CN102625926A - 用于高效地协调数据中心制冷单元的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供了用于使用传感器控制环境维持系统(例如，HVAC单元)的系统、设备和方法。由传感器测量的值可以用于确定模块的操作等级的改变，以将传感器值保持在期望范围内。例如，当传感器温度过热时，停止的模块可以被增大或启动以得到更多的制冷。可以启动被预测为对热传感器的温度具有最大影响的模块。可以使用转移矩阵执行以上预测，该转移矩阵提供操作等级的改变与所得到的传感器改变之间的关系。作为另一示例，如果传感器温度在范围内并且操作等级的减小被预测为不会引起超出范围的条件，则可以停止模块(或以其他方式减小操作等级)。

Description

用于高效地协调数据中心制冷单元的方法和设备

对相关申请的交叉引用

本申请要求C.Federspiel等人于2009年8月21日提交的、题为“Method And Apparatus For Coordinated Starting And Stopping OfDatacenter Cooling Units”的美国临时申请61/235,759的优先权，并且是该美国临时申请的非临时申请，该美国临时专利申请的全部内容通过引用而合并于此以用于所有目的。本申请还与C.Federspiel于2009年3月3日提交的、题为“Method and Apparatus for Coordinating the Control ofHVAC Units”的美国非临时申请12/396,944(代理机构号027332-000110US)有关，其全部内容通过引用而合并于此以用于所有目的。

技术领域

本发明一般涉及可以用于控制公共空间(例如，如可以存在于包含服务器计算机的数据中心中)的温度和湿度的环境控制系统，诸如制热通风空调(HVAC)系统。更具体地，本发明可涉及通过增大或减小环境控制系统的各个单元(模块)的操作等级(例如，启动和停止)来高效地维持特定环境条件。

背景技术

现代数据中心使用HVAC系统来控制室内温度、湿度和其它变量。通常在数据中心布置有多个HVAC单元。它们通常是座地式单元，但是可以是壁挂式的、机架安装式的或顶置式的。HVAC单元通常还向活动地板间层(raised-floor plenum)、通风道网络或数据中心的户外提供冷风。数据中心本身或大型数据中心的大部分通常具有开敞式平面布置构造，即，不存在将数据中心的一个部分中的空气与另一部分中的空气隔开的永久分隔。因此，在许多情况下，这些数据中心具有由多个HVAC单元进行温度控制和湿度控制的公共空间。

数据中心的HVAC单元通常以分散式独立控制来操作。各个单元通常操作以试图控制从数据中心进入该单元的空气的温度和湿度。例如，HVAC单元可包含用于确定进入该单元的空气的温度和湿度的传感器。基于该传感器的测量，对该HVAC的控制将改变单元的操作，以试图改变进入该单元的空气的温度和湿度，从而与该单元的设定点对准。

为了可靠性，大部分数据中心设计有过量的HVAC单元。由于开敞式平面布置构造允许空气在数据中心中自由流动，因此一个单元的操作可以耦合到另一单元的操作。过多的单元以及这些单元将空气传送到基本上重叠的区域这一事实提供了冗余，这保证了如果单个单元发生故障，则数据中心装备(服务器、路由器等)将仍具有适当的制冷。

如上所述，HVAC单元的标准操作过程是控制进入每个HVAC单元中的回风温度。这种操作不知道进入数据中心中的服务器和其它计算装备的空气的温度。由于该信息对于HVAC单元控制或数据中心操作者是不可用的，因此额外的HVAC单元通常将一直运行，以保证服务器保持制冷。然而，这种预防措施浪费了能量。

尽管可以手动关断冗余的HVAC单元来节能，但是这么做引起了使该装备过热的风险。另外，一些数据中心具有可变的负荷，在该情况下，可能需要在一天中停止和启动数个单元。此外，如果应该识别需求，则数据中心中复杂且紧密耦合的气流模式使得操作者难以知道重启哪个HVAC单元是最高效的。

因此，期望提供可以自动地减小冗余HVAC单元的操作等级(例如，无需触发提高的温度)并且可以在需要时以高效方式自动地增大操作等级的方法和系统。

发明内容

本发明的实施例可以提供用于使用传感器控制环境维持模块(例如，HVAC单元)的系统和方法。在各个实施例中，系统可以对环境制热和/或制冷。传感器可以测量环境内的各个位置处的温度，并且该温度反馈可以用于改变模块的操作等级，以将温度保持在期望范围内。

例如，当传感器温度过热时，可以将停止的模块启动(或者使操作等级增大)以进行制冷。在一个实施例中，用于启动的模块是被预测为对热传感器的温度具有最大的或者至少充分大的影响的那个模块。作为另一示例，如果传感器温度在范围内，则可以将模块停止(或者使操作等级减小)，并且操作等级的减小被预测为不会引起超出范围的条件。在一个实施例中，转移矩阵用于执行以上预测。在一方面，转移矩阵可以提供模块的操作等级的改变与所引起的系统中的每个传感器的温度差之间的关系。

根据实施例，提供了一种控制环境维持系统的方法。该系统包括多个环境维持模块和多个传感器，其中传感器测量环境的物理条件的值。识别其传感器值被测量为在范围之外的传感器S_indx。对于至少一部分模块中的每个模块，确定预测改变值。每个预测改变值预测改变各个模块的操作等级对由所识别的传感器S_indx测量的传感器值的改变的程度。基于预测改变值来选择模块。改变所选择的模块的操作等级，以实现传感器S_indx的传感器值的改变。

根据另一实施例，提供了一种控制环境维持系统的方法。该系统包括当前运行的多个环境维持模块和用于测量环境的物理条件的值的多个传感器。对当前运行的多个模块中的至少一个进行分析。系统估计在模块的操作等级减小了至少预定量的情况下将导致的传感器的传感器值。确定不使所估计的传感器值中的任何一个在第一范围之外的、当前运行的模块的第一集合。响应于预测不会出现超出范围的条件(例如，所估计的传感器值都不在第一范围之外)而减小第一集合的至少一个模块的操作等级。

根据另一实施例，提供了一种初始化环境维持系统的方法。每个模块包括一个或多个致动器。接收每个传感器的第一传感器值Y1。同时改变模块的至少两个致动器的操作等级。在操作等级改变之后，接收每个传感器的第二传感器值Y2。计算第一传感器值Y1与第二传感器值Y2之间的差。基于差确定转移矩阵TM的矩阵元素的至少一部分。转移矩阵可以具有致动器的数量乘以传感器的数量的维数。TM的该部分包括与所述至少两个致动器相关联的矩阵元素。确定传感器S和致动器P的矩阵元素包括：确定第一比率，其分子包括传感器S的差，而分母包括致动器P的操作等级的改变；以及将第一比率与至少一个其它比率组合。根据导致传感器S的传感器值的先前差的、致动器P的操作等级的先前改变来确定至少一个其它比率。

根据另一实施例，提供了一种初始化环境维持系统的方法。至少一个处理器确定转移矩阵TM。对于每一个模块，接收每个传感器的第一传感器值Y1。每个第一传感器值是在各个模块具有第一操作等级时接收的。停止或启动各个模块，然后接收每个传感器的第二传感器值Y2。计算第一传感器值Y1与第二传感器值Y2之间的差。使用该差计算TM矩阵元素，从而获得转移矩阵TM，转移矩阵TM提供启动和/或停止模块与所导致的每个传感器的传感器值的改变之间的关系。

本发明的其它实施例涉及与这里所述的方法相关联的系统、装置以及计算机可读介质。

当在本文中使用时，环境维持模块可以是HVAC单元、计算机房空调(CRAC)单元或者接收控制信号并提供输出的任何装置，该输出被设计为实现或维持特定区域中的环境条件。当在本文中使用时，操作等级可以是用于测量模块花费多少努力来执行诸如制热或制冷的操作的操作参数(输入或输出)的值。例如，模块的操作等级可以包括停止、以全功率操作、输入功率级的百分比、模块内的特定装置的与参考等级相比的操作的百分比或值(例如，风扇速度、温度设定点、湿度设定点或阀位置)以及输出气流的输出制热或制冷功率的百分比或值。

参考以下详细描述和附图，可获得对本发明的本质和优点的更好理解。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的数据中心的平面图。

图2是根据本发明的实施例的、由整体屋顶单元调节的开敞式平面布置建筑物的平面图。

图3是根据本发明的实施例的、计算机房空气处理单元300的示意图。

图4是根据本发明的实施例的、用于提供对建筑物内的环境条件的维持的控制系统400的框图。

图5是示出根据本发明的实施例的、用于初始化包括多个模块(例如，CRAC单元)和传感器的环境维持系统的方法500的流程图。

图6是示出根据本发明的实施例的、高效地控制环境维持系统以将传感器值维持在期望范围内的方法600的流程图。

图7是示出根据本发明的实施例的、通过减小致动器的操作来控制环境维持系统的方法700的流程图。

图8是示出根据本发明的实施例的、通过停止模块来控制包括多个模块和传感器的环境维持系统的方法800的流程图。

图9是示出根据本发明的实施例的、通过启动和停止包括多个模块和传感器的模块来控制环境维持系统的方法900的流程图。

图10是示出用于基于预测误差的大小来更新协方差矩阵的迹的等式的图。

图11示出了可与根据本发明的实施例的系统和方法一起使用的示例性计算机设备的框图。

具体实施方式

为了保证环境(例如，数据中心)足够冷或足够温暖，标准操作过程是操作超过临界所需的额外HVAC单元(或其它环境维持模块)。然而，这样的预防措施浪费了能量。各个实施例可以分析环境中的传感器(例如，跨越模块的传感器或在模块外的位置处的传感器)，以确定是否可以安全地减小特定模块的操作等级以及是否需要增加操作(例如，由于超出范围的测量)，包括确定哪个模块最优于使传感器回到范围中。这样的实施例可以提供稳定的环境，同时减少了能耗。转移矩阵可以用于执行以上确定。在一方面，转移矩阵可以提供模块的操作等级的改变与所导致的系统中的每个传感器的温度差之间的关系。

