CN101368938A - 一种防尘网堵塞程度检测装置和方法、及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种防尘网堵塞程度检测装置和方法、及电子设备，可适应各种不同的环境，以检测防尘网堵塞程度的问题。所述装置包括：风速检测单元、数据转换模块和堵塞检测单元，所述方法包括：采集风扇的转速、以及所述转速下的风速参数；根据风扇的转速、以及所述转速下的风速参数获得风阻特征参数；根据所述风阻特征参数和告警阈值确定防尘网的堵塞程度。本发明实施例的装置适应各种环境、及各种不同的防尘网，直接根据由风速确定的防尘网堵塞程度进行告警，以通知用户定时去清理或更换防尘网。

Description

一种防尘网堵塞程度检测装置和方法、及电子设备

技术领域

本发明涉及一种检测技术，尤其涉及一种防尘网堵塞程度检测装置和方法、及电子设备。

背景技术

目前电子设备的散热多数是通过风冷散热来实现的，风冷散热系统的性能对设备稳定运行至关重要。为了有效散热、并减少积尘对电子设备的腐蚀，多数风冷散热系统都会安装防尘网，特别是对可靠性要求很高的电子设备。防尘网的积尘状态会直接影响电子设备风冷性能，防尘网积尘会导致电子设备换热效能的降低，影响电子设备的安全稳定运行。

为了避免因防尘网积尘过多而降低电子设备的换热效能、影响电子设备的安全稳定运行，目前均需要对电子设备上安装的防尘网的堵塞程度进行定期的检测和维护，确保设备正常运行，这需要投入较大的人力成本，而且因设备运行环境不同，防尘网堵塞情况也不一样，定期维护也不能完全确保防尘网保持正常状态。因此对防尘网堵塞程度的检测提出了急迫的需求。

在现有技术中，有两种进行防尘网堵塞程度检测的技术：一是定时检测技术，二是形变检测技术。下面简单介绍这两种技术。

一、定时检测技术

如图1所示，利用增加定时器，允许用户根据设备运行环境设置定时器时长，当该定时器超时后通过声光告警或上报网管，提醒用户检查和清洗防尘网。

该检测系统包括定时器模块240，其安装在防尘网上。所述定时器模块240包括：壳体230、定时器电路224、开始(START)按钮222、停止(STOP)按钮258、测试(TEST)按钮252、时间设定电路254、显示屏250、扬声器226、指示灯260、传感器256、以及远程指示灯262。所述定时器电路224、开始按钮222、停止按钮258、测试按钮252、时间设定电路254、显示屏250、扬声器226、指示灯260、传感器256设置在壳体230中。

当清洗或更换完防尘网后，通过时间设定电路254手动设定定时器时长，然后启动开始按钮222开始计时。显示屏250会显示从启动开始计时的天数或者是倒计时显示设备告警还需要的天数。当计时到设定时间时，检测系统会发出告警提醒，通过扬声器226和指示灯260来提醒用户清洗或更换防尘网。

测试按钮252是用来进行电源、定时电路的自检，用于判断定时器是否设定合适。自检结果可以通过扬声器输出，也可以通过显示屏显示。

由于防尘网的服务周期容易受外界其他的条件所影响，如风扇操作的时间、通过防尘网的气流速率、空气中的混杂成分等。传感器256用于检测防尘网所处环境中的空气条件、气流和风扇的状态等，根据检测结果来控制定时器。

告警提醒也可以通过寻呼机、e-mail或远程控制的远程指示灯262等方式来通知偏远地方的用户。

由于定时检测方式只能通知用户定时去清理更换防尘网，没有考虑到通信设备应用环境的复杂性和设计差异的多样性。只能依赖缺省配置或者人为依据经验进行告警定时设置，有可能在环境较差的情况下不能及时告警或者在环境较好的情况下误告警。

二、形变检测技术

利用防尘网堵塞后系统风压增大，导致防尘网发生形变的原理，通过检测开关检测防尘网的形变来判断防尘网的堵塞程度。具体而言，防尘网没有堵塞时，防尘网表面是基本平整的，气流可以顺利通过防尘网。防尘网堵塞后，气流不能顺利通过防尘网，两侧风压差增大，从而使防尘网形变增大，这时，可利用防尘网的形变触动检测开关，产生防尘网告警，以提醒维护人员检查防尘网是否堵塞，从而对防尘网进行清理更换。

