CN111854014A - 一种用于数据中心冷源系统的智能控制方法及系统 - Google Patents

一种用于数据中心冷源系统的智能控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于数据中心冷源系统的智能控制方法及系统，包括获取板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB和最大工作频率NFUB、冷水机组的最大工作频率DFUB和数据中心的温控上限RTUB；用第一计数变量、第二计数变量、第三计数变量和第四计数变量，分别表征数据中心的外部环境温度低于NTUB的保持时长、数据中心的外部环境温度高于NTUB的保持时长、数据中心的内部环境温度高于RTUB的保持时长、数据中心的内部环境温度低于RTUB的保持时长。优点是：根据数据中心的内部环境温度和外部环境温度及其保持时长，智能控制板式换热器、冷水机组、蓄冷罐单个或联合制冷，为数据中心降温，使冷却效果更佳，冷却效率更高。

Description

一种用于数据中心冷源系统的智能控制方法及系统
技术领域
本发明涉及数据中心冷源控制领域，尤其涉及一种用于数据中心冷源系统的智能控制方法及系统。
背景技术
数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在internet网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。
数据中心存放着大量的服务器、存储、交换机、路由器等设备，并持续不间断的为客户提供互联网服务。由于设备在运行过程中会产生大量的热量，因此数据中心在温度方面的要求非常高，通常数据中心都会配备冷源系统，用于给数据中心降温，使数据中心保持在一个合适为温度范围，避免温度过高导致设备出现故障，从而影响数据中心的正常工作。
现有多冷源系统管理，往往依赖管理员，采用人工方式对板式换热器和冷水机组根据经验来控制。导致冷源设备的过度制冷，以及冷源设备的低效制冷，形成的电能浪费。而且，现有冷源系统智能控制技术，往往只针对冷水机组进行动态控制，缺乏多冷源联合智能控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于数据中心冷源系统的智能控制方法及系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于数据中心冷源系统的智能控制方法，冷源系统包括板式换热器、冷水机组和蓄冷罐；所述控制方法包括如下步骤
S1、获取板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB、板式换热器的最大工作频率NFUB、冷水机组的最大工作频率DFUB和数据中心的温控上限RTUB；
S2、每隔一分钟，分别获取一次数据中心的外部环境温度和数据中心的内部环境温度，每隔一分钟更新一次第一计数变量、第二计数变量、第三计数变量和第四计数变量，用该四个计数变量分别表征数据中心的外部环境温度低于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB的保持时长、数据中心的外部环境温度高于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB的保持时长、数据中心的内部环境温度高于数据中心温控上限RTUB的保持时长、数据中心的内部环境温度低于数据中心温控上限RTUB的保持时长；
S3、根据第一计数变量与第一预设时长的大小关系、第二计数变量与第二预设时长的大小关系、板式换热器的工作频率与板式换热器的最大工作频率NFUB的大小关系、冷水机组的工作频率与冷水机组的最大工作频率DFUB的大小关系，确定冷源系统的工作模式；并根据第三计数变量与第二预设时长的大小关系以及第四计数变量与第二预设时长的大小关系，确定冷源系统的各个工作模式中，板式换热器、冷水机组和蓄冷罐的工作状态。
