摘要：本文对数据中心建筑管理需求与楼宇自控系统发展方向进行了分析。并以此为基础探讨了数据中心智能建筑管理系统的功能与结构，旨在明确系统设计方向，为数据中心建筑管理质量提升提供参考意见。
关键词：自控系统；数据中心；智能建筑管理
引言：楼宇自控系统可以将建筑物内部环境稳定在某一个最适范围内，与数据中心管理需求高度相似，二者具备广阔的综合应用前景。但现有楼宇自控系统不能完美适应数据中心的高精度要求，需要进一步发展。
1 数据中心行业建筑管理需求分析
数据中心主要指集中安放、管理大量数据存储设备的区域。随云计算技术的不断进步，数据中心成为近年来发展最为迅猛的行业之一。如腾讯等大型互联网企业建立了多个大型数据中心。且5G技术全面商用的临近，可以预见的是一方面数据产生及存储的数量将飞速上涨；另一方面，更加高效的边缘云计算技术将被广泛应用。上述两种变化都将会导致数据中心数量进一步提升，行业建筑管理成为社会与技术进一步发展必须面对的问题。
针对数据中心建筑物来说，楼宇管理中最为突出的一点便是冷却系统。与常规设备不同，云计算数据存储设备对于温度与湿度有着极其严格的要求，温度必须维持在13-24摄氏度的区间内，而湿度最小值为40%、最大不能超过55%。而上述条件必须要通过楼宇自控系统的辅助实现全时间段监管。此外，数据中心管理中的特色需求为监控，即有效识别员工在数据中心的各种行为，一方面避免员工的不规范行为影响中心的物理环境，进而对设备的稳定运转与使用寿命产生干扰；另一方面，避免现代高压的互联网企业中，技术人员“快速”工作的行为对于存储数据产生不良影响。此外，常规楼宇自控系统中的电气、消防、防盗与一体化措施均为数据中心楼宇自控系统设计与建筑的具体需求。
2 楼宇自控系统发展的趋势
楼宇自控系统最大的特征在于自动化，通过某些前提条件的限制将建筑物整体状态限制在某个区间中，确保其满足设备及员工的需求[1]。但在不断复杂化的管理背景下，该种模式会产生大量数据，占用许多信息传输空间。借用人工智能技术实楼宇自控系统自动化向智能化转变，是其发展、进步的主要方向。该种趋势包含的内容大致有：第一，人工智能的深入应用，即楼宇自控系统中的部分决策权力交由人工智能技术，如数据中心网络入侵行为识别及其阻隔；第二，服务器微处理。该种需求是针对数据中心发展方向提出的，现代数据背景下，服务器信息处理程序不断向细节发展，管理系统必需要随之同步发展，避免设备各种故障的发生，确保数据中心的顺畅运行；第三，设备智能化，即设备自身拥有一定的判断能力，避免传统工作背景下全部数据都向管理平台聚集。如对于楼宇边缘布置的监控设备，智能化设备的应用可以有效排除外界干扰数据，提升自控系统楼宇管理效率。
3 数据中心楼宇自控系统分析
3.1 制冷系统
上文已经详细分析，数据中心建筑物中，温度、湿度环境是设备物理环境的核心表现形式。因此，制冷系统是自控系统设计中的关键。
现代设计理念中，制冷系统设备层面主要包含制冷机、冷却塔、变频泵[2]。其中变频泵为制冷系统运行基础支撑设备，工作状态基本不会发生太大波动，本文不作详细论述。冷却机与冷却塔是制冷功率决定的主要设备，常会依据数据中心的规模与需求进行不同数量的安放。数据中心高度稳定的环境温度需求与大幅波动的外界环境矛盾导致制冷系统实际工作状态并非全年均一，而是不断发生变化的。
制冷系统工作状态大致包含100%水侧节能模式与联合水侧节能模式。工作模式的选择由楼宇自控系统依据采集的环境信息进行控制。不同模式的主要差别为参与工作的制冷机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、换热器等设备的数量。冷机开启顺序以全部设备拥有相同的连续工作时间为基础标准，楼宇自控系统会按照一定顺序进行设备开启选择，同时，管理人员也可以在上位控制系统中进行操控、干预，确保制冷系统自动操控的稳定性。需要注意的是，冷机获取开启指令之后并不会立即执行制冷工作，而是会按照打开冷冻水与冷却水水阀、指定的冷却水泵与冷冻水泵开启、冷机启动的流程执行，全程大致需要俩分钟的时间，系统设计进程中需要关注冷机运转产生的指令与行为时间差，合理设计运行指令发出指标。同样，冷机关闭也需要按照上述流程逆向进行，各个设备关闭时间差大致在俩分钟。
一般情形下，多台制冷机共同运转时，新机组运行加入判定为制冷功率持续五分钟以上超过运行机组总功率80%，避免机制长时间高负荷运行造成建筑内部温度不稳定的现象产生。正在运行机组的退出机制为制冷功率持续五分钟以上低于满功率的25%。