由于多数电子设备散热系统风压小，防尘网堵塞后形变很小。利用形变检测方法对检测开关的灵敏度要求较高，容易受外界影响而导致误检测。另外，由于该方案不适用于强度较高、面积较小的防尘网和防尘网有加固栅格等情况，使得其适用范围受到了限制。

发明内容

本发明的实施例提供了一种防尘网堵塞程度检测装置和方法、及电子设备，可适应各种不同的环境，以检测防尘网堵塞程度的问题。

本发明的实施例提供了一种防尘网堵塞程度检测装置，所述装置包括：风速检测单元、数据转换模块和堵塞检测单元，

所述风速检测单元，设置在气流通道内，用于获得模拟风速信号，并将所述模拟风速信号提供给所述数据转换模块；

所述数据转换模块，与所述风速检测单元相连，用于将所述模拟风速信号转化为数字风速信号，并将所述数字风速信号提供给所述堵塞检测单元；

所述堵塞检测单元，与所述数据转换模块相连，根据所述数字风速信号和风扇的转速获得风阻特征参数，根据所述风阻特征参数和告警阈值确定防尘网的堵塞程度。

本发明的实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备中设有单板、风扇，并于所述电子设备上开设有入风口、出风口，所述风扇用于产生气流，并使所述气流从入风口流入，从出风口流出，形成气流通道，并于所述入风口设有防尘网，所述电子设备包括防尘网堵塞程度检测装置，所述装置包括：风速检测单元、数据转换模块和堵塞检测单元，其中：

所述风速检测单元，设置在气流通道内，用于获得模拟风速信号，并将所述模拟风速信号提供给所述数据转换模块；

所述数据转换模块，与所述风速检测单元相连，用于将所述模拟风速信号转化为数字风速信号，并将所述数字风速信号提供给所述堵塞检测单元；

所述堵塞检测单元，与所述数据转换模块相连，根据所述数字风速信号和风扇的转速获得风阻特征参数，根据所述风阻特征参数和告警阈值确定防尘网的堵塞程度。

本发明的实施例还提供了一种防尘网堵塞程度检测方法，包括：

采集风扇的转速、以及所述转速下的风速参数；

根据风扇的转速、以及所述转速下的风速参数获得风阻特征参数；

根据所述风阻特征参数和告警阈值确定防尘网的堵塞程度。

本发明的实施例通过检测透过防尘网的风速来检测防尘网的堵塞程度，可适应各种环境、及各种不同的防尘网，不依赖缺省配置或者人为经验，而是直接根据由风速确定的防尘网堵塞程度进行告警，以通知用户定时去清理或更换防尘网，从而确保了电子设备的散热性能，保证了电子设备的运行稳定性。

附图说明

图1示出了现有技术的防尘网堵塞程度的检测装置；

图2示出了本发明实施例一的带有防尘网堵塞程度检测装置的电子设备；

图3示出了本发明实施例一中防尘网堵塞程度检测装置；

图4示出了本发明实施例二的防尘网堵塞程度检测方法的流程；

图5示出了本发明实施例二的获得初始风阻特征参数的流程；

图6为本发明实施例二的获得当前风阻特征参数的流程。

具体实施方式

为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描绘本发明的实施例。

由于防尘网堵塞后造成的直接影响是气流通道内的风速减小，所以可通过检测气流通道内的风速来检测防尘网堵塞程度。将检测到的风速与防尘网洁净时的风速进行比较，风速减小越大表明防尘网堵塞越严重。

本发明实施例通过检测气流通道内的风速变化情况来检测防尘网堵塞程度。并根据电子设备中应用环境变化(如硬件配置的变化)随时改变检测标准，从而使本发明实施例可适应于电子设备的各种应用环境。下面通过具体的实施例来描述本发明的防尘网堵塞程度的检测技术，其中，实施例一描述了防尘网堵塞程度的检测装置，实施例二描述了防尘网堵塞程度的检测方法，实施例三描述了带有防尘网堵塞程度的检测装置的电子设备。

