CN107044714B - 一种机房双水冷设备节能控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机房双水冷设备节能控制系统，包括主用空调机组、备用空调机组、温度检测模块、管道阀门控制模块、报警模块、中央控制模块、通信模块和上位机，主备两套空调机组相互独立运行，报警模块周期读取主用空调机组控制芯片的报警信息，上位机根据故障类型以及备用空调机组的报警信息判断是否开启备用空调机组，自动完成了数据中心制冷空调冷备份操作，解决了热备方式带来的高能耗问题，节约能源，规避了手动操作的失误和运行切换冲击引发的潜在风险。

Description

一种机房双水冷设备节能控制系统和方法

技术领域

本发明涉及一种数据中心复杂水冷系统冷备的控制系统及方法。

背景技术

空调是耗能大户，约占数据中心耗能的60％。由此引起了人们越来越多的的关注和认识。近年来，国际上高效节能的水冷空调得到逐步普及，在单室外机组控制技术的研究开发方面有了长足的进步和发展。但由于数据中心制冷需求量的不断增长，原有的单机组的制冷能力已不能满足实际需要，必须进一步扩展的要求，形成双机组或多机组制冷系统。为保证数据中心的可靠运行，双机组制冷系统往往同时运行，这种方式称之为热备份方式。该种方式不但其操作难度和复杂性逐步增加，而且由于多套制冷系统同时运行，造成了能源的大量消耗。该方式中制冷系统的能力不能充分发挥，设备运用不合理，将严重影响设备的使用寿命。另外，在保证数据中心环境稳定的前提下，同一时间仅有一套机组处于运行状态，当检测到停机或者故障时，自动开启另外一套制冷系统，该种方式称之为冷备份。冷备方式仅运行一套制冷系统，提高设备运行效率的同时，降低了设备能耗。而且该方式自动控制系统运行，无需人工干预，使用简便，可靠性高。因此，建立数据中心复杂水冷系统冷备控制装置及方法是十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种机房双水冷设备节能控制系统和方法，实现正常状况下精密空调制冷系统单组设备运行，当制冷系统机组故障时自动切换至另外一套机组运行，平时仅开启一套机组，在保证不影响机房环境安全的前提下，有效降低电能消耗，提高了设备利用率。该装置及控制方法根据数据中心实际运行状态控制相关设备运行，自动地完成异常状态下复杂结构水冷系统的切换操作，有效解决多组水冷空调冷备份的自动化控制问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种机房双水冷设备节能控制系统，包括主用空调机组、备用空调机组、温度检测模块、管道阀门控制模块、报警模块、中央控制模块、通信模块和上位机，

温度检测模块包括温度检测单元和温度信号传输单元，温度检测单元设置于机房内部机柜上方的天花板上，温度检测单元的输出端与温度信号传输单元的输入端连接，温度信号传输单元的输出端与中央控制模块的输入端连接；

主用空调机组包括主用空调室内机和主用空调室外机，备用空调机组包括备用空调室内机和备用空调室外机，管道阀门控制模块包括管道控制单元和管道执行单元，管道控制单元的输入端与中央控制模块的输出端连接，管道控制单元的输出端与管道执行单元的控制端连接；管道执行单元为分别串联进主用空调室内机、主用空调室外机、备用空调室内机、备用空调室外机管路的电动阀门；

报警模块周期采集主用空调机组和备用空调机组的控制芯片的报警信息，实时传给中央控制模块，中央控制模块通过通信模块与上位机双向通信。

一种机房双水冷设备节能控制方法，包括以下步骤：

1)报警模块周期性读取主控空调机组的控制芯片报警信息，发送给中央控制模块，中央控制模块发送给上位机，上位机判断主控空调机组的故障类型；

2)如果主用空调机组的故障类型是停机报警，中央控制模块发送主用空调机组停机命令，报警模块读取备用空调模块的控制芯片报警信息，上位机判断备用空调机组有无报警信息，如果备用空调机组有报警信息，中央控制模块发送报警信息到上位机，如果备用空调机组没有报警信息，中央控制模块发送启动备用空调机组的命令；

