CN105444346A - 一种数据中心机房管控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据中心机房管控系统及方法，主要透过温度传感器测量数据中心机房内各机柜的送风口处的进风和排风温度值；以及该数据中心机房内空调的供风、回风温度值；数据采集模块采集该温度传感器所测量的温度值及温度传感器的工作状态信息，之后处理模块根据该数据采集模块采集的温度值计算该机房的热流影响系数，并将该热流影响系数与一预设值进行比较以便控制模块在该热流影响系数大于该预设值时根据该数据采集模块采集的数据计算热环境评价指标值，并根据该热环境评价指标值对机房内的风阀、空调的控制参数进行调整，进而达到控制机房能耗的目的。

Description

一种数据中心机房管控系统及方法

技术领域

本发明涉及数据中心监控技术领域，特别是涉及一种数据中心机房管控系统及方法。

背景技术

数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在Internet网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。为降低数据中心机房能耗，尤其是机房制冷能耗，出现大量针对机房制冷能耗改进方案，该些改进方案主要透过安装在机房内各个位置的传感器获取机房环境参数，例如温度、湿度等，并根据所获取的环境数据对机房内的基础设施(例如空调、主动型送风地板等)的控制参数进行优化调整，进而达到节约能耗的目的，但该些能耗改进方案往往遗漏一个关键因素即环境因素，例如机房机柜走线开孔造成的冷气泄露、冷热通道未隔离造成的冷热空气混流等，该环境因素不能透过机房本身的制冷设备的控制参数优化可以解决，需要针对机房的现场进行优化调整。针对上述情形，目前业界的做法为：在基础设施的控制参数进行优化调整前，由经验丰富的工程师对机房现场情况进行判断。

因此，有必要提出一种新的数据中心机房管控方案，以对机房制基础设施的监控参数进行优化以及机房现场环境参数进行优化，进而避免现有技术的诸多缺失，实已成为目前业界亟待攻克之难题。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺失，本发明之目的在于提出一种新的数据中心机房管控系统及方法，无须人为判断即可以进一步对机房环境参数进行优化，进而降低机房能耗。

为达上述及其他目的，本发明提出一种数据中心机房管控系统，包括：温度传感器，用于测量数据中心机房内各机柜的送风口处的进风和排风温度值，以及该数据中心机房内空调的供风、回风温度值；数据采集模块，用于采集该温度传感器所测量的数据中心机房内各机柜的送风口处的进风和排风温度值、该空调的供风、回风温度值以及温度传感器的工作状态信息；处理模块，与数据采集模块通信，用于分析该数据采集模块所采集的该温度传感器所测量的数据中心机房内各机柜的送风口处的进风和排风温度值、该空调的供风及回风温度值，计算该数据中心机房的热流影响系数，并该热流影响因素与预设值进行比较；控制模块，与该处理模块通信，当该处理模块比较结果为该热流影响因素大于该预设值时，该控制模块根据该采集模块所采集数据计算该数据中心机房的热环境评价指标，并根据该热环境评价指标对数据中心内的电动风阀、空调的控制参数进行调整。

上述控制模块包括：计算模块，根据该数据采集模块采集的数据计算该热环境评价指标；以及参数调整模块，用于根据该热环境评价指标调整该电动风阀、空调的控制参数。

较佳地，上述电动风阀的控制参数包括电动风阀的阀位，该空调的控制参数包括空调的停起状态、供风温度设定及供风量。

上述处理模块包括：计算模块，用于根据数据中心机房内各机柜的送风口处的进风和排风温度值、该空调的供风及回风温度值计算该机房的热流影响系数SHI；以及比较模块，将该热流影响系数与预设值进行比较。

