CN103135713A - 风扇控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风扇控制系统及其方法。风扇控制系统适用于多个机架，这些机架放置在一容置空间中。风扇控制系统包括多个风扇单元以及一风扇控制装置。每一个风扇单元分别配置于每一个机架，并且这些风扇单元依据至少一风道流向来进行排列。风扇控制装置则依据一驱动顺序来驱动这些风扇单元。换言之，风扇控制装置依据这些风扇单元的排列顺序以依序地循环驱动这些风扇单元。藉此，风扇控制系统不需同时驱动所有的风扇单元，便可维持风流的流动，藉以使放置在容置空间中的机架有效地散热，并降低所需耗费的电能。

Description

风扇控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种散热技术，尤其涉及一种风扇控制系统及其方法。

背景技术

在网络服务及信息传输等领域中，许多企业依据其所提供的远端服务或是业务需求而设置了许多伺服器。然而，网络设备的建置与维护的费用相当可观。为了降低负担的营运成本，这些企业便希望将这些伺服器整合成可集中管理的数据中心(data center)。

以往要建设数据中心时，需要找寻容置空间大的机房，并且经由散热系统与线路的整体设计之后才开始建设数据中心，因此在建设的时程上较为漫长，其设计也较为繁杂。现今的数据中心则是将上述的散热系统、布线设计、大量伺服器的机架(RACK)摆设...等皆预先设计、建设在货柜(container)中。然后，将这些装有伺服器的货柜通过运输以放置在厂房中，并且接好货柜上所需的管线(例如，高压电线、信息传输线等)，便可让货柜内的众多伺服器进行运转，藉以简化数据中心的建设时程。因此，上述这种装设有众多伺服器的货柜可以称为是货柜型电脑(container computer)。

由于云端科技的应用逐渐普及，目前有许多厂商投入上述货柜型电脑的设计、制造及生产。货柜型电脑经常将多种散热系统(例如，空调系统、水冷式系统散热、风扇式散热系统)相互统整使用，以使大量的伺服器能够藉由散热系统的作用在一定的运作温度下维持运转，并期望达到善用电能的效果。由于货柜中为一定容积的容置空间，现今的货柜型电脑大部分经常以空调系统为主要的散热手段，但是空调系统是众多散热系统中耗电量最高者，因而可能会浪费过多的电能。因此，在数据中心的研发领域中，如何统整货柜型电脑的散热系统，同时兼顾电能消耗的问题，实为亟待解决的一大难题。

发明内容

本发明提供一种风扇控制系统及其方法，本发明实施例并不需要同时驱动所有的风扇单元，便可持续维持风流的流动，藉以在降低所需耗费的电能的同时，使机架得以有效地散热。

本发明提出一种风扇控制系统，其适用于多个机架，这些机架放置在一容置空间(例如，货柜)中。散热系统包括多个风扇单元及一风扇控制装置。每一风扇单元分别配置于对应的机架上，并且这些风扇单元依据一风道流向以进行排列。风扇控制装置则依据一驱动顺序来驱动这些风扇单元。

在本发明的一实施例中，上述的驱动顺序可以是，风扇控制装置依据这些风扇单元的排列顺序，藉以依序地循环驱动这些风扇单元。

在本发明的一实施例中，上述的风扇控制装置在一驱动期间内驱动一特定风扇单元，并在一中断期间内停止驱动该特定风扇单元。上述的特定风扇单元便是这些风扇单元其中之一，而每一风扇单元所对应的驱动期间则并不相同。

在本发明的一实施例中，上述的风扇单元为风扇墙，并且上述的容置空间由货柜所决定。

在本发明的一实施例中，上述的机架包括多个伺服器单元，并且此风扇控制装置便是这些伺服器单元其中之一。

在本发明的一实施例中，当侦测到其中一个机架(例如，一特定机架)的温度信息超过预设温度范围时，风扇控制装置便会持续驱动此特定机架所配置的风扇单元，并将其余的风扇单元依据上述的驱动顺序来进行驱动。另一方面，当侦测到其中一个机架(例如，一特定机架)始终低于预设温度范围时，风扇控制装置则可停止驱动此特定机架所配置的风扇单元，并将其余的风扇单元依据上述的驱动顺序来进行驱动。