运行多个冗余HVAC单元的另一问题(特别是当这多个冗余HVAC单元向地下间层递送空气时)在于，来自HVAC单元的排风温度会比如果使用较少HVAC单元的情况高。排风温度会更高是由于使用越多的HVAC单元，则温度会越高，同时仍从服务器提取相同的热量。换言之，用于从服务器提取热的较大气流(具有较高数量的HVAC单元)意味着来自HVAC单元的排放温度会更高。结果，混凝土板地板或活动地板不会这样冷，这减弱了灾害恢复能力。例如，具有冷的地板增加了可用于从制冷故障(例如，当整个建筑物的电力被切断时)恢复的时间，这是由于板和地板用作蓄冷介质(散热器)。地板的较冷温度可以在HVAC单元例如由于电力被切断而没有发出冷空气时保持服务器较冷。

I.系统概况

图1示出了根据本发明的实施例的数据中心的楼层平面图。围墙1可以是数据中心的围墙或诸如零售店的商业建筑物的围墙。数据中心包括多个HVAC单元2(或其它环境维持模块)、多个环境传感器3以及多个服务器机架4。如所示出的，HVAC单元是计算机房空调(CRAC)单元。

在一个实施例中，HVAC单元2是向数据中心提供气流以对服务器机架4中的服务器的整体装备进行制冷。在一方面，HVAC单元2可以对通过其中的空气进行制冷、制热、加湿或除湿。环境传感器3是测量诸如温度或湿度的环境参数的装置。环境传感器3可以通过任何手段(诸如有线或无线通信手段(例如，Modbus、BACnet、Wi-Fi、WiMAX、ZigBee或者任何其它可应用协议))来传送测量值(也称为读数)。HVAC单元2(和这里所述的其它模块)可以由具有一个或多个处理器的计算机系统来控制，以在数据中心内提供指定的条件。

图2是根据本发明的实施例的、通过整体屋顶单元调节的开敞式平面布置建筑物的平面图。在该示例中，HVAC单元是屋顶单元(RTU)2。围墙5是诸如零售店的商业建筑物或者这样的建筑物或商店内的空间的外墙或内墙。如所绘出的，有线通信发生在RTU 2与该特定RTU附近的传感器3之间，但是也可使用无线通信。还示出了货架6和商店结账柜台7。

图3是根据本发明的实施例的计算机房空气处理单元300的示意图。计算机房空气处理单元300是环境维持模块的示例。如所示出的，计算机房空气处理单元300具有冷却旋管310，冷却旋管310可包含由冷水阀320调制的冷水。计算机房空气处理单元300还具有再热器330(例如，电子线圈)和加湿器340(例如，红外加湿器)。

在一个实施例中，风扇350是由A/C感应电动机驱动的离心式风扇。感应电动机可具有用于改变其速度的可变速度(频率)致动器VSD 355。无线传感器360测量回风温度，无线传感器370测量排风温度，并且无线控制380控制VSD 355。排风温度传感器370和回风温度传感器360可以是系于无线控制380的探针而非分开的无线传感器。

在操作的一个实施例中，无线传感器360、370通过无线电将读数发送到无线网络网关，该无线网络网关将信号传递到控制计算机，该控制计算机例如包含图4的监督控制器15。监督控制器15可以是计算机系统本身。控制计算机可以将致动命令发送到无线网关，该无线网关将命令转发到无线控制380，无线控制380改变可变速度致动器355的速度。

图4是根据本发明的实施例的、用于提供对建筑物内的环境条件的维持的控制系统400的框图。在该示例中，控制系统400包括HVAC单元2(诸如单元300)、多个环境传感器3以及监督控制器15，监督控制器15包括一个或多个用于执行计算的处理器10。HVAC单元2包括可用于维持空间的环境的、例如用于风扇、阀或温度元件的最终控制元件(也称为致动器)。如这里所述，致动器的输入和输出可对应于模块的操作等级。在一方面，监督控制器15可以控制最终控制元件以具有操作等级(包括接通和关断以及二者之间的变化)，从而使用减少的或最小量的能量来提供稳定的环境条件。

模块(HVAC单元)

在一些实施例中，监督控制器15可以通过计算对每个HVAC单元2的输入12的命令来协调多个HVAC单元2的操作。基于来自传感器3的环境传感器读数来计算命令。输入12可对应于多种不同的HVAC单元2和/或HVAC单元2内的装置或电路。

在一个实施例中，HVAC单元1的输入1可对应于一个致动器的操作参数(例如，风扇、温度设定点、湿度设定点或阀位置)，并且HVAC单元1的输入2可对应于同一HVAC单元1的不同致动器。操作参数可具有不同的操作值(等级)，每个均导致不同量的能耗。在另一实施例中，一些HVAC单元2仅具有一个输入用于控制操作等级。

在其它实施例中，HVAC单元2的温度的设定点也可以从监督控制器15提供。例如，设定点可以是HVAC单元2排放的空气的期望温度，或者是返回到该单元的空气的期望温度。其它输入可以是湿度的设定点(或加湿器命令)，或者是对可变频率致动器(VFD)的命令。

在一个实施例中，每个HVAC单元具有相同数量的输入，每个输入对应于该HVAC单元的一个致动器。在另一实施例中，不同的HVAC单元可具有不同数量的致动器。在这样的实施例中，传感器的数量可以相同而与致动器的总数无关。传感器的数量可保持相同的原因部分地由于每个传感器可影响每个致动器，并且反之亦然。例如，温度致动器(例如，冷却阀)可以影响湿度，就如当在环境足够冷的情况下在冷却旋管上形成冷凝时可能发生的那样。同样，湿度致动器(例如，红外加湿器和蒸发冷却阀(evaporative cooling valve))影响温度，如当红外加湿器增大湿度或蒸发冷却器增大湿度时可能发生的那样。

传感器

环境传感器3可以测量环境的物理条件的值，诸如温度、湿度以及压力。环境传感器3可以例如通过有线或无线体通信手段(诸如Modbus、BACnet、Wi-Fi、WiMAX、ZigBee或任何其它可应用协议)将它们的读数发送回到监督控制器15。传感器的示例包括温度传感器、湿度传感器以及压力传感器。单个传感器可以能够测量多个环境条件，例如，全部三个上述条件。环境传感器3可随机地放置或根据规则图案来放置。环境传感器3还可经由传感器组来组织或者单独地放置。

在一些实施例中，监督控制器15使得温度传感器读数F在例如由一组相关联的参考值8指定的温度范围R内。范围S可以简单地小于特定温度(例如，小于78华氏度)。范围也可以由两个温度来指定。这样的温度范围可以如期望地那么小或那么大。这样的范围也可以应用于制热。某些实施例可以试图在使用最小量的能量的同时维持每个温度的指定温度范围(所有这些温度范围对于各个温度传感器可不同或相同)。

在一个实施例中，监督控制器15将各个温度传感器的一组期望参考值8内部地存储在例如闪存、缓存或其它适当的存储器中。在其它实施例中，参考值8可外部地存储在例如磁盘致动器或光驱中。在操作中，监督控制器15调整HVAC单元2的操作等级，以使用最小量的能量(例如，通过在不超过温度范围的情况下使得最少可能的模块运行)将来自环境传感器3的值保持在所指定的范围内。

到HVAC的输入

在一个实施例中，监督控制器15计算被提供到输入12的并且直接用于HVAC单元2中的最终控制元件(例如，致动器)的命令。可例如通过有线或无线通信手段来提供发送到输入12的这些命令。这些命令可启动、停止或改变HVAC单元2的任何数量的操作等级。

在另一实施例中，监督控制器15计算HVAC单元2中的本地数字控制器(例如，具有基于微处理器的控制)使用的、到输入12的命令。在一方面，到单元的本地数字控制器的每个输入对应于该单元的致动器。本地数字控制器然后可以确定发送到最终控制元件的最终命令。例如，本地数字控制器可针对致动器将数字信号转换为模拟信号，或者将信号的协议转换为致动器可使用的。本地数字控制器还可进行操作，以通过本地控制环将致动器维持在特定的设置。因此，监督控制器15可命令本地数字控制器中的本地控制环的设定点，而不是直接命令最终控制元件。

状态指示

在一个实施例中，监督控制器15具有用于从环境控制器3和/或HVAC单元2接收状态指示13的装置。在一方面，状态指示13可以提供关于HVAC单元2或传感器3当前是否处于操作中的信息。在另一方面，状态指示13可以提供HVAC单元的设置，诸如回风温度、排放温度、正使用的单元的能力的部分(例如，百分数)(该部分是操作等级的示例)以及冷水阀(例如，320)打开的程度。为了说明的目的，将状态指示13示出为与HVAC单元2和传感器3分离，而可实际上从传感器2或传感器3本身接收状态指示13。

在一个实施例中，HVAC单元2的状态指示13可从HVAC单元2的本地数字控制器获得。监督控制器15可以查询这些本地数字控制器，以确定本地数字控制器或HVAC单元2是“接通”还是“关断”。如果单元是“关断”，则该单元的致动器的状态指示13可以是特定值(例如，零)。

在另一示例中，环境传感器3具有一些定义好的且容易检测到的故障模式。在一方面，一种故障模式是“不可到达的”，这意味着网关(例如，监督控制器15的网络接口)无法与传感器通信。另一故障模式是超出范围的电压(0伏或1.5伏)，其中，0伏意味着传感器探针短路并且1.5伏表示传感器探针开路或者缺失。这些故障中的任何一个都会导致该传感器为零的状态指示。