需要注意的使，正在运行的各个制冷机功率应当是大致相近的，运行功率差距过大或者长时间低功率运行的制冷机都会被视作系统故障发出警报，需要管理人员前往设备运转处进行手工调整。
随着数据中心规模不断提升，为其服务的制冷系统已经成为电力资源消耗的主要来源之一。美国数据中心年电能消耗占全国总消耗的约2.3%，我国现阶段数据中心耗电比例与美国大致相当，但实际电能消耗数量却远超美国。作为数据中心电能消耗最大的制冷系统，必须进行一定的节能优化。现阶段常用的节能手段为自然系统能量的应用，如在部分环境温度较低的区域，可在环境中使冷却液达到十摄氏度后参与制冷循环，但该种手段受限制较为严重，如上海、杭州、天津等超大型数据中心存在的主要地点都不具备自然制冷的环境条件。因此，明确数据中心运作机理，灵活调控各时间段制冷功率显然为更加科学的方式。由于我国数据中心存在数量众多，超四十万家。基础设施、环境、规模等均存在较大差距，系统运转状态无法完全统一。因此，在系统设计阶段使用人工智能技术通过数据采集实现针对性分析，进行制冷系统功率调整为更加适宜的办法。
3.2 监控系统
数据中心中特有的监控系统为员工行为监管。该项监管内容产生的原因为数据中心极高的物理环境需求，包含物品存放位置等多种细节因素都会对设备运行产生影响。只有在完善监管系统上建立的责任机制才能够实现完善的空间环境保障。监控系统识别建立的方式，为要求员工工作期间携带可以与总控制系统进行通信的识别设备，从而实现全流程监管，避免多种人为因素对设备造成影响。此外，要严格限制访客的行为，访客必须经过提前预约，且全程由专业人员陪同，避免参观中做出对设备不利的行为。数据中心的重要性决定了其安全措施不能仅停留在加锁、加密层面，而是要自动监视、报警系统搭配全时间段人力巡视，确保数据中心设备的安全性。
3.3 其它系统
其它系统主要指楼宇自控中常见的内容，如电气系统、消防系统等，该类系统设计、布置进程中按照已有工程经验落实，确保各个子系统能够正确发挥自身功能，确保数据中心建筑物的正常运转。
3.4 集成系统
集成系统是楼宇自控系统调节、使用便捷性而产生的多个子系统一体化操作模式。数据中心中自动系统内容较常规更加细致、丰富[3]。因此，集成系统设计中要拥有更加开放的架构体系与更加广泛的应用兼容性，能够协调制冷、安全、照明、电气、节能等多个系统工作，最大化用户使用便捷程度与体验，降低系统操作门槛，提升楼宇管理成效。
在现有技术条件之下，集成系统架构表现最为良好的通信协议为BACnet。其作为现阶段开放程度最高的通信协议之一，能够在各个子系统功能完善的情形之下，实现高效集成设计，真正满足用户对于系统集成的期待。其它协议，如Windows软件架构常用的OPC协议，在集成设计中存在较为明显的缺失，最终产出操作平台更加类似于各种管理的排列组合，而非理想状态下的集成。
4 数据中心楼宇管理系统基础结构
第一，应用操作层。主要负责系统的管理、调整、操控、报告展示等多项内容。该层级建立过程中主要标准为简洁性、智能化，最大程度上减少必须人工操作流程。
第二，服务器层。各种楼宇数据存储、分析与指令发出的位置。负责操控各个子系统的运作，是自动管理系统的核心。设计进程中要尤其注重逻辑的缜密与运转的稳定。
第三，接入层。指系统中服务器与子系统之间数据传输通道，是系统正常运转的基础保障。设计过程中需要注重的关键点为兼容性，保证服务器与子系统之间信息交换的顺畅性。
第四，控制层。子系统中用于传感器、末端执行设备超控的程序，是上级程序出现故障时，系统持续工作的保证。设计过程中需要关注信号发出的准确性。
第五，末端执行层。即各种指令执行与信息采集设备，对于楼宇控制的精确性有重大意义。设计过程中应当关注设备选择的质量与连接的可靠性。
结论：数据中心对于室内环境有极高的要求，完全依靠人力进行管理的模式无法确保环境达标。楼宇自动控制系统可以大量代替人力操作，实现持续性、高精度管理，提升数据中心建筑物管理质量。
参考文献：
[1]任春,张国栋.基于PLC的杭钢云计算数据中心BA楼宇自控系统[J].浙江冶金,2019(03):45-49.
[2]吴冬青,吴学渊.间接蒸发冷凝技术在北疆某数据中心的应用[J].暖通空调,2019,49(08):72-76.
[3]张军鹏,颜苏芊,张风,等.分季节PLC步进算法节能自控系统的应用[J].棉纺织技术,2019,47(10):67-72.