CN101639077B - 一种风扇控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风扇控制系统及方法，其中的系统用于对风扇进行控制，所述风扇对应于一个槽位集合，所述系统包括：第一获取模块，用于获取第一槽位集合，第一槽位集合为槽位集合中满足散热控制条件的单板的槽位集合；转向确定模块，用于根据第一槽位集合中每一槽位与风扇的位置关系确定风扇的目标转向；转速控制模块，用于根据满足散热控制条件的单板的温度信息确定风扇的目标转速。本发明的风扇控制系统可以有针对性的对满足散热控制条件的单板进行降温。然后根据其温度信息确定风扇的目标转速，避免了风扇一直处于高速运行状态，增加了使用寿命。通过控制风扇的转向和转速，能更快的降低单板的温度，达到较好的降温效果，保障了业务的传输。

Description

一种风扇控制系统及方法

技术领域

本发明涉及风扇系统，尤其涉及一种对机架上的所有单板降温的风扇控制系统及方法。

背景技术

目前，因为机架上用于传输数据的单板较多，因此，需要利用风扇组对单板进行散热。现在利用风扇系统散热时，需要风扇系统对所有单板进行检测，然后根据风扇所负责单板的最高温度来决定风扇的转速，从而为单板散热。

而实际上，由于单板类型的不同，有些单板，例如业务板的温度容易上升，而有些单板，例如：监控板、倒换板、功率分配板等温度不容易上升。

目前的风扇系统的转向并不是根据那些温度上升，最需要散热的单板的位置来确定的，这样，就会导致那些最需要散热的单板可能位于风扇的风道以外的位置，或者位于偏离风道等不易被风扇吹到的位置。这样，即使风扇转速为最高，由于风扇转向的不合理，也不能达到使单板快速降温的效果。反而会由于风扇一直处于高速运行的状态，降低风扇的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种风扇控制系统及方法，以解决如何快速的对满足散热控制条件的高温单板降温的问题。为此，本发明提供了一种风扇控制系统，用于对风扇进行控制，所述风扇对应于一个槽位集合，所述风扇控制系统包括：

