基于数学建模的汇聚机房效能分析方法
2014/11/11 19:46:47一、项目背景
目前，一些汇聚机房在架位、电源、蓄电池、市电等资源的配置方面存在不合理的地方，改造起来难有规律可循，而新机房也急需一种有理有据的方法来指导建设。本文抽样选取20个机房进行数据分析，并基于数学建模得到机房架位和设备负载的内在联系，从而提供汇聚机房在电源系统、蓄电池、空调、市电等方面新建或改造的建议。
二、建模步骤
首先，抽样选取20个机房进行数据分析。20个汇聚机房的已用架位数（架位按宽600×深300折算，下同）、剩余架位数以及已用架位负载（设备负载）通过勘查可以获得。那么，剩余架位负载＝（剩余架位×已用架位负载）/已用架位；设备总负载＝已用架位负载＋剩余架位负载。
接着，根据数据分析结果进行数学建模。利用总架位数和设备总负载绘制散点图，从而获得表示两者内在联系的回归线：
其中x为架位数（单位：个），y为设备总负载（单位：kW）。
最后，根据数学建模公式给出合理的机房资源配置建议：
第一步，将机房规划的架位数分成17种情形（架位数分别为20、25、30、……、100），然后用回归线公式计算相对应的设备最大负载。
第二步，根据蓄电池放电时长不少于10小时的规定预估蓄电池容量，并获得电源系统的最低容量。
第三步，给出与架位数对应的电源系统和蓄电池配置建议，则电源系统可用负载和蓄电池充电功率均可计算出来。
第四步，根据《传输汇聚机房验收规范（动力配套）》规定，机房照明功率＝机房面积×11/1000（kW）。
第五步，根据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019）规定，机房空调冷负荷＝（设备功率＋照明功率）×0.95＋机房面积×0.15kW/m2。由此可提供空调的配置方案，并计算空调功率（空调冷负荷/冷效比）。
第六步，计算机房总功率。机房总功率＝电源系统可用负载功率＋蓄电池充电功率＋照明功率＋空调功率。
第七步，以广东移动为例，根据《中国移动广东公司电源容量预警管理办法》要求，外电使用率低于90%，即市电报装容量为机房总功率/0.9。
三、案例分析
某机房现状如下：
（1）电源系统和蓄电池的改造建议
根据架位数查电源系统和蓄电池配置建议可知，该机房需新建1套配置容量为250A的电源系统（蓄电池为2组500A），而原有电源系统保持不变。这样，设备最大负载为182.64A（9.77kW），蓄电池充电功率为14.35kW。
（2）照明功率及空调功率的改造建议
照明功率由面积求得1.08kW，从而空调冷负荷需求为24.91kW。根据配置方案建议安装4台7.2kW（3匹）空调（原有3台，随着设备扩容，后期应新建1台），则空调功率为11.08kW。
（3）市电报装容量的改造建议
综上所述，机房总功率为36.28kW。根据要求，外电使用率应低于90%，因此市电报装容量为40.31kW。该机房已报装45kW的市电容量，满足要求，无需改造。
四、结论
无论是新建机房还是原有机房，面积和架位数总是已知条件。因此，通过机房规划的架位数求得设备负载和蓄电池充电功率，通过面积求得照明功率，继而求得空调功率，最后确定市电报装容量，逻辑清晰，方法可行，具有一定的指导意义。
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