从另一角度来看，本发明提出一种风扇控制方法，适用于放置在一容置空间的多个机架中，而这些机架分别配置有多个风扇单元。该风扇控制方法包括下列步骤：将这些风扇单元依据一风道流向进行排列，以及依据一驱动顺序来驱动这些风扇单元。

在本发明的一实施例中，依据上述驱动顺序来驱动这些风扇单元则包括下述步骤：依据这些风扇单元的排列顺序，藉以依序且循环驱动这些风扇单元。

在本发明的一实施例中，依据上述驱动顺序来驱动这些风扇单元则包括下述步骤：在一驱动期间内驱动一特定风扇单元，以及在一中断期间内停止驱动此特定风扇单元。其中，特定风扇单元为这些风扇单元其中之一，且每一风扇单元所对应的驱动期间应不相同。

基于上述，本发明实施例将位在容置空间中的机架以及风扇单元以既定的风道流向进行排列摆设。因此，风扇控制装置依照上述排列顺序来依序地循环驱动这些风扇单元，使这些风扇单元利用物理地贯性作用而维持其风流的流动，藉以节省电能消耗。藉此，本发明实施例不需同时驱动所有的风扇单元，便可节省在中断期间当中因驱动风扇单元而耗费的电能，并同时维持了风流的流动。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例所述的货柜型电脑的示意图。

图2为图1中机架及风扇单元的示意图。

图3是根据本发明第一实施例所述的风扇控制系统的示意图。

图4是根据本发明第一实施例所述的风扇控制方法的流程图。

主要元件符号说明

10：货柜型电脑

105：货柜

110、110_1～110_12：机架

120、120_1～120_12：风扇单元

150、155：风道流向

210：伺服器

220：风扇

300：风扇控制系统

310：风扇控制装置

S410～S420：步骤

具体实施方式

现将详细参考本发明的示范性实施例，在附图中说明所述示范性实施例的实例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/符号代表相同或类似部分。

为了让架设有大量伺服器的货柜(或称为货柜型电脑)能够维持在一定的运作温度下维持运转，装设在货柜型电脑内的散热系统皆希望能在上述前提之下利用较少的电能消耗以进行温度控制。因此，本发明实施例的精神在于，将机架及其配置的风扇单元依据预定的风道流向来进行排列，并依序地循环驱动这些风扇单元，藉以利用风扇扇叶的物理惯性作用而节省所耗费的电能，并持续保有通畅的风流流动。有鉴于此，本发明提出下述实施例以实现本发明。

请参照图1，图1是根据本发明第一实施例所述的货柜型电脑10的示意图。如图1所示，货柜型电脑10的外型为一货柜105，货柜105中容置空间的大小可随着应用本实施例者而进行调整，或是以现今货柜制定的容量型态而定。货柜型电脑10内的容置空间中则包括有多个机架(rack)110，并且每个机架110分别配置有风扇单元120。这些机架110可以为相同型号的机架110，藉以便于管理，亦可依据使用者的需求而使这些机架110为不同结构型态或是不同型号的机架110结构。

在此说明机架110及风扇单元120的结构，图2为图1中机架110及风扇单元120的示意图。如图2所示，于本实施例中，机架110可以架设多个伺服器210(即，实体机器)，这些伺服器210可以为刀锋伺服器。于本实施中，每个刀锋伺服器可以包括一个或多个实体伺服器，端视应用本实施例者的需求而定。风扇单元120则可以是一风扇墙，换句话说，风扇单元120由多个风扇220所组成，这些风扇220统一受到电源驱动，并以风扇220的扇叶带动空气藉以形成空气流动。此处所指的空气流动也可以称作是风流。

