Waarom een draadloos sensornetwerk gebruiken in datacenters? Datacenters verbruiken vaak veel energie en het totale verbruik is de afgelopen jaren ook snel gegroeid als gevolg van de grote groei van de IT-industrie. Amerikaanse datacenters verbruiken gemiddeld 90 miljard kilowattuur elektriciteit per jaar. Om dit verbruik te kunnen leveren, zouden 34 kolencentrales nodig zijn, elk met een minimale capaciteit van 500 megawatt. Ook in Nederland zijn datacenters grootverbruikers van stroom en worden veel vermogen opgewekt door (nieuwe) zonneparken gebruikt om datacenters nog enigszins “groen” te houden.
Datacenters zijn momenteel al goed voor vier procent van het wereldwijde energieverbruik, met ongeveer 416 TeraWatt per jaar. Er wordt al voorspeld dat datacenters tegen 2040 verantwoordelijk zullen zijn voor 14 procent van het wereldwijde stroomverbruik en tegen 2025 zal 33 procent van de elektriciteitsbronnen gebruikt worden om datacenters van stroom te voorzien. Uit onderzoeken blijkt echter dat bijna 60 procent van de energie die in een datacenter wordt verbruikt, vaak verspild wordt vanwege het gebrek aan klimaatkennis en een extreem uitgebreide koelcapaciteit. Gezien de enorme hoeveelheid energieverbruik door datacenters en de hoeveelheid verspilde energie, kunnen datacenters daarom op de lange termijn schadelijk blijken te zijn en van grote invloed op het wel of niet bereiken van de eisen van het klimaatakkoord.
Bijna de helft van het energieverbruik wordt gebruikt voor niet direct IT gerelateerde toepassingen zoals bevochtiging, ventilatoren, koeling en verlichting. Als het nu lukt om het stroomverbruik hierdoor te verminderen, zal daardoor het totale stroomverbruik van datacenters uiteindelijk ook aanzienlijk verminderen zonder de functionaliteit van het datacenter aan te tasten.
Om mogelijk nadelige effecten en hoge kosten te voorkomen, is installatie van een draadloos sensornetwerk een ideaal alternatief. Een draadloos sensornetwerk voor klimaat monitoring kan helpen de energie-efficiëntie te verhogen en de prestaties van datacenters te optimaliseren. Een sensornetwerk heeft vaak sensoren voor het uitvoeren van de metingen, een router centraal datacollectiepunt welke de verzamelde gegevens verzendt en een centraal monitoring punt waar de gegevens gegevens verzameld worden om vervolgens met de meetwaarden analyses uit te voeren.
Wat zijn draadloze sensornetwerken?
Draadloze sensornetwerken zijn een netwerk van sensoren die draadloos kunnen communiceren om gegevens over het klimaat in de omgeving te verzenden en ontvangen. Het gebruik van draadloze sensornetwerken kan helpen om het energieverbruik voor niet-IT-taken te beheren, doordat deze de prestaties van diverse meetwaarden kunnen weergeven en vergelijken.
Deze sensoren zijn vaak ontworpen om vochtigheid, stroomverbruik, temperatuur en druk te monitoren. Informatie over deze aspecten wordt in realtime beschikbaar gesteld. Zodra de gegevens van deze sensoren zijn verzameld, worden ze geanalyseerd door een geïntegreerd softwareproduct. Hierdoor kan het personeel informatie verzamelen over de status van het IT-verbruik en bepalen waar een storing plaatsvindt. Hierdoor kan het personeel deze onmiddellijk repareren, wat vervolgens het totale energieverbruik zal verminderen. Bovendien, omdat het de omstandigheden in de ruimtes maximaliseert, wordt het energieverbruik per vierkante meter van de ruimte ook verminderd.
Waarom is er behoefte aan draadloze sensornetwerken?
Omdat draadloze sensornetwerken het mogelijk maken om realtime beslissingen te nemen, wordt het beheren van een datacenter efficiënter. Deze realtime capaciteit is te danken aan de mogelijkheid van draadloze sensorapparaten om data naar gateways te verzenden. De gegevens worden vervolgens verwerkt om de software voor visuele weergave. Deze gegevens kunnen dan worden geanalyseerd en indien nodig kunnen er aanpassingen gedaan worden.