优选的，步骤S2中，所述第一计数变量的更新操作为，当数据中心的外部环境温度低于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，第一计数变量加一，当数据中心的外部环境温度高于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，第一计数变量记为零；所述第二计数变量的更新操作为，当数据中心的外部环境温度低于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，第二计数变量记为零，当数据中心的外部环境温度高于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，第二计数变量加一；所述第三计数变量的更新操作为，当数据中心的内部环境温度高于数据中心温控上限RTUB时，第三计数变量加一，当数据中心的内部环境温度低于数据中心温控上限RTUB时，第三计数变量记为零；第四计数变量的更新操作为，当数据中心的内部环境温度低于数据中心温控上限RTUB时，第四计数变量加一，当数据中心的内部环境温度高于数据中心温控上限RTUB时，第四计数变量记为零。
优选的，步骤S3具体包括如下内容
A、若第一计数变量大于第一预设时长且板式换热器的工作频率低于换热器的最大工作频率NFUB，则冷源系统的工作模式设置为“自然制冷”模式；在此模式下，逐步递减冷水机组的工作频率直至为零，使冷水机组进入休眠状态，停止冷水机组的电制冷，同时，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则逐步递增板式换热器的工作频率，使用板式换热器为数据中心降温，当第四计数变量大于第二预设时长，则逐步降低板式换热器的工作频率，节约电能；
B、若第二计数变量大于第二预设时长且冷水机组的工作频率低于冷水机组的最大工作频率DFUB，则冷源系统的工作模式设置为“电制冷”模式；在此模式下，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则逐步递增冷水机组的工作频率，为数据中心降温，当第四计数变量大于第二预设时长，则逐步递减冷水机组的工作频率，节约电能；
C、若第一计数变量大于第一预设时长且板式换热器的工作频率等于板式换热器的最大工作频率NFUB，则冷源系统的工作模式设置为“自然制冷+电制冷”模式；在此模式下，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则逐步递增冷水机组的工作频率，为数据中心降温，当第四计数变量大于第二预设时长，则逐步递减冷水机组的工作频率，节约电能；当冷水机组的工作频率递减至零，则冷水机组进入休眠状态；
D、若第二计数变量大于第二预设时长，逐步递减板式换热器的工作频率直至为零，使板式换热器进入休眠状态，停止板式换热器的自然制冷；
E、若第二计数变量大于第二预设时长且冷水机组的工作频率等于冷水机组的最大工作频率DFUB，则冷源系统的工作模式设置为“电制冷+应急制冷”模式；在此模式下，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则启动蓄冷罐进行应急制冷，同时向数据中心的运维人员发送制冷能力不足的警告信息；当第四计数变量大于第二预设时长，则关闭蓄冷罐停止应急制冷；
F、若第一计数变量大于第一预设时长、板式换热器的工作频率等于板式换热器的最大工作频率NFUB且冷水机组的工作频率等于冷水机组的最大工作频率DFUB，则冷源系统的工作模式设置为“自然制冷+电制冷+应急制冷”模式；在此模式下，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则启动蓄冷罐进行应急制冷，同时向数据中心的运维人员发送制冷能力不足的警告信息；当第四计数变量大于第二预设时长，则关闭蓄冷罐停止应急制冷。
优选的，当冷源系统的工作模式为“电制冷”或“自然制冷+电制冷”模式时，实时获取数据中心的内部环境温度，当冷水机组的工作频率等于冷水机组的最大工作频率DFUB仍无法降低数据中心的内部环境温度时，则启动蓄冷罐进行应急制冷，为数据中心降温。
本发明的目的还在于提供一种用于数据中心冷源系统的智能控制系统，所述控制系统用于实现上述任一所述的控制方法，所述控制系统包括，
