CN111580628A - 一种温度控制系统、方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供一种温度控制系统、方法、装置、电子设备及存储介质，用以实现温度控制，防止被监控对象温度过高，从而影响性能。所述系统包括：通信连接的检测模块、处理模块和控制模块，其中，所述检测模块，用于检测被监控对象的实时温度和功率；所述处理模块，用于基于所述被监控对象的功率，确定限制所述被监控对象温度的目标温度，并确定所述实时温度和所述目标温度的差值；所述控制模块，用于基于所述差值，控制调节用于为所述被监控对象提供散热的风扇的转速。

Description

一种温度控制系统、方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本公开涉及强迫风冷散热技术领域，尤其涉及一种温度控制系统、方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

在现有强迫风冷散热设计中，PID(Proportion Integration Differentiation，比例、积分、微分)算法为一种较为常用的调控算法，需要监控温度，并对温度系统的各个发热器件或温度传感器设定一个SP值(Setpoint，拐点)、P值、I值和D值，即PID控制器通过PID算法结合被监控温度的器件的实时温度进行风扇转速的调整，使得被监控器件的散热逐渐趋于稳态，温度得以调控。

在一般的强迫风冷散热设计的PID算法温度控制过程中，针对每个温度传感器(包含发热器件内部传感器及另外布置在板卡上的温度传感器)，通常会设定一个固定的数值作为温度控制的目标值，该目标值即温度控制的拐点，作为PID温度控制过程中的期望值。

实际应用中，一些大功率发热器件如CPU或GPU，其温度随其功耗上升的速度及幅度不同，仅设定固定的期望温度值，会出现温度控制调节无法跟上发热器件如CPU/GPU等的升温速度，导致器件短暂快速超温并降频或性能下降，使得被监控对象温度过高，从而影响性能。

发明内容

本公开实施例提供一种温度控制系统、方法、装置、电子设备及存储介质，用以实现温度控制，防止被监控对象温度过高，从而影响性能。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种温度控制系统，该系统包括：通信连接的检测模块、处理模块和控制模块，其中，

检测模块，用于检测被监控对象的实时温度和功率；

处理模块，用于基于被监控对象的功率，确定限制被监控对象温度的目标温度，并确定实时温度和目标温度的差值；

控制模块，用于基于差值，控制调节用于为被监控对象提供散热的风扇的转速。

在一种可能的实施方式中，目标温度与被监控对象的功率之间负相关。

在一种可能的实施方式中，处理模块，具体用于：采用如下公式确定目标温度：SP＝a*P/Pmax+b，其中，SP为目标温度，a和b为预设常数，P为被监控对象的功率，Pmax为被监控对象的最大发热功率。

在一种可能的实施方式中，控制模块，具体用于：

在确定差值不为零时，基于差值，确定风扇转速控制信号的调整值，利用调整值对当前风扇转速信号进行调节，以调节风扇的转速；

在确定差值为零时，停止调节风扇的转速。

在一种可能的实施方式中，控制模块利用调整值对当前风扇转速信号进行调节，具体用于：

将调整值与当前风扇转速信号相加，得到调节后的风扇转速控制信号；

利用调节后的风扇转速控制信号对风扇进行控制。

在一种可能的实施方式中，被监控对象为非稳态工作的发热器件。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种温度控制方法，该方法应用于第一方面中任一项所述的温度控制系统，包括：

检测被监控对象的实时温度和功率；

基于被监控对象的功率，确定限值被监控对象温度的目标温度，并确定实时温度和目标温度的差值；

基于差值，控制调节用于为被监控对象提供散热的风扇的转速。

在一种可能的实施方式中，目标温度与被监控对象的功率之间负相关。

在一种可能的实施方式中，基于被监控对象的功率，确定限值被监控对象温度的目标温度，包括：采用如下公式确定目标温度：SP＝a*P/Pmax+b，其中，SP为目标温度，a和b为预设常数，P为被监控对象的功率，Pmax为被监控对象的最大发热功率。

