CN111836523A - 基于it设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法和系统 - Google Patents

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CN111836523A CN202010720884.3A CN202010720884A CN111836523A CN 111836523 A CN111836523 A CN 111836523A CN 202010720884 A CN202010720884 A CN 202010720884A CN 111836523 A CN111836523 A CN 111836523A
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Abstract

本发明提供一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法和系统，针对通信机楼运行过程中机架IT设备负载发生变化的情况，利用各出风口供冷区域内的机架IT设备实时总功耗控制其对应的出风口风阀开度，进而控制其送风量，实现机架IT设备发热量与冷量供应相匹配，能够大幅减少空调的运行能耗，从而达到对通信机楼进行节能减排的效果。

Description

基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法和系统
技术领域
本发明涉及通信机楼空调系统的节能技术领域，具体涉及一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法和系统。
背景技术
近年来，随着新一代信息技术的快速发展，通信机楼作为重要基础设施，是大数据、人工智能、AR/VR、工业物联网、智慧城市、智慧能源、智慧金融、5G等各种应用的载体，其规模呈爆发式增长。由于通信机楼IT设备发热量大且能耗密度高，需要空调系统提供大量循环冷风对其进行冷却，因此，提高循环冷风对机房IT设备的冷却效率对于通信机楼空调系统的节能工作尤为重要。
目前，部分通信机楼未采用封闭冷热通道对机房IT设备进行冷却，机架成列均匀排布在开放式的环境中，机房空调风柜提供冷量，冷量通过机房顶部的管道出风口对机架IT设备进行冷却。这种方式未考虑机房内冷热风气流组织和流通方向，冷风在没有中和IT设备发热量前就与热空气混合，容易出现温度场不均匀的情况，造成一定的冷量浪费。另外，由于通信机楼每台IT设备根据其承载的业务特性，在不同时间段的运行功耗及发热量存在较大波动，导致通信机楼冷量超过实际需求，造成了大量能源浪费。
因此，提出一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法和系统，优化机房气流组织，并根据通信机楼IT设备实时负载变化调节空调系统冷量，实现对通信机楼不同区域冷量的精细化调控，提高空调的运行效率、节约能耗。
发明内容
为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法和系统，可根据同一出风口供冷区域内机架IT设备实时功耗调控出风口风阀开度，从而减少空调机能源消耗。
为了实现上述目的，本发明第一方面提出了一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法，多个空调直接将冷量共同排向风道，由出风口向机房供冷，并进行风量调节，所述风量调节方法包括：
步骤1：通信机楼有N个机房，通过送风压力传感器采集第k个机房送风通道压力Pk。
步骤2：判断其是否在设定的区间内PL≤Pk≤PH。若在则进入步骤3，若不在区间内，则进入压力调节；若压力Pk<PL，增大空调风机频率；若压力Pk>PH，减小空调风机频率，直至压力满足PL≤Pk≤PH。
步骤3：采集第k个机房所有机架IT设备的实时运行功耗。
步骤4：计算第i行，第j列出风口供冷区域内所有机架IT设备的功耗总和Wij，忽略风扇功耗，机架IT设备总发热量Qij等于机架IT设备总功耗Wij乘运行时间。