第一获取模块，用于获取第一槽位集合，所述第一槽位集合为所述槽位集合中满足散热控制条件的单板的槽位集合；

转向确定模块，用于根据所述第一槽位集合中每一槽位与所述风扇的位置关系确定所述风扇的目标转向；

转速控制模块，用于根据所述满足散热控制条件的单板的温度信息确定所述风扇的目标转速。

所述系统进一步包括：

转向调整模块，用于将来自风扇的当前转向与所述目标转向进行比较，以获取一转向比较结果，并根据所述转向比较结果对所述当前转向进行调整；

转速调整模块，用于将来自风扇的当前转速与所述目标转速进行比较，以获取一转速比较结果，并根据所述转速比较结果对所述当前转速进行调整。

所述满足散热控制条件的单板具体包括：

根据单板类型确定的需要风扇降温的单板；或

发出报警信息的单板；或

按照当前温度从大到小的顺序排列的预定个数的单板；或

按照一比值从大到小的顺序排列的预定数目的单板，所述比值为所述单板的当前温度与对应门限温度的比值。

所述确定所述风扇的目标转速的方法具体为：

计算所述满足散热控制条件的单板中，每一个单板的当前温度值与其温度门限值的比值；

将所述比值中的最大值与预设值比较，根据所述最大值落在预设值所确定的范围，来获取一比较结果；

将所述比较结果与预设的转速类型进行匹配，以确定所述风扇的目标转速。

本发明还提供了一种风扇控制方法，应用于风扇控制系统，以实现对风扇的控制，所述风扇对应于一个槽位集合，包括以下步骤：

所述风扇控制系统获取第一槽位集合，所述第一槽位集合为所述槽位集合中满足散热控制条件的单板的槽位集合；

所述风扇控制系统根据所述槽位集合中的第一槽位集合确定所述风扇的目标转向；

所述风扇控制系统根据所述满足散热控制条件的单板的温度信息确定所述风扇的目标转速。

所述确定所述风扇的目标转向的步骤之后进一步包括步骤：

所述风扇控制系统将来自风扇的当前转向与所述目标转向进行比较，以获取一转向比较结果，并根据所述转向比较结果对所述当前转向进行调整；

所述确定所述风扇的目标转速的步骤之后进一步包括步骤：

所述风扇控制系统将来自风扇的当前转速与所述目标转速进行比较，以获取一转速比较结果，并根据所述转速比较结果对所述当前转速进行调整。

所述满足散热控制条件的单板具体包括：

根据单板类型确定的需要风扇降温的单板；或

发出报警信息的单板；或

按照当前温度从大到小的顺序排列的预定个数的单板；或

按照一比值从大到小的顺序排列的预定数目的单板，所述比值为所述单板的当前温度与对应门限温度的比值。

所述确定所述风扇的目标转速的步骤具体为：

计算所述满足散热控制条件的单板中，每一个单板的当前温度值与其温度门限值的比值；

将所述比值中的最大值与预设值比较，根据所述最大值落在预设值所确定的范围，来获取一比较结果；

将所述比较结果与预设的转速类型进行匹配，以确定所述风扇的目标转速。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的风扇控制系统首先根据获取到的满足散热控制条件的单板的槽位来决定风扇的目标转向，对风扇转向进行控制，从而有针对性的对满足散热控制条件的单板进行降温。然后根据满足散热控制条件的单板的温度信息确定风扇的目标转速，这样风扇可以根据单板的当前温度值来运转，从而避免了风扇一直处于高速运行状态，增加了风扇的使用寿命。通过控制风扇的转向和转速，能更快的降低单板的温度，达到较好的降温效果，从而保障了业务的传输。

附图说明

图1为本发明的应用场景示意图；

图2为本发明的系统结构示意图；

图3为槽位集合与风扇的位置关系示意图；

图4为本发明进一步实施的系统结构示意图；

图5为本发明的风扇控制方法流程图；

图6为本发明进一步实施的自适应风扇控制方法流程图。

具体实施方式

本发明的系统和方法是根据控制器上所插单板的槽位号、单板温度性能值来控制风扇的转向和转速，以达到降低单板温度的目的，从而保障业务的传输。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

下文中的实施方式的降温系统以波分设备为例进行说明，当然，也可以应用于其他类型的设备。

波分设备由风扇组来实现对所有单板的散热，一个风扇负责多个单板的散热。参考图1，图1为本发明的应用场景示意图。图中的风扇组包括风扇A、风扇B和风扇C。每个风扇均负责5个单板的降温。按照从左向右的顺序，风扇A负责的5个单板的单板槽位号分别为1～5，风扇B负责的5个单板的单板槽位号分别为6～10，风扇C负责的5个单板的单板槽位号分别为11～15。

参考图2，图2为本发明的系统结构示意图，包括：

第一获取模块，用于获取第一槽位集合，所述第一槽位集合为所有槽位集合中满足散热控制条件的单板的槽位集合。

转向确定模块，用于根据第一槽位集合中每一槽位与风扇的位置关系确定所述风扇的目标转向。

在确定转向时，需要考虑单板尺寸以及风扇与该风扇覆盖的所有单板中的每个单板之间的距离。参考图3所示，图3为槽位集合与风扇的位置关系示意图，其中的上图为第一槽位集合为(1)的位置关系示意图，下图为第一槽位集合为(1，2)时的位置关系示意图。假设每块单板的长度为X，每个风扇负责N块单板，风扇到单板的垂直距离为L，单板的高度为H。其中第一槽位集合单板的中心到风扇中心的水平距离定义为M，则风扇转向α的取值为arctg(L+H/2)/M。M的取值根据第一槽位集合中包含的槽位的不同而改变。举例来说，如果第一槽位集合为(1)，则M＝NX/2-X/2。如果第一槽位集合为(1，2)，则M＝NX/2-X，以此类推。当然，转向的角度也可以用其他的方式例如arcctgα等方式表示。