实施例一

本实施例的防尘网堵塞程度检测装置应用于电子设备中。下面对该防尘网堵塞程度检测装置进行详细阐述。

请参阅图2，图2为带有防尘网堵塞程度检测装置的电子设备。所述电子设备中设有单板(图中未示出)、风扇4，并于所述电子设备上开设有入风口8、出风口7，所述风扇4用于产生气流，并使该气流从入风口8流入，从出风口7流出，从而形成气流通道11，给所述单板散热。其中，在该入风口8处设有防尘网3，以阻挡灰尘进入该电子设备中。更进一步，该风扇4安装在风扇框10上，该入风口8、出风口7开设在电子设备的机柜9上。该风扇4设于气流通道内。该单板设置在机柜9中，当气流通过气流通道11时，可对电子设备的单板配置进行散热，保证电子设备的稳定运行。

该防尘网堵塞程度检测装置安装在电子设备中，是基于上述电子设备应用该防尘网堵塞程度检测装置。其中，该防尘网堵塞程度检测装置包括：

风速检测单元，设置在气流通道内，用于获得模拟风速信号，并将所述模拟风速信号提供给所述数据转换模块；

数据转换模块，与所述风速检测单元相连，用于将所述模拟风速信号转化为数字风速信号，并将所述数字风速信号提供给堵塞检测单元；

堵塞检测单元，与所述数据转换模块相连，根据所述数字风速信号和风扇的转速获得风阻特征参数，根据所述风阻特征参数和告警阈值确定防尘网的堵塞程度。

请一并参阅图2、图3，对该防尘网堵塞程度检测装置进行详细阐述：

该防尘网堵塞程度检测装置包括风速检测单元2、数据转换模块和堵塞检测单元1。

该风速检测单元2，设置在防尘网3的内侧，气流通道内，用于将穿过防尘网3的风速转换成模拟风速信号(如电压、电流信号等)，并将该模拟风速信号提供给数据转换模块；

该数据转换模块，与该风速检测单元相连，用于将该模拟风速信号转化为数字风速信号，并将该数字风速信号提供给堵塞检测单元；

该堵塞检测单元1，与该数据转换模块相连，根据所述数字风速信号和风扇的转速获得风阻特征参数，根据所述风阻特征参数和告警阈值确定防尘网的堵塞程度。

其中，该堵塞检测单元1包括：处理模块304和存储器305。

该处理模块304，与该数据转换模块相连，根据所述数字风速信号和风扇的转速获得风阻特征参数(获得方法参见实施例二)，根据所述风阻特征参数和告警阈值确定防尘网的堵塞程度(确定方法参见实施例二)；

该存储器305，用于存储初始风阻特征参数、初始风速、风扇转速以及告警阈值等。

其中，该告警阈值可由初始风阻特征参数确定、或者预先根据经验设定，优选的，告警阈值由初始风阻特征参数确定。该告警阈值可存储在存储器中，该初始风阻特征参数可根据初始风速、风扇转速等确定。

更进一步，所述防尘网堵塞程度检测装置还包括风扇控制单元，与电子设备中的风扇和所述堵塞检测单元的处理模块相连，用于控制所述风扇的转速，并将所述风扇的转速信息提供给所述堵塞检测单元。

其中，所述数据转换模块、所述堵塞检测单元和所述风扇控制单元可以集成于一体。所述风速检测单元和所述数据转换模块可以集成于一体，如数字风速传感器，此时，可以直接获得数字风速信号，然后，通过该数字风速传感器将该数字风速信号提供给该堵塞检测单元，从而根据所述数字风速信号和风扇的转速获得风阻特征参数，根据所述风阻特征参数和告警阈值就可确定防尘网的堵塞程度。