根据本公开实施例第三方面，提供一种温度控制装置，应用于第一方面中任一项所述的温度控制系统，包括：

检测模块，被配置为检测被监控对象的实时温度和功率；

确定模块，被配置为基于被监控对象的功率，确定限制被监控对象温度的目标温度，并确定实时温度和目标温度的差值；

调节模块，被配置为基于差值，控制调节用于为被监控对象提供散热的风扇的转速。

在一种可能的实施方式中，目标温度与被监控对象的功率之间负相关。

在一种可能的实施方式中，确定模块，具体被配置为：

采用如下公式确定目标温度：SP＝a*P/Pmax+b，其中，SP为目标温度，a和b为预设常数，P为被监控对象的功率，Pmax为被监控对象的最大发热功率。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种电子设备，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，处理器被配置为执行指令，以实现如第二方面任一项的温度控制方法。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种存储介质，当存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如第二方面任一项的温度控制方法。

本公开实施例的有益效果：

本公开实施例提供的温度控制系统，包括通信连接的检测模块、处理模块和控制模块，通过检测模块检测被监控对象的实时温度和功率，处理模块基于功率确定目标温度，以及实时温度和目标温度的差值，控制模块基于差值，控制调节用于为被监控对象提供散热的风扇的转速，从而实现根据温度控制散热风扇的转速，实现温度控制，与现有技术中将目标温度设置为固定值从而控制散热风扇的转速的方法相比，利用实时温度和目标温度的差值确定散热风扇的转速，由于目标温度与被监控对象的功率之间负相关，即当被监控对象的功率增大、温度升高时，目标温度下降，实时温度和目标温度的差值增大，散热风扇的转速增大，从而增强散热效果，防止被监控对象温度过高，从而影响性能。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开实施例提供的温度控制系统的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种温度控制方法的示意流程图；

图3是本公开实施例提供的温度控制方法应用于发热器件非稳态工作状态的温度控制方法的示意流程图；

图4是本公开实施例提供的一种温度控制装置的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的一种温度控制电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域普通人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

有鉴于现有强迫风冷散热设计中，一些大功率发热器件如CPU或GPU，其温度随其功耗上升的速度及幅度不同，仅设定固定的期望温度值，会出现温度控制调节无法跟上发热器件如CPU/GPU等的升温速度，导致器件短暂快速超温并降频或性能下降，使得被监控对象温度过高，从而影响性能，针对这一问题，本公开实施例提供了一种温度控制系统和温度控制方案，用以实现温度控制，防止被监控对象温度过高，从而影响性能。

下面结合附图以及具体实施例，对本公开提供的温度控制系统和温度控制方法、装置、电子设备及存储介质进行详细说明。

本公开实施例提供一种温度控制系统，如图1所示，该系统包括：通信连接的检测模块101、处理模块102和控制模块103，其中，

检测模块101，用于检测被监控对象的实时温度和功率。

具体实施中，检测模块101可以包括安装在被监控对象上的温度传感器，检测被监控对象的实时温度，此处并不对被监控对象的实时温度的检测方法做具体限定。被监控对象的功率的检测方法，可以通过检测模块101检测被监控对象的电压值和电流值，并做乘积运算，得到被监控对象的功率，此处并不对被监控对象的功率的检测方法做具体限定。通常情况下，被监控对象为非稳态工作的发热器件。

处理模块102，用于基于被监控对象的功率，确定限制被监控对象温度的目标温度，并确定实时温度和目标温度的差值。

具体实施中，被监控对象的功率为被监控对象在预设时长内或者预设采样次数内的平均功率。以预设采样次数以5为例，监控记录连续5次被监控对象的实时功率P1、P2、P3、P4、P5，确定被监控对象的平均功率P＝Average(P1+P2+P3+P4+P5)。

在确定被监控对象的平均功率P后，将平均功率P带入公式SP＝a*P/Pmax+b中，确定限制被监控对象温度的目标温度，其中，SP为目标温度，a和b为预设常数，P为被监控对象的功率，Pmax为被监控对象的最大发热功率。

目标温度与被监控对象的功率之间负相关，当被监控对象的功率增大时，目标温度下降，实时温度和目标温度的差值增大，风扇转速控制信号的调整值增大，风扇转速增大，从而增强散热效果，当被监控对象的功率减小时，目标温度增大，实时温度和目标温度的差值减小，风扇转速控制信号的调整值减小，风扇转速减小，从而减小风扇功耗。