Eerdere datacentertechnologie had veel onnodig energieverbruik en kon geen optimaal energieverbruik bieden. Het gebouwautomatiseringssysteem (GBS) is het systeem dat de ruimte omstandigheden in veel datacenters regelt. Hierdoor is informatie over temperatuur te zien via een dashboard. De informatie is echter mogelijk niet voldoende, omdat koeling en ruimte conditionering in datacenters vaak door meerdere koeleenheden geregeld wordt welke onafhankelijk van elkaar functioneren. De “oude” systemen kunnen de efficiëntie van elke koelunit niet onafhankelijk meten. Daarom zal het voor de medewerkers moeilijker zijn om de specifieke energie-efficiëntie van de individuele eenheden niet kennen.
In de afgelopen jaren zijn draadloze sensoren verder ontwikkeld en kunnen ze uitgebreide informatie in realtime verstrekken. Hierdoor kunnen medewerkers op basis van de specifieke informatie de beslissingen nemen die nodig zijn om de operationele efficiëntie te verbeteren. Deze sensoren verzamelen de benodigde gegevens en sturen deze via een draadloos netwerk naar een gateway. De gateway verzendt de informatie vervolgens naar een analysesoftware voor een beter begrip en visuele weergave. Afhankelijk van de systeeminstellingen kan voor elke koelunit of een groep koelunits een sensor worden geïnstalleerd.
Hieronder worden enkele van de voordelen van het gebruik van een draadloos sensornetwerk beschreven:
- Visualisatie van koelprestaties door het gebruik van software
- Voldoen aan vereiste vochtwaarde
- Hotspots identificeren
- Optimalisatie lay-out vloerindeling
- Voorspellingen voor preventief onderhoud
- Operationele controle en coördinatie van meerdere computerruimte airconditioner/ computerruimte luchtverdeler (CRAC/CRAH)
- Effectiviteit van energieverbruik berekenen (PUE) in realtime
Energiebesparing
Door middel van installatie van een draadloos sensornetwerk kunnen energiebesparende verbeteringen worden aangebracht door de setpunt temperatuur van het datacenter aan te passen, de controle en coördinatie van CRAC- eenheden te maximaliseren, bevochtigingssystemen te verwijderen die gelijktijdige bewerkingen ondergaan, de lay-out van de dubbele vloer te optimaliseren en koude gangpad- of warme gang isolatiesystemen op te zetten. Door het gebruik van een draadloos sensornetwerk kan optimalisatie uitgevoerd worden van het stroomverbruik waardoor ook de uitstoot van broeikasgassen door het datacenters verminderd kan worden.
De resultaten van deze acties kunnen direct worden waargenomen via de visualisatiesoftware die door de fabrikant van het draadloze systeem wordt geleverd waardoor direct gezien kan worden of de optimalisatie van het koelsysteem van een datacenter profijt heeft.
Verbeterde efficiëntie
Om een koelsysteem te optimaliseren, is het belangrijk om rekening mee te houden de inlaattemperatuur van de server. Het is van vitaal belang om constant een temperatuur te handhaven die geschikt is voor het koelsysteem. Door middel van sensoren kan de inlaattemperatuur worden bepaald en ervoor worden gezorgd dat de temperatuur constant blijft. Aanvullend kan met andere sensoren een visuele weergave gegeven worden via warmte profiel kaarten waardoor meer inzicht ontstaat over het temperatuurprofiel van elke koelunit. Verbeterde efficiëntie van het koelsysteem zal ook helpen de totale operationele kosten te verlagen.
Flexibiliteit
Draadloze sensornetwerken meten de koelefficiëntie en kunnen elke parameter detecteren, inclusief het aantal luchtdeeltjes, vochtigheidsniveaus, temperatuur, hotspots detecteren, vermogensverbruik en aanwezigheid van vloeistoffen, enz. De benodigde sensor opbouw zal worden bepaald op basis van de eisen van de gebruiker voor bewaking en informatievoorziening als ook van de opbouw van het datacenter. De flexibiliteit van draadloze sensorsystemen maakt het een krachtig hulpmiddel voor elk bedrijf aangezien altijd uitgebreid kan worden zonder al te grote investeringen.