步骤5：采集送风通道温度T，设定回风温度上限值TH，计算得到送风温度与设定回风温度上限值的温差△T，△T＝TH-T。
步骤6：通过Qij＝CMij△T，C为空气比热容，确定第i行，第j列出风口送风量Mij。
步骤7：根据第i行，第j列出风口送风量Mij通过电动装置同步调节该出风口风阀开度Fij，风阀开度Fi与送风量Mi的关系按正比计算，或者通过现场测量各个风阀开度下的风量值进行拟合得到风阀开度Fi与风量Mi的关系
步骤8：分别采集机房内第i行，第j列出风口范围内机架IT设备左右回风侧温度TijL、TijR，TijL为机架左侧出风口，TijR为机架右侧出风口，判断同一出风口下的两个温度点的均值是否满足TL≤Tij≤TH，其中Tij＝(TijL+TijR)/2，若满足，则结束控制；若不满足，则进入空调冷冻水系统供冷量调节，其中TL为设定回风温度下限值，TH为设定回风温度上限值。
作为优选的技术方案，上述步骤8具体包括：
步骤8-1，当Tij>TH时，提高空调风柜水阀开度，增加冷冻水流量，当水阀开度开到最大时，若回风温度Tij>TH，提高冷源系统冷冻水泵频率，增加整个空调系统冷冻水流量，当水泵频率达到设定值上限时，若回风温度Tij>TH，降低冷源系统冷冻水出水温度，当出水温度到达设定值下限且制冷主机负荷率达到上限时，若回风温度Tij>TH，增加制冷主机运行台数；
步骤8-2，当Tij<TL时，减小空调风柜的水阀开度，减少冷冻水流量；当水阀开度最小时，若回风温度Tij<TL，提高冷源系统冷冻水出水温度；当出水温度达到上限值t1且制冷主机负荷率达到下限时，若回风温度Tij<TH，减小制冷主机运行台数；
调节空调冷冻水系统供冷量供应直至回风温度满足TL≤Tij≤TH。
本发明第二方面还提出一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节系统，用于实现上述基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法，通信机楼机房的冷量由两侧空调风柜提供，冷量混合后由机房顶部的风管出风口排出，对指定区域IT设备进行冷却。机房内相邻两列的机架IT设备对称排放，出风口布置在机架IT设备进风口一侧的通道上方，冷空气排出后由机架IT设备风扇引流穿过机架IT设备换热器流向热通道，最终从热通道的回风口返回风柜，实现风量循环冷却。出风口送风量取决于其供冷区域内所有机架IT设备的实时运行功耗；所述系统包括：本地服务器、控制模块(PLC)、调节模块、网络传感器模块和PLC传感器模块；所述本地服务器通过5G、NB-IoT或者以太网方式与网络传感器模块连接，同时通过5G或者以太网方式与控制模块(PLC)连接；所述控制模块(PLC)电性连接于所述PLC传感器模块和调节模块；
所述本地服务器包含数据库、数据采集程序、数据处理程序和数据接口程序等。数据采集程序采集所述网络传感器模块的数据；数据处理程序用于处理所述网络传感器模块采集到的各类数据，并分类存储在数据库中；数据接口程序把分类处理后的关键控制参数发送到所述控制模块(PLC)；
所述网络传感器模块，包括机架IT设备功耗采集装置、风机频率采集装置，分别用于采集通信机楼空调及IT设备的各关键参数，网络传感器模块采用5G、NB-IoT和以太网连接方式中的一种或多种与本地服务器连接；
所述PLC传感器模块，包括压力传感器、回风温度传感器、送风温度传感器，分别用于采集通信机楼IT设备机房冷、热通道的各关键参数；PLC传感器模块电性连接于控制模块(PLC)；
所述控制模块(PLC)，用于处理计算所述(PLC)传感器模块、本地服务器和调节模块中采集到的各关键参数的数据，根据被控变量的实时值与目标值之间的差距产生控制指令，并将所述控制指令发送到所述调节模块；