所述防尘网堵塞程度检测装置还可包括信号处理装置。其中，该信号处理装置设置与风速检测单元2相连，用于对该风速检测单元2输出的风速信号进行处理(如滤波和/或放大)，主要作用是提高信号的质量和传输能力，然后将处理信号发给数据转换模块(风速检测单元与数据转换模块分设情况)或堵塞检测单元(在风速检测单元与数据转换模块集成为一体情)，这样，当风速检测单元2所检测到的模拟风速信号质量差时，堵塞检测单元仍然可获得质量较好的信号，以便后续处理。

该防尘网堵塞程度检测装置还包括告警模块306，与该堵塞检测单元1相连，用于以声光等方式进行告警，以表示防尘网堵塞。

请参阅图2，该堵塞检测单元1可通过告警电缆5连接网管或上位机6。该网管或上位机6用于接收堵塞检测单元1发送的告警信号，以通知远端用户及时采取措施，如清洗防尘网、或更换防尘网等，从而保证电子设备的散热性能，使电子设备稳定运行。

实施例二

本实施例描述防尘网堵塞程度检测方法，包括：采集风扇的转速、以及所述转速下的风速参数；根据风扇的转速、以及所述转速下的风速参数获得风阻特征参数；根据当前风阻特征参数和告警阈值确定防尘网的堵塞程度。所述风速参数可以为数字风速信号。

下面参考图4，对该防尘网堵塞程度检测方法进行详细描述。所述检测方法包括以下步骤：

步骤41、防尘网堵塞检测装置上电、系统配置；

步骤42、进行系统初始特征参数采集，并计算系统初始风阻特征参数K1和告警阈值X；

步骤43、判断定时检测条件是否为真，如果是，执行步骤44，否则，重复本步骤；所述定时检测条件可以为预定时间间隔，如每隔一天，或者是每天的某个时刻，如每天的23点；

步骤44、系统进行防尘网堵塞程度的检测，得到当前的系统风阻特征参数K2；

步骤45，判断当前风阻特征参数K2是否大于告警阈值X，若是，说明防尘网堵塞程度比较严重，执行步骤46；否则，返回步骤43。

步骤46、发出告警，或者通知用户，以及时清洗防尘。

下面详细描述上述步骤：

因电子设备的硬件配置呈多样性的特点，同一电子设备在不用的应用场景中硬件配置差异很大，故系统风阻差异也很大；另外，由于多数电子设备为了改善散热性能而采用转速可调的风扇，可通过风扇闭环调速和预定算法对风速变化情况进行判断和处理，以实现对防尘网的堵塞程度进行检测和告警。

为了获得较准确的告警阈值，在步骤42中，需要采集系统初始特征参数，并计算系统初始风阻特征参数，然后计算由初始风阻特征参数确定的告警阈值。

系统初始特征参数是在防尘网清洁的条件下，如系统初次上电、修改了系统硬件配置、或防尘网更新时，由处理模块304下发控制信号，通过调整风扇4的转速，并读取风扇的转速值。然后通过风速检测单元收集在各转速下对应的数字风速信号，再根据预定算法取得系统初始风阻特征参数K1，并由系统初始风阻特征参数K1确定告警阈值，将告警阈值存储到存储器305中。告警阈值也可为预设的某个经验值。如图5所示，下面描述步骤42中所述计算系统初始风阻特征参数K1和由系统初始风阻特征参数K1确定的告警阈值的方法。

步骤501、由处理模块将风扇转速调节到某一特定转速点；

步骤502、延时，直至风扇转速恒定；

步骤503、采集风速信号，可得到风扇转速RPM1和对应的风速信号V1；

步骤504、判断是否所有转速点的风速都采集完成，如果是，执行步骤505，否则，返步骤501，直到所有转速点下的风速信号都采集完成为止；

步骤505、计算初始风阻特征参数K1。

当所有转速点的风速都采集完成时，可得到一组风扇转速和对应的风速信号的数据：[RPM1，V1]，[RPM2，V2]，[RPM3，V3]......[RPMn，Vn]。已知风速信号V、风压P与风阻R之间满足以下公式：

$V=\frac{P}{R}---\left(1\right)$

因风压P与风扇的转速RPM基本成正比关系：

P＝RPM×A           (2)