在系统400的操作期间，可能并不是所有HVAC单元2都以试图保存能量的方式来运行。然而，系统400可检测热点(例如，高于参考温度的温度传感器3)或者期望更多制冷(或者在其它实施例中为制热)的其它事件，并且然后确定哪个模块应该增大其操作等级(例如，模块是否应该接通)。系统400还可确定何时可接受减小HVAC单元2的操作等级(例如，关断)以及哪些HVAC单元2可接受减小而不会引起传感器读数超出范围。作为这些确定的一部分，可使用转移函数矩阵(TM)和负荷矩阵(LOAD)。

II.初始化转移函数矩阵和负荷矩阵

转移函数矩阵(TM)是增大(和潜在地相当于减小)环境维持模块对环境传感器的影响的度量。矩阵可以提供对系统中的每个传感器或者只是对一部分传感器的影响。在一方面，TM的行数J可以等于环境传感器(对于使用CRAC单元的实施例也称为冷通道传感器(cold aisle sensor))的数量，并且列数可以等于环境维持模块的数量。因此，在一个实施例中，对于每个模块将仅存在一列。在这样的实施例中，将仅存在模块的能耗的一个测量，即，确定其操作等级的一个参数。在另一实施例中，对于模块可存在多于一行，并且因此可以存在多于一个参数，每个参数均提供模块的操作等级的测量。注意，行和列可交换。另外，术语“矩阵”可以是值的任意可加索引的阵列。

如这里所描述的，操作等级可以是输入或输出值。例如，无功率的输入命令(例如，电压或数字值)可以是为0的操作等级，并且全功率的输入可以是100％的操作等级或某个最大值。操作等级也可以是特定致动器的输入值(例如，风扇速度、温度设定点、湿度设定点或者阀位置)或者这样的致动器的位置的输出测量。在另一实施例中，操作等级也可以是输出等级(例如，所提供的制冷或制热的等级)。该输出等级可以是实际流相对于设计值的百分比，可以超过该设计值，从而提供大于100％的百分比。当参数是输出值时，可以存在用于改变输出参数的一个或多个输入命令变量。

图5是示出根据本发明的实施例的、用于初始化包括多个模块(例如，CRAC单元)和传感器的环境维持系统的方法500的流程图。在描述该方法时，将参照图4。初始化包括创建转移矩阵TM。在一个实施例中，通过增大和/或减小模块的操作等级(例如，启动和停止)并且取操作等级改变之前与改变之后的温度之间的差来来初始化TM的列。在一个实施例中，顺序地(即，一次一个)减小和增大模块。在其它实施例中，通过一次改变多个模块的操作等级来初始化TM的列。

在步骤510中，接收(例如，在控制器15处)每个传感器(例如，来自传感器3)的第一传感器值Y1(例如，温度、湿度或压力)。第一传感器值Y1可由计算机(例如，控制器15)作为测量命令的结果而主动测量，或者可通过能够接收所传送的消息的端口来被动地获得。特定传感器J的第一传感器温度Y1可被记为Y1_J。可一次获得或可多次获得第一传感器值Y1_J。例如，可在改变任意模块的操作等级之前获得第一值Y1，或者可在每次改变特定模块的操作等级之前获得第一值Y1。

除了第一传感器值Y1之外，可记录其它值，诸如模块的一个或多个操作参数的操作等级。示例的操作参数输入设置和所测量的输出值(诸如返回温度(例如，来自图3中的传感器360)、排放温度(例如，来自传感器370)以及流速(例如，如果模块具有VFD，则为设计流速乘以VFD百分比命令))可被测量并存储在例如与控制器15可通信地耦合的存储器中。

在步骤520中，改变一个或多个模块的一个或多个操作等级。在一个实施例中，改变模块的所有操作等级，其可以是仅一个等级。在另一实施例中，仅改变模块的一部分操作等级。未被改变的操作等级可在另一时间改变，或者可不包括在转移矩阵的计算中。在各个实施例中，可同时改变多个模块的操作等级。

操作等级的改变量可变化或者可以以某种方式为相等的。例如，所改变的每个操作参数可以改变相同的百分比(例如，100％、50％、25％等等)。在一个实现中，相对于参数的设计最大值测量为100％(例如，所设计的最大气流的100％)。实现比所设计的气流更大的气流是可能的，因此百分比可以大于100％。

为了确定针对特定参数的操作等级所实现的确切改变量，可在发出改变命令之后进行参数的测量。如果操作参数是输出值，则无法直接从改变命令知道新操作等级。例如，改变命令可用于增大气流；并且可存在一些校准设置以大致知道什么气流对应于该命令，但是气流的实际值可通过测量更准确地获得。另外，除了对输出值进行测量之外可能根本无法知道一些参数。在其它实施例中，操作等级的改变可以是自动获知的(例如，如果改变是关断，尤其是仅存在接通和关断时)。

在步骤530中，接收每一个传感器的第二传感器值Y2。在一个实施例中，在改变模块的操作等级之后启动定时器(例如，具有网络可配置的时段)。作为默认值，该时段可以是15分钟。在一个实施例中，在定时器结束之后测量第二值Y2。在另一实施例中，在给出了改变命令之后连续地测量值，并且在所测量的值达到准稳态条件之后存储第二传感器值Y2。例如，在扰动之后，传感器的改变输出可具有一定的改变率。一旦改变率减小到阈值以下，则可确定准稳态条件。传感器的输出改变的阈值的绝对值是另一示例。

在步骤540中，计算(例如，通过处理器10)每个相应的第一传感器温度Y2与第二传感器值Y2之间的差。因此，如果使用N个传感器，则对于所改变的每个操作参数存在Y2_J-Y1_J的N个相应值，其中J从1到N。该差可以是正的或负的。通常对于制冷，如果改变是操作等级增大，则温度(用于制冷的关注传感器值)减小并且每个Y2_J-Y1_J是负的。另外，通常对于制冷，如果改变是操作等级减小，则温度增加并且每个Y2_J-Y1_J是正的。然而，这些关系不是总是成立。例如，如果模块的返回温度处于或低于期望的排放温度，则模块可关断其制冷能力。因此，模块将不提供制冷，而实际上提供制热，这是由于空气将仍由风扇吹出，这使得一些热被施加到空气。因此，一些转移矩阵元素可以具有其它元素的相反符号，这是违反直觉的。

在步骤550中，使用相应的差计算每个传感器的TM矩阵元素。例如，处理器10可计算N×K个矩阵元素，其中N是传感器的数量并且K是改变的操作参数的数量。在一个实施例中，如果一次改变一个操作参数，则可以使用对于每个矩阵元素的公式一次更新单个列。在另一实施例中，如果一次改变多于一个操作参数，则一次更新多个列，其中组合公式(例如，递归最小二乘)用于更新矩阵元素。

在步骤560中，确定是否还有更多操作参数尚未改变。如果是，则可重复方法500。在一个实施例中，假设方法500的第一迭代仅减小一个操作参数P₁。在下一次迭代中，步骤520可以包括增大参数P₁的等级以具有上次迭代之前的参数的操作等级，并且步骤520可以包括减小参数P₂的等级。因此，在第一迭代改变一个操作等级，并且在第二迭代改变两个操作等级。其它实施例可以具有在每次迭代减小和多次增大的多个操作等级。如以下描述的，这样的实施例可以使用递归最小二乘方法来确定矩阵元素。

在一个实施例中，对是否还有更多操作等级需要改变的这种确定等同于是否还有TM的更多列需要初始化。在针对模块存在一个操作等级并且操作等级选项是接通或关断的实施例中，该确定于是为启动还是停止模块。在这样的实施例中，如果存在多个模块需要停止，则所停止的模块然后可被重新启动，并且其它模块然后可被停止，以确定TM矩阵的其它元素。当模块被重新启动时，启动-停止定时器可以被重新启动，并且在启动-停止定时器期满之后对下一模块执行该初始化。

在步骤570中，在算出TM的所有矩阵元素之后，转移矩阵TM可以存储在环境维持系统的存储器中。转移矩阵可以被检索，以确定是否改变致动器的操作等级。这种确定可在例如方法600-900中执行。现在描述用于计算转移矩阵和LOAD矩阵的矩阵元素的某些实施例。

矩阵元素的计算

在一次改变一个操作参数的一个实施例中，在接收到第二传感器值之后，确定TM的与所改变的操作参数对应的那个列的矩阵元素。如果操作参数是P_indx(在该实施例中，其与模块具有一一对应关系)并且传感器索引是S_indx，则矩阵元素TM(S_indx，P_indx)可以计算为：

等式(1)，其中，Y2是在操作参数P_indx改变之后与S_indx对应的传感器值，Y1是在操作参数P_indx改变之前与S_indx对应的传感器值，并且Δlevel是参数P_indx的操作等级的改变。例如，如果改变对于每个致动器不同，则也可使用归一化因子。如以下所述，可以包括能量因数，该能量因数可以被视为归一化因子。

当传感器值是温度并且模块用于制冷时，例如由于关断模块(或其它减小)会使得Y2大于Y1并且操作等级的改变(Δlevel)是负的，因此TM的值通常将是负的。当温度差是负的但是Δlevel是正的时，类似结果发生于启动模块(或其它增大)。然而，如以上对于步骤540所述，会发生相反结果，这是违反直觉的。

TM可以被归一化，以使得所有矩阵元素可以对应于相同单位的Δlevel。例如，与用于计算特定矩阵元素的实际等级改变无关(例如，10％，10rpm)，矩阵元素可以与因子相乘，以使得每个矩阵元素将在分母中具有相同的值。因此，在稍后的步骤中，与对于每个矩阵元素操作等级的改变为不同单位相对，操作等级的改变可以一致地用于确定预测温度的改变。

