CN107014041B - 一种数据中心传感器布控以及调温群控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据中心传感器布控以及调温群控系统，包括数据中心连通的冷通道和热通道，其特征在于，冷通道和热通道内设有温度传感器，温度传感器连接到末端空调群控系统，末端空调群控系统控制一个以上的备用空调。本发明通过部署温度传感器实时监控末端空调机组的送回风温度和冷热通道温度，并且自动根据时间和机组的故障实现对备用空调机组启停精准的控制，从而保证数据中心达到安全节能运行的目的。

Description

一种数据中心传感器布控以及调温群控系统

技术领域

本发明涉及信息化建设领域，特别是一种数据中心传感器布控以及调温群控系统。

背景技术

随着信息化的深入，数据中心的规模逐步扩大，其能耗也不断地增加，其中空调制冷设备及其辅助设备的耗电量是主要因素。越来越多的数据中心在建设时将PUE(PowerUsage Effectiveness)值列为一个关键指标，追求更低的PUE值，建设绿色节能数据中心已经成为业内共识。由此可见，将控制技术应用到数据中心空调系统中使冷源按照热环境要求供应对空调系统优化运行具有非常重要的意义。

公开号为CN103673200的中国专利申请提出一种数据中心能耗控制系统及方法，其通过部署分布式无线温度传感器，实时监控数据中心温度信息，实现对数据中心能耗的精确控制，并在线计算数据中心热环境评价指标RCI和RTI，通过调整数据中心的气流组织和CRAC的启停，提高数据中心热环境，实现按需供给冷量。然而，此专利申请仅仅根据机架的进出风温度和CRAC机组送回风温度得到的RCI和RTI指标来判定电动阀以及CRAC机组的启停，无法兼顾通道及整体的热环境。

公开号为CN105222439的中国专利申请提出一种数据中心空调末端的节能控制装置及控制方法，应用在由冷水盘管、风机、调节阀、调速执行装置、冷冻水进水管路、冷冻水出水管路、送风通道及回风通道构成的数据中心空调末端结构上。所述节能控制装置包括：送风温度传感器，送风静压传感器，回风温度传感器，优化控制模块，送风温度控制模块，静压控制模块等。此专利只是测量了送回风温度不能保证冷热通道内的温度在绿色安全区域，也不能监测系统故障，更不能实现数据中心的节能控制。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种数据中心传感器布控以及调温群控系统。

为了解决上述技术问题，包括一列以上的机柜以及与末端空调群控系统连通的冷热通道，冷热通道包括冷通道和热通道，冷通道和热通道内设有温度传感器，温度传感器由末端空调群控系统控制，末端空调群控系统控制一个以上的备用空调。

本发明中，所述冷通道内设有一个以上的冷通道温度传感器，热通道内设有一个以上的热通道温度传感器，冷通道温度传感器和热通道温度传感器连接到末端空调群控系统。

本发明中，所述末端空调群控系统分别连接一组冷通道温度传感器、出风口温度传感器、回风口温度传感器、一组热通道温度传感器和DDC控制器，末端空调群控系统连接末端自控系统，末端自控系统包括检测仪器；

若监测仪器检测出运行中检测仪表发生故障时，末端空调群控系统开启一台备用空调，若没故障则继续检测；

若冷通道温度传感器测量冷通道内平均温度大于22℃小于24℃时，继续检测环境温度，否则继续下一步；

若冷通道温度传感器测量冷通道内平均温度小于22℃且超过30秒，则末端空调群控系统关闭备用空调；若冷通道内冷通道温度传感器测量冷通道内平均温度大于24℃且维持一分钟，或者当有单个冷通道温度传感器测量温度大于26℃且维持一分钟时，则末端空调群控系统开启一台备用空调，否则继续下一步；

若出风口温度传感器检测温度大于回风口温度传感器检测温度，并且维持一分钟时，末端空调群控系统开启一台备用空调，反之则继续检测出风口温度和回风口温度。

本发明中，若热通道温度传感器测量热通道内平均温度大于35℃，则末端空调群控系统开启所有备用空调，若不是则继续测量温度；

若DDC控制器不能读取数据，则判断DDC控制器是否有断电或者故障，若有断电和故障，则末端空调群控系统开启所有备用空调，若没断电和故障，则判定为传感器至DDC总线断开，末端空调群控系统开启所有备用空调，若DDC控制器能读取数据，则继续监测DDC控制器。

本发明中，根据数据中心内冷热通道的坐标及大小、出风口与回风口的坐标、每列机柜的数量以及送风方式来确定温度传感器的位置，且以地板上任一墙角点为坐标原点。本发明中，每列机柜的横坐标为M，冷热通道的纵坐标、宽度、高度分别为U、W、H，出风口的坐标为C1,回风口的坐标为C2；

