基于數學建模的匯聚機房效能分析方法
2014/11/11 19:46:47一、項目背景
目前，一些匯聚機房在架位、電源、蓄電池、市電等資源的配置方面存在不合理的地方，改造起來難有規律可循，而新機房也急需一種有理有據的方法來指導建設。本文抽樣選取20個機房進行數據分析，并基于數學建模得到機房架位和設備負載的內在聯系，從而提供匯聚機房在電源系統、蓄電池、空調、市電等方面新建或改造的建議。
二、建模步驟
首先，抽樣選取20個機房進行數據分析。20個匯聚機房的已用架位數（架位按寬600×深300折算，下同）、剩余架位數以及已用架位負載（設備負載）通過勘查可以獲得。那么，剩余架位負載＝（剩余架位×已用架位負載）/已用架位；設備總負載＝已用架位負載＋剩余架位負載。
接著，根據數據分析結果進行數學建模。利用總架位數和設備總負載繪制散點圖，從而獲得表示兩者內在聯系的回歸線：
其中x為架位數（單位：個），y為設備總負載（單位：kW）。
最后，根據數學建模公式給出合理的機房資源配置建議：
第一步，將機房規劃的架位數分成17種情形（架位數分別為20、25、30、……、100），然后用回歸線公式計算相對應的設備最大負載。
第二步，根據蓄電池放電時長不少于10小時的規定預估蓄電池容量，并獲得電源系統的最低容量。
第三步，給出與架位數對應的電源系統和蓄電池配置建議，則電源系統可用負載和蓄電池充電功率均可計算出來。
第四步，根據《傳輸匯聚機房驗收規范（動力配套）》規定，機房照明功率＝機房面積×11/1000（kW）。
第五步，根據《采暖通風與空氣調節設計規范》（GB50019）規定，機房空調冷負荷＝（設備功率＋照明功率）×0.95＋機房面積×0.15kW/m2。由此可提供空調的配置方案，并計算空調功率（空調冷負荷/冷效比）。
第六步，計算機房總功率。機房總功率＝電源系統可用負載功率＋蓄電池充電功率＋照明功率＋空調功率。
第七步，以廣東移動為例，根據《中國移動廣東公司電源容量預警管理辦法》要求，外電使用率低于90%，即市電報裝容量為機房總功率/0.9。
三、案例分析
某機房現狀如下：
（1）電源系統和蓄電池的改造建議
根據架位數查電源系統和蓄電池配置建議可知，該機房需新建1套配置容量為250A的電源系統（蓄電池為2組500A），而原有電源系統保持不變。這樣，設備最大負載為182.64A（9.77kW），蓄電池充電功率為14.35kW。
（2）照明功率及空調功率的改造建議
照明功率由面積求得1.08kW，從而空調冷負荷需求為24.91kW。根據配置方案建議安裝4臺7.2kW（3匹）空調（原有3臺，隨著設備擴容，后期應新建1臺），則空調功率為11.08kW。
（3）市電報裝容量的改造建議
綜上所述，機房總功率為36.28kW。根據要求，外電使用率應低于90%，因此市電報裝容量為40.31kW。該機房已報裝45kW的市電容量，滿足要求，無需改造。
四、結論
無論是新建機房還是原有機房，面積和架位數總是已知條件。因此，通過機房規劃的架位數求得設備負載和蓄電池充電功率，通過面積求得照明功率，繼而求得空調功率，最后確定市電報裝容量，邏輯清晰，方法可行，具有一定的指導意義。
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