CN109931679A - 一种冷通道分离机房的多空调自动化控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷、热通道分离机房的多空调自动化控制系统及方法，该系统包括：数据采集与通信服务器、温度采集器、串口拓展模块和控制单元，所述温度采集器设置在机房冷通道内，数据采集与通信服务器还通过串口拓展模块连接至空调的通信口，温度采集器、数据采集与通信服务器、串口拓展模块均与控制单元连接。在冷热通道分离的机房根据冷通道分布多个温度监测点，根据本发明对空调的设定温度和开关机进行动态智能的远程调控，达到提高冷通道温度到目标值的方法；建立冷通道各个温度点与每台空调之间的固定关联度和智能动态关联度，实现整体机房多台空调的协同调控，且可实现降低机房冷热通道分离后空调过度制冷导致的能源浪费量。

Description

一种冷通道分离机房的多空调自动化控制系统及方法

技术领域

本发明涉及冷、热通道分离机房的空调制冷技术领域，具体是一种冷、热通道分离机 房的多空调自动化控制系统及方法。

背景技术

数据中心机房在国内快速发展起来，其中关于冷热通道分离的空调制冷送风方式基本 形成了业内共识。其中主要做法是将冷通道进行封闭并直接送进服务器机柜进行散热。由 于冷通道封闭因此大大提高了冷源的利用效率，但是也带来空调在制冷调节上的一个难 点，原因在于：空调的制冷与否是通过探测回风温度并跟设定温度进行比较而由空调自动 完成的，而冷通达封闭后，回到空调的风是经过服务器加热后的热风。简单来理解空调的 制冷控制：当回风温度超过设定温度时，空调送风温度＝回风温度-制冷温差；而当回风温 度低于设定温度时，空调送风温度＝回风温度。这样空调运行后送到冷通道的风温度最高 点就等于设定温度，而多数情况下空调送风温度远低于设定温度，这样就造成了过度的能 源浪费。

在现有机房冷热通道分离后的空调制冷循环模式下，空调的制冷控制温度取样是经过 服务器机柜加热后的热风，而要保障的却是服务器机柜进风测的冷风。这样空调的设定温 度基本上只能保证冷通道内的最高点，而在一个制冷周期中绝大多数区域都远低于冷通道 内所需要保证的温度。此外，过度的空调运行使得空调损耗和能源浪费是最大问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷通道分离机房的多空调自动化控制系统及方法，以解决 上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种冷通道分离机房的多空调自动化控制系统，包括：数据采集与通信服务器、温度 采集器、串口拓展模块和控制单元，所述温度采集器设置在机房冷通道内，温度采集器与 数据采集与通信服务器连接，数据采集与通信服务器还通过串口拓展模块与连接至空调的 通信口，所述数据采集与通信服务器读取空调的回风温度、设定温度、开关机状态、压缩 机运行状态，温度采集器、数据采集与通信服务器、串口拓展模块均与控制单元连接。

作为本发明进一步的方案：所述控制单元内包括数据库，所述数据库用于记录并存储 空调温度调节的数据以及温度采集器的监测数据。

作为本发明进一步的方案：所述控制单元还连接可视化显示设备。

作为本发明进一步的方案：所述温度采集器在机房冷通道内、设置的数量为每机柜1 个(至少3个)。

一种冷通道分离机房的多空调自动化控制方法，包括以下步骤：

1、温度采集器对冷通道内的各个温度进行实时监测采集，并实时上传至控制单元；

2、控制单元中设置一个温度上限值和目标温度范围，并建立机房空调与温度监控点 的关联度，并设定一个固定关联度值；

3、当有温度采集器出现温度超过冷通道内温度上限时，若该温度采集器所在监测点 对应的关联度最高的空调没有制冷，则控制单元改变该空调的设定温度使该空调制冷开 启，如果该空调已经处于制冷状态则控制与该监测点关联度第二的空调进行同样的调节操 作，直至该监测点温度降低至温度上限值以下；

4、如果冷通道内没有温度采集器监测到冷通道内温度上限，若对应温度采集器温度 最低的点的温度值低于冷通道目标温度范围，则控制单元改变与该监测点关联度最大的空 调的设定温度值使其停止制冷，如果该空调已经处于未制冷状态，则控制单元控制与该监 测点关联度第二的空调停止制冷，直至该监测点温度降低至温度上限值以下。

