互联网数据中心（Internet Data Center，IDC）业务依托于数据中心，是某电信运营商的重要收入组成部分。伴随国家“节能减排”“双碳”等一系列战略的提出，某电信动环团队从配电、暖通等角度入手，开展数据中心节能技改工作，取得了显著成效。但针对旧有大型数据中心，受限于机械电表、引电路由、网管系统等条件限制，数据中心能耗计量通常采用人工定时抄表的方式进行，不具备楼宇能耗的动态监测和展示能力，亦无法有效验证节能厂商报告数据的真实有效性，给数据中心能耗管理带来较大困难。
某电信原动环监控运维方式为：动环集成商负责自身的系统网管和现场硬件，通过私有协议，完成硬件安装、数据接入、网管呈现工作；监控班组对若干动环集成商网管PC 终端进行数据运维工作；老旧局站内机械电表不具备通讯口，数据无法采集到动环网管。对此，北京公司于2019年引入DCIM网管，通过C 接口整合原有网管动环数据，并定制省公司B接口规范，实现新建站FSU 直通DCIM 系统服务器。
能耗系统建设表面上是对基础动环数据的一次加工提纯，实际上是对软硬件和现场施工能力的一次综合考验，针对老旧动环系统集成的数据，有5个方面的问题亟待解决，分别为物理工程量、数据标准化、数据并发量、系统运算力、呈现精炼性。这要求我们要明确具体数据采集需求，勘察协调物理补点可行性，切分现场与网管侧工作界面，规划能耗数据呈现方式，系统闭环管理能力输出等多个方面内容，实现数据可用，系统可控。
1 项目整体规划
以数据中心A为试点，能耗系统在存量动环数据的基础上，进行B接口改造和定制化补点，将能耗数据标准化，绕开系统间C接口对数据并发能力的限制；拆分机楼级UPS、直流、配电损耗、照明、冷机、冷塔、水泵能耗；拆分机房级IT列头柜、空调配电柜、照明配电箱、水冷分摊、配电损失能耗；融合机房内建筑结构、基础设施物理信息，以及机房温湿度、空调进排风、进出水、风机转速等暖通设施指标；整合自然冷、CO₂载冷、间接蒸发冷等已落地节能设施运行功耗，进行实时集约化展示分析。集约楼宇基础设施能耗数据，整合已有节能项目能耗数据，实现数据中心机楼、机房级能耗指标的实时监测。
伴随数据中心业务量动态变化，对各节能子项推进过程中的能耗指标进行实时监测管理，确认碳排放指标、PUE等关键指标降低的可靠性和有效性。以IDC机房为单位，围绕降低机房PUE的指标，探索IDC机房空调运行工况与机房能耗及PUE指标匹配模式，对标业内先进友商，探索机房PUE模型最优解，进而推进整体局站的节能减排工作。
2 数据集成
2.1 设备及测点
能耗系统的建设依托于数据，数据自设备产生。围绕机楼、机房级能耗指标的采集运算，我们活用高低压负荷输出柜与机房内各类列头柜，共梳理出7种要增补测点的设备。
为使测点数据在集成上线和查询统计过程中更为清晰，我们从有功电度、有功功率、暖通数据入手，针对重要设备内关键能耗测点进行梳理和标准化编码。有功功率数据可实时反映数据中心能耗运营情况，指导运维人员管理调优；有功电度数据累计能耗用量，反映数据中心一段时间内整体能耗情况和平均指标；暖通数据聚焦机房内空调和温湿度 数据，反映暖通系统运行与能耗指标相关性，给设备运行调优提供决策依据。
2.2 采集器增补
通过现场勘查，能耗补点主要涉及8类采集设备。增补的地点包含配电室、IT机房、综合机房、照明竖井。增补场景分为两种：一是机房智能电表全量具备情况下，只需要修复或更换故障电表，更换FSU 采集器，更新通讯协议，关键测点通道标准化编码即可；二是部分电表缺失情况下，除了基础操作外，还需要额外协调客户或业务部门进行双路倒换。针对照明通道的补点，优先利旧机房内照明配电箱内空调进行传感器增补，若不具备则协调物业在楼层照明间对应空开处增补能耗测点。
3 系统设计
3.1 算法定制