因此，机架110中多个伺服器210因运作而产生的热能便会被风流带离伺服器210，因而降低伺服器210的运作温度。于本实施例中，每个机架110亦包括有水冷式散热系统，让伺服器210能够利用本案所述的风扇控制系统以及水冷式散热系统而达到双重降温的效果。值得一提的是，请参照图1，本发明实施例会依据至少一个风道流向150、155来对机架110及其配置的风扇单元120进行排列。因此，图1中的风扇单元120皆以面向风道流向150、155的方式依序排列。

此外，于其他实施例中，图1的风道流向150、155除了可以从货柜的一边吹送到另一边以外，也可以将风道流向155的指示方向反向，藉以让这些机架110的风流形成一个长方形的循环。或是，让多个机架110围成一圈，藉以成圆圈形状的风道流向。基于上述教示，应可理解到本发明实施例的风道流向不应仅受到图1的风道流向150、155的限制，本实施例并不限制风道流向的形状及方向。

于本实施例中，每个机架110具有1个或多个不等的机架顶端网络交换机，以使每个机架110中的伺服器210皆可以通过网络(例如，网际网络协定)相互连结，并可通过货柜105向外连接的管线而与外界进行通讯。藉此，本发明实施例中所述的风扇控制系统300便可依据图1的货柜型电脑10来实现。图3是根据本发明第一实施例所述的风扇控制系统300的示意图。为了方便说明，本实施例的货柜型电脑10包括有12个机架110_1～110_12，然而，此处的机架数量不应限制本发明。

请参照图3，风扇控制系统300包括多个风扇单元120_1～120_12及风扇控制装置310，每个风扇单元120_1～120_12分别配置于对应的机架110_1～110_12上，并且这些风扇单元120_1～120_12依据风道流向150进行排列。此处所绘示的机架110_1～110_12以及风扇单元120_1～120_12为由货柜105上方向下观察所得的概略示意图形。此外，于本实施例中，风扇控制装置310可以是位在机架110_1～110_12内的其中一台伺服器，藉以依据一驱动顺序以控制/驱动这些风扇单元120_1～120_12。于其他实施例中，风扇控制装置310也可以独立设置于货柜型电脑中的特定装置上，而不一定必须是机架110_1～110_12内的其中丨台伺服器，本发明并不受限于此。

为了详细说明本发明实施例，在此利用位在同一风道流向150的风扇单元120_1～120_6做为举例，藉以说明本发明实施例中所述的驱动顺序。表(1)为风扇控制装置310对于风扇单元120_1～120_6的驱动顺序的示意图表。

表(1)

于表(1)中，图表中以横列表示为风扇单元120_1～120_6所对应的驱动旗号T1～T6，藉以利用此驱动旗号T1～T6来表示风扇单元120_1～120_6的驱动情况。当驱动旗号T1～T6为逻辑“1”时，表示风扇控制装置310正在驱动此风扇单元，换句话说，风扇控制装置310将会于此时提供电源给予此风扇单元，以提升此风扇单元的转速，或是将此风扇单元的扇叶维持在一定的转速上。另一方面，当驱动旗号T1～T6为逻辑“0”时，表示风扇控制装置310停止驱动此风扇单元，换句话说，风扇控制装置310将会于此时停止提供给此风扇单元的电源。风扇控制装置310的驱动顺序则将会由最上方一横列的驱动旗号T1～T6依据一间隔时间以逐次往下执行。

请同时参考图3及表(1)，本实施例所述的驱动顺序可以是，风扇控制装置310将依据这些风扇单元(例如，风扇单元120_1～120_6)的排列顺序，藉以依序地循环驱动这些风扇单元120_1～120_6。于本实施例中，风扇控制装置310可以利用轮询式(polling)驱动供电来作为上述驱动顺序的举例。

举例来说，由表(1)可知，当每一个机架110_1～110_6上的温度感测器皆感测到机架110_1～110_6的温度信息并未遭过预设温度范围时，也就是说，每个机架110_1～110_6并没有因为过热而发出过热讯号至风扇控制装置310的时候，风扇控制装置310便每次驱动一个风扇单元(例如，特定的风扇单元120_1)，并且同时停止驱动其余的风扇单元(例如风扇单元120_2～120_6)，也就是停止提供电源至风扇单元120_2～120_6)，如同表(1)第一横列中的驱动旗号T1～T6所表示的涵义。换句话说，风扇单元120_1位在驱动期间当中，此时的风扇单元120_2～120_6则位在中断期间中。