外部环境温度测量子系统；用于获取数据中心的外部环境温度；所述外部环境温度测量子系统包括至少四个第一温度传感器，各所述第一温度传感器分别悬挂安装在数据中心外侧顶部的四角；
内部环境温度测量子系统；用于获取数据中心的内部环境温度；所述内部环境温度测量子系统包括多个第二温度传感器，数据中心的每个机柜内至少安装有一个第二温度传感器；
智能主控子系统；包括温度监测单元和微处理单元，所述温度监测单元用于对数据中心的外部环境温度和所述中心的内部环境温度的保持时长分别进行统计；所述微处理单元用于根据外部环境温度测量子系统、内部环境温度测量子系统以及温度检测单元反馈的数据，设置冷源系统的工作模式，并根据相应的工作模式调节冷却水组的工作频率、板式换热器的工作频率以及蓄冷罐的启停；
冷源控制子系统；用于根据智能控制子系统发出的指令，分别控制板式换热器、冷水机组和蓄冷罐的工作状态；
数据中转子系统；包括第一数据中转设备和第二数据中转设备，第一数据中转设备有线连接各个第一温度传感器，并将获取的各个第一温度传感器的读数无线传输给智能主控子系统；第二数据中转设备无线连接各个第二温度传感器，并将获取的各个第二温度传感器的读数无线传输给智能主控子系统。
优选的，所述数据中心的外部环境温度为所有第一温度传感器读数的平均值；若某个第一温度传感器与其他任意一个第一温度传感器之间的差值大于0.5，且除该第一温度传感器之外，其他任意两个第一温度传感器读数之差都小于或等于0.5，则剔除该第一温度传感器的读数，并向数据中心的运维人员发出该第一温度传感器故障的告警信息。
优选的，所述数据中心的内部环境温度为所有第二温度传感器读数的平均值；若某个第二温度传感器与其他任意一个第二温度传感器之间的差值大于1，且除该第二温度传感器之外，其他任意两个第二温度传感器读数之差都小于或等于1，则剔除该第二温度传感器的读数，并向数据中心的运维人员发出该第二温度传感器故障的告警信息。
本发明的有益效果是：本发明的控制方法及系统能够根据数据中心的内部环境温度和外部环境温度及其保持时长，智能控制冷源系统里的板式换热器、冷水机组、蓄冷罐单个或联合制冷，为数据中心降温，避免冷源设备的过度制冷，以及冷源设备的低效制冷，使冷却效果更佳，冷却效率更高。
附图说明
图1是本发明实施例中控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，本实施例中，提供了一种用于数据中心冷源系统的智能控制方法，冷源系统包括板式换热器、冷水机组和蓄冷罐；所述控制方法包括如下步骤
S1、获取板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB、板式换热器的最大工作频率NFUB、冷水机组的最大工作频率DFUB和数据中心的温控上限RTUB；
S2、每隔一分钟，分别获取一次数据中心的外部环境温度和数据中心的内部环境温度，每隔一分钟更新一次第一计数变量、第二计数变量、第三计数变量和第四计数变量，用该四个计数变量分别表征数据中心的外部环境温度低于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB的保持时长、数据中心的外部环境温度高于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB的保持时长、数据中心的内部环境温度高于数据中心温控上限RTUB的保持时长、数据中心的内部环境温度低于数据中心温控上限RTUB的保持时长；
S3、根据第一计数变量与第一预设时长的大小关系、第二计数变量与第二预设时长的大小关系、板式换热器的工作频率与板式换热器的最大工作频率NFUB的大小关系、冷水机组的工作频率与冷水机组的最大工作频率DFUB的大小关系，确定冷源系统的工作模式；并根据第三计数变量与第二预设时长的大小关系以及第四计数变量与第二预设时长的大小关系，确定冷源系统的各个工作模式中，板式换热器、冷水机组和蓄冷罐的工作状态。
本实施例中，步骤S1中，通过板式换热器工作参数说明，获得板式换热器的自然制冷工作温度上限，记为NTUB；获得板式换热器的最大工作频率，记为NFUB；通过冷水机组工作参数说明，获得冷水机组的最大工作频率，记为DFUB；根据制冷与空调工程协会的“数据处理环境热准则”，获得数据中心机房温控上限，记为RTUB。