所述调节模块，根据所述控制模块(PLC)提供的控制指令，精确调节调节出风口风阀开度、风机频率和冷冻水流量，并返回各关键参数的数据到控制模块(PLC)；所述调节模块包括风机变频器、冷冻水泵变频器、出风口风阀、冷冻水阀、制冷主机出水温度设定和制冷主机台数设定；所述风机变频器用于控制风机频率，以调节送风量；所述冷冻水泵变频器用于控制水泵频率，以调节冷冻水流量；所述出风口风阀用于调节出风口风量；所述冷冻水阀用于调节冷冻水流量；所述制冷主机出水温度设定用于调节冷冻水出水温度；所述制冷主机台数设定用于启停制冷主机。所述风机变频器、出风口风阀由数据机房PLC控制；所述冷冻水泵变频器、冷冻水阀、制冷主机出水温度设定和制冷主机台数设定由冷源主机PLC控制。
作为优先的技术方案，所述调节模块包括变频器、风阀和冷冻水水阀，所述变频器包括风机变频器和冷冻水泵变频器，分别用于控制风机频率和冷冻水泵频率，以调节送风量和冷冻水流量，所述风阀用于调节出风口风量，所述冷冻水水阀用于控制冷冻水流量。
作为优选的技术方案，所述系统还包括本地服务器；所述本地服务器，用于收集并存储控制模块(PLC)与网络传感器模块上传的各参数数据、计算处理结果及控制指令，并将数据进行可视化展示。
作为优选的技术方案，所述控制模块(PLC)内置有空调风量调控模型，所述空调风量调控模型根据被控变量的实时值与目标值之间的差距产生控制指令，并将所述控制指令发送到所述调节模块。
作为优选的技术方案，所述系统还包括以太网/5G/NB-IoT平台和云计算中心，所述以太网/5G/NB-IoT平台向下连接所述网络传感器模块，向上连接本地服务器，本地服务器收集所述网络传感器模块和所述控制模块(PLC)产生的历史运行参数数据，然后通过5G网络传输给所述云计算中心，所述云计算中心基于历史运行参数数据进行云计算处理，并优化空调风量调控模型，然后将优化后的空调风量调控模型通过网络推送给所述控制模块(PLC)。
本发明提出的基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法和系统，针对通信机楼运行过程中机架IT设备负载发生变化的情况，利用各出风口供冷区域内的机架IT设备实时总功耗控制其对应的风阀开度，进而控制其送风量，实现机架IT设备发热量与冷量供应相匹配，能够大幅减少空调的运行能耗，从而达到对通信机楼进行节能减排的效果。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1示出了本发明一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法的流程图；
图2示出了本发明通信机楼常规设备布置的俯视示意图；
图3示出了本发明通信机楼新型设备布置的俯视示意图；
图4示出了本发明通信机楼新型设备布置的剖视示意图；
图5示出了本发明通信机楼的冷源系统供冷量调节方法的流程图；
图6示出了本发明一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节系统的框图；
图7示出了本发明通信机楼IT设备连接示意图；
图8示出了本发明各个机房PLC接线示意图；
图9示出了本发明冷源PLC接线示意图；
附图标记：
1，供冷区域左侧出风温度传感器；2，送风口；3，供冷区域右侧出风温度传感器；4，出风口风阀及驱动器；5，热通道；6，送风口供冷区域；7，送风压力传感器。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1至图4所示，本发明第一方面提出一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法，多个空调直接将冷量共同排向风道，由出风口向机房供冷，并重新布置机房机架IT设备，使得热风通道间隔分布，使得冷热空气在供风和回风时不相互混和，只在机架IT设备周围换热，并进行风量调节，所述风量调节方法包括：
步骤1：通信机楼有N个机房，通过送风压力传感器采集第k个机房送风通道压力Pk；
步骤2：判断第k个机房送风通道压力Pk是否在设定的区间内PL≤Pk≤PH；若在则进入步骤3，若不在，则进入压力调节流程，直至送风通道压力Pk满足PL≤Pk≤PH，其中PL为设定送风通道压力下限值，PH为设定送风通道压力上限值；
步骤3：采集第k个机房所有机架IT设备的实时运行功耗；
步骤4：计算第i行，第j列出风口供冷区域内所有机架IT设备的功耗总和Wij，忽略风扇功耗，机架IT设备总发热量Qij等于机架IT设备总功耗Wij乘运行时间；