作为本发明进一步的方案：步骤2中建立关联度方法为：

在一次机房空调设定温度进行调节后，下一次任何一个机房空调设定温度的调节前， 对所有冷通道内的温度监测点温度值的变化按照以相同趋势变化的点依照变化值大小排 列，并将关联度从高到低进行设定。

作为本发明进一步的方案：当机房空调一次温度调节的T时间后，固定关联度值赋值 给该关联度。

作为本发明进一步的方案：T的值为15-24h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在冷热通道分离的机房根据冷通道分布多个温度监测点，根据本发明对空调的设 定温度和开关机进行动态智能的远程调控，达到提高冷通道温度到目标值的方法；

2、建立冷通道各个温度点与每台空调之间的固定关联度和智能动态关联度，实现整 体机房多台空调的协同调控，且可实现降低机房冷热通道分离后空调过度制冷导致的能源 浪费量；

3、利用可视化的显示设备直观反映机房的温度分布、空调状态和能耗情况，便于调 节和控制。

附图说明

图1为一种冷通道分离机房的多空调自动化控制系统的结构原理图。

图2为一种冷通道分离机房的多空调自动化控制方法的流程图。

图3为本发明实施例机床原有状态的温度与能耗数据曲线图。

图4为本发明实施例机房经智能调控后的温度与能耗数据曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～2，本发明实施例中，基于5台佳力图M-816风冷机组、3个冷通道、4 个热通道，设置3*10个冷通道温度点而实施，在每个冷通道内设置十个温度采集器3，用 于对冷通道内温度进行实时监测，每个温度采集器3为一个温度监测点，温度采集器3与 数据采集与通信服务器1连接，温度采集器3还通过串口拓展模块4与连接至机房空调的 通信口，数据采集与通信服务器1读取空调的回风温度、设定温度、开关机状态、压缩机 运行状态，温度采集器3、数据采集与通信服务器1、串口拓展模块4均与控制单元5连 接，所述控制单元5内包括数据库，用于记录并存储机房空调温度调节的数据以及温度采 集器3的监测数据。

进一步的，控制单元5还连接可视化显示设备2，能够直观及时展现机房的温度分布 情况和空调的运行状态，方便维护人员及时发现异常情况。

本实施例的具体实施方法分为以下步骤：

1、由温度采集器3实现对冷通道内的各个温度进行实时监测(根据冷通道的温度要 求在控制单元5中设置一个温度上限和一个目标温度范围)；

2、当有温度采集器3出现温度超过冷通道内温度上限时，找出与该温度点关联度最 高的空调，如果该空调没有制冷，则改变其设定温度使得该空调制冷开启，如果该空调已 经处于制冷状态则去找到与该温度点关联度第二的空调进行同样的操作，以此类推，调节 后则该调节周期结束；

3、如果冷通道内没有温度采集器3监测到冷通道内温度上限，则找出温度最低的点， 如果该点温度值低于冷通道目标温度范围，则找出该温度点关联度最大的空调，并通过改 变其设定温度值使得其停止制冷，如果这台空调已经处于未制冷状态，则去找该温度点关 联度第二的空调进行同样的调节，以此类推，调节后该调节周期结束；

温度点异常判断：比较一个冷通道内所有温度点，产生所有温度点的标准差，如果标 准差超过1℃，则判断该冷通道温度偏差过大，此时第二次判断该冷通道内温度极值点，分别去除最大值和最小值后再次判断标准差是否小于0.5℃，如果小于0.5℃，则判断该 极值属于异常情况(存在冷通道漏风等)，控制单元5发出声光告警，同时将该监测点与 所有空调的关联度调到0，也就是暂时不参与智能调控空调。

进一步的，每个调节周期只进行步骤2、3中的一个步骤进行调控，调节周期时长为2 秒。

进一步的，为避免频繁调节空调使得调节失灵甚至空调故障，数据库内都记录每台空 调上次调节的时间，保证两次调节之间有一个安全时延(一般3分钟)，这样避免空调频 繁启停。