本实施例中，步骤S2中，所述第一计数变量的更新操作为，当数据中心的外部环境温度低于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，第一计数变量加一，当数据中心的外部环境温度高于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，第一计数变量记为零；所述第二计数变量的更新操作为，当数据中心的外部环境温度低于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，第二计数变量记为零，当数据中心的外部环境温度高于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，第二计数变量加一；所述第三计数变量的更新操作为，当数据中心的内部环境温度高于数据中心温控上限RTUB时，第三计数变量加一，当数据中心的内部环境温度低于数据中心温控上限RTUB时，第三计数变量记为零；第四计数变量的更新操作为，当数据中心的内部环境温度低于数据中心温控上限RTUB时，第四计数变量加一，当数据中心的内部环境温度高于数据中心温控上限RTUB时，第四计数变量记为零。
步骤S2中四个计数变量的更新操作如下，
1、第一计数变量CT1操作如下：
当外部环境温度低于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，CT1＝CT1+1；当外部环境温度高于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，CT1＝0；
2、第二计数变量CT2操作如下：
当外部环境温度高于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，CT2＝CT2+1；当外部环境温度低于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，CT2＝0；
3、第三计数变量CT3操作如下：
当内部环境温度高于数据中心机房温控上限RTUB时，CT3＝CT3+1；当内部环境温度低于数据中心机房温控上限RTUB时，CT3＝0；
4、第四计数变量CT4操作如下：
当内部环境温度低于数据中心机房温控上限RTUB时，CT4＝CT4+1；当内部环境温度高于数据中心机房温控上限RTUB时，CT4＝0。
本实施例中，步骤S3具体包括如下内容
A、若第一计数变量大于第一预设时长且板式换热器的工作频率低于换热器的最大工作频率NFUB，则冷源系统的工作模式设置为“自然制冷”模式；在此模式下，逐步递减冷水机组的工作频率直至为零，使冷水机组进入休眠状态，停止冷水机组的电制冷，同时，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则逐步递增板式换热器的工作频率，使用板式换热器为数据中心降温，当第四计数变量大于第二预设时长，则逐步降低板式换热器的工作频率，节约电能；
B、若第二计数变量大于第二预设时长且冷水机组的工作频率低于冷水机组的最大工作频率DFUB，则冷源系统的工作模式设置为“电制冷”模式；在此模式下，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则逐步递增冷水机组的工作频率，为数据中心降温，当第四计数变量大于第二预设时长，则逐步递减冷水机组的工作频率，节约电能；
C、若第一计数变量大于第一预设时长且板式换热器的工作频率等于板式换热器的最大工作频率NFUB，则冷源系统的工作模式设置为“自然制冷+电制冷”模式；在此模式下，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则逐步递增冷水机组的工作频率，为数据中心降温，当第四计数变量大于第二预设时长，则逐步递减冷水机组的工作频率，节约电能；当冷水机组的工作频率递减至零，则冷水机组进入休眠状态；
D、若第二计数变量大于第二预设时长，逐步递减板式换热器的工作频率直至为零，使板式换热器进入休眠状态，停止板式换热器的自然制冷；
