CN108541202A - 一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，属于数据机房热环境控制领域；本发明选取单个服务器机柜为应用实例，其特点在于主要包括：信号服务器(1)，信号接收端口I(2)，温度传感器(3‑i)，[i∈(1，5)]，信号接收端口II(4)，小型电动机(5‑i)，[i∈(1，5)]，驱动齿轮(6‑i)，[i∈(1，5)]，机柜挡板(7‑i)，[i∈(1，5)]。本发明可探测每个机柜内部的局部热点，并通过温度传感器测得的温度反馈调整局部热点所在高度的机柜挡板角度以消除机柜内部热积聚。该系统可对机柜进行精确送风机局部热管理，降低局部热点对服务器造成的伤害，同时提高数据机房空调系统的能源使用效率。

Description

一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统
技术领域
本发明涉及一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，属于数据机房热环境控制领域。
背景技术
近年来，数据机房的能耗越来越高，2015年数据机房总能耗占国内社会总能耗的1.3％，有学者预测，到2020年，数据中心的数据处理量将以每两年翻一倍的速度增长。这也导致了大规模高密度数据机房的普及化，更大的负荷密度导致IT设备运行过程中产生大量的热量，导致数据机房内的温度分布不均匀，出现局部热点。局部热点的存在会在很大程度上对服务器造成损伤，直接威胁服务器的安全高效运行，因此局部热点的探测与及时消除在数据机房安全运行中极其重要，这也是数据机房快速稳健发展的基础。
精确送风是消除局部热点的有效方式，数据机房的精确送风希望达到在机房整体送风的情况下，针对局部热积聚区域进行局部热处理的效果。在现有的研究中，对于单个机柜内部的精确送风几乎是空白，只有在申请人之前申请的专利CN201710447484.8一种使用活动挡板的数据机房气流组织优化系统中涉及机柜级的精确送风，该专利运用了机柜挡板组来优化单个机柜的气流组织，降低局部热点温度。申请人在专利CN201710447484.8中仍然将机柜作为整体考虑，机柜安装的挡板仅能够一体化运动；而本专利在专利CN201710447484.8的基础上进一步做了优化，可实现单个机柜不同高度处的挡板独立控制，针对单个机柜内部不同高度区域的热分布情况，调节对应高度的前门挡板来优化气流组织，从而实现单个机柜内部的局部热点精确消除。本专利针对单个机柜结合了探测与消除功能为一体，可通过精确送风降低机柜的热积聚，消除局部热点，保证服务器的安全稳定运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，属于数据机房热环境控制领域。本发明可通过布置不同高度的温度传感器探测每个机柜的局部热点，并通过温度传感器的温度反馈调整局部热点所在高度的机柜挡板的角度以达到局部气流组织优化，消除机柜内部热积聚的效果。该系统可提高数据机房空调系统的能源使用效率，降低局部热点对服务器造成的伤害，延长服务器的使用寿命，且对机柜可进行精确送风及局部热管理，能更好的改善数据机房热环境及气流分布；
本发明提供的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，其特征在于主要包括：信号服务器，信号接收端口I，温度传感器3-i，[i∈(1，5)]，信号接收端口II，小型电动机5-i，[i∈(1，5)]，驱动齿轮6-i，[i∈(1，5)]，机柜挡板7-i，[i∈(1，5)]；
