CN106440580A - 一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制系统及控制方法 - Google Patents

一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制系统及控制方法 Download PDF

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    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Abstract

本发明涉及一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制系统及控制方法，包括数据汇集服务器、SNMP转发器、空调主控制器、及机房中的服务器、网络设备；机房中的每一服务器和网络设备分别与数据汇集服务器电连，数据汇集服务器与SNMP转发器电连，SNMP转发器与空调主控制器电连，数据汇集服务器将采集的机房中的每一服务器、及网络设备的温度信号通过SNMP转发器传输至空调主控制器，空调主控制器按服务器的实际冷却需求来调节空调的制冷量输出来冷却机房中的服务器和网络设备。本发明利用服务器与空调通讯数据实现了按服务器的实际冷却需求来调节空调的制冷量输出，节约电能。

Description

一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及服务器、网络设备的制冷装置，具体涉及一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制系统及控制方法。
背景技术
典型的服务器机房中，空调的耗电量可能达到全部设备耗电的40%以上，是耗电大户。机房空调是机房节能减排的重点对象。而目前服务器机房空调都是控制空调的进风或回风温度以保证对服务器及网络设备的冷却。因为机房空调无从获知服务器设备的内部温度，必须将进出风温度设定值设的较低，提高空调制冷量输出，以保证服务器设备在各种负荷情况下的绝对安全。这导致了服务器机房中的空调运行能耗高于实际需求，造成了大量的电能浪费。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的上述问题，提供了一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制系统。
本发明采用如下技术方案：一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制系统，包括数据汇集服务器、SNMP转发器、空调主控制器、及机房中的服务器、网络设备；机房中的每一服务器和网络设备分别与数据汇集服务器电连，数据汇集服务器与SNMP转发器电连，SNMP转发器与空调主控制器电连，数据汇集服务器将采集的机房中的每一服务器、及网络设备的温度信号通过SNMP转发器传输至空调主控制器，空调主控制器按服务器的实际冷却需求来调节空调的制冷量输出来冷却机房中的服务器和网络设备。
进一步的，所述数据汇集服务器是机房中的一台服务器，内部安装有数据汇集服务软件。
本发明的另一目的在于提供了一种采用上述控制系统对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制方法；
一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制方法，具体包括以下步骤：
1)数据采集：数据汇集服务器内部安装有数据汇集服务软件，通过SNMP协议与机房内的服务器及网络设备通讯，定时扫描读取每台服务器及网络设备的内部温度，总的功率消耗，经计算处理后将以下数据通过SNMP转发器发送给空调主控制器作为控制策略的参数依据：所有设备总的功率消耗P，所有服务器温度平均值T1，服务器最高温度点温度T2，所有网络设备温度平均值T3，网络设备最高温度点温度值T4；
2)空调制冷量的输出：空调主控制器根据T1，T2，T3，T4对应的设定值T1s，T2s，T3s，T4s；每一路温度的控制采用带前馈的PID控制器，以所有设备总的功率消耗P作为前馈的输入，4个温度控制目标对应4路PID通道，最终选4路PID中输出值中的最大值去控制空调的制冷量输出。
优选的，SNMP转发器为基于单片机（MCU）的嵌入式系统，含电源电路，MCU， RS485通讯电路，以太网接口电路，SNMP转发器通过以太网接口采用SNMP协议接收数据汇集服务器的数据，再通过RS485通讯采用MODBUS协议将数据转发给空调主控制器。
优选的，所述的空调主控制器基于单片机MCU的嵌入式系统，主控制器配置RS485通讯接口，支持MODBUS协议，SNMP转发器通过RS485通讯使用MODBUS协议将数据汇集服务器数据写入主控制器MCU数据区，主控制器的MCU根据服务器数据来控制空调的运行，调节制冷量的输出以满足所有服务器、网络设备的温度需求。
本发明的有益效果是：
1. 本发明控制系统提出了如何利用服务器与空调通讯数据来实现服务器内部温度控制，达到按需制冷的控制方法；数据汇集服务器具有与机房服务器通讯的功能，以获得其负责区域内所有服务器、网络设备的温度，总功率等实时数据传输至空调主控制器，空调主控制器实现了按服务器的实际冷却需求来调节空调的制冷量输出，在保证服务器设备安全的前提下最大限度提高机房环境温度以实现节能。
2. 本发明采用的控制方法是基于同时满足服务器设备内多个温度参数都等于或低于各自的设定值的策略，同时来控制4路温度，每一路温度的控制采用带前馈的PID控制器，以服务器设备总功耗P作为前馈，设备功率发生变化时，PID控制器的输出在温度发生变化之前就直接响应功率的变化，提高了控制系统的响应速度，降低温度的波动，也节约了电能，以达到快速响应和降低温度波动的效果；多个温度控制目标对应多路PID通道，最终选各路PID中输出值中的最大值去控制空调的制冷量输出，这样可达到多路温度都等于或低于各自的设定值的目标，保证所有设备的安全运行，并达到按需制冷目的。