转速控制模块，用于根据所述满足散热控制条件的单板的温度信息确定所述风扇的目标转速。

下面对每个模块的功能进行详细说明。

由于槽位上所插的单板既可以为满足散热控制条件的单板，也可以为不满足散热控制条件的单板，因此，根据风扇覆盖的所有槽位来确定槽位集合。槽位集合中包含的是风扇覆盖的所有槽位号的排列组合的集合。每个风扇都对应有一个槽位集合。以图1中的风扇A来说，风扇A覆盖的槽位号为1～5，因此，风扇A对应的槽位集合中包含的是1～5这5个数字中的任意几个数字的组合，例如，(1，2)，(1，2，3)，(2，3)，(1，3，5)等等。而集合中的每个子集分别具有相应的转向，例如，(1)对应的角度为30度，(1，3，5)对应的角度为90度，(4，5)对应的角度为120度等等。

满足散热控制条件的单板可以包括以下几种类型：

A、根据单板类型确定的需要风扇降温的单板

对于波分设备来说，不是每个单板的单板温度都容易上升的，一般来说含有光模块的单板温度容易上升，尤其是业务板需要使用风扇进行降温，而监控板、倒换板、功率分配板等单板温度不容易上升，可以不使用风扇进行降温。因此，根据槽位上所插单板的不同业务类型，图1中的风扇A、风扇B和风扇C所分别覆盖的单板既可以包含需要风扇降温的单板，也可以包含不需要风扇降温的单板。举例来说，假如槽位1，3，5上的单板为业务板，属于需要风扇降温的单板，则获取的第一槽位集合为(1，3，5)，转向确定模块根据子集(1，3，5)对应的角度90度确定风扇的目标转向为90度。

B、发出报警信息的单板

由于每个厂商都对单板设有缺省的温度门限值，如果单板温度超过温度门限值，则单板正常工作会受到一定的影响。在单板温度超出这个门限值以后，单板会自动上报一条告警：环境温度越限告警。

例如，图1中的单板1发出了告警信息，则获取的第一槽位集合为(1)，转向确定模块根据单板1所在的槽位号1确定风扇的转向应为30度。假如单板4，5发出了告警信息，则获取的第一槽位集合为(4，5)，转向确定模块根据单板4，5所在的槽位号(4，5)确定风扇的目标转向应为120度。

C、按照一比值从大到小的顺序排列的预定数目的单板

该比值为单板的当前温度与对应门限温度的比值。以图1中风扇A覆盖的单板1～5来说，假设单板1的当前温度为80度，门限温度为100度，则当前温度与门限温度的比值为0.8；单板2的当前温度为60度，门限温度为100度，则当前温度与门限温度的比值为0.6；其它三个单板的当前温度与门限温度的比值也按照上述方法一一计算出来。假设按照比值从大到小的顺序，取比值排名前3的单板，如果比值排名前3的单板的槽位号为1，3，5，则获取的第一槽位集合为(1，3，5)，转向确定模块根据集合(1，3，5)对应的角度90度，确定风扇的目标转向为90度。

D、按照当前温度从大到小的顺序排列的预定个数的单板

假设预定个数为2，当前温度排名前2的单板对应的槽位号为4和5，则获取的第一槽位集合为(4，5)，转向确定模块根据集合(4，5)对应的角度120度，确定风扇目标转向为120度。

转速控制模块所依据的温度信息具体包括：单板的当前温度值以及单板的门限温度值。

以满足上述四种散热控制条件的单板为例，下面具体说明转速控制模块是如果根据满足散热控制条件的单板的温度信息确定风扇的目标转速的。

首先，计算满足散热控制条件的单板中，每一个单板的当前温度值与其温度门限值的比值；

然后，将所述比值中的最大值与预设值比较，根据最大值落在预设值所确定的范围，来获取一比较结果；

最后，将所述比较结果与预设的转速类型进行匹配，以确定风扇的目标转速。

风扇转速的种类可分为：停转、低速、中速、高速、全速。每一种转速都有与其相对应的取值范围。

根据经验，该预设值可以取值为：0.1、0.3、0.5、0.7。如果最大比值小于0.1，则风扇停转；如果最大比值在0.1到0.3之间，则为低速，如果最大比值在0.3到0.5之间，则为中速，如果最大比值在0.5到0.7之间，则为高速，如果最大比值大于0.7，则风扇全速运转。