楼宇级能耗指标应具备总括性、典型性，各指标间数量级应具备可比性，主要包含全局PUE、全局IT、配套暖通、机房照明、配电损耗5个指标，涉及公式如下。其中：全局PUE的分子为与机房IT设备运行直接或间接相关的能耗总量，未考虑公共区域照明、电梯、生活水泵等非生产负荷；全局IT从IDC托管机房和电信自有网络机房负荷；配套暖通综合考虑冷站和机房内空调末端风机负荷，为机房水冷分摊基数；楼宇配电损耗为配电室低压负荷输出柜（UPS）与各IT 机房列头柜电表能耗总和做差得出，为机房配电损耗分摊基数；节能项目为间接蒸发冷、CO₂ 载冷、自然冷源等单独计量工程能耗。
全局PUE=(全局IT+配套暖通+机房照明+节能项目)/全局IT（1）
全局IT= 全局UPS+ 全局直流 （2）
楼宇配套暖通=冷冻机组+冷却塔+水泵+电子阀门+空调配电柜 （3）
楼宇配电损耗=低压柜输出UPS-机房列头柜（4）
楼宇节能项目=间接蒸发冷+CO₂载冷+自然冷源+其他 （5）
机房级能耗指标要能如实反映机房基础设施特点，区分、拆解IT、暖通、照明类别能耗，主要包含机房IT、配电分摊、水冷分摊、节能项目分摊、空调配电柜、机房照明6类能耗指标以及机房暖通运行指标。其中机房IT 为所有列头柜电表能耗值之和；配电分摊、水冷分摊和节能项目分摊为依据机房IT实时负载占比，分别计算出UPS 自损和线损，水冷系统，节能项目实时能耗在机房内的分摊量；暖通系统运行指标为重点关注对象，在计量能耗数值的同时也反映机房环境的安全性，包含空调送回风、进出水、风机转速、机房温湿度等测点数据。
单机房PUE=(机房IT+配套分摊+水冷分摊+节能项目分摊+空调配电柜+机房照明)/机房IT（6）
配电柜分摊=楼宇配电损耗×（单机房IT列头柜总功/下游列头柜总功） （7）
水冷分摊=楼宇配套暖通×（单机房列头柜IT/全局IT） （8）
节能项目分摊=楼宇节能项目×（单机房列头柜IT/全局IT） （9）
3.2 能耗预警
对标北京市发改委《关于进一步加强数据中心项目节能审查的若干规定》（京发改规〔2021〕4号）文件要求：对于超过标准限定值（PUE值1.4）的数据中心，将按《北京市完善差别电价政策的实施意见》（京发改〔2015〕1359号）中超过单位产品能耗限额的情形，确定执行差别电价单位的名单，并通知北京市电力公司按月征收差别电价电费。能耗系统应具备闭环管理能力，从机楼、机房两个角度，围绕1.4和1.8两道红线值产生能耗预警，及时通知局所维护班组，协调各方资源及时制定PUE优化措施，保障节能项目效益稳定性。
4 系统应用
现场施工与系统开发同步进行，以机房为单位，数据集成并编码后网管侧在集中监控模块验证数据有效性，系统后台设置算法，关联测点数据。考虑到接口数据并发量，系统每间隔1h采集数据入库，前台呈现上1h采集的实时数据。网管数据采集对无效数据设置通讯告警机制，支撑基础数据管理。
系统界面自上至下分为整体指标、机房指标、机组组态3个功能区。整体指标区内，除楼宇实时PUE 值外，还可以并行对比IT、暖通、照明等各类生产负荷；机房指标区以“行”区分机房，录入机房面积、空调数量、额定制冷量等静态基础信息同时，呈现上1h数据库内动态数据；机组组态区呈现机房指标区内所点击机房相关指标，通过饼状图、折线图的方式反应机房内各类设备功耗占比，以及机房PUE运行曲线。机房指标区内，单机房PUE计算出后，与阈值进行比较，并通过“治理效果评价”以不同的组态图形加以呈现。
5 总结建议
系统依托于B接口规范和编码表，在适度改造工作量的基础上完成了能耗数据的标准化集成，保证了数据通讯质量和扩容能力。现场施工与系统建设历时4个月，也是对基础动环数据中能耗数据的一次扩充和梳理。
能耗数据在放映业务发展量的同时也体现了数据中心供配电、暖通、公共设施配合情况。伴随着集团“云改数转”战略的推进，动环数据作为“O”域重点数据，我们在提炼的基础上也要主用挖掘，探索数据价值。
能耗监测系统的建设不仅是相应政府部门要求，也是以IDC 机房为单位，集成基础设施能耗运行数据，积极向标业内先进友商沟通，探寻不同场景下机房PUE 模型最优解，推进整体局站的节能减排工作。能耗监测模块对各节能子项推进过程中的能耗指标进行实时监测管理，保证碳排放指标、PUE 等关键指标降低的可靠和有效性。
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