E、若第二计数变量大于第二预设时长且冷水机组的工作频率等于冷水机组的最大工作频率DFUB，则冷源系统的工作模式设置为“电制冷+应急制冷”模式；在此模式下，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则启动蓄冷罐进行应急制冷，同时向数据中心的运维人员发送制冷能力不足的警告信息；当第四计数变量大于第二预设时长，则关闭蓄冷罐停止应急制冷；
F、若第一计数变量大于第一预设时长、板式换热器的工作频率等于板式换热器的最大工作频率NFUB且冷水机组的工作频率等于冷水机组的最大工作频率DFUB，则冷源系统的工作模式设置为“自然制冷+电制冷+应急制冷”模式；在此模式下，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则启动蓄冷罐进行应急制冷，同时向数据中心的运维人员发送制冷能力不足的警告信息；当第四计数变量大于第二预设时长，则关闭蓄冷罐停止应急制冷。
本实施例中，当冷源系统的工作模式为“电制冷”或“自然制冷+电制冷”模式时，实时获取数据中心的内部环境温度，当冷水机组的工作频率等于冷水机组的最大工作频率DFUB仍无法降低数据中心的内部环境温度时，则启动蓄冷罐进行应急制冷，为数据中心降温。
步骤S3具体为，综合外部环境温度、内部环境温度、板式换热器工作频率、冷水机组工作频率，进行冷源系统工作模式设置；其中包括六个判断条件，
CON1：通过数据中心的外部环境温度，判断是否满足“CT1大于第一预设时长”条件；
CON2：通过数据中心的外部环境温度，判断是否满足“CT2大于第一预设时长”条件；
CON3：通过板式换热器的工作频率，判断是否满足“板式换热器的工作频率低于NFUB”条件；
CON4：通过板式换热器的工作频率，判断是否满足“板式换热器的工作频率等于NFUB”条件；
CON5：通过冷水机组的工作频率，判断是否满足“冷水机组的工作频率低于DFUB”条件；
CON6：通过冷水机组的工作频率，判断是否满足“冷水机组的工作频率等于DFUB”条件。
若CON1和CON3条件满足，则向冷水机组智能控制面板的冷却水循环泵的工作频率步进递减脉冲输入发送脉冲命令，降低冷却水循环泵的工作频率至0，使得冷水机组进入休眠状态，停止冷水机组的电制冷。
若满足CON1和CON3，则冷源系统工作模式设置为“自然制冷”模式。
若满足CON1和CON3，则利用自然冷源对蓄冷罐进行充冷。
若满足CON1和CON4条件，则冷源系统工作模式设置为“自然制冷+电制冷”模式。
若满足CON1、CON4和CON6，则冷源系统工作模式设置为“自然制冷+电制冷+应急制冷”模式。
若满足CON2，则逐步降低板式换热器的工作频率至0，使得板式换热器进入休眠状态，停止板式换热器的自然制冷。
若满足CON2和CON5，则冷源系统工作模式设置为“电制冷”模式。
若满足CON2和CON6，则冷源系统工作模式设置为“电制冷+应急制冷”模式。
针对冷源系统的各个工作模式还存在如下详细的控制过程：
1、当冷源系统处于“自然制冷”模式时。
根据数据中心内部环境温度实测数据，当内部环境温度超过数据中心温控上限RTUB一定时间之后，数据中心使用板式换热器的自然制冷进行降温。板式换热器的制冷能力由冷却水循环泵的工作频率决定。由于外部环境温度波动，以及数据中心中的服务器负载波动。根据数据中心内部环境温度实测数据，动态调整冷却塔冷却风扇的工作频率，减少板式换热器电能消耗。具体为，通过获取数据中心的内部环境温度，判断是否满足“CT3大于第二预设时长”条件；若满足该条件，向板式换热器的冷却塔冷却风扇步进递增脉冲输入发送脉冲命令，增加冷却塔冷却风扇的工作频率，提高板式换热器的制冷能力，满足数据中心机房内部环境温度要求。通过获取数据中心的内部环境温度，判断是否满足“CT4大于第二预设时长”条件。若满足该条件，向板式换热器的冷却塔冷却风扇步进递减脉冲输入发送脉冲命令，降低冷却塔冷却风扇的工作频率，降低板式换热器的制冷能力，节约电能消耗。
在该过程中，板式换热器冷却塔冷却风扇的工作频率步进递增是有上限的，显然到达上限时，板式换热器的制冷能力达到极限，此时通过实测数据中心的内部环境温度发现未能满足数据中心机房内部环境温度要求，则冷源系统进一步采用冷水机组的电制冷，加强数据中心制冷效果。当板式换热器冷却塔冷却风扇的工作频率步进递减至0时，板式换热器则进入休眠状态。