注：A为常量。故：

$V=\frac{\mathrm{RPM}\×A}{R}=\frac{A}{R}\×\mathrm{RPM}---\left(3\right)$

由公式(3)可知，对于风阻恒定的系统，风速信号和风扇转速成正比。

公式可表示为：

$\frac{R}{A}=\frac{\mathrm{RPM}}{V}---\left(4\right)$

可将

作为风阻特征参数K1。当在相同的转速下，当防尘网清洁时(即最小时)，风速最大；当防尘网上因灰尘沉积而堵塞时(即

变大时)，会导致风速降低；当防尘网堵塞程度越严重(即

非常大时，如超过告警阈值时)，风速降低的程度越大；当防尘网完全堵塞(即无穷大时)，风速为0。在本发明实施例中，为了获得较准确的

对所获得的每一组风速信号和风扇转速，以风速信号作为纵坐标，以风扇转速作为横坐标，在平面直角坐标系上绘制成一个点，这样，可在坐标系中绘制多个点，然后对这些点进行拟合成一条直线，这条直线的斜率即为初始风阻特征参数K1。

应该注意到，也可以仅测特定转速点的风速，这时可得到一组风扇转速和对应的风速信号的数据，然后根据公式4直接获得初风阻特征参数K1：

步骤506、计算根据初始风阻特征参数K1和系统的初始风阻特征参数K1确定告警阈值X，X值的范围为K1的100％～200％。

在步骤44中，系统进行防尘网堵塞的检测，以得到当前的系统风阻特征参数K2。在系统运行过程中，定时执行以下检测操作，获取系统当前的风阻特征参数：由处理模块304下发控制信号，来调整风扇4的转速并读取风扇的转速值。然后通过信号处理装置302和数据转换模块303收集在各转速下对应的数字风速信号，再根据处理模块304中预定算法取得系统的风阻特征参数K2。如图6所示，下面描述获得当前系统风阻特征参数K2的方法。

步骤601、开始；

步骤602、由处理模块将风扇转速调节到某一转速点；

步骤603、稳定一段时间，直至风扇转速恒定；

步骤604、采集风速信号。由此得到风扇转速RPMD1和对应的风速信号VD1；

步骤605、判断是否所有转速点的风速都采集完成，如果是，执行步骤606，否则，返回步骤602，直到所有转速点下的风速信号都采集完成；

步骤606、当所有转速点的风速都采集完成时，可得到一组风扇转速和对应的风速信号的数据：[RPMD1，VD1]，[RPMD2，VD2]，[RPMD3，VD3]......[RPMDn，VDn]。这时可根据步骤505中描述的方法获得风阻特征参数K2。这时返回步骤45，使风阻特征参数K2与告警阈值X进行比较，判断防尘网是否堵塞。如果超出告警阈值，表明防尘网有堵塞，系统就会通过告警模块发出告警；如果没有告警，系统执行其他操作，根据定时时间等待下一次检测。

实施例三

一种电子设备，该电子设备中设有单板、风扇，并于所述电子设备上开设有入风口、出风口，所述风扇用于产生气流，并使所述气流从入风口流入，从出风口流出，形成气流通道，给所述单板散热，并于所述入风口设有防尘网，其中，所述电子设备包括防尘网堵塞程度检测装置，所述装置包括：风速检测单元、数据转换模块和堵塞检测单元，其中：

所述风速检测单元，设置在气流通道内，用于获得模拟风速信号，并将所述模拟风速信号提供给所述数据转换模块；

所述数据转换模块，与所述风速检测单元相连，用于将所述模拟风速信号转化为数字风速信号，并将所述数字风速信号提供给所述堵塞检测单元；

所述堵塞检测单元，与所述数据转换模块相连，根据所述数字风速信号和风扇的转速获得风阻特征参数，根据所述风阻特征参数和告警阈值确定防尘网的堵塞程度。

所述防尘网堵塞程度检测装置还包括：风扇控制单元，与风扇和所述堵塞检测单元相连，用于控制所述风扇的转速，并将所述风扇的转速信息提供给所述堵塞检测单元。所述数据转换模块、所述堵塞检测单元和所述风扇控制单元集成于一体。所述风速检测单元和所述数据转换模块集成于一体。