步骤5：采集送风通道温度T，设定回风温度上限值TH，计算得到送风温度T与设定回风温度上限值TH的温差△T＝TH-T；
步骤6：根据公式Qij＝CMij△T确定第i行，第j列送风口送风量Mij，其中C为空气比热容；
步骤7：根据第i行，第j列送风口送风量Mij通过电动装置同步调节该出风口风阀开度Fij；
步骤8：分别采集机房内第i行，第j列出风口范围内机架IT设备左右两侧的出风口温度TijL、TijR，其中，TijL为第i行，第j列出风口机架IT设备左侧的出风口温度，TijR为第i行，第j列出风口机架IT设备右侧的出风口温度，令Tij＝{TijL，TijR}，判断出风口温度Tij是否都在设定的区间[TL,TH]内，若在，则结束控制；若不在，则进入空调冷冻水系统供冷量调节流程，直至出风口温度Tij都在设定的区间[TL,TH]内，其中TL为设定回风温度下限值，TH为设定回风温度上限值。
为了进一步说明上述步骤1至步骤8的调节方法，下面结合具体实施例1进行详细说明。
实施例1提供一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法，包括下述步骤：
步骤S1：通过送风压力传感器采集第1个机房送风通道压力P1为2.0kPa，传输到控制模块(PLC)。
步骤S2：在控制模块(PLC)中，判断送风通道压力2.0kPa是否在设定的区间内2.1kPa≤P1≤2.6kPa。压力2.0kPa不在区间内，则进入压力调节。通过控制模块(PLC)传输控制参数到调节模块中的风机变频器，增大空调风机频率，压力为2.2kPa满足2.1kPa≤P1≤2.6kPa。
步骤S3：采集第1个机房内所有机架IT设备的实时运行功耗。
步骤S4：计算第1行，第1列出风口供冷区域内所有机架IT设备的功耗总和W11＝10kW，忽略风扇功耗，每小时内机架IT设备总发热量Q11等于机架IT设备总功耗W11乘运行时间3600s，即36000kJ；
步骤S5：采集送风温度18℃，设定回风温度上限值41℃，计算得到送风温度与设定回风温度的温差23℃。
步骤S6：通过发热量10kW*3600＝CMi△T，C为空气比热容，约为1.005kJ/(kg·℃)，确定第1个送风口每小时送风量1557.4kg。
步骤S7：根据送风量1557.4kg/h调节第1个出风口风阀开度为40％。
步骤S8：通过第1个送风口供冷区域左侧出风温度传感器采集机架IT设备左侧出风口温度T11L为38.5℃，通过送风口供冷区域右侧出风温度传感器采集机架IT设备右侧出风口温度T11R为39.5℃，且T11L和T11R均不在区间40℃～41℃，进入空调冷冻水系统供冷量调节，计算机架IT设备回风温度的平均值T11＝(T11L+T11R)/2＝39℃，且39℃≤T11≤40℃，减小水阀开度，再次检测回风温度所有回风温度点温度都在区间40℃～41℃内，结束调节。
具体的，一个出风口向一定的区域的机架IT设备提供冷风，以中和机架IT设备散热量。机架IT设备一侧用于吸入冷空气，另一侧排出热风，再由机房的出风口一侧进入空调形成回风，进而实现散热的目的。
上述步骤2的压力调节流程，具体包括：
步骤2-1：如果压力Pk<设定送风通道压力下限值PL，增大空调风机频率；如果压力Pk>设定送风通道压力上限值PH，减小空调风机频率；
步骤2-2：判断压力Pk是否在区间PL≤Pk≤PH内，若在区间内则结束压力调节流程，若不在区间PL≤Pk≤PH内则返回步骤2-1继续进行压力调节，直至压力Pk满足PL≤Pk≤PH。
如图5所示，上述步骤8的空调冷冻水系统供冷量调节流程，具体包括：
步骤8-1：判断是否存在温度Tij大于设定回风温度上限值TH，若存在进入步骤8-2，若不存在温度Tij小于设定回风温度上限值TH，且存在Tij小于设定回风温度下限值TL，则进入步骤8-9；
步骤8-2：对机房的空调风柜的水阀进行调节，增加冷冻水水阀开度Ak，增加冷冻水流量，判断是否存在温度Tij大于设定回风温度上限值TH，若不存在则返回步骤8-1，若存在则进入步骤8-3；
步骤8-3：判断水阀开度Ak是否最大，若未开到最大则返回步骤8-2，若开到最大则进入步骤8-4；