在一个实施例中，Δlevel是操作等级的改变的百分比，例如，对于接通至操作等级的最大能力为100％，并且对于从最大操作等级切断为-100％。在另一实施例中，Δlevel是相对于用于创建转移矩阵TM的最小增量的单位。例如，在转移矩阵TM以最小增量为单位的情况下，如果增量是5V、100rpm或其它值(包括百分比)，则10V的改变将为值2，并且300rpm将为值3。在另一实施例中，如果转移矩阵是以基于跨越所有模块的操作的最大等级(例如，最大的功率或风扇设置)的单位创建的，则Δlevel可以是分数值。每个模块可以具有不同范围的操作等级，例如，一个风扇可以具有最大速度2000rpm，并且另一风扇可以具有最大速度1000rpm。在一方面，Δlevel可以通过自身提供归一化。例如，如果对于特定参数的改变总是相同的，则可不需要归一化因子。

在一个实施例中，操作参数可以是模块正操作的制热/制冷流的百分比能力％Cap。在该实施例中，Δlevel可以对应于当改变是关断模块时的％Cap。在一方面，当所有单元没有以相同能力操作时，％Cap的值可以允许归一化测量。％Cap是当前操作等级的示例。

在各个实施例中，从单元的查询返回％Cap，或者将％Cap计算如下：等式(2)，其中，F_P是被停止的模块在停止之前的流速，TR_P是各个模块P在停止之前的返回温度，TD_p是各个模块P在其操作改变之前的排放温度，F_D是单元的设计流速，并且TR_D-TD_D是各个模块P的设计ΔT。

在一个实施例中，设计ΔT可以是当冷却阀全部打开或打开至优选设置时的温度差。该值可取决于所使用的制冷物质(例如，水)的温度，其可被包括作为附加因数。在另一实施例中，具有固定风扇的模块具有相同值的F_P和F_D。在这样的实施例中，模块返回的％Cap可对应于冷却阀(例如，阀320)的设置。

在具有可变风扇的模块中，F_D可以是100％的能力或者发生单元的优选(例如，最优)操作的某个其它百分比或值。在一方面，F_P的值对应于停止前的风扇速度的设置。在其它实施例中，热(或制冷)流速FΔT(设计的或停止前的)可经由其它手段来确定，或者仅简单地从测量该值的模块接收。

LOAD矩阵的计算

在一个实施例中，LOAD矩阵提供减小模块的操作等级对系统能力的影响的度量。例如，LOAD矩阵可以与CRAC单元的能力增加了多少百分比确切相关，以处理当其它CRAC单元之一被关断时的计算机房的服务器的热负荷。在一个实施例中，LOAD的行数和列数等于环境维持模块的数量。

负荷矩阵可与转移矩阵TM同时计算。因此，TM的列可以与LOAD矩阵的列同时计算。在一个实施例中，负荷转移函数矩阵(LOAD)被计算为如下：

等式(3)，其中，Δ％Cap_{Cindx，Kindx}是由停止(或者以其它方式减小)模块K_indx而引起的模块C_indx的百分比能力的改变，并且其中％CaP_Kindx是在停止之前的模块K_indx的百分比能力。LOAD(C_indx，C_indx)的值根据定义等于-100％。在一个实施例中，LOAD(C_indx，C_indx)的值不是算出的而是也可被设置为0(或者其它默认值)，这是由于通常不使用该值。LOAD矩阵可存储在环境维持系统的存储器中，然后在稍后用于确定哪些模块增大或减小操作等级。III.使用TM来减少能源使用

转移矩阵可以用于将传感器保持在可接受范围内。转移矩阵还可以用于确定用于在使用减少量的能量的同时将传感器保持在可接受范围内的操作等级。为了确定对能量的影响，假设操作等级的改变对于每个致动器是固定值(但不是都相同)。以此方式，每个致动器可以彼此比较，并且识别哪个致动器对传感器影响最大。因此，如果该传感器在范围之外，则具有最大影响的致动器可以视为能量效率最高的致动1器，这是由于施加给该致动器的能量的量是最高效的。

在一些实施例中，对于增大每个致动器所花费的能量的量是相同的。例如，如果致动器的每个操作参数是模块的功率级并且每个模块具有相同的能量效率，则不存在能量效率差。当差较小时，也可以假设能量效率相等。

在其它实施例中，致动器具有不同的能耗。在这样的情形中，传感器值的改变(Y2-Y1)可以通过能量因数来调制。所调制的结果可以进行比较，以使得在确定要改变哪些致动器时将能耗纳入考虑。例如，对于给定改变使用较少能量的致动器将使得调制结果相对于传感器值的差而增大，从而增大改变该致动器的偏好。然而，能量效率较低的致动器将使得传感器值的差相对地减小。能耗的这种调制可以被包括到转移矩阵本身中。调制的值可以通过将每个致动器改变相同百分比并且记录能量使用来确定。在各个实施例中，调制可以包括相乘、相除、相加，并且作为协调系统中附加点，可以包括相加、相乘、以及另外的函数运算。取代调制，一些实施例可以使用能耗值作为确定要改变哪个致动器的附加因数。例如，可以选择在具有最小能耗的同时提供适当的传感器值改变的致动器。

在一个实施例中，用于制热/制冷流的模块效率是能耗因数的示例。效率可被视为模块的致动器的特定输入设置(例如，冷水阀设置)或来自等式2的百分比能力。在另一实施例中，模块C_indx的效率η计算如下：

等式(5)，其中FanSpd是模块当前使用的全风扇速度的百分比。在一个实施例中，风扇速度对于没有可变风扇的模块是100％。对于具有可变风扇的模块，风扇可以以小于最大设置来操作，因而以小于100％来操作。

在一方面，在分母中使用风扇速度可以对停止没有可变风扇速度的模块施加偏好，这是由于在该情况下风扇速度将为100％，并且效率将较低。如所示出的那样，较低效的模块具有较低的效率，这是由于针对给定风扇速度，制冷能力的量较小。其它效率可以包括任意百分比输出除以输入的等级，从而测量效率。例如，特定冷水阀设置的制冷输出可以用于计算该阀的致动器的效率。

IV.将传感器值维持在范围中

图6是示出根据本发明的实施例的、高效地控制环境维持系统以将传感器值维持在期望范围内的方法600的流程图。方法600确定在特定传感器值具有在期望范围之外的传感器值时，哪个或哪些致动器最佳地用于改变(增大或减小)操作等级。例如，如果传感器(例如，过热的冷通道传感器)的温度超过阈值，则方法600可以确定哪些模块应该增大(例如，启动)操作等级，以尽可能快地或以能量高效的方式将传感器带回到范围中。在一个实施例中，方法600由控制器15或者这里描述的另一计算机或处理器整体地或部分地执行。

在步骤610中，识别其传感器值在期望范围之外(例如，温度高于阈值)的传感器(例如，传感器3之一)。在一个实施例中，应用(例如，运行在系统的处理器上的软件)可以定期地检查是否有范围之外的传感器值。对于用于对房间制冷的系统，这样的传感器可以称为热点，这是由于传感器值比所期望的更热。例如，可以通过监测传感器并且在传感器超出范围(例如，高于阈值)时发送告警信号来识别过热的传感器。告警信号可以在控制器15内部生成或者在控制系统的另一部分生成。

在一些实施例中，可以通过房间的目标值来定义期望范围。范围的示例包括从目标值加上或减去特定值、低于目标值的任意值或者高于目标值的任意值。期望范围可以是利用默认值(例如，对于数据中心的温度为83华氏度)可网络配置的。在另一实施例中，例如，当需要环境高于特定温度时，传感器可被识别为过冷。在这样的实施例中，模块将提供制热而不是制冷。

在步骤620中，将可以增大其操作等级的一个或多个致动器识别为可增大致动器。操作等级可以指的是模块的致动器的任意操作参数。操作等级不可增大时的示例包括当致动器处于或接近最大操作等级时。在一个实施例中，该确定的准则可以是操作等级是否在距最大等级的预定量(例如，百分比)内。在一些实例中，只能增大特定模块的一部分操作参数，而在其它实施例中，可增大所有操作参数。在一些实施例中，可将增大限制于所停止的模块，因此增大将是启动命令。

在一些实施例中，减小致动器实际上可使得传感器在范围内移动或者至少更靠近范围内。例如，当转移矩阵元素具有正号时，以上针对方法500的步骤540描述了这样的实例。在这样的实施例中，步骤620可以被修改为还包括识别如下致动器：该制动器的操作等级的减小可以提供所识别的传感器值的有益改变。以下参考增大操作等级，但是也可执行减小操作等级。

在步骤630中，系统预测可增大致动器(即，在步骤620中识别的)将使范围之外的传感器值的改变的量(改变值)。该预测可以针对每个可增大致动器来进行。可以通过使用致动器的操作等级将被增大的量的预定值(例如，50％或100％)来估计预测改变值。在一个实施例中，预测改变值预测启动各个停止的模块将改变所确定的传感器的温度的程度。因此，在实施例中，方法600可以通过启动每个停止的CRAC单元来估计对熄灭热点的影响。

在一些实施例中，为了确定预测改变值，每个致动器的操作等级的预定增大是相同的。在其它实施例中，预定增大在可增大致动器之间可以不同。例如，该增大可以是操作等级的增大的特定百分比(例如，10％、30％或100％)。实际上实现的增大的实际量可以不同于用于确定预测改变值的预定增大。在一个实施例中，预定增大是致动器(其可相当于模块)的操作等级可以增大的全部量。例如，由于不同的模块可在改变前以不同的等级操作，因此每个模块可以具有不同的增大。步骤620可以考虑预定增大和/或实际增大，以保证所识别的致动器可以实际上使得其操作等级增大适当量。

在一个实施例中，例如，使用例如如上所述确定的转移矩阵来获得预测改变值ΔY。一个实施例使用Y_post-Y_pre＝TM(S_indx，P_indx )*Δleve(P_indx)等式(6)，其中，Y_post是在改变之后所估计的传感器值，Y_pre是在范围之外的当前传感器值，S_indx对应于在范围之外的传感器，并且P_indx对应于被考虑用于增大操作等级的致动器。预定增大是Δlevel，其可不同于用于创建转移矩阵TM的值。并且，如上所述，Δlevel可不同于致动器增大的实际量。