较佳地，该热流影响系数SHI表示机房内冷热通道气体混流程度，其计算公式为：

其中是每台机架的入口平均温度，是每台机架的出口平均温度，T_ref是计算的参考温度，取所有冷通道送风地板出口处的平均温度。

本发明还提出一种可应用于上述数据中心机房管控系统的数据中心机房管控方法，包括：步骤S1：温度传感器测量数据中心机房内各机柜的送风口处的进风和排风温度值，以及该数据中心机房内空调的供风、回风温度值；步骤S2：数据采集模块采集温度传感器测量所测量的数据中心机房内各机柜的送风口处的进风和排风温度值，该数据中心机房内空调的供风、回风温度值以及温度传感器的工作状态信息；步骤S3：处理模块根据该温度数据采集模块所采集的温度数据计算该机房的热流影响系数；步骤S4：处理模块将其所计算的热流影响系数与一预设值进行比较，若该热流影响系数大于预设值则执行步骤S5，否则执行步骤S6；步骤S5：控制模块根据该采集模块所采集数据计算该数据中心机房的热环境评价指标，并根据该热环境评价指标对数据中心内的电动风阀、空调的控制参数进行调整；以及步骤S6：检查冷热流通道之间的隔离情况。

于本发明的较佳实施例中，该预设值为0.3。

与现有技术相比，本发明改进了传统的数据中心机房能耗方案，主要在控制模块调整电动风阀、空调的控制参数前，由处理模块先分析数据采集模块所采集的温度数据以确定机房的热流影响系数是否大于一预设值，若是则控制模块根据热环境评价指标值调整风阀、空调的控制阐述，若否则表示机房内冷热通道气体混流严重，需对其进行改进以降低机房能耗。与现有技术相比，本发明增加了照成能耗的环境问题根本原因的判断，避免盲目调整基础设置风阀、空调的控制参数，且无需人为判断，大大降低问题原因判断时间，节约人力成本的同时亦大大提升问题判断的可靠性。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种数据中心机房管控系统及方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种数据中心机房管控系统主要架构示意图；

图2是本发明一种数据中心机房管控方法的主要步骤示意图。

附图标号说明：

10.温度传感器，11.数据采集模块，12.处理模块，13.控制模块，120.计算模块，121.比较模块，130.计算模块，131.参数调整模块。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

如图1所示者为本发明的数据中心机房管控系统，用于对机房的能耗进行管控以达到对数据中心机房制冷的同时降低机房能耗。如图1所示，该数据中心机房管控系统包括温度传感器10、与温度传感器10通信的数据采集模块11、与数据采集模块11通信的处理模块12以及控制模块13。于本发明中，温度传感器10是具有多数个，分散放置于机房各处，例如机房的机架(机架用于放置数据服务器)处，空调处。为简化附图，图1中仅例示出一个温度传感器，但并非以此图限制本发明之温度传感器数量。

请继续参考图1，分布于机房各处的温度传感器10用于感测机房各机架的送风口处的进风和排风温度值，以及该数据中心机房内空调的供风、回风温度值。数据采集模块11可透过有线方式或无线方式与温度传感器10进行通信以采集温度传感器10所测量的机房内各机架的送风口处的进风和排风温度值、该空调的供风、回风温度值以及温度传感器的工作状态信息；处理模块12与该数据采集模块以有线或无线方式进行通信以获取数据采集模块12所采集的温度值数据，并分析该数据采集模块所采集的该温度传感器所测量的数据中心机房内各机柜的送风口处的进风和排风温度值、该空调的供风及回风温度值，计算该数据中心机房的热流影响系数，并该热流影响因素与预设值进行比较；控制模块13与该处理模块12及数据采集模块13通信，以便在该处理模块12比较结果为该热流影响因素大于该预设值时，控制模块13根据该采集模块11所采集数据计算该数据中心机房的热环境评价指标，并根据该热环境评价指标对数据中心内的电动风阀、空调的控制参数进行调整。

于本发明的一具体实施例中，上述处理模块11包括：计算模块110，用于根据数据中心机房内各机柜的送风口处的进风和排风温度值、该空调的供风及回风温度值计算该机房的热流影响系数SHI，该热流影响系数SHI表示机房内冷热通道气体混流程度，其计算公式(1)如下：

$SHI=\frac{{\mathrm{\Σ}}_i(T_{in}^i-T_{ref})}{{\mathrm{\Σ}}_i(T_{out}^i-T_{ref})}---\left(1\right)$

