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東海大學研究發展處 THU Office of Research&Development
雲端智慧綠能管理與服務系統~楊朝棟教授團隊、華楷光電與本校電算中心之團隊合作
單位:學術研究評量組
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點閱:1076
日期:2015-08-06

 現代人的生活離不開網路,本校電算中心服務全校近兩萬名師生,任務繁重,網路組陳昆良組長形容,每天的日子「都好像在打仗」。電算中心的機房支持全校師生的資訊系統和雲端應用服務。伺服器全天運作,節能和冷卻是管理者的任務和挑戰。

計畫團隊合影【由左至右分別為顏尹臻同學、黃應沼副總、楊朝棟教授、陳昆良組長、沈宇權同學】

 四年前本校資工系楊朝棟教授曾執行國家能源型第一期計畫,主題是「智慧電網」,當時認識了進行智能電力監控業務的華楷光電通訊股份有限公司業務部黃應沼副總經理。楊朝棟教授後來兼任電算中心主任的職務,須要有效管理機房的節能問題,於是和華楷光電共同申請科技部工程司的產學計畫。

 這項計畫係以本校電算中心的機房為實驗場域,應用大數據的概念和技術,並委託草屯冠宇資訊有限公司裝設各類感測器,實際搜集機房的溫度、用電、二氧化碳、電力使用效能等數據,找出機房能夠達成節能的著力點,作為研擬節能對策的佐證。這套系統的使用者介面生動活潑又一目了然,讓陳昆良組長特別認同。

 黃應沼副總經理表示,公司結合楊朝棟教授團隊的軟體專長,想開發與同質廠商差異化的系統,以系統整合商的樣貌呈現給客戶。這項「雲端智慧綠能管理與服務系統」由沈宇權同學建置後端平台,顏尹臻同學負責前端網頁視覺化設計。目前平台已接近商業水準,系統放置在網路上,吸引台灣、美國、日本、大陸、德國、南韓、英國、加拿大、蘇聯、巴西的觀摩者。

 計畫逐漸壯大豐碩的成果讓每位參與者都洋溢著幸福的能量:華楷公司在海外得到新客戶,電算中心成為東海大學的亮點單位和示範場域,兩位同學在求職上如虎添翼,楊朝棟教授說:「真的很幸運,天時、地利、人合,我們都有了。」

OpenStack檢視虛擬伺服器

網頁檢視即時資訊

大數據分析 完全現形

 這套結合感測器和電錶的智慧綠能系統到底有多厲害?當我們一行人進入機房參觀和拍照之後,電腦系統上顯示機房內的二氧化碳濃度數據明顯上升。從系統的圖表甚至還能看出冷氣打開的瞬間濕度會升高,這是一般無從得知的知識。在每日的用電數據中,看得出辦公室何時有人進入開啟冷氣,何時冷氣關閉,以及當學校放假時電力消耗接近停止的情形。

 陳昆良組長表示,以電算中心的機房為實驗場域,讓他得到用電的數據和佐證,「我們不用再憑空想像機房的問題在哪裡,而能夠朝幾個方向思考如何讓機房更節能。」

 也因為系統資料的導引,楊主任建議在機房做一條「冷熱通道」,讓冷氣集中重點冷卻伺服器區域,就不需要啟動多台冷氣維持整個機房的冷度。另外,各別伺服器的耗電量監測數據更讓「吃電大怪獸」現形,楊教授已經進行處置,有計畫的將這些機台的工作移往其他效能較高的機台,並讓這些機台退場。

冷熱通道讓冷氣集中施放,達到重點有效降溫而節能的效果

 透過黃副總的指點,這套系統呈現專業的客戶想看到的用電分析和數據。楊主任解釋,「大數據」是看大量的資料,從變化中找出本來掌握不到的資訊。現在電算中心的雲端綠能系統每秒蒐集一次資訊,進行即時處理和每小時的平均,匯入每天24小時的用電資訊,目前已蒐集了整年的資料。可以看出冷熱通道啟用後用電量減少,老舊伺服器淘汰後用電情形有所改善。