接着，如同表(1)第二横列中的驱动旗号T1～T6所表示的涵义，在经过一驱动期间t1后，风扇控制装置310便可驱动风扇单元120_2，并且同时停止驱动其余的风扇单元120_1以及120_3～120_6。换句话说，此时的风扇单元120_1以及120_3～120_6便位在中断期间当中，而风扇单元120_2则位在驱动期间当中。

藉此，由于每个风扇单元120_1～120_6会在驱动期间内接收电源而驱动，以使风扇单元120_1～120_6的扇叶维持在一定的转速上。并且，在每个风扇单元120_1～120_6的中断期间之时，由于风扇单元120_1～120_6的扇叶会因为物理惯性的作用而持续旋转，因此这些扇叶不会因为短暂的电源关闭而使得风扇单元立即停止，因而持续保有导通风流的特性。有鉴于此，本发明实施例不需同时驱动所有的风扇单元120_1～120_6，如此一来便可以节省在中断期间当中因驱动风扇单元120_1～120_6而耗费的电能，并同时维持了风流的流动，因而达到相同的散热效果。藉此可知，在同一风道流向(例如，风道流向150)中的风扇单元(例如，风扇单元120_1～120_6)所对应的驱动期间应该不会相同。

值得一提的是，在其他实施例中，风扇控制装置310也可以同时驱动多个风扇单元(例如，同时驱动风扇单元120_1～120_2)，而停止驱动其他的风扇单元(例如，停止驱动风扇单元120_3～120_6)，如此一来也可以达成本发明实施例所述的精神，可以节省在中断期间当中因驱动风扇单元120_3～120_6而耗费的电能。藉此，应用本实施例者可依据其需求而决定同时驱动的风扇单元数量。

此外，在本发明实施例的其他实施细节中，每个机架110_1～110_6会在其四周或特定地点架设有温度感测器，并且每个机架110_1～110_6中会有一个主控伺服器以将此机架的温度感测器信息进行统整，并在统整后统一传递给风扇控制装置310，以使风扇控制装置310得知每一个机架110_1～110_6所在区域的温度状况。

表(2)为风扇控制装置310对于风扇单元120_1～120_6的驱动顺序的另一示意图表。

表(2)

请同时参照图3及表(2)，假设机架110_4的温度由于环境因素而始终都超过预设温度范围，表使此机架110_4必须要急速散热以避免其中的伺服器过热当机。因此，当风扇控制装置310侦测到其中一个机架(例如，机架110_4)的温度信息已经超过预设温度范围的时候，风扇控制装置310便会持续驱动此机架110_4所对应配置的风扇单元120_4，也就是说，风扇控制装置310将风扇单元120_4的驱动旗号T4皆设定为逻辑“1”，并将其余的风扇单元120_1～120_3、120_5～120_6依据上述的轮询式驱动顺序，并跳过风扇单元120_4来进行驱动，以让机架110_4能够迅速降低温度，并且让其余的风扇单元120_1～120_3、120_5～120_6能依据本发明实施例以节省电能，并达到相同的散热效果。

并且，相对而言，表(3)为风扇控制装置310对于风扇单元120_1～120_6的驱动顺序的另一示意图表。

表(3)

请同时参照图3及表(3)，假设机架110_4由于环境因素而始终都不会超过预设温度范围，而是远低于此预设温度范围，表示风扇控制装置310可停止驱动此机架的风扇墙，藉以节省电源。藉此，当风扇控制装置310侦测到其中一个机架(例如，机架110_4)的温度信息已经低于预设温度范围的时候，风扇控制装置310便可以持续停止驱动此机架110_4所对应配置的风扇单元120_4，藉以节省电能。也就是说，风扇控制装置310将风扇单元120_4的驱动旗号T4皆设定为逻辑“0”，并将其余的风扇单元120_1～120_3、120_5～120_6依据上述的轮询式驱动顺序，并跳过风扇单元120_4来进行驱动，藉以更为节省所需的电能。