其中，信号接收端口I，信号接收端口II以及小型电动机5-i，[i∈(1，5)]放置于机柜侧面，且放置在同一侧；对于单个机柜，信号服务器具有三个端口，分别为第一端口，第二端口，第三端口，而信号接收端口II有六个端口，分别为第一端口，第二端口，第三端口，第四端口，第五端口，第六端口；信号服务器的第一端口与信号接收端口I的一端相连，信号接收端口I的另一端口与温度传感器3-i，[i∈(1，5)]的一端相连，而温度传感器3-i，[i∈(1，5)]的另一端与信号服务器的第二端口相连；信号服务器的第三端口与信号接收端口II的第一端口相连，信号接收端口1I的另外五个端口分别与小型电动机5-i，[i∈(1，5)]相连，每个小型电动机5-i的另外一端口分别与驱动齿轮6-i，[i∈(1，5)]的一端相连且依次对应，而每个驱动齿轮6-i的另外一端分别与机柜挡板7-i，[i∈(1，5)]相连且依次对应。
所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：从信号服务器发出的信号S1传输给信号接收端口I，在信号接收端口I2将S1信号转换为启动信号B-S并传输至温度传感器3-i，[i∈(1，5)]，此时温度传感器3-i开启并记录各自温度为T(3-i)，[i∈(1，5)]，温度传感器3-i将各自记录的温度传输至信号服务器，在信号服务器中，比较T(3-i)，[i∈(1，5)]的各温度值，并从大到小排列得出最大温度值Tmax(3-i)和最小温度值Tmin以及各温度值T(3-i)与Tmin的差值记为Tdiff(3-i)，[i∈(1，5)]，当Tmax＞45℃或者Tdiff(3-i)＞5℃时，记录所有满足条件的i，[i∈(1，5)]的值，所有满足条件的i形成集合I，信号服务器发出G1-i，[i∈I]信号传输至信号接收端口II，信号接收端口II将G1-i信号转换为启动信号B-G(i)，[i∈I]，并传输给相对应的小型电动机5-i，[i∈I]，小型电动机5-i，[i∈I]的运行带动相应的驱动齿轮6-i，[i∈I]转动，而驱动齿轮6-i的转动最终带动机柜挡板7-i，[i∈I]的转动；若TMAX≤45℃且Tdiff(3-i)≤5℃，则信号服务器向信号接收端口I和信号接收端口11分别发送S0和G0信号，此时所有组件保持静止状态。
所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，其特征在于：温度传感器3-i，i∈(1，5)布置于机柜后门的中心位置，每个机柜有5个固定温度传感器，从上往下距离架空地板的高度分别为：2.0m，1.6m，1.2m，0.8m，0.4m；信号服务器可以检测机房总信号流的变化，每当信号流增大量大于5％时，信号服务器会发送一次信号S1，信号S1为开始信号；机柜挡板7-i的尺寸为15cm*60cm*0.2cm，在初始情况下折叠成5cm*60*0.6cm且水平收缩在机柜前门内，机柜挡板7-i每次转动的角度为15°，在机柜挡板7-i接收到启动信号后，机柜挡板伸展为15cm*60cm*0.2cm，且挡板伸出机柜前门；在初始状态下，机柜挡板7-i与架空地板保持水平方向且与机柜门成90°，机柜挡板7-i在收到启动信号后每次向下转动15°，当与机柜前门成0°即平行时停止转动；每次机柜挡板7-i转动15°后，保持1h的数据机房室内环境稳定时间内挡板角度保持不变，在此之后，重复从信号服务器发出的信号S1传输给信号接收端口I到而驱动齿轮6-i的转动最终带动机柜挡板7-i，[i∈I]的转动的过程，直到TMAX≤45℃且Tdiff(3-i)≤5℃，则信号服务器分别向信号接收端口I和信号接收端口II发送S0和G0信号，此时所有组件保持静止状态；机柜挡板7-i，[i∈(1，5)]自水平位置转动到与机柜平行为一个周期，当机柜挡板7-i转过一个周期后，TMAX＞45℃且Tdiff(3-i)＞5℃，[i∈(1，5)]，所有组件保持静止状态，信号服务器发出警报，机房技术人员调整机房空调温度；机柜挡板7-i，[i∈(1，5)]中五个挡板相互独立，根据相对应的温度传感器1-i，[i∈(1，5)]的温度值可控制一个或多个挡板的转动；对于多个机柜的情况下，多个机柜共用信号服务器，此时信号服务器的端口数量N与服务器个数n的关系呈现为：N＝3n。
附图说明
附图1为本发明的原理图；