步骤8-4：提高冷源系统冷冻水泵频率f，增加冷冻水流量，判断是否存在温度Tij大于设定回风温度上限值TH，若不存在则返回步骤8-1，若存在则进入步骤8-5；
步骤8-5：判断冷源系统冷冻水泵频率f是否调至最大f0，若未调至最大则返回步骤8-4，若调至最大则进入步骤8-6；
步骤8-6：降低空调冷冻水系统的出水温度t，判断是否存在温度Tij大于设定回风温度上限值TH，若不存在则返回步骤8-1，若存在则进入步骤8-7；
步骤8-7：判断空调冷冻水系统的出水温度t是否调至下限值t0，若调至下限值t0则进入步骤8-8，若大于下限值t0则返回步骤8-6；
步骤8-8：判断制冷主机负荷率是否达到上限且主机运行台数小于上限值，若条件成立，增加制冷主机运行台数，判断是否存在温度Tij大于设定回风温度上限值TH，若不存在则返回步骤8-1，若条件成立，返回步骤8-6；
步骤8-9：减小空调风柜冷冻水水阀开度Ak，减少冷冻水流量，判断Tij是否小于设定回风温度下限值TL，若条件成立则进入步骤8-10，若条件不成立则返回步骤8-1；
步骤8-10：判断阀门开度Ak是否达到下阈值，未达到则返回步骤8-9，达到下阈值则进入步骤8-11；
步骤8-11：提高冷源系统冷冻水出水温度，判断Tij是否小于设定回风温度下限值TL，若条件成立则进入步骤8-11，若条件不成立则返回步骤8-1；
步骤8-12：判断冷源系统冷冻水出水温度t是否到达上限值t1，若小于则返回步骤8-11，，若到达上限值t1则结束调节流程进入步骤8-13；
步骤8-13：判断制冷主机负荷率是否达到下限且主机运行台数大于下限值，若条件成立，减少制冷主机运行台数，判断Tij是否小于设定回风温度下限值TL，若不存在则返回步骤8-1，若条件成立，返回步骤8-11。
上述步骤8的空调冷冻水系统供冷量调节方法，当出风口温度小于设定的区间下限值内时，减少空调冷冻水系统的冷量供应；当出风口温度大于设定的区间上限值，增大空调冷冻水系统的冷量供应。
图6示出了本发明一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节系统的框图。
如图6所示，本发明第二方面还提出一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节系统，用于实现上述基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法，所述系统包括：空调，用于向通信机楼机房提供冷量，并对指定区域的机架IT设备进行冷却，待冷量混合后由机房的出风口排出；所述系统还包括：本地服务器、控制模块(PLC)、调节模块、网络传感器模块和PLC传感器模块；所述本地服务器通过5G、NB-IoT或者以太网方式与网络传感器模块连接，同时通过5G或者以太网与控制模块(PLC)连接；所述控制模块(PLC)电性连接于所述PLC传感器模块和调节模块；
所述本地服务器包含数据库、数据采集程序、数据处理程序和数据接口程序等。数据采集程序采集所述网络传感器模块的数据；数据处理程序用于处理所述网络传感器模块采集到的各类数据，并分类存储在数据库中；数据接口程序把分类处理后的关键控制参数发送到所述控制模块(PLC)；
所述网络传感器模块，包括机架IT设备功耗采集装置、风机频率采集装置，分别用于采集通信机楼空调及IT设备的各关键参数，网络传感器模块采用5G、NB-IoT和以太网连接方式中的一种或多种与本地服务器连接；
所述PLC传感器模块，包括压力传感器、回风温度传感器、送风温度传感器，分别用于采集通信机楼IT设备机房冷、热通道的各关键参数；PLC传感器模块电性连接于控制模块(PLC)；
所述控制模块(PLC)，用于处理计算所述PLC传感器模块、本地服务器和调节模块中采集到的各关键参数的数据，根据被控变量的实时值与目标值之间的差距产生控制指令，并将所述控制指令发送到所述调节模块；