确定目标转速的过程对于以上四种满足散热控制条件的单板来说，区别在于，不同的满足条件的单板所对应的当前温度和温度门限值可能不同，因此，只要确定了满足散热控制条件的单板，就可以根据其当前温度和温度门限值，利用上述方法来确定风扇的目标转速。

还有一种确定风扇目标转速的方法为：利用预先确定的公式来计算风扇的转速，预先确定的公式中包括有单板当前温度值等因子。针对以上四种满足散热控制条件的单板，可以将不同的满足条件的单板中的每个单板的当前温度值等因子代入预先确定的公式中，计算出每个单板对应的转速，然后，取这几个转速中的最大值作为风扇的目标转速。这种利用公式来计算风扇转速的方法为现有技术中应用很普遍的方法，具体的计算转速的公式也有很多，这里不再一一赘述。

这个时候风扇的转速就不光是上文中所说的停转、低速、中速、高速、全速，而是根据当前不同的温度来确定不同的转速。

利用上文中描述的各个模块就能够实现本发明的有针对性的更快的为单板降温的目的。参考图4所示，为了使得本发明的控制系统能够自适应的为单板降温，本发明的降温控制系统还可以进一步包括：

转向调整模块，用于将来自风扇的当前转向与目标转向进行比较，以获取一比较结果，并根据该比较结果对当前转向进行调整。

例如，当满足散热控制条件的单板发生了改变，如本来是槽位号1上的单板报警，当前转向为30度，但现在不光是槽位号1上的单板报警，槽位号3和5上的单板也开始报警，导致风扇的目标转向改变为90度，此时，当前转向与目标转向不一致，则将风扇的当前转向30度调整为目标转向90度。

转速调整模块，用于将来自风扇的当前转速与目标转速进行比较，以获取一比较结果，并根据该比较结果对当前转速进行调整。

例如，当前环境温度发生了改变，可能导致风扇转速改变，此时，如果风扇的当前转速与目标转速不一致，则将风扇的当前转速调整为目标转速。

本发明还包括有与上述风扇控制系统相应的风扇控制方法，参考图5所示，包括以下步骤：

步骤1，获取第一槽位集合，所述第一槽位集合为槽位集合中满足散热控制条件的单板的槽位集合。

步骤2，根据槽位集合中的第一槽位集合确定所述风扇的目标转向。

步骤3，根据所述满足散热控制条件的单板的温度信息确定所述风扇的目标转速。

下面对每一步骤进行详细说明。

由于槽位上所插的单板可以为满足散热控制条件的单板，也可以为不满足散热控制条件的单板，因此，根据风扇覆盖的所有槽位来确定槽位集合。槽位集合中包含的是风扇覆盖的所有槽位号的排列组合的集合。每个风扇都对应有一个槽位集合。以图1中的风扇A来说，风扇A覆盖的槽位号为1～5，因此，风扇A对应的槽位集合中包含的是1～5这5个数字中的任意几个数字的组合，例如，(1，2)，(1，2，3)，(2，3)，(1，3，5)等等。而集合中的每个子集分别具有相应的转向，例如，(1)对应的角度为30度，(1，3，5)对应的角度为90度，(4，5)对应的角度为120度等等。

满足散热控制条件的单板可以包括以下几种类型：

A、根据单板类型确定的需要风扇降温的单板

对于波分设备来说，不是每个单板的单板温度都容易上升的，一般来说含有光模块的单板温度容易上升，尤其是业务板需要使用风扇进行降温，而监控板、倒换板、功率分配板等单板温度不容易上升，可以不使用风扇进行降温。因此，根据槽位上所插单板的不同业务类型，图1中的风扇A、风扇B和风扇C所分别覆盖的单板既可以包含风扇降温的单板，也可以包含不需要风扇降温的单板。举例来说，假如槽位1，3，5上的单板为业务板，属于需要风扇降温的单板，则获取的第一槽位集合为(1，3，5)，转向确定模块根据子集(1，3，5)对应的角度90度确定风扇的目标转向为90度。

B、发出报警信息的单板

由于每个厂商都对单板设有缺省的温度门限值，如果单板温度超过温度门限值，则单板正常工作会受到一定的影响。在单板温度超出这个门限值以后，单板会自动上报一条告警：环境温度越限告警。