其中，其中是每台机架的入口平均温度，是每台机架的出口平均温度，T_ref是计算的参考温度，取所有冷通道送风地板出口处的平均温度。该处理模块11还包括比较模块111，用于将该热流影响系数与一预设值进行比较，以判断冷热通道气体混流的严重程度。于本发明中，该预设值可为0.3，当该热流影响系数SHI大于该预设值时，表示冷热通道混流严重，需检查冷热通道之间的隔离情况，安装必要的机柜盲板、机柜间隔板或冷(热)通道隔离后，可继续启动控制模块作业以调整基础设施风阀、空调的控制参数以优化机房环境达到降低能耗的目的。如热流影响系数SHI小于该预设值，则启动控制模块13作业。本实施例中，预设值0.3只是一个常用值的参考，具体的SHI判断阈值可根据机房实际情况和管理要求来确定。

请继续参考图1，上述控制模块13包括计算模块130以及参数调整模块131。其中，当该处理模块比较结果为该热流影响因素大于该预设值时，计算模块130根据数据采集模块采集的数据计算机房的热环境评价指标；之后，参数调整模块131根据该热环境评价指标调整风阀、空调等基础设置的控制参数。本发明中，该风阀的控制参数例如为风阀的阀位，该空调的控制参数例如为空调的停起状态、供风温度设定及供风量。

于本发明中，上述热环境评价指标包括机架的冷却指数RCI及空调回风温度指数RTI，冷却指数RCI用于评估空调设计是否能够提供良好的工作环境给IT设备使用。评估RCI的主要目的是为了避免不当的空调冷却及空间设计导致进入机架的温度过热或过冷，而造成IT设备工作的不良影响。其定义为机架进气口在连续运行状态下的温度条件与设计建议温度范围的差异性。温度范围建议在18℃～27℃，允许温度为15℃～32℃。依照空调出风进入机架温度可将RCI分两种方式评估。所述冷却指数包括RCI_HI，RCI_HI用于评价进入机架的风温度是否过热，计算公式(2)如下：

其中：T_x表示机架送风口的进风温度，单位是℃；n表示机架送风口数量；T_max-rec表示进入机架的风的建议温度上限，单位是℃；T_max-all为进入机架的风的允许温度上限，单位是℃；表示对所有机架上测量点计算的差值；T_x-T_max-rec进行求和，例如有10个机架，每个机架上有3个测量点，则一共要对3*10＝30个测量点计算的差值进行求和。

所述冷却指数还包括RCI_LO，RCI_LO用于评价进入机架的风温度是否过冷，计算公式(3)如下：

其中，T_x表示机架送风口的进温度，单位是℃；n表示机架送风口数量；T_min-rec表示进入机架的风的建议温度下限，单位是℃；T_min-all表示进入机架的风的允许温度下限，单位是℃。

RTI指标是用来评估机房中气流分布的状况，借此了解冷空气短循环与热空气回流的情形，其定义为机房空调供、回风的温度差与机架进、出口(即送、排风)温度差的比值。回风温度指数RTI的计算公式(4)为：

其中，T_R表示机房空调的回风温度，单位是℃；T_S表示机房空调的供风温度，单位是℃；ΔT_equtp表示机架送风口的进风与排风的温度差，单位是℃。

本发明之控制模块13及根据上述根据该热环境评价指标RCI及RTI值调整电动风阀的阀位，以及机房空调的启停状态、供风温度设定值和供风量。

透过本发明之上述系统执行本发明之数据中心机房管控方法详细步骤如图2所示，该方法包括：

步骤S1：位于机房各处的温度传感器12测量数据中心机房内各机架的送风口处的进风和排风温度值，以及该数据中心机房内空调的供风、回风温度值。

步骤S2：数据采集模块11采集温度传感器10测量所测量的数据中心机房内各机架的送风口处的进风和排风温度值，该数据中心机房内空调的供风、回风温度值以及温度传感器的工作状态信息。