所述调节模块，根据所述控制模块(PLC)提供的控制指令，精确调节调节出风口风阀开度、风机频率和冷冻水流量，并返回各关键参数的数据到控制模块(PLC)；所述调节模块包括风机变频器、冷冻水泵变频器、出风口风阀、冷冻水阀、制冷主机出水温度设定和制冷主机台数设定；所述风机变频器用于控制风机频率，以调节送风量；所述冷冻水泵变频器用于控制水泵频率，以调节冷冻水流量；所述出风口风阀用于调节出风口风量；所述冷冻水阀用于调节冷冻水流量；所述制冷主机出水温度设定用于调节冷冻水出水温度；所述制冷主机台数设定用于启停制冷主机。所述风机变频器、出风口风阀由数据机房PLC控制；所述冷冻水泵变频器、冷冻水阀、制冷主机出水温度设定和制冷主机台数设定由冷源主机PLC控制。
如图7至图9所示，本发明在采集机架IT设备功耗的实施过程中是通过PLC实现的，优选的，传感器模块可以采用5G、NB-IoT、485总线连接等方式与控制器模块电性连接。
如图8所示，本发明所述数据机房PLC风柜和风阀，通过温度传感器采集送、回风温度、水阀开度、风阀开度和风机频率数据信息，并且通过压力传感器采集送风通道压力数据信息；所述数据机房PLC控制出风口驱动器、风柜水阀驱动器和风柜风机变频器。
如图9所示，本发明所述冷源PLC通过485总线连接制冷主机，采集冷冻水出水温度、制冷主机开启台数和制冷主机的负载率；所述冷源PLC控制制冷主机设定温度、制冷主机开启台数和冷冻水泵的变频器；所述制冷主机设定温度用于调节冷冻水的出水温度，所述冷冻水泵的变频器用于调节冷冻水的流量。
在具体应用中，通信机楼机房的冷量由两侧空调提供，冷量混合后由机房顶部的风管出风口排出，对指定区域机架IT设备进行冷却。机房内相邻两列的机架IT设备对称排放，出风口布置在机架IT设备进风口一侧的通道上方，冷空气排出后由机架IT设备风扇引流穿过机架IT设备换热器流向热通道，最终从热通道的出风口返回空调，实现风量循环冷却。可以理解，送风口的送风量取决于其供冷区域内所有机架IT设备的实时运行功耗。
进一步的，所述系统还包括本地服务器，用于收集并存储控制模块(PLC)上传的各参数数据、计算处理结果及控制指令，并将数据进行可视化展示。
进一步的，所述控制模块(PLC)内置有空调风量调控模型，所述空调风量调控模型根据被控变量的实时值与目标值之间的差距产生控制指令，并将所述控制指令发送到所述调节模块。
进一步的，所述系统还包括NB-IoT平台和云计算中心，所述NB-IoT平台向下连接所述网络传感器模块，向上连接本地服务器，本地服务器收集所述网络传感器模块和所述控制模块(PLC)产生的历史运行参数数据，然后通过网络传输给所述云计算中心，所述云计算中心基于历史运行参数数据进行云计算处理，并优化空调风量调控模型，然后将优化后的空调风量调控模型通过网络推送给所述控制模块(PLC)。
本发明第三方面还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法程序，所述基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法程序被处理器执行时，实现如上述的一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法的步骤。
本发明提出一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法和系统，针对通信机楼运行过程中机架负载发生变化的情况，基于供冷区域内的实时总功耗控制其对应的出风口风阀开度，进而控制其送风量，实现设备发热量与冷量供应相匹配，能够大幅减少空调机的运行能耗。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法，其特征在于，
步骤1：通信机楼有N个机房，通过送风压力传感器采集第k个机房送风通道压力Pk；
步骤2：判断第k个机房送风通道压力Pk是否在设定的区间内PL≤Pk≤PH；若在则进入步骤3，若不在，则进入压力调节流程，直至送风通道压力Pk满足PL≤Pk≤PH，其中PL为设定送风通道压力下限值，PH为设定送风通道压力上限值；
步骤3：采集第k个机房所有机架IT设备的实时运行功耗；
步骤4：计算第i行，第j列出风口供冷区域内所有机架IT设备的功耗总和Wij，忽略风扇功耗，机架IT设备总发热量Qij等于机架IT设备总功耗Wij乘运行时间；