因此，在一些实施例中，Y_post可以是启动CRAC P_indx之后所估计的热点温度，Y_pre可以是热点温度，S_indx可以对应于具有热点温度的传感器，并且P_indx可以对应于考虑用于启动的CRAC。在一个实施例中，Δlevel(P_indx)是因启动模块而得到的所估计的能力改变。

返回参照图6，在步骤640中，基于预测改变值选择用于增大的致动器。在一个实施例中，Y_post的值被视为预测改变值。在另一实施例中，Y_post-Y_pre的值是预测改变值。也可使用利用TM的其它预测改变值。改变值可以用于保证将使传感器值在范围内。在一方面，Y_post可选择为比定义该范围的最大/最小值低/高指定量。

例如，Y_post或Y_post-Y_pre可以用于确定哪些致动器可以将传感器值改变为在范围内。改变值还可以确定对于传感器S_indx哪个致动器具有最大改变值。在一个实施例中，使用具有最大的预测改变值的模块，这是由于该模块将会利用最小量的操作改变来消除超出范围的条件，因而利用最少量的能量。在另一实施例中，具有最大的预测改变值的模块也可以被视为最快地改变传感器值，并且自然地对值的改变最多，以使得对于传感器S_indx另一超出范围的条件较不可能。例如，可使用提供最小Y_post的CRAC单元。改变值可以是正值或负值。因此，如果值为负的，则术语“最大”可指的是较小的数。在另一实施例中，可使用具有大于改变阈值的预测改变值的单元中的任一个。

如上所述，转移矩阵可以包括每个致动器的能耗因数，例如，如以上针对等式4描述的。例如，如果这些能耗因数不是已经在转移矩阵中，则这些能耗因数还可以用于修改改变值。例如，可基于风扇功耗或其它功率的最小化来选择模块，同时仍使得Y_post在范围内。在一个实施例中，对于启动具有可变风扇速度的模块具有偏好，这是由于这些模块可以在最大能力以下操作。

在步骤650中，增大所选择的致动器的操作等级，或者可能如上所述地减小该操作等级。如上所述，在一个实施例中，应用将增大对熄灭热点具有最大影响的那个致动器的操作等级(例如，启动在热点处产生最低估计温度的CRAC单元)。如果利用实际改变Δlevel(P_indx)而估计的Y_post低于目标值，则可以增大多于一个致动器或模块。在一个实施例中，如果没有Y_post的值超过目标值(或减去死区(deadband))，则可同时增大两个致动器。死带可以保证实现超过期望范围的边缘的充分改变。

如上所述，其等级正增大的操作参数可以是输出参数，例如，上述百分比能力。使用输出等级的问题可能是可能无法准确地预测对于给定输入的输出等级，尤其是在输出等级可能取决于其它模块和致动器的操作的情况下。因此，可能难以预测将会实现的操作等级的确切改变。在一些实施例中，根据现有操作等级来估计操作等级的改变。

一些实施例可以估计在增大之后如何重新分送冷空气。均匀的重新分送可以导致正在操作的模块的平均输出等级的默认值乘以N/(N+1)，其中，N是在增大新模块以得到实际输出等级之前的操作单元的数量。平均值可从每个模块获得，或者可假设为对所有模块相同，因此可仅确定一个输出等级。在另一实施例中，可根据上述LOAD矩阵(等式3)或通过增大模块并测量所改变的能力而创建的类似LOAD矩阵来确定输出等级。实际能力可不同于实际能力，但是所估计的这个值可以帮助确定是否需要增大多于一个模块。

在步骤660中，例如在特定时间段或基于准则(例如，如上针对方法500所述的准稳态条件)防止其它致动器增大。在一个实施例中，在增大所选择的一个或多个致动器之后，启动定时器。在一方面，定时器是网络可配置的定时器(默认为15分钟)，其将防止另一增大，直到定时器期满为止。在另一实施例中，可以响应于增大致动器而防止增大模块，直到传感器值达到了平衡为止。在一方面，这防止过多的致动器在类似的时间增大，因而防止了使用比所需更多的单元，而使用比所需更多的单元可能会使用过多的能量。

在步骤670中，更新转移函数矩阵TM。例如，可使用等式1更新增大的致动器(例如，所启动的模块)的TM的值。以此方式，可以确定初始化的准确程度或者适应于其温度正被维持的那个负荷的改变，并且可以作为响应而改进TM。因此，该更新可以处理转移矩阵的改变的关系。以此方式，系统将随系统的改变的变量而改变，因而可继续提供准确的估计。

在一些实施例中，更新的第一步骤可以是记录增大任意操作等级之前的传感器值以及所选择的致动器的操作等级(例如，百分比能力)(其可以包括识别要关断的致动器)。更新的下一步骤可以是记录设定时间段之后的或者满足准则之后的传感器值以及已增大的致动器的操作等级。在一个实施例中，针对与改变的致动器对应的列j计算等式1中的TM的新矩阵元素。然后，新的TM被更新为如下：

TM(i，j)_new＝g*TM(i，j)_new+(1-g)*TM(i，j)_old等式7，其中，g在0与1之间(例如，默认为0.3)。在一个实施例中，g的值可以随时间而变化或者取决于另一变量。在其它实施例中，其它旧的TM矩阵(即，来自先前更新的矩阵元素，诸如TMo_lder)可用于进行混合以获得TM_new。

在一个实施例中，测量每个致动器的操作等级并更新每列。因此，每行将具有相同的传感器值改变，但是操作等级的改变将会变化。当操作等级是输出等级时，可以计算这些其它矩阵元素，其中即使只有对一个致动器的输入改变了，该输出等级也会改变。

在其它实施例中，过冷的通道传感器(或其它传感器)也可用于识别冷点。例如，当系统试图相对于周围温度对环境制热而非如上所述的对环境制冷时，以上方法可用于接通提供制热的HVAC单元。在系统要被制冷的实施例中，冷点的感测可触发HVAC单元之一的停止。由于低温已被表明为与过早的磁盘致动器故障相关联，因此这种对冷点的防止可以是有帮助的。模块的停止也可出于其它原因而发生。

方法600可重复。例如，可定期地执行检查，以确定是否有任意传感器在范围之外。在一个实施例中，增大量可以是至少预定量(其可小于100％)。如果增大小于全部，则在下一回合，可以选择相同的一个或多个致动器。

在一些实施例中，与仅增大或减小中间值相对，可将启动或停止致动器(潜在地为整个模块)作为偏好。在一个实施例中，如果接通致动器没有使得传感器值回到范围中，则可分析当前正运行的其它致动器。在另一实施例中，只有当存在只能接通或关断的混合时才执行该偏好，而其它致动器具有其它中间设置。这些实施例可以应用于这里描述的其它。可以使用两个不同的转移矩阵：一个用于确定启动还是停止；并且另一用于确定是否进行可变增大或减小，其可小于100％。

使用随机化来选择要改变的参数

如果总是选择提供最大改变值的操作参数(例如，到模块的功率)，则某些参数将总是改变。例如，改变同一致动器通常会使得该转移矩阵不正确地对该致动器加权，因此使得在将来更多地选择这同一致动器。为了去除该偏向，一些实施例随机地选择另一致动器。选择可仍然限于仍使得传感器值在范围内的致动器。随机化可以防止致动器增大的任何特定模式，而这些特定模式将反映偏向并且不是系统的自然函数。

在一个实施例中，这种选择随机地选择第二最优致动器。可以对选择次最优致动器的总百分比(例如，时间的20％)进行选择，但是对于次最优选择的确切时间可以是随机的。在另一实施例中，允许在随机选择期间挑选被预测为使得传感器值回到范围内的每个致动器。

节能vs.可靠性

如上所述，有时减小致动器可以引起对超出范围的传感器值的期望改变。有时，改变可能不足以使得传感器值回到范围中，但是改变仍在期望的方向上。例如，在对数据中心制冷时，停止模块可以实际上使得传感器的温度减小。

在一些实施例中，与使得传感器值尽可能快地回到范围中相比，更期望节能。因此，与增大致动器相比，可能存在减小致动器的偏好。在一个实施例中，在可以使得传感器回到范围中的所有致动器改变当中，可以做出这样的偏好。在另一实施例中，只要改变是朝向期望范围，那么即使改变没有使得传感器回到范围中，也可以做出对于减小的这种偏好。例如，如果范围小于83°并且热点温度是87°，则用于将温度改变为85°的所预测的致动器改变对于选择减小致动器将是可接受的。在一个实施例中，减小总是停止致动器。

V.通过减小操作等级来节能

当所有的传感器都在范围内时，可以减小致动器的操作以节省能量。这种减小操作可以被控制为防止传感器值的超出范围的条件。例如，由于预测改变值在上面用于确定哪些致动器将把传感器值带回到范围中，因此预测改变值可以用于确定哪些致动器不会引起超出范围的条件。

图7是示出根据本发明的实施例的、通过减小致动器的操作来控制环境维持系统的方法700的流程图。方法700确定哪些致动器可接受减小。在一个实施例中，通过控制器15或这里描述的另一处理器来整体地或部分地执行方法700和这里所述的其它方法。

在步骤710中，识别当前正使用能量(即，运行中)的致动器。在各个实施例中，能源使用可以是电(例如，到风扇的电力)、诸如提供制热/制冷的热(例如，将冷水提供到冷却元件)或者可燃的(例如，燃烧气体以供热)。在一个实施例中，所识别的致动器还限于可用于减小的致动器。例如，如果到模块的电力是要减小的唯一操作参数，则模块被视为单个致动器。