附图1中的标号名称：1、信号服务器，2、信号接收端口I，3-i、温度传感器，[i∈(1，5)]，4、信号接收端口II，5-i、小型电动机，[i∈(1，5)]，6-i、驱动齿轮，[i∈(1，5)]，7-i、机柜挡板，[i∈(1，5)]
附图2为单个机柜挡板转动已改善相对应高度处局部热点的情况下的原理图；
附图2的标号名称与附图1保持一致。
附图3为3个机柜挡板转动已改善相对应高度处局部热点的情况下的原理图；
附图3的标号名称与附图1保持一致。
附图4为本发明专利实施的控制流程图。
具体实施方式
本发明所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统以单个共机柜为应用实例，如图1所示。一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统包括信号服务器1，信号接收端口I2，温度传感器3-i，[i∈(1，5)]，信号接收端口II4，小型电动机5-i，[i∈(1，5)]，驱动齿轮6-i，[i∈(1，5)]，机柜挡板7-i，[i∈(1，5)]；
其中，信号接收端口I2，信号接收端口II4以及小型电动机5-i，[i∈(1，5)]放置于机柜侧面，且放置在同一侧；对于单个机柜，信号服务器1具有三个端口，分别为第一端口，第二端口，第三端口，而信号接收端口II4有六个端口，分别为第一端口，第二端口，第三端口，第四端口，第五端口，第六端口；信号服务器1的第一端口与信号接收端口I2的一端相连，信号接收端口I2的另一端口与温度传感器3-i，[i∈(1，5)]的一端相连，而温度传感器3-i，[i∈(1，5)]的另一端与信号服务器1的第二端口相连；信号服务器1的第三端口与信号接收端口II4的第一端口相连，信号接收端口II4的另外五个端口分别与小型电动机5-i，[i∈(1，5)]相连，每个小型电动机5-i的另外一端口分别与驱动齿轮6-i，[i∈(1，5)]的一端相连且依次对应，而每个驱动齿轮6-i的另外一端分别与机柜挡板7-i，[i∈(1，5)]相连且依次对应；
本专利的单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统的探测和消除局部热点流程如图4所示：从信号服务器1发出的信号S1传输给信号接收端口I2，在信号接收端口I2将S1信号转换为启动信号B-S并传输至温度传感器3-i，[i∈(1，5)]，此时温度传感器3-i开启并记录各自温度为T(3-i)，[i∈(1，5)]，温度传感器(3-i)将各自记录的温度传输至信号服务器1，在信号服务器1中，比较T(3-i)，[i∈(1，5)]的各温度值，并从大到小排列得出最大温度值Tmax(3-i)和最小温度值Tmin以及各温度值T(3-i)与Tmin的差值记为Tdiff(3-i)，[i∈(1，5)]。
当Tmax＞45℃或者Tdiff(3-i)＞5℃时，记录所有满足条件的i，[i∈(1，5)]的值，所有满足条件的i形成集合I，信号服务器1发出G1-i，[i∈I]信号传输至信号接收端口II4，信号接收端口II4将G1-i信号转换为启动信号B-G(i)，[i∈I]，并传输给相对应的小型电动机5-i，[i∈I]，小型电动机5-i，[i∈I]的运行带动相应的驱动齿轮6-i，[i∈I]转动，而驱动齿轮6-i的转动最终带动机柜挡板7-i，[i∈I]的转动；若TMAX≤45℃且Tdiff(3-i)≤5℃，则信号服务器1向信号接收端口I2和信号接收端口II4分别发送S0和G0信号，此时所有组件保持静止状态；