步骤5：采集送风通道温度T，设定回风温度上限值TH，计算得到送风温度T与设定回风温度上限值TH的温差△T＝TH-T；
步骤6：根据公式Qij＝CMij△T确定第i行，第j列送风口送风量Mij，其中C为空气比热容；
步骤7：根据第i行，第j列送风口送风量Mij通过电动装置同步调节该出风口风阀开度Fij；
步骤8：分别采集机房内第i行，第j列出风口范围内机架IT设备左右两侧的出风口温度TijL、TijR，其中，TijL为第i行，第j列出风口机架IT设备左侧的出风口温度，TijR为第i行，第j列出风口机架IT设备右侧的出风口温度，令Tij＝(TijL+TijR)/2，判断出风口温度Tij是否都在设定的区间[TL,TH]内，若在，则结束控制；若不在，则进入空调冷冻水系统供冷量调节流程，直至出风口温度Tij都在设定的区间[TL,TH]内，其中TL为设定回风温度下限值，TH为设定回风温度上限值。
2.根据权利要求1所述的一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法，其特征在于，上述步骤2的压力调节流程，具体包括：
步骤2-1：如果压力Pk<设定送风通道压力下限值PL，增大空调风机频率；如果压力Pk>设定送风通道压力上限值PH，减小空调风机频率；
步骤2-2：判断压力P是否在区间PL≤Pk≤PH内，若在区间内则结束压力调节流程，若不在区间PL≤Pk≤PH内则返回步骤2-1继续进行压力调节，直至压力P满足PL≤Pk≤PH。
3.根据权利要求1所述的一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法，其特征在于，上述步骤8的空调冷冻水系统供冷量调节流程，具体包括：
步骤8-1：判断是否存在温度Tij大于设定回风温度上限值TH，若存在进入步骤8-2，若不存在温度Tij小于设定回风温度上限值TH，且存在Tij小于设定回风温度下限值TL，则进入步骤8-9；
步骤8-2：对机房的空调风柜的水阀进行调节，增加冷冻水水阀开度Ak，增加冷冻水流量，判断是否存在温度Tij大于设定回风温度上限值TH，若不存在则返回步骤8-1，若存在则进入步骤8-3；
步骤8-3：判断水阀开度Ak是否最大，若未开到最大则返回步骤8-2，若开到最大则进入步骤8-4；
步骤8-4：提高冷源系统冷冻水泵频率f，增加冷冻水流量，判断是否存在温度Tij大于设定回风温度上限值TH，若不存在则返回步骤8-1，若存在则进入步骤8-5；
步骤8-5：判断冷源系统冷冻水泵频率f是否调至最大f0，若未调至最大则返回步骤8-4，若调至最大则进入步骤8-6；
步骤8-6：降低空调冷冻水系统的出水温度t，判断是否存在温度Tij大于设定回风温度上限值TH，若不存在则返回步骤8-1，若存在则进入步骤8-7；
步骤8-7：判断空调冷冻水系统的出水温度t是否调至下限值t0，若调至下限值t0则进入步骤8-8，若大于下限值t0则返回步骤8-6；
步骤8-8：判断制冷主机负荷率是否达到上限且主机运行台数小于上限值，若条件成立，增加制冷主机运行台数，判断是否存在温度Tij大于设定回风温度上限值TH，若不存在则返回步骤8-1，若条件成立，返回步骤8-6。
步骤8-9：减小空调风柜冷冻水水阀开度Ak，减少冷冻水流量，判断Tij是否小于设定回风温度下限值TL，若条件成立则进入步骤8-10，若条件不成立则返回步骤8-1；
步骤8-10：判断阀门开度Ak是否达到下阈值，未达到则返回步骤8-9，达到下阈值则进入步骤8-11；
步骤8-11：提高冷源系统冷冻水出水温度t，判断Tij是否小于设定回风温度下限值TL，若条件成立则进入步骤8-11，若条件不成立则返回步骤8-1；
步骤8-12：判断冷源系统冷冻水出水温度t是否到达上限值t1，若小于则返回步骤8-11，，若到达上限值t1则结束调节流程进入步骤8-13；
步骤8-13：判断制冷主机负荷率是否达到下限且主机运行台数大于下限值，若条件成立，减少制冷主机运行台数，判断Tij是否小于设定回风温度下限值TL，若不存在则返回步骤8-1，若条件成立，返回步骤8-11。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法，其特征在于，设定送风通道压力下限值PL，设定送风通道压力上限值PH；设定回风温度下限值TL，设定回风温度上限值TH。