例如，图1中的单板1发出了告警信息，则获取的第一槽位集合为(1)，转向确定模块根据单板1所在的槽位号1确定风扇的转向应为30度。假如单板4，5发出了告警信息，则获取的第一槽位集合为(4，5)，转向确定模块根据单板4，5所在的槽位号(4，5)确定风扇的目标转向应为120度。

C、按照一比值从大到小的顺序排列的预定数目的单板

该比值为单板的当前温度与对应门限温度的比值。以图1中风扇A覆盖的单板1～5来说，假设单板1的当前温度为80度，门限温度为100度，则当前温度与门限温度的比值为0.8；单板2的当前温度为60度，门限温度为100度，则当前温度与门限温度的比值为0.6；其它三个单板的当前温度与门限温度的比值也按照上述方法一一计算出来。假设按照比值从大到小的顺序，取温度最高的三块单板的比值，如果温度最高的三块单板的槽位号为1，3，5，则获取的第一槽位集合为(1，3，5)，转向确定模块根据集合(1，3，5)对应的角度90度，确定风扇的目标转向为90度。

D、按照当前温度从大到小的顺序排列的预定数目的单板

假设预定数目为2，温度最高的两块单板对应的槽位号为4和5，则获取的第一槽位集合为(4，5)，转向确定模块根据集合(4，5)对应的角度120度，确定风扇目标转向为120度。

所依据的温度信息具体包括：单板的当前温度值以及单板的门限温度值。

以满足上述四种散热控制条件的单板为例，下面具体说明风扇控制系统是如果根据满足散热控制条件的单板的温度信息确定风扇的目标转速的。

首先，计算满足散热控制条件的单板中，每一个单板的当前温度值与其温度门限值的比值；

然后，将所述比值中的最大值与预设值比较，根据最大值落在预设值所确定的范围，来获取一比较结果；

最后，将所述比较结果与预设的转速类型进行匹配，以确定风扇的目标转速。

风扇转速的种类可分为：停转、低速、中速、高速、全速。每一种转速都有与其相对应的取值范围。

根据经验，该预设值可以取值为：0.1、0.3、0.5、0.7。如果最大比值小于0.1，则风扇停转；如果最大比值在0.1到0.3之间，则为低速，如果最大比值在0.3到0.5之间，则为中速，如果最大比值在0.5到0.7之间，则为高速，如果最大比值大于0.7，则风扇全速运转。

确定目标转速的过程对于以上四种满足散热控制条件的单板来说，区别在于，不同的满足条件的单板所对应的当前温度和温度门限值可能不同，因此，只要确定了满足散热控制条件的单板，就可以根据其当前温度和温度门限值，利用上述方法来确定风扇的目标转速。

还有一种确定风扇目标转速的方法为：利用预先确定的公式来计算风扇的转速，预先确定的公式中包括有单板当前温度值等因子。针对以上四种满足散热控制条件的单板，可以将不同的满足条件的单板中的每个单板的当前温度值等因子代入预先确定的公式中，计算出每个单板对应的转速，然后，取这几个转速中的最大值作为风扇的目标转速。

这个时候风扇的转速就不光是上文中所说的停转、低速、中速、高速、全速，而是根据当前不同的温度来确定不同的转速。

参考图6所示，图6为本发明进一步实施的自适应风扇控制方法流程图，为了使得本发明的控制方法能够自适应的为单板降温，本发明的控制方法的确定风扇的目标转向的步骤2之后进一步包括步骤：

步骤2’，将来自风扇的当前转向与目标转向进行比较，以获取一转向比较结果，并根据转向比较结果对当前转向进行调整；

例如，当满足散热控制条件的单板发生了改变，如本来是槽位号1上的单板报警，当前转向为30度，但现在不光是槽位号1上的单板报警，槽位号3和5上的单板也开始报警，导致风扇的目标转向改变为90度，此时，当前转向与目标转向不一致，则将风扇的当前转向30度调整为目标转向90度。