附图说明
图1.是本发明的结构示意图；
图2.是本发明控制方法的实施原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制系统，包括数据汇集服务器、SNMP转发器、空调主控制器、及机房中的服务器、网络设备；机房中的每一服务器和网络设备分别与数据汇集服务器导线连接，数据汇集服务器与SNMP转发器导线连接，SNMP转发器与空调主控制器导线连接；所述的SNMP转发器为基于单片机（MCU）的嵌入式系统，含电源电路，MCU， RS485通讯电路，以太网接口电路；所述空调主控制器为基于单片机（MCU）的嵌入式系统，含电源电路，MCU， RS485通讯电路，模拟量、数字量的输入/输出隔离电路,外接温湿度传感器，人机操作界面等，空调主控制器用来控制空调内部各个机电设备（如风机，压机，阀等）的运行；空调主控制器配置RS485通讯接口，支持MODBUS协议。
数据汇集服务器是机房中的一台服务器，内部安装有数据汇集服务软件，负责通过SNMP协议与空调负责区域内的所有其他服务器及网络设备通讯，定时扫描读取每台服务器及网络设备的内部温度，总的功率消耗，经计算得出服务器及网络设备温度平均值、最高温度点温度值，及总功耗值等数据传输至SNMP转发器，SNMP转发器通过以太网接口采用SNMP协议接收数据汇集服务器的数据，再通过RS485通讯采用MODBUS协议将数据汇集服务器数据写入空调主控制器的MCU数据区，空调主控制器的MCU根据服务器数据来控制空调的运行，调节制冷量的输出以满足所有服务器、网络设备的温度需求。
如图1、2所示，一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制方法，具体包括以下步骤；
1）数据采集：数据汇集服务器通过SNMP协议与机房内的服务器及网络设备通讯，定时扫描读取每台服务器及网络设备的内部温度，总的功率消耗，经计算处理后将以下数据传输至SNMP转发器，该数据包括：所有设备总的功率消耗P，所有服务器温度平均值T1，服务器最高温度点温度T2，所有网络设备温度平均值T3，网络设备最高温度点温度值T4；其中，SNMP转发器是通过以太网接口采用SNMP协议接收数据汇集服务器的数据，再通过RS485通讯采用MODBUS协议将数据汇集服务器传输的上述数据写入空调主控制器MCU的数据区作为控制策略的参数依据：
2)空调制冷量的输出：空调主控制器的MCU根据数据T1，T2，T3，T4对应的设定值T1s，T2s，T3s，T4s，采用同时满足以上4个温度都等于或低于各自的设定值的控制策略来同时控制4路温度：所有服务器温度平均值T1，服务器最高温度点温度T2，所有网络设备温度平均值T3，网络设备最高温度点温度值T4；具体如图2所示，空调主控制器对每一路温度的控制采用带前馈的PID控制器，以所有设备总的功率消耗P作为前馈的输入，4个温度控制目标对应4路PID通道，最终选4路PID中输出值中的最大值控制空调的制冷量输出，这样可达到4路温度都等于或低于各自的设定值的目标，保证所有设备的安全运行，并达到按需制冷目的。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制系统，其特征在于：包括数据汇集服务器、SNMP转发器、空调主控制器、及机房中的服务器、网络设备；机房中的每一服务器和网络设备分别与数据汇集服务器电连，数据汇集服务器与SNMP转发器电连，SNMP转发器与空调主控制器电连，数据汇集服务器将采集的机房中的每一服务器、及网络设备的温度信号通过SNMP转发器传输至空调主控制器，空调主控制器按服务器的实际冷却需求来调节空调的制冷量输出来冷却机房中的服务器和网络设备。
2.如权利要求1所述的一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制系统，其特征在于：所述数据汇集服务器是机房中的一台服务器，内部安装有数据汇集服务软件。
3.一种采用如权利要求1所述的控制系统对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤，
1）数据采集：数据汇集服务器内部安装有数据汇集服务软件，通过SNMP协议与机房内的服务器及网络设备通讯，定时扫描读取每台服务器及网络设备的内部温度，总的功率消耗，经计算处理后将以下数据通过SNMP转发器发送给空调主控制器作为参数：所有设备总的功率消耗P，所有服务器温度平均值T1，服务器最高温度点温度T2，所有网络设备温度平均值T3，网络设备最高温度点温度值T4；
2）空调制冷量的输出：空调主控制器根据T1，T2，T3，T4对应的设定值T1s，T2s，T3s，T4s，每一路温度的控制采用带前馈的PID控制器，以所有设备总的功率消耗P作为前馈的输入，4个温度控制目标对应4路PID通道，最终选4路PID中输出值中的最大值控制空调的制冷量输出。
4.如权利要求3所述的一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制方法，其特征在于：SNMP转发器为基于单片机的嵌入式系统，含电源电路，MCU， RS485通讯电路，以太网接口电路，SNMP转发器通过以太网接口采用SNMP协议接收数据汇集服务器的数据，再通过RS485通讯采用MODBUS协议将数据转发给空调主控制器。
5.如权利要求3或4所述的一种对服务器机房中的设备实现按需制冷的控制方法，其特征在于：步骤2）所述的空调主控制器基于单片机MCU的嵌入式系统，主控制器配置RS485通讯接口，支持MODBUS协议，SNMP转发器通过RS485通讯使用MODBUS协议将数据汇集服务器数据写入主控制器MCU数据区，主控制器的MCU根据服务器数据来控制空调的运行，调节制冷量的输出以满足所有服务器、网络设备的温度需求。
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