3)如果主用空调机组的故障类型是故障报警，上位机判断故障报警等级，如果报警等级严重，则跳转到步骤2)，如果报警等级不严重，则中央控制模块发送温度检测命令，温度检测模块检测机房温度，设定的检测时间T内，机房温度如果高于设定的标准温度值上限，则跳转到步骤2)，否则，设定的检测时间T内，机房温度一直低于设定的标准温度值上限，维持主用空调机组继续运行状态不变。

进一步地，步骤2)中，中央控制模块发送主用空调机组停机命令具体包括以下步骤：中央控制模块发送关闭命令到管道控制单元，管道控制单元控制关闭与主用空调室内机管路连接的电动阀门，关闭主用空调室内机；管道控制单元控制关闭与主用空调室外机管路连接的电动阀门，关闭主用空调室外机，并且将主用空调机组的关闭状态反馈至上位机控制程序。

进一步地，步骤2)中，中央控制模块发送备用空调机组开机命令具体包括以下步骤：中央控制模块发送开启命令到管道控制单元，管道控制单元控制开启与备用空调室内机管路连接的电动阀门，开启备用空调室内机；管道控制单元控制开启与备用空调室外机管路连接的电动阀门，开启备用空调室外机，并且将备用空调机组的开启状态反馈至上位机控制程序。

本发明的有益效果是，

本发明利用智能控制技术，根据数据中心制冷需求和节能降耗、提高自控水平需要，合理组合并控制水冷空调室外机组、室内机组、管道阀门及控制执行机构等相关设备运行，自动地完成复杂水冷系统冷备份操作，保证了数据中心环境的稳定性，充分发挥了设备的制冷潜力，并按周期切换，保证设备均衡使用，延长了设备的使用寿命；不仅解决了制冷系统热备方式带来的高能耗问题，节约了能源，而且规避了手动操作失误与运行切换冲击所引发的潜在风险，而且有效解决多空调机组及管网的自动化控制问题，方便使用及维修保养。

附图说明

图1是本发明系统结构示意图；

图2是本发明控制方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种机房双水冷设备节能控制系统，包括主用空调机组、备用空调机组、温度检测模块、管道阀门控制模块、报警模块、DDC控制模块、通信模块和上位机，

温度检测模块包括温度检测单元和温度信号传输单元，温度检测单元设置于机房内两列机柜上方吊顶处，温度信号传输单元采用总线接口的传输方式，总线结构可以方便的组建温度传感器网络，具有布线简单、设置灵活的特点。该方式为数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。

主用空调机组包括主用空调室内机和主用空调室外机，备用空调机组包括备用空调室内机和备用空调室外机，每套空调室外机对应八台空调室内机，主备两套空调机组相对独立运行。管道阀门控制模块包括管道控制单元和管道执行单元，管道控制单元的输入端与DDC控制模块的输出端连接，管道控制单元的输出端与管道执行单元的控制端连接；管道执行单元为分别串联进主用空调室内机、主用空调室外机、备用空调室内机、备用空调室外机的电动阀门；

报警模块周期采集主用空调机组和备用空调机组的控制芯片的报警信息，实时传给DDC控制模块，DDC控制模块通过通信模块与上位机双向通信。

如图2所示，一种机房双水冷设备节能控制方法，包括以下步骤：

1)报警模块周期性读取主控空调机组的控制芯片报警信息，发送给DDC控制模块，DDC控制模块发送给上位机，上位机判断主控空调机组的故障类型；

2)如果主用空调机组的故障类型是停机报警，DDC控制模块发送主用空调机组停机命令，具体包括：DDC控制模块发送关闭命令到管道控制单元，管道控制单元控制关闭与主用空调室内机管路连接的电动阀门，关闭主用空调室内机；管道控制单元控制关闭与主用空调室外机管路连接的电动阀门，关闭主用空调室外机，并且将主用空调机组的关闭状态反馈至上位机控制程序。报警模块读取备用空调模块的控制芯片报警信息，上位机判断备用空调机组有无报警信息，如果备用空调机组有报警信息，DDC控制模块发送报警信息到上位机，如果备用空调机组没有报警信息，DDC控制模块发送启动备用空调机组的命令，具体包括：DDC控制模块发送开启命令到管道控制单元，管道控制单元控制开启与备用空调室内机管路连接的电动阀门，开启备用空调室内机；管道控制单元控制开启与备用空调室外机管路连接的电动阀门，开启备用空调室外机，并且将备用空调机组的开启状态反馈至上位机控制程序。