控制模块103，用于基于差值，控制调节用于为被监控对象提供散热的风扇的转速。

具体实施中，控制模块103实时计算实时温度和目标温度的差值e(t)＝SP-Tj，其中，e(t)为差值，Tj为实时温度，基于差值e(t)和预先设定的PID参数利用PID算法，得到风扇转速控制信号的调整值，记为Δ，其中，风扇转速控制信号可以为脉冲宽度调制PWM信号，此处对于风扇转速控制信号并不做具体限定。

将调整值Δ与当前风扇转速信号相加，得到调节后的风扇转速控制信号，利用调节后的风扇转速控制信号对风扇进行控制。

需要注意的是，利用调节后的风扇转速控制信号对风扇进行控制后，风扇转速改变，被监控对象的实时温度和功率也随之改变，得到新的被监控对象的实时温度和功率，不断重复以上步骤，直至差值为零时，停止调节风扇转速。

如图2所示，本公开实施例提供的温度控制方法，包括：

步骤201，检测被监控对象的实时温度和功率。

具体实施中，通过在被监控对象上安装温度传感器，检测被监控对象的实时温度和功率，此处并不对被监控对象的实时温度的检测方法做具体限定。被监控对象的功率的检测方法，可以通过检测被监控对象的电压值和电流值，并做乘积运算，得到被监控对象的功率，此处并不对被监控对象的功率的检测方法做具体限定。通常情况下，被监控对象为非稳态工作的发热器件。

步骤202，基于被监控对象的功率，确定限值被监控对象温度的目标温度，并确定实时温度和目标温度的差值。

具体实施中，被监控对象的功率为被监控对象在预设时长内或者预设采样次数内的平均功率。以预设采样次数为5为例，监控记录连续5次被监控对象的实时功率P1、P2、P3、P4、P5，确定被监控对象的平均功率P＝Average(P1+P2+P3+P4+P5)。

在确定被监控对象的平均功率P后，将平均功率P带入公式SP＝a*P/Pmax+b中，确定限制被监控对象温度的目标温度，其中，SP为目标温度，a和b为预设常数，P为被监控对象的功率，Pmax为被监控对象的最大发热功率。

目标温度与被监控对象的功率之间负相关，当被监控对象的功率增大时，目标温度下降，实时温度和目标温度的差值增大，风扇转速控制信号的调整值增大，风扇转速增大，从而增强散热效果，当被监控对象的功率减小时，目标温度增大，实时温度和目标温度的差值减小，风扇转速控制信号的调整值减小，风扇转速减小，从而减小风扇功耗。

步骤203，基于差值，控制调节用于为被监控对象提供散热的风扇的转速。

具体实施中，PID控制器实时计算实时温度和目标温度的差值e(t)＝SP-Tj，其中，e(t)为差值，Tj为实时温度，基于差值e(t)和预先设定的PID参数利用PID算法，得到风扇转速控制信号的调整值，记为Δ，其中，风扇转速控制信号可以为脉冲宽度调制PWM信号，此处对于风扇转速控制信号并不做具体限定。

将调整值Δ与当前风扇转速信号相加，得到调节后的风扇转速控制信号，利用调节后的风扇转速控制信号对风扇进行控制。

需要注意的是，利用调节后的风扇转速控制信号对风扇进行控制后，风扇转速改变，被监控对象的实时温度和功率也随之改变，得到新的被监控对象的实时温度和功率，不断重复以上步骤201-203，直至差值为零时，停止调节风扇转速。

如图3所示，本公开实施例提供的温度控制方法应用于发热器件非稳态工作状态的温度调节中，下面结合附图3以一个具体示例对本公开实施例提供的温度控制方法进行详细说明。

首先，检测与发热器件相连接的温度传感器的实时温度，以及发热器件的实时功率P，实时功率P代入公式SP＝a*P/Pmax+b中，确定发热器件温度的目标温度。

其次，计算温度传感器的实时温度和目标温度的差值，在确定差值不为零时，基于差值利用PID算法，得到风扇脉冲宽度调制PWM信号的调整值。

最后，将风扇脉冲宽度调制PWM信号的调整值与当前PWM信号相加，得到调节后的PWM信号，利用调节后的PWM信号对风扇转速进行控制，风扇转速改变，温度传感器的实时温度和发热器件的功率也随之改变，得到新的实时温度和功率，直至确定差值为零时，停止调节风扇的转速。