输入数据中心内每列机柜的数量，若机柜数量为偶数，则机柜数量记为2n，冷热通道内传感器数量记为N，则每个冷通道与热通道内的温度传感器数量N＝n；若机柜数量为奇数，则机柜数量记为2n+1，则冷通道与热通道内的温度传感器数量N＝n+1；冷通道与热通道内的第N台温度传感器的横坐标X与第2N-1台机柜的横坐标M相同，X＝M，输出冷热通道温度传感器的横坐标X；

根据冷热通道的宽度W，输入温度传感器的纵坐标Y，若Y＝U+W/2，则输出冷热通道温度传感器的纵坐标Y，否则继续输入温度传感器纵坐标；

先根据冷热通道的高度H，再判断送风方式，若为下送上回方式，则冷通道温度传感器放置在地板静压层内地板下方，热通道温度传感器的高度坐标Z＝H，；若为上送上回方式，则冷热通道温度传感器的高度坐标Z＝H，输出温度传感器的高度坐标Z；

得到冷热通道温度传感器的坐标(X,Y,Z)，确定冷热通道温度传感器的最终位置坐标A，A＝(X,Y,Z)。

本发明中，输入出风口的坐标C1与回风口的坐标C2，确定送回风温度传感器的坐标B,坐标B包括送风温度传感器的坐标B1与回风温度传感器B2；若坐标B1与坐标C1相同，坐标B2与坐标C2相同，则输出送回风温度传感器的坐标B，若坐标B与坐标C不相同，则继续输入出、回风口的坐标C；

根据所得冷热通道温度传感器的坐标A与送回风温度传感器的坐标B，判断A与B是否有重复的坐标，若不存在重复，则输出冷热通道温度传感器坐标A与送回风温度传感器坐标B；若有重复，则删除重复的冷热通道温度传感器的坐标A，输出冷热通道温度传感器坐标A与送回风温度传感器坐标B。

有益效果:本发明通过部署温度传感器实时监控末端空调机组的送回风温度和冷热通道温度，并且自动根据时间和机组的故障实现对备用空调机组启停精准的控制，从而维持冷通道内平均温度≤24℃。

本发明通过冷通道温度传感器、热通道温度传感器、末端空调机组回风温度传感器和送风温度传感器实时监控数据中心温度信息，实现对数据中心备用空调机组的启停及保护，提高数据中心热环境，实现按需供给冷量，提高数据中心综合能效。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1下出风上回风形式温度传感器安装位置示意图；

图2数据中心温度传感器位置选取总流程图；

图3数据中心末端空调系统群控策略总流程图；

图4数据中心末端空调系统群控策略独立流程示意图；

图5数据中心末端空调系统群控策略独立流程示意图；

图6数据中心末端空调系统群控策略独立流程示意图；

图7数据中心坐标系建立示意图；

图8是实施例2上出风上回风形式温度传感器安装位置示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细说明。

实施例1：

如图1和图8，图3为温度传感器的布置方案。

图中分别为机柜1、地板2、冷通道温度传感器3、热通道回风管4、热通道回风温度传感器5、冷通道送风管6、冷通道送风温度传感器7、角铝8、热通道温度传感器9、末端空调10、热通道11、出风口12、冷通道13、进风口14。

具体地，根据图1所示的传感器在下出风上回风形式的安装示意图，末端空调冷通道温度传感器3，设在地板2下两列机柜1中间走道的中央，用于获取出风温度值；热通道回风温度传感器5，安装于末端空调热通道回风管4的回风口处，用于获取回风温度值。

根据数据中心内冷热通道的坐标及大小、出风口与回风口的坐标、每列机柜的数量以及送风方式来确定温度传感器的位置。

以地板上任意的墙角为坐标原点建立坐标轴，如图7：

每列机柜的横坐标为M，冷热通道的纵坐标、宽度、高度分别为U、W、H，出风口的坐标为C1,回风口的坐标为C2；

输入数据中心内每列机柜的数量，若机柜数量为偶数，则机柜数量记为2n，冷热通道内传感器数量记为N，则每个冷通道与热通道内的温度传感器数量N＝n；若机柜数量为奇数，则机柜数量记为2n+1，则冷通道与热通道内的温度传感器数量N＝n+1；冷通道与热通道内的第N台温度传感器的横坐标X与第2N-1台机柜的横坐标M相同，X＝M，输出冷热通道温度传感器的横坐标X；

根据冷热通道的宽度W，输入温度传感器的纵坐标Y，若Y＝U+W/2，则输出冷热通道温度传感器的纵坐标Y，否则继续输入温度传感器纵坐标；

先根据冷热通道的高度H，再判断送风方式，若为下送上回方式，则冷通道温度传感器放置在地板静压层内地板下方，热通道温度传感器的高度坐标Z＝H，；若为上送上回方式，则冷热通道温度传感器的高度坐标Z＝H，输出温度传感器的高度坐标Z；

