حل إدارة كفاءة الطاقة الشاملة لمراكز البيانات AcrelEMS-IDC - دراسة حالة لمشروع في منغوليا الداخلية لشركة تشاينا موبايل

مقدمة عن مراكز البيانات

تُعدّ مراكز البيانات من البنى التحتية الأساسية في المجتمع الحديث، إذ تدعم العديد من الأعمال والتطبيقات الرئيسية، مثل الحوسبة السحابية والبيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي. مع ذلك، يُعدّ استهلاك الطاقة في مراكز البيانات مرتفعًا للغاية، حيث يُقدّر أن استهلاك الطاقة في مراكز البيانات العالمية يُمثّل حوالي 2% من إجمالي استهلاك الطاقة في العالم. ولمعالجة هذه المشكلة، تحتاج مراكز البيانات إلى اتخاذ تدابير شاملة لإدارة كفاءة الطاقة، بهدف خفض استهلاك الطاقة، وتحسين استخدام الموارد، وتقليل تكاليف التشغيل. ولهذا الغرض، تم تطوير حل Acrel الشامل لإدارة كفاءة الطاقة في مراكز البيانات، والذي يجمع بين وسائل تقنية متعددة، مثل إدارة المعدات المادية، والمراقبة البيئية، وإدارة الطاقة، والتحسين الذكي، لمساعدة مراكز البيانات على تحقيق عمليات موثوقة ومستدامة.

• تحسين كفاءة الطاقة: تُعد مراكز البيانات من الأماكن التي تستهلك كميات كبيرة من الطاقة، ولذا فهي تتطلب استخدامًا فعالًا لها. يأمل المستخدمون في استخدام هذا الحل لمراقبة استهلاك الطاقة في مراكز البيانات لحظيًا، وتحديد مشكلات هدر الطاقة، واتخاذ التدابير اللازمة لتحسين كفاءة الطاقة، وخفض استهلاكها، وتقليل تكاليف التشغيل.

• ضمان استقرار وموثوقية إمدادات الطاقة: تتطلب مراكز البيانات مستويات عالية من استقرار وموثوقية إمدادات الطاقة. ويأمل المستخدمون في استخدام وظائف مراقبة الطاقة ومراقبة بطارية UPS لمراقبة معايير الطاقة وحالة بطارية UPS في الوقت الفعلي، والكشف عن انقطاعات الطاقة ومشاكل بطارية UPS في الوقت المناسب، ومعالجتها وفقًا لذلك لضمان استمرارية واستقرار إمدادات الطاقة لمركز البيانات وتجنب انقطاعات الخدمة وفقدان البيانات. • ضمان جودة الطاقة: تؤثر جودة الطاقة بشكل مباشر على استقرار تشغيل معدات مركز البيانات وعمرها الافتراضي. ويأمل المستخدمون في استخدام وظائف مراقبة جودة الطاقة وإدارتها للكشف عن مشاكل جودة الطاقة وحلها في الوقت المناسب، مثل تقلبات الجهد والتوافقيات التيار، لضمان التشغيل الطبيعي لمعدات مركز البيانات وجودة طاقة مستقرة.

• تحسين السلامة البيئية: تُعدّ السلامة البيئية لمراكز البيانات أمرًا بالغ الأهمية لحماية المعدات والبيانات. ويأمل المستخدمون في استخدام وظائف المراقبة البيئية لرصد معايير مركز البيانات، مثل درجة الحرارة والرطوبة والفيضانات، في الوقت الفعلي، والكشف عن أي خلل بيئي أو احتمالية حدوث فيضانات في الوقت المناسب، والتحذير واتخاذ التدابير اللازمة لمنع المخاطر.

• الإدارة الذكية عن بُعد: غالبًا ما تتوزع مراكز البيانات في مواقع مختلفة، مما يستدعي وجود نظام إدارة ذكي عن بُعد. يوفر هذا الحل وظائف المراقبة والوصول عن بُعد، مما يسمح للمستخدمين بالاطلاع عن بُعد على حالة تشغيل مركز البيانات عبر أجهزة مثل الهواتف المحمولة أو الأجهزة اللوحية أو أجهزة الكمبيوتر، وإجراء تحليل البيانات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها، وتحسين سهولة ومرونة الإدارة.

• تحليل البيانات وتحسينها: يأمل المستخدمون في إجراء تقييم وتحسين كفاءة الطاقة من خلال تسجيل وتحليل البيانات مثل مراقبة الطاقة، ومراقبة جودة الطاقة، ومراقبة بطارية UPS، والمراقبة البيئية، وإيجاد نقطة الاختناق في استهلاك الطاقة، وصياغة خطة معقولة لتحسين كفاءة الطاقة، والتحسين المستمر لكفاءة الطاقة وأداء كفاءة الطاقة الشامل لمركز البيانات.