温度传感器3-i，i∈(1，5)布置于机柜后门的中心位置，每个机柜有5个固定温度传感器，从上往下距离架空地板的高度分别为：2.0m，1.6m，1.2m，0.8m，0.4m；信号服务器1可以检测机房总信号流的变化，每当信号流增大量大于5％时，信号服务器1会发送一次信号S1，信号S1为开始信号；机柜挡板7-i的尺寸为15cm*60cm*0.2cm，在初始情况下折叠成5cm*60*0.6cm且水平收缩在机柜前门内，机柜挡板7-i每次转动的角度为15°，在机柜挡板7-i接收到启动信号后，机柜挡板伸展为15cm*60cm*0.2cm，且挡板伸出机柜前门；在初始状态下，机柜挡板7-i与架空地板保持水平方向且与机柜门成90°，机柜挡板7-i在收到启动信号后每次向下转动15°，当与机柜前门成0°即平行时停止转动；每次机柜挡板7-i转动15°后，会经历1h的数据机房室内环境稳定时间，在此之后，重复从信号服务器发出的信号S1传输给信号接收端口I到而驱动齿轮6-i的转动最终带动机柜挡板7-i，[i∈I]的转动的过程，直到TMAX≤45℃且Tdiff(3-i)≤5℃，则信号服务器1分别向信号接收端口I2和信号接收端口II4发送S0和G0信号，此时所有组件保持静止状态；
机柜挡板7-i，[i∈(1，5)]自水平位置转动到与机柜平行为一个周期，当机柜挡板7-i转过一个周期后，TMAX＞45℃且Tdiff(3-i)＞5℃，[i∈(1，5)]，所有组件保持静止状态，信号服务器1发出警报，机房技术人员调整机房空调温度。
机柜挡板7-i，[i∈(1，5)]中五个挡板相互独立，且与相同编号i的温度传感器1-i，[i∈(1，5)]一一对应，根据相对应的温度传感器1-i，[i∈(1，5)]的温度值可控制一个或多个挡板的转动；对于多个机柜的情况下，多个机柜共用信号服务器1，此时信号服务器的端口数量N与服务器个数n的关系呈现为：N＝3n；
如图2所示，本发明所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统可实现单个机柜挡板的控制；
如图3所示，本发明所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统可同时实现多个挡板的单独控制。

Claims (10)

1.一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，其特征在于包括：信号服务器(1)，信号接收端口I(2)，温度传感器(3-i)，[i∈(1，5)]，信号接收端口II(4)，小型电动机(5-i)，[i∈(1，5)]，驱动齿轮(6-i)，[i∈(1，5)]，机柜挡板(7-i)，[i∈(1，5)]；
其中，信号接收端口I(2)，信号接收端口II(4)以及小型电动机(5-i)，[i∈(1，5)]放置于机柜侧面，且放置在同一侧；
对于单个机柜，信号服务器(1)具有三个端口，分别为第一端口，第二端口，第三端口，而信号接收端口II(4)有六个端口，分别为第一端口，第二端口，第三端口，第四端口，第五端口，第六端口；
信号服务器(1)的第一端口与信号接收端口I(2)的一端相连，信号接收端口I(2)的另一端口与温度传感器(3-i)，[i∈(1，5)]的一端相连，而温度传感器(3-i)，[i∈(1，5)]的另一端与信号服务器(1)的第二端口相连；信号服务器(1)的第三端口与信号接收端口II(4)的第一端口相连，信号接收端口II(4)的另外五个端口分别与小型电动机(5-i)，[i∈(1，5)]相连，每个小型电动机(5-i)的另外一端口分别与驱动齿轮(6-i)，[i∈(1，5)]的一端相连且依次对应，而每个驱动齿轮(6-i)的另外一端分别与机柜挡板(7-i)，[i∈(1，5)]相连且依次对应。
2.根据权利要求1所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：
从信号服务器(1)发出的信号S1传输给信号接收端口I(2)，在信号接收端口I(2)将S1信号转换为启动信号B-S并传输至温度传感器(3-i)，[i∈(1，5)]，此时温度传感器(3-i)开启并记录各自温度为T(3-i)，[i∈(1，5)]，温度传感器(3-i)将各自记录的温度传输至信号服务器(1)，在信号服务器(1)中，比较T(3-i)，[i∈(1，5)]的各温度值，并从大到小排列得出最大温度值Tmax(3-i)和最小温度值Tmin以及各温度值T(3-i)与Tmin的差值记为Tdiff(3-i)，[i∈(1，5)]，当Tmax＞45℃或者Tdiff(3