CN104390305A - 一种精密空调系统控制方法 - Google Patents

Abstract

一种精密空调系统控制方法。其主要包括实时监测室内温度和湿度，一旦温度或者湿度超过上边界1，采用优先队列法增开一台精密空调，延时2△t；如果室内温湿度在下边界2及以下且已开空调数不小于1，采用优先队列法关闭一台精密空调，延时2△t；如果室内温度或湿度达到下边界1及以下，关闭所有精密空调等步骤。本发明的精密空调系统控制方法能够在保证机房安全稳定运行的前提下，避免单台精密空调的频繁启停，延长空调系统使用寿命，节省机房维护成本，具有较好的经济价值。

Description

一种精密空调系统控制方法

技术领域

本发明属于空调系统集中控制技术领域，特别是涉及一种精密空调系统控制方法。

背景技术

机房内通常会设置主服务器、工作站、交换机、核心路由器等各种设备，这些设备耗电量、发热量都非常大。据统计，在基准温度情况下，温度每升高10℃，计算机的可靠性就下降25％。因此，为了保障机房的安全，保障信息系统安全、稳定、可靠地运行，规范机房环境，最大程度地避免由此带来的安全风险，需要将机房的温度和湿度控制在适宜范围内。精密空调是能够充分满足机房环境条件要求的机房专用精密空调机，它不但可以控制机房温度，也可以同时控制湿度，因此也称为恒温恒湿空调。但是，目前精密空调单台造价高达十几万元，且使用寿命仅为10年左右，因此，如何延长精密空调的使用寿命就成为了亟待解决的问题。

通过对现有机房内的多台精密空调进行观测，发现其启停规律为：一旦检测到周围温度或湿度超过合理范围立即启动，周围温度或湿度达到关停范围立即关闭。多台精密空调间缺乏统一的控制策略，导致单台空调频繁启停。通过对精密空调各组成部分进行分析，发现空调压缩机是影响其寿命的主要因素，而压缩机的寿命与其启动次数正相关，启动一次，电流冲击一次，寿命就减少一次。因此，精密空调的寿命与自身启停次数关系紧密，但目前的控制方法无疑会造成精密空调频繁启停，从而缩短其寿命，增加了维护成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种精密空调系统控制方法。

为了达到上述目的，当室内温湿度过高时，本发明提供的精密空调系统控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

第一步：实时监测室内温度和湿度，一旦温度或者湿度超过上边界1，则转第二步，否则转第三步；

第二步：采用优先队列法增开一台精密空调，延时2△t；

第三步：如果室内温湿度在设定值及以上，则转第二步，否则转第四步；

第四步：如果室内温湿度在下边界2及以下且已开空调数不小于1，则采用优先队列法关闭一台精密空调，延时2△t；否则转第五步；

第五步：如果室内温度或湿度达到下边界1及以下，则关闭所有精密空调，转第一步；否则，也转到第一步。

2、根据权利要求1所述的精密空调系统控制方法，其特征在于：所述的△t的周期为几秒至几小时。

当室内温湿度过低时，本发明提供的精密空调系统控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

第一步：实时监测室内温度和湿度，一旦温度或者湿度超过下边界1，则转第二步，否则转第三步；

第二步：采用优先队列法增开一台精密空调，延时2△t；

第三步：如果室内温湿度在设定值及以下，则转第二步，否则转第四步；

第四步：如果室内温湿度在上边界2及以上且已开空调数不小于1，则采用优先队列法关闭一台精密空调，延时2△t；否则转第五步；

第五步：如果室内温度或湿度达到上边界1及以上，则关闭所有精密空调，转第一步；否则，也转到第一步。

所述的△t的周期为几秒至几小时。

本发明提供的精密空调系统控制方法是在室内温度分布均匀、空调摆放在机房的同一侧且间隔一致的前提下，针对同一机房范围内的多台精密空调系统，建立单台空调开启次数与使用寿命之间的数学关系，并综合考虑了多台精密空调的状态，以空调系统使用寿命最长为目标，根据室内温湿度的变化随时调整开启和关闭策略。本发明能够在保证机房安全稳定运行的前提下，避免单台精密空调的频繁启停，延长空调系统使用寿命，节省机房维护成本，具有较好的经济价值。

附图说明

图1为机房设备和精密空调摆放位置图；

图2为单台精密空调动态过程；

图3为当室内温湿度过高时本发明提供的精密空调系统控制方法流程图。

图4当室内温湿度过低时本发明提供的精密空调系统控制方法流程图。

图5为优先队列法计算流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的精密空调系统控制方法进行详细说明。

为了克服目前机房精密空调缺乏集中控制，单台精密空调启停频繁，严重影响空调使用寿命的不足，本发明提供了一种精密空调系统控制方法。

本发明提出的精密空调系统控制方法采用实时监控方法，每隔△t周期对室内温湿度进行采样，以实现对多台精密空调系统的控制。其中，△t的周期根据控制需求可以设定为几秒至几小时的时间。

当室内温湿度过高时本发明提供的精密空调系统控制方法如图3所示，本发明提供的精密空调系统控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

第一步：实时监测室内温度和湿度，一旦温度或者湿度超过上边界1，则转第二步，否则转第三步；

第二步：采用优先队列法增开一台精密空调，延时2△t；

第三步：如果室内温湿度在设定值及以上，则转第二步，否则转第四步；

第四步：如果室内温湿度在下边界2及以下且已开空调数不小于1，则采用优先队列法关闭一台精密空调，延时2△t；否则转第五步；

第五步：如果室内温度或湿度达到下边界1及以下，则关闭所有精密空调，转第一步；否则，也转到第一步。

当室内温湿度过低时本发明提供的精密空调系统控制方法如图4所示，本发明提供的精密空调系统控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