在步骤720中，系统估计在运行模块的操作等级减小了至少预定量(例如，50％或100％)的情况下所得到的传感器值。可以针对每个运行模块确定所得到的传感器值。操作等级对应于模块的致动器，其可以被视为是模块本身。由于对于模块可以存在多于一个致动器，因此可以针对每个致动器的预定改变量而确定所得到的传感器值。在一个实施例中，以下等式用于确定对于参数P_indx的预定改变Δlevel的传感器值改变：Y_post＝Y_pre+TM(S_indx，P_indx)*Δlevel(P_indx)等式8。

在步骤730中，确定当前正运行的多个模块中的、不使估计传感器值中的任何一个在第一范围之外的一个或多个模块的第一集合。例如，在一个实施例中，如果关断模块不会引起超出范围的条件，则该模块将是第一集合的一部分。在另一实施例中，如果减小模块的一个或多个致动器不会引起超出范围的条件，则该模块将是第一集合的一部分。如这里所述，每个传感器可以具有不同的范围，但是术语“第一范围”包括这些不同的范围。该范围可以包括阈值和如这里所述的死区值。

在步骤740中，响应于确定当前正运行的多个模块中的一个或多个模块不使估计传感器值在第一范围之外，减小第一集合的至少一个模块的操作等级。在一个实施例中，操作等级可以是整个模块的操作等级，例如关断模块。在另一实施例中，可减小模块的致动器的多于一个操作等级。在又一实施例中，可减小多个模块的各个致动器。在实施例中，可通过假设线性并且简单对由减小导致的改变进行求和，来实现减小多个致动器的组合效果。

在一些实施例中，可减小操作等级的模块的第一集合还限于具有小于阈值(例如，40％)的效率(例如，如根据等式5算出的)的模块。在一个实施例中，减小具有最低效率的致动器。在另一实施例中，如果在减小之后系统的负荷将高于阈值，则不减小操作等级。在一种实现中，可以使用等式3的LOAD矩阵来计算负荷。

每个运行模块的模块C_indx的估计百分比能力

可以计算为 $\%{\stackrel{\‾}{C}}_{\mathrm{ap}}\left(C_{\mathrm{indx}}\right)=\%\mathrm{Cap}\left(C_{\mathrm{indx}}\right)+\mathrm{LOAD}(C_{\mathrm{indx}},K_{\mathrm{indx}})*\%\mathrm{Cap}\left(K_{\mathrm{indx}}\right)$ 等式9，其中，负荷矩阵提供减小操作等级对其它致动器的使用的能力的影响的度量。负荷矩阵元素LOAD(C_indx，K_indx)提供停止模块K_indx对模块C_indx的能力的影响的度量。可以对所估计的百分比能力求和或以其它方式进行组合，以确定总负荷。

％Cap(Sindx)是打算停止的CRAC单元，并且％Cap(Cindx)是其效率正被确定的CRAC单元。

的上划线表示该值是估计值。

在一个实施例中，防止减小另一模块的操作等级，直到在减小第一集合的至少一个模块之后预定时间量期满为止。在另一实施例中，可以以与如上所述的方式类似的方式来更新转移矩阵元素。例如，可以使用减小前和减小后的传感器值、以及一个或多个致动器的操作等级的改变。

VI.停止模块

如上所述，识别模块以减小操作参数的操作等级的处理可以导致完全停止模块。图8是示出根据本发明的实施例的、通过停止包括多个模块和传感器的模块来控制环境维持系统的方法800的流程图。方法800可以确定哪个模块是用于停止的最佳模块。具体地，方法800描述了系统可以提供制冷并且传感器是温度传感器的示例。

在步骤810中，识别其效率小于阈值的模块。在一个实施例中，阈值是网络可配置的(例如，默认值是40％)。可以使用等式5或使用这里描述的其它方法来测量效率。在一个实施例中，方法800可以首先在第一迭代找到具有最小效率值的模块。以此方式，进行最少量的制冷(或者取决于实施例为制热)的单元将成为可能关断的目标。在其它实施例中，每次迭代可识别多于一个模块。

在步骤820中，估计在所识别的模块关断的情况下将保持接通的每个模块的百分比能力。在一个实施例中，应用将使用等式9估计在目标单元关断的情况下将保持接通的每个CRAC单元的百分比能力。

在步骤830中，根据百分比能力确定能量负荷。在一个实施例中，能量负荷被表示为系统的平均百分比能力。在另一实施例中，热负荷是系统的总能量负荷，其例如通过对与单元的各个能力相乘的百分比能力的项进行求和而确定。在另一实施例中，能量负荷对应于模块的最大百分比能力。

在步骤840中，确定所估计的能量负荷是否超过负荷阈值。如果所估计的能量负荷没有超过负荷阈值，则方法继续。如果所估计的能量负荷超过负荷阈值，则方法返回到步骤810，以识别可能用于停止的另一模块。该确定通过停止模块而有助于防止系统过负荷。

在一个示例中，如果关断目标模块不会引起能量负荷超过在关断单元之后将保持的能力的目标百分比(默认值＝90％)，则该模块被关断。在一个实施例中，如果关断最低效的模块将使得保持接通的模块过负荷或引起超出范围的条件(例如，热点)，则将评估用于停止的下一最低效的模块。

在能量负荷是模块的最大百分比能力的实施例中，效率阈值可大于用于总能力的效率阈值(例如，95％)。也可使用两种类型的阈值。

在步骤850中，估计停止所识别的模块的情况下的传感器温度。在一个实施例中，应用使用等式8估计关断目标CRAC单元的情况下的冷通道温度。

在步骤860中，确定所估计的传感器值中的任何一个是否超过阈值，即，在范围之外。该步骤有助于防止产生热点。如果所估计的传感器值不超过阈值，则方法继续。如果所估计的传感器值超过阈值，则方法返回到步骤810以识别另一模块。

在一个示例中，如果关断目标模块不会引起任何传感器值超过阈值减去死区(例如，83华氏度减去2华氏度)，则可以停止目标模块。死区的使用可以保证传感器不会接近阈值。

在一个实施例中，用于确定热点的目标温度(或其它传感器值)是用于确定传感器温度是否超过目标阈值减去死区的同一目标温度。

在步骤870中，停止所识别的模块。在一个实施例中，在停止所识别的模块之后，将启动例如具有网络可配置的限制(默认为15分钟)的启动-停止定时器，并且直到启动-停止定时器期满为止将不会停止另一CRAC单元。

另外，在启动-停止定时器期满之后，可如上所述地更新与目标CRAC单元对应的TM的值。在一方面，更新的第一步骤是记录在启动-停止定时器重启之前的冷通道温度和接通的CRAC单元(包括正停止的CRAC单元)的百分比能力。更新的第二步骤是记录启动-停止定时器期满之后的冷通道温度和百分比能力能力。然后，例如根据等式5计算并更新等式1和2中的TM的值。

VII.启动和停止

在一些实施例中，控制系统可以保持掌握应该改变(增大或减小)哪些致动器以高效地将传感器值维持在期望范围内，并且可以在不同的时刻掌握可以减小哪些致动器以在不引起超出范围的条件的情况下节能。在一个实施例中，用于将传感器值维持在范围内的逻辑胜过用于减少能源使用的逻辑。例如，如果存在具有低效率的CRAC并且同时存在热点，则将启动而非停止CRAC。

图9是示出根据本发明的实施例的、通过增大或减小模块的操作等级来控制环境维持系统以将传感器值维持在期望范围内并减少能源使用的方法900的流程图。方法900可以基于不同的条件而确定哪个致动器是最佳地用于增大或减小的。

在步骤910中，初始化转移矩阵TM(参见等式1)和潜在的LOAD矩阵(等式3)。在一个实施例中，使用方法500初始化转移矩阵TM。在其它实施例中，当采用默认值时或当另一控制系统执行初始化时，控制系统可接收转移矩阵TM。

在步骤920中，确定是否防止了致动器的操作等级的改变。如这里针对各个实施例所述的，可通过定时器或通过准则来确定防止，该准则例如为在传感器值中是否已实现了准稳态条件。作为示例，如果定时器没有期满，则处理取“是”分支并且等待，直至可接受启动或停止模块或者模块的致动器的操作等级的其它改变为止。如果定时器已期满，则处理沿着“否”分支继续。可以以相对高的频率(诸如每隔10秒或30秒)定期地进行防止改变的确定。

在步骤930中，监测传感器值以确定是否存在超出范围的条件。在一个实施例中，监测温度(例如，服务器附近的冷通道温度)以确定是否出现热点(或对阈值的其它违反)。如果存在超出范围的条件，则处理移动到步骤940。如果不存在超出范围的条件，则处理移动到步骤960。

在一个实施例中，即使防止了操作等级的改变也可以监测传感器值。以此方式，一旦解除防止，则处理可以向前移动，并对当进行防止时已发生的超出范围的条件进行处理。

在步骤940中，控制系统可以确定要改变哪个(些)操作参数以使得传感器值回到范围内。这种确定可以由方法600的任意实施例来进行。在一个实施例中，操作参数为是启动还是停止模块。在另一实施例中，操作参数可以是一个或多个致动器的操作等级。

在步骤950中，启动定时器以防止在定时器期满和/或实现准稳态条件之前改变其它操作等级，这也可针对这里描述的其它方法的其它步骤而进行。当定时器期满时，可更新TM和/或LOAD矩阵。

返回到不存在超出范围的条件时的分支，在步骤960中，确定致动器中的任何一个(潜在地包括整个模块)是否具有低于效率阈值的效率。效率可通过这里描述的任意方法来确定。在一个实施例中，如果没有模块操作在能量阈值以下，则处理返回到步骤920。在另一实施例中，即使没有模块以低于阈值的效率操作，处理也可继续。

在步骤970中，确定致动器是否可以在不引起超出范围的条件的情况下减小(例如，停止)其操作等级。是否会发生超出范围的条件的预测可以如这里所述的来执行。例如，可通过方法700的任意实施例来进行这种确定。在一个实施例中，减小(例如，停止)仍未引起超出范围的条件的、具有最高容量的模块。