所述关联度为温度监测点与空调的关联程度，以具体数值表示，关联度最大100、最 小0，关联度设置的方法为：

在一次空调设定温度进行调节后，下一次任何一个空调设定温度的调节前，对所有冷 通道内的温度监测点温度值的变化进行分析判断，将相同趋势变化的点依照变化值大小排 列，并设定关联度从高到低进行关联度的设定；

当一台空调上次调节的时间已经过去较长一段时间(比如1天后)，则该关联度已经 失效，自动等于固定关联度，所述固定关联度为人工手工设定的关联度值。

表1，本实施例与自然状态(不进行智能调控)下机房冷通道内的温度分布结果，

采用自然状态的机房冷通道温度分布与本实施例进行对比，得到如图3、4的对比结 果，并绘制成表1，可见，本实施例在对机房冷通道空调进行智能调控后，温度分布情况发生了明显变化，冷通道内平均温度提高了4.1℃，机房空调总能耗减少了9.66kwh，节 能14.9％，说明本发明在降低空调能耗的同时改善空调的运行状态，降低机房冷热通道分 离后空调过度制冷导致的能源浪费。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背 离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从 哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含 一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将 说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种冷、热通道分离机房的多空调自动化控制系统，其特征在于：包括：数据采集与通信服务器、温度采集器、串口拓展模块和控制单元，所述温度采集器设置在机房冷通道内，温度采集器与数据采集与通信服务器连接，数据采集与通信服务器还通过串口拓展模块连接至空调的通信口，所述数据采集与通信服务器读取空调的回风温度、设定温度、开关机状态、压缩机运行状态，温度采集器、数据采集与通信服务器、串口拓展模块均与控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种冷通道分离机房的多空调自动化控制系统，其特征在于：所述控制单元内包括数据库，所述数据库用于记录并存储空调温度调节的数据以及温度采集器的监测数据。

3.根据权利要求1或2所述的一种冷通道分离机房的多空调自动化控制系统，其特征在于：所述控制单元还连接数据可视化显示设备，数据可视化包含：机房能耗分布、机房PUE值(机房总能耗除以机房所有IT设备能耗)、机房温度等分布、机房空调运行参数等以图形形式直观展示。

4.根据权利要求1所述的一种冷通道分离机房的多空调自动化控制系统，其特征在于：所述温度采集点在机房冷通道内，设置的数量为每机柜1个(至少3个)。

5.一种冷通道分离机房的多空调自动化控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、温度采集器对冷通道内的各个温度进行实时监测采集，并实时上传至控制单元；

(2)、控制单元中设置一个温度上限值和目标温度范围，并建立机房空调与温度监控点的关联度，并设定一个固定关联度值；

(3)、当有温度采集器出现温度超过冷通道内温度上限时，若该温度采集器所在监测点对应的关联度最高的空调没有制冷，则控制单元改变该空调的设定温度使该空调制冷开启，如果该空调已经处于制冷状态则控制与该监测点关联度第二的空调进行同样的调节操作，直至该监测点温度降低至温度上限值以下；

(4)、如果冷通道内没有温度采集器监测到冷通道内温度上限，若对应温度采集器温度最低的点的温度值低于冷通道目标温度范围，则控制单元改变与该监测点关联度最大的空调的设定温度值使其停止制冷，如果该空调已经处于未制冷状态，则控制单元控制与该监测点关联度第二的空调停止制冷，直至该监测点温度降低至温度上限值以下。

6.根据权利要求5所述的一种冷通道分离机房的多空调自动化控制方法，其特征在于：步骤2中建立关联度方法为：

在一次机房空调设定温度进行调节后，下一次任何一个机房空调设定温度的调节前，对所有冷通道内的温度监测点温度值的变化按照以相同趋势变化的点依照变化值大小排列，并将关联度从高到低进行设定。

7.根据权利要求6所述的一种冷通道分离机房的多空调自动化控制方法，其特征在于：当机房空调的设定温度调节的T时间后，固定关联度值赋值给该关联度。

8.根据权利要求7所述的一种冷通道分离机房的多空调自动化控制方法，其特征在于：T的值为15-24h。