步骤S3：处理模块12根据该数据采集模块11所采集的温度数据计算该机房的热流影响系数SHI。

步骤S4：处理模块12将其所计算的热流影响系数SHI与一预设值进行比较，若该热流影响系数SHI大于预设值则执行步骤S5，否则执行步骤S6。

步骤S5：控制模块13根据该采集模块所采集数据计算该数据中心机房的热环境评价指标，并根据该热环境评价指标对数据中心内的电动风阀、空调的控制参数进行调整。具体调整方法为：根据预置的专家逻辑，定性选择需要优化的域，根据RCI和RTI指标进行在线遍历优化，以达到优化分配在数据中心不同位置的制冷量的目的。在一个预设的、比较短的时间T1后，观测调整后的温度传感器的工作状态值，将此观测值与期望值的误差作为输入，修改控制模块13发出的控制指令。在一个预设的、比较长的时间T2后，返回执行步骤S1，并依次循环。

步骤S6：检查冷热流通道之间的隔离情况。安装必要的机柜盲板、机柜间隔板或冷(热)通道隔离后，可继续启动控制模块13作业以调整基础设施风阀、空调的控制参数以优化机房环境达到降低能耗的目的。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种数据中心机房管控系统，其特征在于，包括：

温度传感器，用于测量数据中心机房内各机架的送风口处的进风和排风温度值，以及该数据中心机房内空调的供风、回风温度值；

数据采集模块，用于采集该温度传感器所测量的数据中心机房内各机架的送风口处的进风和排风温度值、该空调的供风、回风温度值以及温度传感器的工作状态信息；

处理模块，与数据采集模块通信，用于分析该数据采集模块所采集的该温度传感器所测量的数据中心机房内各机柜的送风口处的进风和排风温度值、该空调的供风及回风温度值，计算该数据中心机房的热流影响系数，并该热流影响因素与预设值进行比较；

控制模块，与该处理模块、数据采集模块通信，当该处理模块比较结果为该热流影响因素大于该预设值时，该控制模块根据该采集模块所采集数据计算该数据中心机房的热环境评价指标，并根据该热环境评价指标对数据中心内的电动风阀、空调的控制参数进行调整。

2.如权利要求1所述的数据中心机房管控系统，其特征在于,该控制模块包括：

计算模块，根据该数据采集模块采集的数据计算该热环境评价指标；以及

参数调整模块，用于根据该热环境评价指标调整该电动风阀、空调的控制参数。

3.如权利要求1或2所述的数据中心机房管控系统，其特征在于,该电动风阀的控制参数包括：

电动风阀的阀位，该空调的控制参数包括：空调的停起状态、供风温度设定及供风量。

4.如权利要求1所述的数据中心机房管控系统，其特征在于,该处理模块包括：

计算模块，用于根据数据中心机房内各机柜的送风口处的进风和排风温度值、该空调的供风及回风温度值计算该机房的热流影响系数SHI；以及

比较模块，将该热流影响系数与预设值进行比较。

5.如权利要求4所述的数据中心机房管控系统，其特征在于：该热流影响系数SHI表示机房内冷热通道气体混流程度，其计算公式为：

其中是每台机架的入口平均温度，是每台机架的出口平均温度，T_ref是计算的参考温度，取所有冷通道送风地板出口处的平均温度。

6.一种数据中心机房管控方法，其特征在于，应用上述权利要求1-5任意一项权利要求所述的系统，包括：

步骤S1：温度传感器测量数据中心机房内各机架的送风口处的进风和排风温度值，以及该数据中心机房内空调的供风、回风温度值；

步骤S2：数据采集模块采集温度传感器测量所测量的数据中心机房内各机架的送风口处的进风和排风温度值，该数据中心机房内空调的供风、回风温度值以及温度传感器的工作状态信息；

步骤S3：处理模块根据该数据采集模块所采集的温度数据计算该机房的热流影响系数；

步骤S4：处理模块将其所计算的热流影响系数与一预设值进行比较，若该热流影响系数大于预设值则执行步骤S5，否则执行步骤S6；

步骤S5：控制模块根据该采集模块所采集数据计算该数据中心机房的热环境评价指标，并根据该热环境评价指标对数据中心内的电动风阀、空调的控制参数进行调整；以及

步骤S6：检查冷热流通道之间的隔离情况。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于:该预设值为0.3。