第一步：实时监测室内温度和湿度，一旦温度或者湿度超过下边界1，则转第二步，否则转第三步；

第二步：采用优先队列法增开一台精密空调，延时2△t；

第三步：如果室内温湿度在设定值及以下，则转第二步，否则转第四步；

第四步：如果室内温湿度在上边界2及以上且已开空调数不小于1，则采用优先队列法关闭一台精密空调，延时2△t；否则转第五步；

第五步：如果室内温度或湿度达到上边界1及以上，则关闭所有精密空调，转第一步；否则，也转到第一步。

上述的精密空调系统控制方法利用精密空调已使用寿命与开启次数的数学关系。若认为精密空调使用寿命为1，则精密空调已消耗寿命D可表示为：

$D=\frac{n}{N}$

其中，n表示精密空调已开启次数，N是整个寿命周期内精密空调可启动次数，即空调压缩机可启动次数。

所述数学模型的目标函数为： $\left\{\begin{array}{c}{D}_K=\min (D_1,D_2,.......,D_K)\\ \mathrm{Number}=K\end{array}\right.,$

式中，1,2,……,k为可开启的精密空调编号，D_K为可开启的精密空调中最短的已使用寿命，K为已使用寿命最短的精密空调编号，Number为选出的精密空调编号。

该数学问题是一个离散变量的线性规划问题，可采用优先队列法进行求解。优先队列是多个元素的集合，每个元素都有一个优先权或值，对优先队列执行的操作有1)查找；2)插入一个新元素；3)删除。本发明采用最小优先队列(min priority queue)，查找操作用来搜索优先权最小的元素，删除操作用来删除该元素。这里，定义元素为可开启或可关闭的精密空调编号k，优先权为对应编号为k的精密空调的已使用寿命D_k。

队列优先法计算流程如图5所示，每次通过查找，选择优先权最小的元素。

(1)确定元素数目即可开启(或可关闭)的精密空调数目M、元素即每台可开启或可关闭的精密空调编号k和元素优先权即每台可开启或可关闭的精密空调的已使用寿命D_k。

(2)查找优先权最小的元素。

(3)输出最小优先权的元素，并将对应精密空调开启或关闭。

(4)删除最小优先权的元素。

(5)待该精密空调关闭或可开启后，将对应元素重新插入队列。

下面结合附图对本发明作详细说明。

本发明假设室内温度分布均匀，精密空调摆放在机房的同一侧且间隔一致。机房设备和精密空调摆放位置如图1所示。

图2以温度过高为例，显示了单台精密空调的基本动态过程。温度下降过程对应功率的消耗，即精密空调调节以降低室内温度。温度上升意味着设备关闭，温度上升是由于室内设备散热所致。上下边界1分别为机房要求的温湿度上下限，设定值为机房最适宜的温湿度。为了避免室内温湿度波动造成的精密空调频繁启停，本发明设置了较为宽泛的关闭边界，即当室内温湿度下降到下边界2及以下时，精密空调可以依次关闭；当室内温度下降到下边界1时，关闭全部精密空调。如图2所示，当室内温度高于上边界1时，空调开启，则当室内温度下降到下边界1时，空调关闭。t₁、t₂、t₃、t₄分别为四个时间点，其中t₁-t₂及t₃-t₄时间段精密空调处于开启状态。

反之，如果室内温度过低，则温度上升过程意味着精密空调调节以升高室温，温度下降过程为精密空调关闭后室温的变化。则精密空调在温度低于下边界1时开启，在温度上升到上边界1时关闭。

本发明提供的精密空调系统控制方法解决了一个机房中单台精密空调频繁启停的问题，延长了精密空调的使用寿命；其特点主要体现在以下几个方面：

1、对多台精密空调系统进行集中控制，结合每台精密空调的状态进行统一决策，增加了精密空调系统的平均使用寿命。

2、该控制方法制定了精密空调的开启和关闭策略，根据单台精密空调的已使用寿命，选择要开启和关闭的精密空调，并综合考虑了多台精密空调的状态，并根据室内温湿度的变化控制精密空调开闭，避免了单台精密空调的频繁启停。

Claims (4)

1.一种精密空调系统控制方法，其特征在于：当室内温湿度过高时，所述的精密空调系统控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

第一步：实时监测室内温度和湿度，一旦温度或者湿度超过上边界1，则转第二步，否则转第三步；

第二步：采用优先队列法增开一台精密空调，延时2△t；

第三步：如果室内温湿度在设定值及以上，则转第二步，否则转第四步；

第四步：如果室内温湿度在下边界2及以下且已开空调数不小于1，则采用优先队列法关闭一台精密空调，延时2△t；否则转第五步；

第五步：如果室内温度或湿度达到下边界1及以下，则关闭所有精密空调，转第一步；否则，也转到第一步。

2.根据权利要求1所述的精密空调系统控制方法，其特征在于：所述的△t的周期为几秒至几小时。

3.一种精密空调系统控制方法，其特征在于：当室内温湿度过低时，所述的精密空调系统控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

第一步：实时监测室内温度和湿度，一旦温度或者湿度超过下边界1，则转第二步，否则转第三步；

第二步：采用优先队列法增开一台精密空调，延时2△t；

第三步：如果室内温湿度在设定值及以下，则转第二步，否则转第四步；

第四步：如果室内温湿度在上边界2及以上且已开空调数不小于1，则采用优先队列法关闭一台精密空调，延时2△t；否则转第五步；

第五步：如果室内温度或湿度达到上边界1及以上，则关闭所有精密空调，转第一步；否则，也转到第一步。

4.根据权利要求3所述的精密空调系统控制方法，其特征在于：所述的△t的周期为几秒至几小时。