

统的建设提供了指导方向,具有广泛的应用前景和现实价值。

参考文献：

[1]毛晓辉.机房空调群控节能分析[[EB/OL12018-02-16/2018-

08-01.

[2]黄毅,杨军志.大型数据中心空调群控技术的应用研究[J].

建筑电气,2016,(10).

[3]腾讯数据中心.一种推荐的空调系统运行模式调整方法.

Tencent_IDC.

[4]陈富林「

机房专用精密空调群控管理系统研究[J].科技与

创新,2016,(3).

作者简介:侯晓雯(1990-),女，硕士研究生，主要从事数据中心

空调系统运行维护工作;李程贵(1985-),男

,硕士研究生，主要

从事数据中心基础设施运行维护工作;朱林(1988-)，男，主要

从事数据中心基础设施电源系统运行维护工作。

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