智能照明系统在机房应用的可行性探析

2019-04-17方晓然

通信电源技术 2019年3期

方晓然

（招商局物业管理有限公司，广东深圳 518067）

0 引言

随着IT技术的飞速发展和网络信息化时代的到来，云计算在全球范围内大规模发展，但其高能耗、高费用、高污染等问题日益突出。机房用电主要包括照明用电、设备动力用电和空调用电三部分，其中设备动力用电和空调用电相是一种刚性需求。如果要减少机房能耗开销和碳排放量，应从照明用电着手。由于老旧机房的照明系统为建设初期设计，因此后期机房使用和设备安装过程中存在以下几方面问题：（1）照明系统控制方式简单，而机房灯具因视频照明需要24 h开启，造成电量浪费严重；（2）照度不足，即机房中安装了空调送风管路，使机房中上面一排的照明灯几乎被完全遮挡，下面一排的照明灯在风管与设备之间，光线有50%被遮挡；（3）部分灯具设置于设备上方，给通信设备安全运行带来隐患；（4）灯具布局不合理，机房看起来杂乱无章。

本文基于传统机房照明系统控制简单、照度不足以及灯具布局不合理等问题，提出了智能照明系统改造建议。将照明系统分成视频照明模式、工作模式、手动模式和应急照明模式[1-2]。通过实际工程案例，从实用性及安全性、可靠性及安全性、可维修性、年耗电量、年使用电费、年维护费、碳排放量和回收期等方面，分析采用智能照明系统前后的经济效益，探析智能照明系统在机房应用的可行性。

1 智能照明控制方式研究分析

根据现有的机房照明使用技术要求及实际使用需要，将照明系统分为四种工作模式，即视频照明模式、工作模式、手动模式和应急照明模式。

1.1 视频照明模式智能控制

为了满足机房中监控系统的需求，视频照明需保证机房24 h不间断照明，确保监控系统能够实施观察机房设备及安全状况[3]。为了满足机房视频照明的工作需求，在机房中设计了独立的视频照明系统（约为照明系统的1/10），使用轮换模式进行工作，而轮换时间可以任意设计（0～999 h）。正常工作状态下，视频照明系统中只有1/2或1/3的灯具工作。该工作模式的优点如下：（1）节约了不低于50%的能源；（2）延长了灯具的使用寿命；（3）降低了照明系统故障率，提高了机房设备运行的可靠性。视频照明模式智能控制系统如图1所示。

1.2 工作照明模式智能控制

由于视频照明的存在，因此机房中的亮度完全可以满足一般安全巡视或日常检查的需求。如果人员有在现场工作，工作人员到达工作区域后，该区域的灯具会自动开启（为了确保有足够的亮度，一般选用双管日光灯）。工作完成后，人员离开120 s（时间空调）后，灯具会自动关闭，实现人来灯亮，人走灯灭。该控制方式具有以下优点。（1）节约了不低于原系统80%的能源；（2）延长了灯具的使用寿命；（3）降低了照明系统故障率，提高了机房设备运行的可靠性。工作照明模式智能控制系统如图2所示。

图1 视频照明模式智能控制系统

图2 工作照明模式智能控制系统

1.3 手动工作照明模式智能控制

智能照明系统中，手动控制的优先级最高。如果有大型检修、割接、检查等活动，需要机房的灯具全部开启，此时只需达到手动功能即可。同时，为了防止智能系统发生整体或局部故障，其他意外因素导致智能失灵[3-4]，可以使用手动控制功能开启机房中任意区域的灯具。（1）使用手动功能时，所有的自动控制系统均被切除；（2）智能控制系统发生故障时，系统会自动将机房的照明系统局部或全部切换到手动开启状态。

1.4 应急照明模式智能控制

应急照明系统是机房消防和安全的保证。机房开启应急照明时，照度需不小于100 lx，确保停电或消防报警时，人员及设备能够稳定工作。正常工作时，应急照明系统不工作（单管荧光灯为备用状态；双管荧光灯的一支灯管为备用状态，另一支为正常工作状态），防止因过度使用造成故障[5]。为确保应急照明系统能满足现场工作需求，一般选用双管荧光灯。应急电源的引入方式有两种，即荧光灯自带应急电源和由电力机房UPS供电。

2 机房智能照明经济效益分析

以某网管机房为例，其装设双管灯具520套（1 040支灯管），灯具处于常亮状态（24 h工作制）。普通明（T8）灯具双管输入功率为85 W（灯管40 W×2，整流器损耗5 W），单位电价0.575元/（kW·h），100 kW·h电=78.5 kg碳排放量。假设有以下几种条件。

第一，普通照明。灯具每天工作24 h，灯管使用寿命按5 000 h计算，需每8个月更换全部灯管，平均年更换灯管费用（每个T8系列40 W灯管按10元计算）；整流器使用寿命按10 000 h计算，每3年更换一批，每年更换整流器费用（每个整流器按24元计算）。

第二，LED智能照明。灯具每天工作24 h，LED灯管使用寿命按8 000 h计算，需每60个月更换全部灯管；整流器使用寿命按10 000 h计算，每5年更换一批，每年更换整流器费用（每只整流器按30元计算）。

第三，智能照明系统改造费用约129万元，主要包括智能照明控制系统、照明电源及控制系统、应急回路含蓄电池装置及控制、LED灯具及应急组件、电源控制、保护及线缆、安装及人工费和软件及调试等费用[6-7]。照明系统经济效益分析涉及实用性与安全性、可靠性与安全性、可维修性、年耗电量、年使用电费和年维护费等。采用智能照明系统前后的经济效益分析如表1所示。