在步骤980中，启动定时器以防止在定时器期满之前和/或实现准稳态条件之前改变其它单元。当定时器期满时，可更新TM和/或LOAD矩阵。

VIII.同时计算TM的多列

在一个实施例中，可一次计算一列的转移矩阵元素。例如，仅可改变一个操作参数(即，致动器的操作等级)，其中传感器值的改变用于更新转移矩阵TM的与所改变的参数对应的列。这样的实施例允许隔离操作等级与传感器值之间的相互作用。然而，这样的处理可能较慢，这是因为每个致动器必须被减小然后被增大，以获得矩阵元素(注意，可在减小和增大之后更新TM)。为了使得初始化更高效，一些实施例可以同时改变多个操作等级，因而计算多列的矩阵元素。

在一些实施例中，一次确定多列。在一个实施例中，每个参数被改变多于一次，并且来自每次改变的矩阵元素的平均值(例如，加权平均值)用于确定新的矩阵元素。单个操作参数的处理可以包括关断(或其它减小)致动器、计算矩阵元素、接通致动器以及再次计算矩阵元素，并确定两个算出的矩阵元素的平均值。在以上示例中的致动器的每个改变点处，可以同时改变多个致动器。在一些实施例中，使用递归最小二乘来更新矩阵元素，其中协方差复位以更新转移矩阵的元素。

在一个实施例中，转移矩阵的每个元素是过程变量(例如，入口空气温度)的稳态改变除以控制动作的稳态改变(也称为操作等级的改变(例如，启动和停止制冷单元))。如果转移矩阵被布置为使得行对应于传感器值并且列对应于控制动作，则转移矩阵的元素被定义为如下：

等式(10)，其中，Y是处理输出(例如，服务器入口空气温度、压力、湿度等)的矢量，并且其中，u是控制命令的矢量或者潜在地为输出等级。当控制命令为接通/关断时，u取值1(接通)或0(关断)。

除了转移矩阵之外，实施例可以使用协方差矩阵。在一个实施例中，协方差矩阵是大小为控制动作的数量的方阵(即，具有与u的元素数量相同的行数和列数)。初始协方差矩阵可以是单位矩阵乘以较大数字(例如，1e6)。在一方面，协方差矩阵可以描述与传感器对应的、转移矩阵的估计值的不确定性。例如，协方差矩阵可以提供与特定传感器对应的、参数的转移矩阵矢量的不确定性。在实施例中，对一个致动器的操作等级比另一个致动器改变更多可以减小协方差矩阵的与该致动器对应的元素，这是由于将存在关于该致动器如何影响传感器的更多信息。

在一个实施例中，可以根据以下方法来执行转移矩阵TM的初始化。以下步骤中的一些可以是可选的。

在步骤1中，将协方差矩阵P设置为对角项等于10⁶的对角矩阵。在步骤2中，将转移矩阵值TM设置为零。在步骤3中，将所有致动器(其可相当于整个模块)都转变为100％或某个其它共同值。在步骤4中，记录“之前”(“before”)温度。在步骤5中，调低或关断第一致动器。

在步骤6中，该初始化进行等待，直至可配置定时器期满(例如，默认值为15分钟)、到达准稳态条件或冷通道温度超过限制(例如，默认值为87华氏度)为止。在步骤7中，记录“之后”(“after”)温度。在步骤8中，计算温度改变dY。

在步骤9中，执行学习更新。在一个实施例中，学习矢量L被计算为L＝P*du/(λ+du^T*P*du)(等式11)，并且使用P＝(I-L*du^T)*P/λ(等式12)更新协方差矩阵，其中，du是输入控制命令的改变(或者替选地为输出等级的改变)的矢量，并且I是单位矩阵，且λ是遗忘因子(forgettingfactor)。在一方面，λ在初始化期间可以是“1”。可以例如通过将对角线以下的元素设置为对角线以上的元素而使得矩阵为对称的。

还可以通过计算预测误差、然后更新TM的行来计算转移矩阵，这可针对所有列而进行或者仅针对与已改变的致动器对应的列而进行。在一个实施例中，传感器S_indx的误差是e＝dY(S_indx)-TM(S_indx，：)*du，并且跨越所有列或仅已改变的致动器的列的新TM矩阵元素是TM(Sindx，：)＝TM(Sindx，：)+(L*e)。

在步骤10中，使第一致动器返回到先前的等级，并且关断或调低第二致动器。在步骤11中，例如，如在步骤6中一样，等待一定时间。在步骤12中，记录“之后”温度。在步骤13中，计算温度改变dY。在步骤14中，例如，如以上在步骤9中所述，执行学习更新。在步骤15中，使下一致动器返回到其先前的等级，并且调低或关断下一致动器。

在步骤16中，处理可以然后为了随后的单元而去往步骤11，直至随后的单元都已被循环地升高/降低或者接通/关断为止。最后的致动器可以自己循环地升高/接通，正如第一致动器初始地自己循环地降低/关断一样。在步骤17中，最终协方差矩阵的迹可以存储为Tr_final。在一些实施例中，一次循环地升高多于仅一个致动器，并且一次循环地降低/多于一个致动器。

可以在系统正控制环境的情况下，实现类似的或相同的处理以更新矩阵元素。例如，如以上针对方法500-900所述的，当对致动器执行任意改变时，可以执行这样的处理。

在步骤101中，确定要改变哪个(些)致动器。在步骤102中，记录“之前”温度。在步骤103中，改变致动器的操作等级。在步骤104中，例如，如在以上方法的步骤6中一样，等待一定时间。在步骤105中，记录“之后”温度。在步骤106中，计算温度改变(dY)。

在步骤107中，计算操作等级的改变(du)。在步骤108中，例如，如以上在步骤9中所述的，执行学习更新，其中，λ可以等于1.0。在步骤109中，将预测误差的矢量计算为E＝dY-TM*du。在步骤110中，计算平均绝对预测误差|E|1和最大绝对预测误差|E|∞。在步骤111中，预测误差的大小被计算为|E|1和|E|∞的加权平均：||E||＝w*|E|₁+(1-w)*|E|_∞。

在步骤112中，根据将预测误差大小与迹的复位值相联系的等式确定协方差矩阵的迹的复位值。图10提供了这样的等式的示例。在步骤113中，可以通过利用同一乘数调节每个现有值来更新迹，以使得迹等于复位值。在一个实施例中，协方差矩阵被复位，以使得其迹等于如下的迹复位值：P＝P*Tr_eset/trace(P)。在步骤114中，处理重复至步骤101。

任意控制系统、计算机或控制器可利用任意适当数量的子系统。图11中示出了这种子系统或部件的示例。图11所示的子系统经由系统总线1175互连。示出了另外的子系统，诸如打印机1174、键盘1178、固定盘1179、耦合到显示适配器1182的监视器1176等等。耦合到I/O控制器1171的输入/输出(I/O)装置和外设可以通过本领域公知的任意数量的装置(诸如串行端口1177)而连接到计算机系统。例如，串行端口1177或外部接口1181可以用于将计算机设备连接到诸如因特网的广域网、鼠标输入装置或扫描仪。经由系统总线的互连允许中央处理器1173与每个子系统通信并且控制来自系统存储器1172或固定盘1179的指令的执行以及子系统之间的信息交换。系统存储器1172和/或固定盘1179可实现计算机可读介质。

明显的是，在不脱离本公开内容的范围和精神的情况下，可以对实施例进行各种不同的修改。

在不脱离本发明的实施例的精神和范围的情况下，可以以任意适当的方式组合本发明的特定方面的特定细节。然而，本发明的其它实施例可涉及与每个单独方面或这些单独方面的特定组合相关的特定实施例。

应理解，如上所述的本发明能够以控制逻辑的形式来实现，该控制逻辑以模块化或集成方式使用计算机软件。基于这里提供的公开内容和教导，本领域技术人员将知道和理解用于使用硬件以及硬件和软件的组合来实现本发明的其它方式和/或方法。

可使用任意适当的计算机语言(诸如，例如，使用例如传统或面向对象技术的Java、C++或Perl)将本申请中描述的任意软件部件或功能可实现为要由处理器执行的软件代码。包括本发明的特征的计算机程序可编码在各种计算机可读介质上以用于存储和/或传输；适当的介质包括磁盘或磁带、诸如致密盘(CD)或DVD(数字多功能盘)的光存储介质、闪存等。计算机可读介质可以是这种存储或传输装置的任意组合。

这样的程序还可使用载波信号来编码和传输，这些载波信号适合于经由遵照多种协议的有线、光和/或无线网络(包括因特网)来传输。这样，可使用以这样的程序进行编码的数据信号来创建根据本发明的实施例的计算机可读介质。编码有程序代码的计算机可读介质可与兼容装置封装在一起或者可与其它装置分开设置(例如，经由因特网下载)。任何这样的计算机可读介质可存在于单个计算机程序产品(例如，硬盘驱动器或整个计算机系统)之上或之内，并且可存在于系统或网络内的不同计算机程序产品之上或之内。

为了说明和描述的目的而给出了对本发明示例性实施例的以上描述。以上描述不旨在为详尽的或将本发明限制于所描述的确切形式，并且根据以上教导可进行多种修改和变型。选择和描述了这些实施例以最佳地说明本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域技术人员能够在各种实施例中最佳地利用具有适合于所预期的特定使用的各种修改的本发明。

Claims (35)

1.一种控制环境维持系统的方法，所述环境维持系统包括多个环境维持模块和用于测量环境的物理条件的值的多个传感器，所述方法包括：

识别其传感器值被测量为在范围之外的传感器S_indx；

针对所述模块的至少一部分中的每一个，确定预测改变值，所述预测改变值用于预测改变相应模块的操作等级对由所识别的传感器S_indx测量的传感器值的改变程度；

基于所述预测改变值选择至少一个模块；以及

改变所选择的模块的操作等级，以实现传感器S_indx的传感器值的改变。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述操作等级的改变是启动或停止模块。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，针对第一模块确定预测改变值包括：确定与所述第一模块对应的多个致动器中的每一个的操作等级的改变的预测改变值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述操作等级的改变是增大所选择的模块的操作等级，其中，所选择的模块先前在所述改变之前正在运行，并且其中，当所测量的传感器值在阈值以上或在阈值以下时，所测量的传感器值在范围之外。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，具有最大的预测改变值的模块的操作等级改变。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，选择模块包括：