得到冷热通道温度传感器的坐标(X,Y,Z)，确定冷热通道温度传感器的最终位置坐标A，A＝(X,Y,Z)。

输入出风口的坐标C1与回风口的坐标C2，确定送回风温度传感器的坐标B,坐标B包括送风温度传感器的坐标B1与回风温度传感器B2；若坐标B1与坐标C1相同，坐标B2与坐标C2相同，则输出送回风温度传感器的坐标B，若坐标B与坐标C不相同，则继续输入出、回风口的坐标C；

根据所得冷热通道温度传感器的坐标A与送回风温度传感器的坐标B，判断A与B是否有重复的坐标，若不存在重复，则输出冷热通道温度传感器坐标A与送回风温度传感器坐标B；若有重复，则删除重复的冷热通道温度传感器的坐标A，输出冷热通道温度传感器坐标A与送回风温度传感器坐标B。

另外，所有温度传感器通过角铝连接到各个位置。

如图3，图3是本发明控制策略的流程图。本策略提供的方法用于数据中心末端空调，目的提高数据中心的综合能效，达到节能控制的效果。如图3所示，该数据中心机房空调末端的节能方法可以包括：

步骤1，采集数据中心机房末端空调设备的冷热通道温度及送回风温度。

步骤2，据温度传感器所得的冷热通道温度及送回风温度向末端空调群控系统发送控制备用空调的请求，以使数据中心处于正常运行状态。

根据冷通道温度传感器和冷通道送风温度传感器所得的冷通道温度向末端空调群控系统发送请求之后，如果当确定冷通道内多个温度传感器的平均温度超过所规定的平均温度(24℃)且维持1分钟时，或者每一个冷通道的单个温度传感器超过所规定的温度(26℃)且维持1分钟时，末端空调群控系统开启1台备用空调。如果当确定冷通道内多个温度传感器的平均温度超过所规定的平均温度小于规定的平均温度(22℃)且维持时间超过30秒时，末端空调群控系统关闭所有备用空调。

另外，根据热通道温度传感器和热通道回风温度传感器所得的热通道温度向末端空调群控系统发送请求之后，如果当确定热通道内多个温度传感器的平均温度超过35℃时，数据中心开启所有备用空调。

进一步地，根据送回风温度向末端空调群控系统发送请求之后，如果当出风口温度小于回风口温度且维持超过1分钟时，末端空调群控系统开启1台备用空调。

本实施例中，为提高末端空调群控系统的完全性，末端自控系统设置了故障检测仪器，当运行中的数据中心空调机组发生故障时，末端空调群控系统自动开启1台备用空调。

进一步地，末端自控系统设置了DDC控制器，根据DDC控制器能否读取数据判断传感器至DDC总线是否断开，如果DDC控制器无法读取数据时，数据中心判断传感器至DDC总线断开，且开启所有备用空调。

另外，如果DDC控制器断电或者故障，末端空调群控系统自动开启所有备用空调。

末端空调群控系统群控策略的控制条件有：(1)冷通道温度22±2℃控制，即冷通道平均温度≤24℃；(2)末端空调机组N+1控制，具体分为三种：1)维持冷通道平均温度≤24℃的自动启停末端备用空调机组，2)自动根据时间控制来自动轮替启停末端备用空调机组，3)自动根据机组故障来自动轮替启停末端备用空调机组。

其控制策略采用以下流程：

1.开启1台备用空调机组，如图4：

(1)冷通道内多个温度传感器的平均温度超过24℃(可调)且维持1分钟，自动启动备用空调；

(2)每一个冷通道的单个温度传感器超过26℃且维持1分钟，自动启动备用空调；

(3)末端空调机组出风温度>回风温度且超过1分钟，自动启动备用空调；

(4)运行的末端空调机组故障时，自动启动备用空调；

(5)冷通道中多个温度传感器，如以上(1)、(2)条情况同时出现，自动启动备用空调。

2.开启所有备用空调，如图5：

(1)热通道的多个温度传感器的平均温度超过35℃，自动开启机房内的所有空调；

(2)DDC控制器无法读取到温度时，判定传感器至DDC总线断开，自动开启机房内所有空调；

(3)DDC控制器断电或故障时，自动开启机房内所有空调。

3.如图6，关闭备用空调：冷通道平均温度﹤22℃且超过30秒时，自动停止末端备用空调机组。

实施例2:

如图8，是传感器上出风上回风形式的安装示意图，冷通道送风温度传感器7，安装于冷通道送风管6的出风口处，用于获取送风温度值；热通道温度传感器9，设在顶部走线架角铝8中央位置，用于获取出风温度值。