Return on Investment
PHOTO CREDIT: WWW.MICROCHIP.COMDraadloze sensornetwerken bieden het maximale rendement op uw investering. Doordat deze sensoren consequent de verschillende onderdelen van datacenteractiviteiten bewaken, worden storingen eerder geïdentificeerd. Hierdoor kunnen problemen proactief worden aangepakt voordat ze ze resulteren in grotere problemen.
Bovendien blijkt het kosteneffectiever te zijn. Elke temperatuur en druk voor elk deel van de werking wordt op een optimaal niveau gehouden, wat betekent dat er geen onnodige energie wordt verbruikt. Dit vermindert op zijn beurt het stroomverbruik en resulteert in lagere energierekeningen.
Betere kapitaalinvesteringen
Slijtage wordt aanzienlijk verminderd als servers onder optimale omstandigheden worden gebruikt. Dit betekent dat ze voor langere tijd kunnen werken. De initiële investeringen hebben een langere gebruiksduur en de kosten voor reparaties of vervangingen zal over de gehele gebruiksduur aanzienlijk worden verminderd. Op de lange termijn zal dit grote besparingen op de operationele kosten opleveren.
Aanpasbaar en schaalbaar
Draadloze sensornetwerken zijn schaalbaar en aanpasbaar voor elk bedrijfstype of model. Er is altijd de mogelijkheid om sensoren op elk moment te verwijderen of toe te voegen, ongeacht de aard en groeisnelheid van de bedrijfsvoering.
Draadloze sensoren kunnen ook geïntegreerd worden met serves en platforms. Hierdoor is een bedrijf niet verplicht om bij een specifiek merk servers of controllers te blijven.
Storingen bepalen en oplossen
Wanneer een bepaalde vooraf ingestelde grenswaarde wordt overschreden, kunnen meldingen en waarschuwingen naar het personeel verzonden worden. Dit betekent dat op dat moment het aanwezige probleem opgelost kan worden voordat het probleem een vorm aan neemt. In feite kan hiermee een mogelijke downtime voorkomen worden.
Grote verlaging van de benodigde koelcapaciteit
Door de informatie die door een draadloos sensornetwerk wordt verstrekt, kunnen efficiëntie verhogende maatregelen worden geïmplementeerd in datacenters waardoor de koelbelasting van een faciliteit met tot wel 48 procent kan verminderen. Dit kan het totale totale energieverbruik van datacenters met 17 procent laten dalen. Bovendien verbetert het ook de PUE van een datacenter van ongeveer 1,83 naar 1,51.
Conclusie
Het gebruik van een draadloos sensornetwerk kan een flexibele lange termijn oplossing zijn voor temperatuurbewaking in datacenters. Draadloze sensornetwerken kunnen gegevens van miljoenen punten verzamelen waardoor deze betrouwbare informatie kunnen bieden bij het verbeteren van de operationele efficiëntie, kosteneffectiviteit en energiebesparingen. Grotere installaties met verschillende gateways kunnen een gecentraliseerd bewakingsplatform gebruiken om gegevens van alle gateways te verzamelen. Dit kan via de AKCPro Server, een draadloze tunnelserver die fungeert als centraal beheerplatform. Dit kan in eigen beheer worden bediend via de eigen server van een bedrijf of worden gehost in de cloud. Het is een datacenter infrastructuur beheerplatform dat nauw kan worden geïntegreerd met AKCP sensoren.
Een betrouwbare bewakingsoplossing door middel van draadloze technologie zal het klimaat effectief monitoren en op de lange termijn een waardige investering blijken te zijn. MCB Techniek heeft een reeks draadloze sensoren van de kasttemperatuur- en vochtigheidssensor, vermogen, luchtdruk verschilsensor, luchtstroomsensor, water lekdetectie sensor en andere sensoren om aan alle datacenter monitoring behoeften te voldoen.
Voor vragen over draadloze bewaking van datacenters stuurt u uw e-mail naar info@mcbtechniek.nl
Referenties:
https://www1.eere.energy.gov/femp/pdfs/wireless_sensor.pdf
Why wireless sensor networks for datacenters are becoming a must
https://ieeexplore.ieee.org/document/6137036
https://www.sciencedirect.com/topics/computer-science/wireless-sensor-networks
The Importance of Wireless Sensor Network in a Data Center – AKCP