确定风扇的目标转速的步骤3之后进一步包括步骤：

步骤3’，将来自风扇的当前转速与目标转速进行比较，以获取一转速比较结果，并根据转速比较结果对当前转速进行调整。

例如，当前环境温度发生了改变，可能导致风扇转速改变，此时，如果风扇的当前转速与目标转速不一致，则将风扇的当前转速调整为目标转速。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种风扇控制系统，用于对风扇进行控制，所述风扇对应于一个槽位集合，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取第一槽位集合，所述第一槽位集合为所述槽位集合中满足散热控制条件的单板的槽位集合；

转向确定模块，用于根据所述第一槽位集合中每一槽位与所述风扇的位置关系确定所述风扇的目标转向，所述目标转向的角度取值为arctg(L+H/2)/M，其中，L为风扇到单板的垂直距离，H为单板的高度，M为第一槽位集合单板的中心到风扇中心的水平距离；

转速控制模块，用于根据所述满足散热控制条件的单板的温度信息确定所述风扇的目标转速。

2.如权利要求1所述的风扇控制系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

转向调整模块，用于将来自风扇的当前转向与所述目标转向进行比较，以获取一转向比较结果，并根据所述转向比较结果对所述当前转向进行调整；

转速调整模块，用于将来自风扇的当前转速与所述目标转速进行比较，以获取一转速比较结果，并根据所述转速比较结果对所述当前转速进行调整。

3.如权利要求1或2所述的风扇控制系统，其特征在于，所述满足散热控制条件的单板具体包括：

根据单板类型确定的需要风扇降温的单板；或

发出报警信息的单板；或

按照当前温度从大到小的顺序排列的预定个数的单板；或

按照一比值从大到小的顺序排列的预定数目的单板，所述比值为所述单板的当前温度与对应门限温度的比值。

4.如权利要求3所述的风扇控制系统，其特征在于，所述确定所述风扇的目标转速的方法具体为：

计算所述满足散热控制条件的单板中，每一个单板的当前温度值与其温度门限值的比值；

将所述比值中的最大值与预设值比较，根据所述最大值落在预设值所确定的范围，来获取一比较结果；

将所述比较结果与预设的转速类型进行匹配，以确定所述风扇的目标转速。

5.一种风扇控制方法，应用于风扇控制系统，以实现对风扇的控制，所述风扇对应于一个槽位集合，其特征在于，包括以下步骤：

所述风扇控制系统获取第一槽位集合，所述第一槽位集合为所述槽位集合中满足散热控制条件的单板的槽位集合；

所述风扇控制系统根据所述槽位集合中的第一槽位集合确定所述风扇的目标转向，所述目标转向的角度取值为arctg(L+H/2)/M，其中，L为风扇到单板的垂直距离，H为单板的高度，M为第一槽位集合单板的中心到风扇中心的水平距离；

所述风扇控制系统根据所述满足散热控制条件的单板的温度信息确定所述风扇的目标转速。

6.如权利要求5所述的风扇控制方法，其特征在于，所述确定所述风扇的目标转向的步骤之后进一步包括步骤：

所述风扇控制系统将来自风扇的当前转向与所述目标转向进行比较，以获取一转向比较结果，并根据所述转向比较结果对所述当前转向进行调整；

所述确定所述风扇的目标转速的步骤之后进一步包括步骤：

所述风扇控制系统将来自风扇的当前转速与所述目标转速进行比较，以获取一转速比较结果，并根据所述转速比较结果对所述当前转速进行调整。

7.如权利要求5或6所述的风扇控制方法，其特征在于，所述满足散热控制条件的单板具体包括：

根据单板类型确定的需要风扇降温的单板；或

发出报警信息的单板；或

按照当前温度从大到小的顺序排列的预定个数的单板；或

按照一比值从大到小的顺序排列的预定数目的单板，所述比值为所述单板的当前温度与对应门限温度的比值。

8.如权利要求7所述的风扇控制方法，其特征在于，所述确定所述风扇的目标转速的步骤具体为：

计算所述满足散热控制条件的单板中，每一个单板的当前温度值与其温度门限值的比值；

将所述比值中的最大值与预设值比较，根据所述最大值落在预设值所确定的范围，来获取一比较结果；

将所述比较结果与预设的转速类型进行匹配，以确定所述风扇的目标转速。

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