-i)＞5℃时，记录所有满足条件的i，[i∈(1，5)]的值，所有满足条件的i形成集合I，信号服务器(1)发出G1-i，[i∈I]信号传输至信号接收端口II(4)，信号接收端口II(4)将G1-i信号转换为启动信号B-G(i)，[i∈I]，并传输给相对应的小型电动机(5-i)，[i∈I]，小型电动机(5-i)，[i∈I]的运行带动相应的驱动齿轮(6-i)，[i∈I]转动，而驱动齿轮(6-i)的转动最终带动机柜挡板(7-i)，[i∈I]的转动；若TMAX≤45℃且Tdiff(3-i)≤5℃，则信号服务器(1)向信号接收端口I(2)和信号接收端口II(4)分别发送S0和G0信号，此时所有组件保持静止状态。
3.根据权利要求1所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，其特征在于：
温度传感器(3-i)，i∈(1，5)布置于机柜后门的中心位置，每个机柜有5个固定温度传感器，从上往下距离架空地板的高度分别为：2.0m，1.6m，1.2m，0.8m，0.4m。
4.根据权利要求1所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，其特征在于：
信号服务器(1)检测机房总信号流的变化，每当信号流增大量大于5％时，信号服务器(1)会发送一次信号S1，信号S1为开始信号。
5.根据权利要求1所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，其特征在于：
机柜挡板(7-i)的尺寸为15cm*60cm*0.2cm，在初始情况下折叠成5cm*60*0.6cm且水平收缩在机柜前门内，机柜挡板(7-i)每次转动的角度为15°，在机柜挡板(7-i)接收到启动信号后，机柜挡板伸展为15cm*60cm*0.2cm，且挡板伸出机柜前门。
6.根据权利要求1所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，其特征在于：
在初始状态下，机柜挡板(7-i)与架空地板保持水平方向且与机柜门成90°，机柜挡板(7-i)在收到启动信号后每次向下转动15°，当机柜挡板转动到与机柜前门平行时停止转动。
7.根据权利要求1所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，其特征在于：
每次机柜挡板(7-i)转动15°后，在1h的数据机房室内环境稳定时间内机柜挡板(7-i)的角度保持不变，在此之后，重复权利要求2所述的过程，直到TMAX≤45℃且Tdiff(3-i)≤5℃，则信号服务器(1)分别向信号接收端口I(2)和信号接收端口II(4)发送S0和G0信号，此时所有组件保持静止状态。
8.根据权利要求1所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，其特征在于：
机柜挡板(7-i)，[i∈(1，5)]自水平位置转动到与机柜平行为一个周期，当机柜挡板(7-i)转过一个周期后，TMAX＞45℃且Tdiff(3-i)＞5℃，[i∈(1，5)]，所有组件保持静止状态，信号服务器(1)发出警报，机房技术人员调整机房空调温度。
9.根据权利要求1所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，其特征在于：
机柜挡板(7-i)，[i∈(1，5)]中五个挡板相互独立，且与温度传感器(1-i)，[i∈(1，5)]一一对应，根据相对应的温度传感器(1-i)，[i∈(1，5)]的温度值控制一个或多个挡板的转动。
10.根据权利要求1所述的一种单独控制每个挡板的机柜内局部热积聚消除系统，其特征在于：
多个机柜同时处理热点时，多个机柜共用信号服务器(1)，此时信号服务器的端口数量N与服务器个数n的关系呈现为：N＝3n。
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