مقدمة المشروع

يقع مشروع مركز البيانات في منغوليا الداخلية، وهو قاعدة ضخمة للحوسبة السحابية وتخزين البيانات. تبلغ قيمة الاستثمار الإجمالي للمشروع حوالي ملياري يوان، ويغطي مساحة تقارب 500 ألف متر مربع، بمساحة بناء إجمالية تبلغ حوالي 150 ألف متر مربع. ينقسم بناء المشروع إلى مرحلتين؛ حيث تم تشغيل المرحلة الأولى في عام 2021، بينما لا تزال المرحلة الثانية قيد الإنشاء. يضم مركز البيانات معدات موفرة للطاقة، وأنظمة ذكية لمراقبة البيئة وإدارة الطاقة، ومنصة مرنة وقابلة للتوسع لمعالجة الأعمال. يهدف المشروع إلى توفير خدمات آمنة وموثوقة لمعالجة البيانات وتخزينها للحكومات والشركات والمستخدمين الأفراد، وتعزيز تنمية الاقتصاد الرقمي المحلي وتطويره. كما سيساهم المشروع في خلق فرص جديدة ودعم التنمية الاقتصادية المحلية، وتعزيز بناء البنية التحتية المعلوماتية المحلية، وتطوير الصناعة.

حلول التطبيقات: استنادًا إلى خبرتها العميقة في أنظمة توزيع الطاقة وإدارة الطاقة في مراكز البيانات على مر السنين، أطلقت شركة Acrel نظام AcrelEMS-IDC الشامل لإدارة كفاءة الطاقة في مراكز البيانات. يُساعد هذا النظام مديري مراكز البيانات في تشغيل وإدارة أنظمة ومعدات إمداد الطاقة، كما يُساعدهم على فهم استهلاك الطاقة في مراكز البيانات لحظيًا، موفرًا منصة تقنية متطورة ودعمًا بياناتيًا لبناء معلومات الطاقة في مراكز البيانات وإدارة ترشيد استهلاكها. يوفر نظام AcrelEMS-IDC الشامل لإدارة كفاءة الطاقة في مراكز البيانات المراقبة والتحكم في إدارة الطاقة في مراكز البيانات، ويشمل ذلك بشكل أساسي مراقبة الطاقة، ومراقبة جودة الطاقة وإدارتها، وتحليل استهلاك الطاقة، ومراقبة البطاريات وإدارتها عبر الإنترنت، وغيرها من الوظائف، بهدف تحقيق إدارة ذكية لمراكز البيانات، وتحسين كفاءة استخدام الطاقة، وضمان استقرار وموثوقية إمدادات الطاقة، وضمان جودة الطاقة والسلامة البيئية، وتحقيق الإدارة الذكية عن بُعد وتحسين تحليل البيانات، مما يُقلل تكاليف التشغيل، ويُحسّن أداء كفاءة الطاقة الشاملة لمراكز البيانات، ويُعزز التنمية المستدامة لمراكز البيانات.

• مراقبة الطاقة. أ. مراقبة ظروف تشغيل المحطات الفرعية، ومفاتيح المحطات الفرعية، والمحولات، ومصادر الطاقة الاحتياطية، والمعدات الرئيسية المستهلكة للطاقة في الوقت الفعلي، وجمع البيانات من أجهزة الحماية والقياس والتحكم بالحواسيب الصغيرة، بما في ذلك المعلمات الكهربائية، وحالة المفاتيح، والتحكم عن بُعد، وإنذارات الحوادث وسجلاتها، وما إلى ذلك؛ ب. مراقبة جودة الطاقة لكل دائرة خط وارد، بما في ذلك تسجيل شكل موجة انخفاض الجهد، والتشوه التوافقي، والوميض، وغيرها من البيانات، ثم تحديد اتجاه اضطراب نظام التوزيع وإعداد تقرير تحليل جودة الطاقة؛ ج. تنفيذ وظائف مثل تسجيل الأعطال وتسجيل تسلسل الأحداث على دوائر الجهد المتوسط ​​والعالي للمساعدة في تحليل سبب العطل وتحسينه؛ د. تركيب أجهزة الحماية من القوس الكهربائي على قضبان التوصيل لمفاتيح الجهد المتوسط، واكتشاف الأقواس المعيبة لفصلها وإطلاق الإنذار بسرعة؛ هـ. مراقبة المعلمات الكهربائية وحالة مفاتيح مغذيات 0.4 كيلو فولت، ومراقبة درجة حرارة وصلات الكابلات، وملامسات قواطع الدائرة، ومعدات الجهد المنخفض والتيار العالي في المفاتيح؛ و. تنفيذ إدارة جودة الطاقة على جهد 0.4 كيلو فولت، بما في ذلك إدارة التوافقيات وتعويض الطاقة التفاعلية.