具体实施时，基于发热器件的实时功率确定目标温度，当与发热器件相连接的温度传感器的实时温度大于目标温度时，计算实时温度和目标温度的差值，基于差值利用PID算法，得到风扇脉冲宽度调制PWM信号的调整值，将调整值与当前PWM信号相加，得到调节后的PWM信号，并利用调节后的PWM信号对风扇转速进行控制，此时，风扇转速提高。

当实时温度小于目标温度时，计算实时温度和目标温度的差值，基于差值利用PID算法，得到风扇脉冲宽度调制PWM信号的调整值，将调整值与当前PWM信号相加，得到调节后的PWM信号，并利用调节后的PWM信号对风扇转速进行控制，此时，风扇转速降低。

当实时温度等于目标温度时，即差值为零，则停止调节风扇转速。

基于相同的发明构思，本公开实施例还提供一种风扇转速的调节装置。

如图4所示，本公开实施例所提供的温度控制装置，应用于如图1所示的温度控制系统，包括：

检测模块401，被配置为检测被监控对象的实时温度和功率；

确定模块402，被配置为基于被监控对象的功率，确定限制被监控对象温度的目标温度，并确定实时温度和目标温度的差值；

调节模块403，被配置为基于差值，控制调节用于为被监控对象提供散热的风扇的转速。

在一种可能的实施方式中，目标温度与被监控对象的功率之间负相关。

在一种可能的实施方式中，确定模块402，具体被配置为：

采用如下公式确定目标温度：SP＝a*P/Pmax+b，其中，SP为目标温度，a和b为预设常数，P为被监控对象的功率，Pmax为被监控对象的最大发热功率。

图5是根据一示例性实施例示出的一种温度调控的电子设备500的框图。如图5所示，本公开实施例提供的温度调控的电子设备500，包括：

处理器510；

用于存储所述处理器510可执行指令的存储器520；

其中，所述处理器510被配置为执行所述指令，以实现本公开实施例中的温度调控方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的存储介质，例如包括指令的存储器520，上述指令可由装置500的处理器510执行以完成上述方法。可选地，存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种温度控制系统，其特征在于，所述系统包括：通信连接的检测模块、处理模块和控制模块，其中，

所述检测模块，用于检测被监控对象的实时温度和功率；

所述处理模块，用于基于所述被监控对象的功率，确定限制所述被监控对象温度的目标温度，并确定所述实时温度和所述目标温度的差值；

所述控制模块，用于基于所述差值，控制调节用于为所述被监控对象提供散热的风扇的转速。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述目标温度与所述被监控对象的功率之间负相关。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理模块，具体用于：采用如下公式确定所述目标温度：SP＝a*P/Pmax+b，其中，SP为所述目标温度，a和b为预设常数，P为所述被监控对象的功率，Pmax为所述被监控对象的最大发热功率。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块，具体用于：

在确定所述差值不为零时，基于所述差值，确定风扇转速控制信号的调整值，利用所述调整值对当前风扇转速信号进行调节，以调节所述风扇的转速；

在确定所述差值为零时，停止调节所述风扇的转速。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制模块利用所述调整值对当前风扇转速信号进行调节，具体用于：

将所述调整值与当前风扇转速信号相加，得到调节后的风扇转速控制信号；

利用调节后的风扇转速控制信号对所述风扇进行控制。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述被监控对象为非稳态工作的发热器件。

7.一种温度控制方法，应用于权利要求1-6中任一项所述的温度控制系统，其特征在于，所述方法包括：

检测被监控对象的实时温度和功率；

基于所述被监控对象的功率，确定限制所述被监控对象温度的目标温度，并确定所述实时温度和所述目标温度的差值；

基于所述差值，控制调节用于为所述被监控对象提供散热的风扇的转速。

8.一种温度控制装置，应用于权利要求1-6中任一项所述的温度控制系统，其特征在于，所述装置包括：

检测模块，被配置为检测被监控对象的实时温度和功率；

确定模块，被配置为基于所述被监控对象的功率，确定限制所述被监控对象温度的目标温度，并确定所述实时温度和所述目标温度的差值；

调节模块，被配置为基于所述差值，控制调节用于为所述被监控对象提供散热的风扇的转速。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如权利要求7所述的温度控制方法。

10.一种存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备能够执行如权利要求7所述的一种温度控制方法。

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