3)如果主用空调机组的故障类型是故障报警，上位机判断故障报警等级，如果报警等级严重，则跳转到步骤2)，如果报警等级不严重，则DDC控制模块发送温度检测命令，温度检测模块检测机房温度，设定的检测时间T内，机房温度如果高于设定的标准温度值上限，则跳转到步骤2)，否则，设定的检测时间T内，机房温度一直低于设定的标准温度值上限，维持主用空调机组继续运行状态不变。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种机房双水冷设备节能控制方法，采用机房双水冷设备节能控制系统，所述系统包括主用空调机组、备用空调机组、温度检测模块、管道阀门控制模块、报警模块、中央控制模块、通信模块和上位机，温度检测模块包括温度检测单元和温度信号传输单元，温度检测单元设置于机房内部机柜上方的天花板上，温度检测单元的输出端与温度信号传输单元的输入端连接，温度信号传输单元的输出端与中央控制模块的输入端连接；主用空调机组包括主用空调室内机和主用空调室外机，备用空调机组包括备用空调室内机和备用空调室外机，管道阀门控制模块包括管道控制单元和管道执行单元，管道控制单元的输入端与中央控制模块的输出端连接，管道控制单元的输出端与管道执行单元的控制端连接；管道执行单元为分别串联进主用空调室内机、主用空调室外机、备用空调室内机、备用空调室外机管路的电动阀门；报警模块周期采集主用空调机组和备用空调机组的控制芯片的报警信息，实时传给中央控制模块，中央控制模块通过通信模块与上位机双向通信，其特征在于，包括以下步骤：

1)报警模块周期性读取主控空调机组的控制芯片报警信息，发送给中央控制模块，中央控制模块发送给上位机，上位机判断主控空调机组的故障类型；

2)如果主用空调机组的故障类型是停机报警，中央控制模块发送主用空调机组停机命令，报警模块读取备用空调模块的控制芯片报警信息，上位机判断备用空调机组有无报警信息，如果备用空调机组有报警信息，中央控制模块发送报警信息到上位机，如果备用空调机组没有报警信息，中央控制模块发送启动备用空调机组的命令；

3)如果主用空调机组的故障类型是故障报警，上位机判断故障报警等级，如果报警等级严重，则跳转到步骤2)，如果报警等级不严重，则中央控制模块发送温度检测命令，温度检测模块检测机房温度，设定的检测时间T内，机房温度如果高于设定的标准温度值上限，则跳转到步骤2)，否则，设定的检测时间T内，机房温度一直低于设定的标准温度值上限，维持主用空调机组继续运行状态不变。

2.如权利要求1所述的一种机房双水冷设备节能控制方法，其特征在于，步骤2)中，中央控制模块发送主用空调机组停机命令具体包括以下步骤：中央控制模块发送关闭命令到管道控制单元，管道控制单元控制关闭与主用空调室内机管路连接的电动阀门，关闭主用空调室内机；管道控制单元控制关闭与主用空调室外机管路连接的电动阀门，关闭主用空调室外机，并且将主用空调机组的关闭状态反馈至上位机控制程序。

3.如权利要求1所述的一种机房双水冷设备节能控制方法，其特征在于，步骤2)中，中央控制模块发送备用空调机组开机命令具体包括以下步骤：中央控制模块发送开启命令到管道控制单元，管道控制单元控制开启与备用空调室内机管路连接的电动阀门，开启备用空调室内机；管道控制单元控制开启与备用空调室外机管路连接的电动阀门，开启备用空调室外机，并且将备用空调机组的开启状态反馈至上位机控制程序。