• مراقبة جودة الطاقة والتحكم بها

أ. يمكن للمراقبة الآنية عبر الإنترنت لجودة الطاقة في نظام توزيع مركز البيانات أن ترصد وتتعامل في الوقت المناسب مع ارتفاع وانخفاض الجهد وانقطاعات التيار القصيرة في نظام التوزيع. كما أنها تحلل الجهد والتيار في نظام التوزيع علميًا لتعكس جودة الطاقة الحالية بطريقة أكثر دقة وحساسية وفي الوقت المناسب، وتقلل من الخسائر الناجمة عن تقلبات شبكة الطاقة.

ب. التحكم التوافقي في جودة الطاقة لنظام توزيع مركز البيانات لتقليل الضرر وتأثير التوافقيات؛

ج. التعويض التفاعلي لجودة الطاقة في نظام توزيع مركز البيانات لتحسين كفاءة استخدام الطاقة الإجمالية.

• مراقبة بطارية UPS: أ. مراقبة جهد البطارية لضمان بقائه ضمن النطاق الطبيعي. من خلال المراقبة الآنية لجهد البطارية، يمكن اكتشاف أي جهد غير طبيعي أو منخفض في الوقت المناسب لاتخاذ الإجراءات المناسبة؛ ب. مراقبة درجة حرارة البطارية لضمان استقرارها وبقائها ضمن النطاق الآمن. قد تؤثر درجة الحرارة المرتفعة على عمر البطارية وأدائها، لذا فإن مراقبة درجة حرارة البطارية تساعد في اكتشاف المشكلات المحتملة وحلها في الوقت المناسب؛ ج. مراقبة سعة البطارية لفهم السعة المتبقية ومستوى انخفاضها. من خلال مراقبة سعة البطارية الآنية، يمكن التنبؤ بعمر البطارية وأدائها، وتحديد ما إذا كانت هناك حاجة إلى صيانتها أو استبدالها؛ د. مراقبة المقاومة الداخلية للبطارية: مراقبة المقاومة الداخلية للبطارية لتقييم حالتها وأدائها. تُعد المقاومة الداخلية مؤشرًا هامًا على انخفاض البطارية وتدهور أدائها. من خلال مراقبة المقاومة الداخلية للبطارية، يمكن اكتشاف أي عطل أو تدهور في البطارية مبكرًا؛ راقب تيار الشحن والتفريغ لحزمة البطارية لفهم حالة الشحن والتفريغ وأداء حزمة البطارية. من خلال مراقبة تيار الشحن والتفريغ للبطارية، يمكن تقييم حالة تشغيل حزمة البطارية لضمان سلامة واستقرار عملية الشحن والتفريغ؛

• الرصد البيئي

أ. مراقبة تغيرات درجة الحرارة في غرفة الحاسوب بمركز البيانات في الوقت الفعلي، والحصول على بيانات درجة الحرارة البيئية من خلال أجهزة استشعار الحرارة. توفير منحنيات درجة الحرارة والبيانات التاريخية لمساعدة مديري مركز البيانات على فهم الاتجاهات المتغيرة والتغيرات الدورية في درجة حرارة الغرفة.

ب. مراقبة تغيرات الرطوبة في غرفة الحاسوب بمركز البيانات في الوقت الفعلي، والحصول على بيانات الرطوبة البيئية من خلال أجهزة استشعار الرطوبة. توفير منحنيات الرطوبة والبيانات التاريخية لمساعدة مديري مركز البيانات على فهم الاتجاهات المتغيرة وتقلبات الرطوبة في غرفة الحاسوب.

ج. تركيب أجهزة استشعار لغمر المياه لمراقبة حدوث أي غمر للمياه في غرفة الحاسوب في الوقت الفعلي. عند حدوث الفيضان، سيرسل النظام إنذارًا فوريًا لإخطار الموظفين المعنيين لاتخاذ الإجراءات اللازمة في الوقت المناسب لتجنب تلف المعدات والمخاطر الأمنية.

د. مزود بوظيفة إنذار في الوقت الحقيقي، بمجرد أن تتجاوز المعايير البيئية مثل درجة الحرارة أو الرطوبة أو الفيضانات النطاق المحدد مسبقًا، سيرسل النظام تلقائيًا إنذارًا لإخطار مسؤول مركز البيانات.

هـ. تسجيل البيانات البيئية وتوفير وظائف التخزين والتحليل للبيانات التاريخية. يمكن للمسؤولين الاطلاع على مخططات اتجاهات تغير درجة الحرارة والرطوبة التاريخية وتحليل استقرار بيئة غرفة الحاسوب وتغيراتها بهدف تحسين استراتيجيات الإدارة البيئية.