本发明提供了一种数据中心传感器布控以及调温群控系统，具体实现该技术方案的方法和途径很多，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。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种数据中心传感器布控以及调温群控系统，包括一列以上的机柜以及与末端空调群控系统连通的冷热通道，冷热通道包括冷通道和热通道，其特征在于，冷通道和热通道内设有温度传感器，温度传感器由末端空调群控系统控制，末端空调群控系统控制一个以上的备用空调；

根据数据中心内冷热通道的坐标及大小、出风口与回风口的坐标、每列机柜的数量以及送风方式来确定温度传感器的位置，且以地板上任一墙角点为坐标原点；

每列机柜的横坐标为M，冷热通道的纵坐标、宽度、高度分别为U、W、H，出风口的坐标为C1,回风口的坐标为C2；

输入数据中心内每列机柜的数量，若机柜数量为偶数，则机柜数量记为2n，冷热通道内传感器数量记为N，则每个冷通道与热通道内的温度传感器数量N＝n；若机柜数量为奇数，则机柜数量记为2n+1，则冷通道与热通道内的温度传感器数量N＝n+1；冷通道与热通道内的第N台温度传感器的横坐标X与第2N-台机柜的横坐标M相同，X＝M，输出冷热通道温度传感器的横坐标X；

根据冷热通道的宽度W，输入温度传感器的纵坐标Y，若Y＝U+W/2，则输出冷热通道温度传感器的纵坐标Y，否则继续输入温度传感器纵坐标；

先根据冷热通道的高度H，再判断送风方式，若为下送上回方式，则冷通道温度传感器放置在地板静压层内地板下方，热通道温度传感器的高度坐标Z＝H，若为上送上回方式，则冷热通道温度传感器的高度坐标Z＝H，输出温度传感器的高度坐标Z；

得到冷热通道温度传感器的坐标(X,Y,Z)，确定冷热通道温度传感器的最终位置坐标A，A＝(X,Y,Z)；

输入出风口的坐标C1与回风口的坐标C2，确定送回风温度传感器的坐标B，坐标B包括送风温度传感器的坐标B1与回风温度传感器B2；若坐标B1与坐标C1相同，坐标B2与坐标C2相同，则输出送回风温度传感器的坐标B，若坐标B与坐标C不相同，则继续输入出、回风口的坐标C；

根据所得冷热通道温度传感器的坐标A与送回风温度传感器的坐标B，判断A与B是否有重复的坐标，若不存在重复，则输出冷热通道温度传感器坐标A与送回风温度传感器坐标B；若有重复，则删除重复的冷热通道温度传感器的坐标A，输出冷热通道温度传感器坐标A与送回风温度传感器坐标B。

2.根据权利要求1所述的一种数据中心传感器布控以及调温群控系统，其特征在于，所述冷通道内设有一个以上的冷通道温度传感器，热通道内设有一个以上的热通道温度传感器，冷通道温度传感器和热通道温度传感器连接到末端空调群控系统。

3.根据权利要求1所述的一种数据中心传感器布控以及调温群控系统，其特征在于，所述末端空调群控系统分别连接一组冷通道温度传感器、出风口温度传感器、回风口温度传感器、一组热通道温度传感器和DDC控制器，末端空调群控系统连接末端自控系统，末端自控系统包括检测仪器；

若监测仪器检测出运行中检测仪表发生故障时，末端空调群控系统开启一台备用空调，若没故障则继续检测；

若冷通道温度传感器测量冷通道内平均温度大于22℃小于24℃时，继续检测环境温度，否则继续下一步；

若冷通道温度传感器测量冷通道内平均温度小于22℃且超过30秒，则末端空调群控系统关闭备用空调；若冷通道内冷通道温度传感器测量冷通道内平均温度大于24℃且维持一分钟，或者当有单个冷通道温度传感器测量温度大于26℃且维持一分钟时，则末端空调群控系统开启一台备用空调，否则继续下一步；

若出风口温度传感器检测温度大于回风口温度传感器检测温度，并且维持一分钟时，末端空调群控系统开启一台备用空调，反之则继续检测出风口温度和回风口温度。

4.根据权利要求3所述的一种数据中心传感器布控以及调温群控系统，其特征在于，若热通道温度传感器测量热通道内平均温度大于35℃，则末端空调群控系统开启所有备用空调，若不是则继续测量温度；

若DDC控制器不能读取数据，则判断DDC控制器是否有断电或者故障，若有断电和故障，则末端空调群控系统开启所有备用空调，若没断电和故障，则判定为传感器至DDC总线断开，末端空调群控系统开启所有备用空调，若DDC控制器能读取数据，则继续监测DDC控制器。

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