从另一角度来看，本发明亦可以提出一种风扇控制方法，图4是根据本发明第一实施例所述的风扇控制方法的流程图。此风扇控制方法可以适用于放置在一容置空间中(此容置空间例如一货柜)的多个机架当中，而每一个机架分别配置有一个风扇单元(例如，风扇墙)。此风扇控制方法首先于步骤S410中将风扇单元依据至少一个风道流向进行排列，并且在步骤S420中依据一驱动顺序来驱动这些风扇单元。此外，本实施例的其他细部流程已包含在上述各实施例中，故在此不予赘述。

综合上述，本发明实施例将位在容置空间中的机架以及风扇单元以既定的风道流向进行排列摆设。因此，风扇控制装置依照上述排列顺序来依序地循环驱动这些风扇单元，使这些风扇单元维持其风流的流动，藉以节省电能消耗。

换句话说，每个风扇单元会在驱动期间内受到驱动，以使风扇单元的扇叶提高转速，或是将风扇维持在一定的高转速中。并且，在中断期间中，由于风扇单元的扇叶会因为物理惯性的作用而持续旋转，并且风扇单元所受到的摩擦力应该较小，因此不会因为短暂的电源关闭而使得风扇单元立即停止，可以在下个驱动期间来临的前持续保有导通风流的特性。藉此，本发明实施例不需同时驱动所有的风扇单元，可以节省在中断期间当中因驱动风扇单元而耗费的电能，并同时维持了风流的流动。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种风扇控制系统，适用于多个机架，该些机架放置在一容置空间，其特征在于，该散热系统包括：

多个风扇单元，每一风扇单元分别配置于每一机架，其中该些风扇单元依据至少一风道流向进行排列；以及

一风扇控制装置，依据一驱动顺序来驱动该些风扇单元。

2.根据权利要求1所述的风扇控制系统，其中该驱动顺序为该风扇控制装置依据该些风扇单元的排列顺序以依序地循环驱动该些风扇单元。

3.根据权利要求1所述的风扇控制系统，其中该风扇控制装置在一驱动期间内驱动一特定风扇单元，并在一中断期间内停止驱动该特定风扇单元，其中该特定风扇单元为该些风扇单元其中之一，且每一风扇单元所对应的该驱动期间不相同。

4.根据权利要求1所述的风扇控制系统，其中每一风扇单元为一风扇墙，且该容置空间由一货柜所决定。

5.根据权利要求1所述的风扇控制系统，其中该些机架包括多个伺服器单元，且该风扇控制装置是该些伺服器单元其中之一。

6.根据权利要求1所述的风扇控制系统，其中当侦测到一特定机架中的一温度信息超过一预设温度范围时，该风扇控制装置持续驱动该特定机架所配置的一特定风扇单元，并依据该驱动顺序来驱动其余的该些风扇单元，其中该特定机架为该些机架其中之一。

7.根据权利要求1所述的风扇控制系统，其中当侦测到一特定机架中的一温度信息低于一预设温度范围时，该风扇控制装置停止驱动该特定机架所配置的一特定风扇单元，并依据该驱动顺序来驱动其余的该些风扇单元。

8.一种风扇控制方法，适用于放置在一容置空间的多个机架，且该些机架配置多个风扇单元，该风扇控制方法包括下列步骤：

将该些风扇单元依据至少一风道流向进行排列；以及

依据一驱动顺序驱动该些风扇单元。

9.根据权利要求8所述的风扇控制方法，依据该驱动顺序驱动该些风扇单元包括下列步骤：

依据该些风扇单元的排列顺序以依序且循环驱动该些风扇单元。

10.根据权利要求8所述的风扇控制方法，依据该驱动顺序驱动该些风扇单元包括下列步骤：

在一驱动期间内驱动一特定风扇单元；以及

在一中断期间内停止驱动该特定风扇单元，其中该特定风扇单元为该些风扇单元其中之一，且每一风扇单元所对应的该驱动期间不相同。

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