识别大于改变阈值的预测改变值；以及

选择其预测改变值大于所述改变阈值的模块中的一个。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，如果所述模块中的至少一个具有大于所述改变阈值的预测改变值并且具有可变风扇速度，则选择具有可变风扇速度的模块，以用于改变所述操作等级。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，选择模块中的一个是随机执行的。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，模块S_indx的预测改变值对应于Y_post-Y_pre，其被确定为：

Y_post-Y_pre＝TM(H_indx，S_indx)*Δlevel_est(S_indx)，其中，Y_post是在改变模块S_indx的操作等级之后的、所识别的传感器H_indx的估计传感器值，Y_pre是在改变模块S_indx的操作等级之前的、所识别的传感器H_indx的传感器值，Δlevel_est(S_indx)是要发生的、模块S_indx的操作等级的改变的估计量，并且其中，TM是转移矩阵，所述转移矩阵用于提供改变模块的操作等级与所导致的传感器值的改变之间的关系。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，模块S_indx的操作等级的改变是启动，其中，在启动模块S_indx之前N个模块正在运行，并且其中，启动之后模块S_indx的估计操作等级是正在操作的模块的操作等级的平均值乘以N/(N+1)。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括通过以下步骤更新所述转移矩阵TM：

在改变所选择的模块的操作等级之前，测量所述传感器的第一传感器值Y1并且确定所选择的模块的操作等级；

在改变所选择的模块的操作等级之后，测量所述传感器的第二传感器值Y2并且确定所选择的模块的操作等级；

针对所述传感器中的每一个计算所选择的模块S_indx的其中，Y2和Y1是针对传感器S_indx而测量的第一传感器值和第二传感器值，并且其中，Δlevel是所选择的模块P_indx的操作等级的改变的度量；以及

使用TM_NEW来确定TM的更新值。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，使用以下等式从TM_NEW和旧的TM获得更新的TM：

TM(i，j)_updoted＝g*TM(i，j)_new+(1-g)*TM(i，j)_old，其中，g在0与1

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：防止改变另一模块的操作等级，直到在所选择的模块的操作等级改变之后过去预定时间量为止或者直到在所选择的模块的操作等级改变之后达到准稳态条件为止。

14.一种包括有形计算机可读介质的计算机程序产品，所述有形计算机可读介质存储多个指令，所述指令用于控制处理器执行用于控制环境维持系统的操作，所述环境维持系统包括多个环境维持模块和用于测量环境的物理条件的值的多个传感器，所述指令包括根据权利要求1所述的方法。

15.一种环境维持系统，包括：

多个环境维持模块；

用于测量环境的物理条件的值的多个传感器；

根据权利要求13所述的计算机程序产品；以及

至少一个处理器。

16.一种控制环境维持系统的方法，所述环境维持系统包括当前正在运行的多个环境维持模块和用于测量环境的物理条件的值的多个传感器，所述方法包括：

针对当前正在运行的多个模块中的至少一个模块：

估计在该模块的操作等级减小了至少预定量的情况下所得到的所述传感器的传感器值；

确定当前正在运行的多个模块中的不使所估计的传感器值中的任何一个在第一范围之外的一个或多个模块的第一集合；以及

响应于确定当前正在运行的多个模块中的一个或多个模块不使所估计的传感器值中的任何一个在所述第一范围之外，减小所述第一集合的至少一个模块的操作等级。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，减小所述第一集合的至少一个模块的操作等级包括停止模块。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，估计在第一模块的操作等级减小了至少预定量的情况下所得到的所述传感器的传感器值包括：

针对与所述第一模块对应的多个致动器中的每一个的操作等级的改变来估计所得到的传感器值，并且其中，减小操作等级对应于减小不会使得所估计的传感器值在所述第一范围之外的致动器的操作等级。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一范围包括作为如下组合的阈值：该组合为目标阈值减去死区值。

20.根据权利要求16所述的方法，还包括：

识别所述第一集合的、其效率小于效率阈值的一个或多个模块；以及

针对所识别的、正在运行的模块中的一个模块：

估计在所识别的模块关断的情况下将会保持接通的每个模块的百分比能力，所述百分比能力是所识别的模块正操作的设计能力的百分比的度量；

根据所述百分比能力确定负荷；

确定所述负荷是否超过第一阈值；

响应于确定所述负荷不超过所述第一阈值并且所估计的传感器值都不在所述第一范围之外，减小所识别的模块的操作等级。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所识别的模块中的所述一个模块是所识别的具有最低效率的模块。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，根据每个模块的百分比能力和所述模块的设计能力而确定所述负荷。

23.根据权利要求20所述的方法，其中，模块C_indx的估计百分比能力是： $\%\stackrel{\‾}{C}\mathrm{ap}\left(\mathrm{Cindx}\right)=\%\mathrm{Cap}\left(\mathrm{Cindx}\right)+\mathrm{LOAD}(\mathrm{Cindx},\mathrm{Sindx})*\%\mathrm{Cap}\left(\mathrm{Sindx}\right),$

其中，负荷矩阵提供停止模块对保持接通的剩余模块的使用的能力的影响的度量，其中，负荷矩阵元素LOAD(C_indx，S_indx)提供停止模块S_indx对模块C_indx的能力的影响的度量。

24.根据权利要求20所述的方法，其中，模块C_indx的效率η被计算为所述百分比能力除以相对于最大风扇速度设置的风扇速度的操作的百分比。

25.一种对环境维持系统进行初始化的方法，所述环境维持系统包括多个环境维持模块和用于测量环境的物理条件的值的多个传感器，每个模块包括一个或多个致动器，所述方法包括：

接收所述传感器中的每一个的第一传感器值Y1；

同时改变所述模块的至少两个致动器的操作等级；

针对每个传感器：

在操作等级的改变之后，接收第二传感器值Y2；以及

计算所述第一传感器值Y1与所述第二传感器值Y2之间的差；以及

基于所述差确定转移矩阵的矩阵元素的至少一部分，所述转移矩阵具有致动器的数量乘以传感器的数量的维数，其中，所述部分包括与所述至少两个致动器相关联的矩阵元素，并且其中，确定传感器S和致动器P的矩阵元素包括：

确定第一比率，所述第一比率的分子包括传感器S的差并且所述第一比率的分母包括致动器P的操作等级的改变；以及

将所述第一比率与至少一个其它比率组合，其中，所述至少一个其它比率是根据导致传感器S的传感器值的先前差的、致动器P的操作等级的先前改变而确定的。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，组合所述第一比率与至少一个其它比率包括使用递归最小二乘。

27.根据权利要求25所述的方法，其中，模块的致动器的操作等级的改变是启动或停止相应模块。

28.根据权利要求25所述的方法，其中，组合所述第一比率与至少一个其它比率包括：

确定算出的差相对于由致动器P的操作等级的改变而导致的传感器S的传感器值的预测改变的误差；以及

将所述误差与传感器S和致动器P的矩阵元素的现有值相加，其中所述现有值是根据所述先前差和致动器P的操作等级的先前改变而确定的。

29.根据权利要求28所述的方法，还包括：

在所述相加之前将所述误差与学习因子相乘，其中，所述学习因子是根据协方差矩阵确定的。

30.一种对环境维持系统进行初始化的方法，所述环境维持系统包括多个环境维持模块和用于测量环境的物理条件的值的多个传感器，所述方法包括：

至少一个处理器通过以下步骤来确定转移矩阵TM：

针对所述模块中的每一个模块：

接收所述传感器中的每一个的第一传感器值Y1，每个第一传感器值是在相应模块具有第一操作等级时接收的；

停止或启动相应模块；以及

在停止或启动相应模块之后，针对每个传感器：

接收第二传感器值Y2；

计算所述第一传感器值Y1与所述第二传感器值Y2之间的差；以及

使用所述差计算TM矩阵元素，

其中，所述转移矩阵TM提供启动和/或停止模块与所导致的每个传感器的传感器值的改变之间的关系。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述矩阵元素等于(Y2-Y1)除以能力的度量。

32.根据权利要求31所述的方法，还包括：

接收当所有模块都正在运行时每个模块S的返回温度TR_s和排放温度TD_s，其中，操作等级是通过

测量的能力，其中，F_p是被停止的模块在停止前的流速，TR_P是相应模块P在停止前的返回温度，TD_p是相应模块P在其操作等级改变之前的排放温度，F_D是单元的设计流速，并且TR_D-TD_D是相应模块P的设计ΔT。

33.根据权利要求30所述的方法，还包括：

通过以下步骤计算负荷矩阵：

针对每个模块S_indx：

针对每个其它模块C_indx，计算由改变相应模块S_indx的操作等级而得到的能力的百分比改变(Δ％Cap)；以及

使用每个百分比改变来确定负荷矩阵元素LOAD(C_indx，S_indx)，

其中，所述负荷矩阵提供改变模块的操作等级对保持接通的剩余模块的使用的能力的影响的度量。

34.根据权利要求33所述的方法，其中，其中，Δ％Cap是由停止模块S_indx而引起的模块C_indx的百分比能力的改变，并且其中，％Cap_s是被停止的模块S_indx在停止前的百分比能力。

35.根据权利要求34所述的方法，其中，并且其中，F_p是被停止的模块在停止前的流速，TR_P是相应模块P在停止前的返回温度，TD_p是相应模块P在其操作等级改变之前的排放温度，F_D是单元的设计流速，并且TR_D-TD_D是相应模块P的设计ΔT。

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