5.一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节系统，用于实现上述权利要求1至4任意一项所述的基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节方法，其特征在于，包括：空调，用于向通信机楼机房提供冷量，并对指定区域的机架IT设备进行冷却，待冷风混合后由机房的出风口排出，同一冷通道内，不同列头柜分别向对应的机架IT设备供电，并通过功耗采集装置采集机架各IT设备功耗数据；还包括：本地服务器、控制模块(PLC)、调节模块、网络传感器模块和PLC传感器模块；所述本地服务器通过5G、NB-IoT或者以太网方式与网络传感器模块连接，同时通过5G或者以太网方式与控制模块连接；所述控制模块(PLC)电性连接于所述(PLC)传感器模块和调节模块；
所述本地服务器包含数据库、数据采集程序、数据处理程序和数据接口程序；数据采集程序采集所述网络传感器模块的数据；数据处理程序用于处理所述网络传感器模块采集到的各类数据，并分类存储在数据库中；数据接口程序把分类处理后的关键控制参数发送到所述控制模块(PLC)；所述网络传感器模块，包括机架IT设备功耗采集装置、风机频率采集装置，分别用于采集通信机楼空调及IT设备的各关键参数，网络传感器模块采用5G、NB-IoT和以太网连接方式中的一种或多种与本地服务器连接；
所述PLC传感器模块，包括压力传感器、回风温度传感器、送风温度传感器，分别用于采集通信机楼IT设备机房冷、热通道的各关键参数；PLC传感器模块电性连接于控制模块(PLC)；
所述控制模块(PLC)，用于处理计算所述PLC传感器模块、本地服务器和调节模块中采集到的各关键参数的数据，根据被控变量的实时值与目标值之间的差距产生控制指令，并将所述控制指令发送到所述调节模块；
所述调节模块，根据所述控制模块(PLC)提供的控制指令，精确调节调节出风口风阀开度、风机频率和冷冻水流量，并返回各关键参数的数据到控制模块(PLC)；所述调节模块包括风机变频器、冷冻水泵变频器、出风口风阀、冷冻水阀、制冷主机出水温度设定和制冷主机台数设定；所述风机变频器用于控制风机频率，以调节送风量；所述冷冻水泵变频器用于控制水泵频率，以调节冷冻水流量；所述出风口风阀用于调节出风口风量；所述冷冻水阀用于调节冷冻水流量；所述制冷主机出水温度设定用于调节冷冻水出水温度；所述制冷主机台数设定用于启停制冷主机。所述风机变频器、出风口风阀由数据机房PLC控制；所述冷冻水泵变频器、冷冻水阀、制冷主机出水温度设定和制冷主机台数设定由冷源主机PLC控制。
6.根据权利要求5所述的一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节系统，其特征在于，还包括本地服务器；
所述本地服务器，用于收集并存储控制模块(PLC)与网络传感器模块上传的各参数数据、计算处理结果及控制指令，并将数据进行可视化展示。
7.根据权利要求5所述的一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节系统，所述控制模块(PLC)内置有空调风量调控模型，所述空调风量调控模型根据被控变量的实时值与目标值之间的差距产生控制指令，并将所述控制指令发送到所述调节模块。
8.根据权利要求7所述的一种基于IT设备负载变化的通信机楼空调三级调节系统，所述系统还包括以太网/5G/NB-IoT平台和云计算中心，所述以太网/5G/NB-IoT平台向下连接于所述网络传感器模块，向上连接本地服务器，本地服务器收集所述网络传感器模块和所述控制模块(PLC)产生的历史运行参数数据，然后通过网络传输给所述云计算中心，所述云计算中心基于历史运行参数数据进行云计算处理，并优化空调风量调控模型，然后将优化后的空调风量调控模型通过网络推送给所述控制模块(PLC)。
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