本发明上述实施例描述了风扇为可调转速的情况，上述实施例同样可适合风扇为固定转速的情况，这时，堵塞检测单元可直接根据所述数字风速信号获得风阻特征参数，然后根据当前风阻特征参数和告警阈值确定防尘网的堵塞程度。告警阈值的确定方法与上面描述的方法相同，即由初始风阻特征参数确定、或者预先根据经验设定。

根据本发明实施例，通过风速检测来监控防尘网堵塞程度，可以应用于复杂的通讯设备应用环境中，告警准确及时。屏蔽了风扇个体差异(如风扇转速的变化或老化)带来的影响。

虽然通过实施例描绘了本发明，但本领域普通技术人员知道，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，就可使本发明有许多变形和变化，本发明的范围由所附的权利要求来限定。

Claims (17)

1.一种防尘网堵塞程度检测装置，其特征在于，所述装置包括：风速检测单元、数据转换模块和堵塞检测单元，

所述风速检测单元，设置在气流通道内，用于获得模拟风速信号，并将所述模拟风速信号提供给所述数据转换模块；

所述数据转换模块，与所述风速检测单元相连，用于将所述模拟风速信号转化为数字风速信号，并将所述数字风速信号提供给所述堵塞检测单元；

所述堵塞检测单元，与所述数据转换模块相连，根据所述数字风速信号和风扇的转速获得风阻特征参数，根据所述风阻特征参数和告警阈值确定防尘网的堵塞程度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括风扇控制单元，与风扇和所述堵塞检测单元相连，用于控制所述风扇的转速，并将所述风扇的转速信息提供给所述堵塞检测单元。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据转换模块、所述堵塞检测单元和所述风扇控制单元集成于一体。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风速检测单元和所述数据转换模块集成于一体。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括信号处理装置，与所述风速检测单元相连，用于对所述风速检测单元输出的模拟风速信号进行滤波和/或放大处理。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

告警模块，与所述堵塞检测单元相连，用于告警。

7.一种电子设备，所述电子设备中设有单板、风扇，并于所述电子设备上开设有入风口、出风口，所述风扇用于产生气流，并使所述气流从入风口流入，从出风口流出，形成气流通道，并于所述入风口设有防尘网，其特征在于，所述电子设备包括防尘网堵塞程度检测装置，所述装置包括：风速检测单元、数据转换模块和堵塞检测单元，其中：

所述风速检测单元，设置在气流通道内，用于获得模拟风速信号，并将所述模拟风速信号提供给所述数据转换模块；

所述数据转换模块，与所述风速检测单元相连，用于将所述模拟风速信号转化为数字风速信号，并将所述数字风速信号提供给所述堵塞检测单元；

所述堵塞检测单元，与所述数据转换模块相连，根据所述数字风速信号和风扇的转速获得风阻特征参数，根据所述风阻特征参数和告警阈值确定防尘网的堵塞程度。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述装置还包括风扇控制单元，与风扇和所述堵塞检测单元相连，用于控制所述风扇的转速，并将所述风扇的转速信息提供给所述堵塞检测单元。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述数据转换模块、所述堵塞检测单元和所述风扇控制单元集成于一体。

10.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述风速检测单元和所述数据转换模块集成于一体。

11.一种防尘网堵塞程度检测方法，其特征在于，包括：

采集风扇的转速、以及所述转速下的风速参数；

根据风扇的转速、以及所述转速下的风速参数获得风阻特征参数；

根据所述风阻特征参数和告警阈值确定防尘网的堵塞程度。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述风速参数可以为数字风速信号。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述告警阈值由初始风阻特征参数确定、或者预先根据经验设定。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述采集风扇的转速、以及所述转速下的风速参数具体为：每隔预定时间采集风扇的转速、以及所述转速下的风速参数。

15.根据权利要求11至14任一项所述的方法，其特征在于，当系统硬件配置发生变化、或防尘网更新时，重新获得风阻特征参数和告警阈值。

16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据风阻特征参数和告警阈值检测防尘网的堵塞程度具体包括：

判断当前风阻特征参数是否大于告警阈值，若是，则防尘网堵塞。

17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当防尘网堵塞时，发出告警。

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