 楊主任分析,如何設定機房第三台冷氣起動的溫度是項有挑戰性的課題。如果將機房的溫度設定得太高,機器本身的風扇會啟動,反而會更耗電。所以到底要在哪些項目上進行調整必須要加以平衡,並不一定是調高溫度就能節省用電,可能只是省了空調的電卻浪費了伺服器的電。經由長期觀察用電數據和反覆調整,目前電算中心已經得到最佳效能的用電方式,楊教授說:「藉由華楷的設備,我們能掌握這些伺服器的用電情形,就能改善值得改善的地方。應用大數據的資料分析能找出應加以調配和調整的點,如果沒有這套系統,將是完全的空白。」

電算中心機房裝設了智慧電錶,各別監控機台的耗電情形

 

機房中的無線傳輸和各類感測器,提供溫濕度及二氧化碳濃度等資訊

長期合作互相學習 一同成長

 楊主任表示,產學合作需要長期的培養和醞釀,以資工的背景完成智慧電力管理系統,並在電算中心實做達成節能成果,也是因為和黃副總長期合作,公司投入甚深,告訴學校的夥伴公司的核心技術和實務面的想法,才能在不斷的討論和改善後做出公司理想中的成果。

 黃應沼副總表示,學校的平台可以視為公司研發資源的延伸,公司很樂於和學校分享業界的資源和資訊,開發出讓公司的服務更有價值的成品,同時也希望透過計畫幫助學校和學生發展。他稱讚學生很用心投入,能夠掌握公司的期待,「他們求職時如果說曾經參與過機房用電改善的工程,就相當具體,給未來業主的感受會非常不一樣。」

 參與計畫的沈宇權和顏尹臻同學各有專長,沈宇權使用Hadoop程式語言建置平台,顏尹臻則擅長介面和資料庫的整合,把讀進系統的資料加以分析並進行視覺化的呈現。

 沈宇權同學表示,雖然和顏尹臻同學分工清楚,但還是需要溝通,尤其是將資料傳給他時要如何呈現,以及如何設計才能讓頁面漂亮吸睛。「視覺化的設計是很不同的,連程式運算邏輯的概念也完全不同,這些方面我向顏同學學到很多。」他因此有實力和信心能同時應徵網頁前端工程師和後端工程師兩種迥異的工作。

 顏尹臻同學表示,從產學合作中可以知道業界的需要,例如在這次的計畫中了解到使用者真正會想要知道的資訊,還做出實際的系統作品,對未來很有幫助。

以數據為基礎的節能策略

 黃應沼副總表示,華楷一直想要提供有感的差異化價值服務給客戶。公司認為提供系統化的資訊能幫助客戶更好的了解用電情形,做出更佳的改善決策。公司經由和東海楊教授團隊以及電算中心的合作,開發出創新的系統,給客戶的說服力更直接,獲得普遍的認同。「當公司提供服務時,客戶就有事實資料的基礎來信任我們的服務。因為有這些細部的資料,中間的過程都在,要查詢任何資訊都很方便,所以沒有疑問是不能找到解答方向的。」

 黃副總表示,這次開發出來的系統能夠以數據支持改善的決策,提供業界投資效益的資訊,了解投資多久能夠回收。未來希望能夠回答評價數據中心能源效率的指標中PUE(Power usage effectiveness)0.1代表多少電力的節省,如果能夠做到這樣的地步,將相當有助於公司業務的推動,成為「綠色資料中心」的領先服務提供者。

 從應用的角度來分析,因為有數據的基礎,未來還可以不斷加上新的想法,系統將持續進化更新。當資訊更多時就可以進行交叉分析,看出使用者的行為。當系統管理者希望更平衡的使用資源,改善環境和設備時,就會有所依據。

楊朝棟教授和實驗室學生合影

 

※計畫基本資料
計畫編號:MOST 102-2622-E-029-005-CC3
計畫執行單位:東海大學資訊工程學系
合作企業:華楷光電股份有限公司
計畫主持人:楊朝棟
計畫參與人員:
學界-陳昆良、林修漢、李偉業、卓志遠、顏尹臻、沈宇權
業界-華楷光電通訊股份有限公司業務部 黃應沼副總經理
草屯冠宇資訊有限公司 陳孝先經理
(以上資訊由計畫團隊提供)

 

※附件出處
文/張萬珍
圖/張萬珍、沈宇權、計畫團隊