2、当冷源系统处于“电制冷”模式或“自然制冷+电制冷”模式时。
根据数据中心内部环境温度实测数据，当内部环境温度增加到数据中心温控上限RTUB时，数据中心使用冷水机组的电制冷进行降温。冷水机组的制冷能力由冷却水循环泵的工作频率决定。由于外部环境温度波动，以及数据中心中的服务器负载波动。根据数据中心内部环境温度实测数据，动态调整冷却水循环泵的工作频率，减少冷水机组电能消耗。具体为，通过获取数据中心的内部环境温度，判断是否满足“CT3大于第二预设时长”条件；若满足该条件，向冷水机组的冷却水循环泵步进递增脉冲输入发送脉冲命令，增加冷却水循环泵的工作频率，提高冷水机组的制冷能力，满足数据中心机房内部环境温度要求。通过获取数据中心的内部环境温度，判断是否满足“CT4大于第二预设时长”条件；若满足该条件，向冷水机组的冷却水循环泵步进递减脉冲输入发送脉冲命令，降低冷却水循环泵的工作频率，降低冷水机组的制冷能力，节约电能消耗。
该过程中，冷水机组冷水循环泵的工作频率步进递增是有上限的，显然到达上限时，冷水机组的制冷能力达到极限，此时通过实测数据中心的内部环境温度发现未能满足数据中心机房内部环境温度要求，则冷源系统进一步采用蓄冷罐的应急制冷，加强数据中心制冷效果。工作频率步进递减至0时，冷水机组冷水循环泵的冷水机组实际处于休眠状态。
3、当冷源系统处于“电制冷+应急制冷”模式或“自然制冷+电制冷+应急制冷”模式时。
根据数据中心内部环境温度实测数据，当内部环境温度增加到数据中心温控上限RTUB时，数据中心启动蓄冷罐进行应急制冷。具体为，通过获取数据中心的内部环境温度，判断是否满足“CT3大于第二预设时长”条件；若满足该条件，向蓄冷罐发送启动命令，启动蓄冷罐进行应急制冷；同时，向数据中心的运维人员发送制冷能力不足告警信息。通过获取数据中心的内部环境温度，判断是否满足“CT4大于第二预设时长”条件；若满足该条件，向蓄冷罐输入发送关机命令，关闭蓄冷罐停止应急制冷。
本实施例中，所述第一预设时长和所述第二预设时长可以根据经验值进行设定，一般的可以把第一预设时长设置为30分钟，第二预设时长设置为15分钟。
实施例二
本实施例中，提供了一种用于数据中心冷源系统的智能控制系统，所述控制系统用于实现控制方法，所述控制系统包括，
外部环境温度测量子系统；用于获取数据中心的外部环境温度；所述外部环境温度测量子系统包括至少四个第一温度传感器，各所述第一温度传感器分别悬挂安装在数据中心外侧顶部的四角；第一温度传感器在安装的时候可以在数据中心的建筑顶部四个角分别安装一个1m长的支架，将各个第一温度传感器分别悬挂在各个支架上。
内部环境温度测量子系统；用于获取数据中心的内部环境温度；所述内部环境温度测量子系统包括多个第二温度传感器，数据中心的每个机柜内至少安装有一个第二温度传感器；第二温度传感器可以安装在机柜壁上且必须远离冷却设备出风口；各个第二温度传感器的离地距离可以自由设置，比如0.5m、1m、1.5m，以便采集不同气流层的温度。
智能主控子系统；包括温度监测单元和微处理单元，所述温度监测单元用于对数据中心的外部环境温度和所述中心的内部环境温度的保持时长分别进行统计；所述微处理单元用于根据外部环境温度测量子系统、内部环境温度测量子系统以及温度检测单元反馈的数据，设置冷源系统的工作模式，并根据相应的工作模式调节冷却水组的工作频率、板式换热器的工作频率以及蓄冷罐的启停；
冷源控制子系统；用于根据智能控制子系统发出的指令，分别控制板式换热器、冷水机组和蓄冷罐的工作状态；冷源控制子系统由各种冷源设备的智能控制面板组成；其中板式换热器的智能控制面板包含2个控制输入：冷却塔冷却风扇的工作频率步进递增脉冲输入，冷却塔冷却风扇的工作频率步进递减脉冲输入。冷水机组的智能控制面板包含2个控制输入：冷却水循环泵的工作频率步进递增脉冲输入，冷却水循环泵的工作频率步进递减脉冲输入。蓄冷罐的智能控制面板包含2个控制输入：蓄冷罐启停开关输入，蓄冷罐充冷开关输入。
数据中转子系统；包括第一数据中转设备和第二数据中转设备，第一数据中转设备有线连接各个第一温度传感器，并将获取的各个第一温度传感器的读数4G无线传输方式传输给智能主控子系统；第二数据中转设备无线连接各个第二温度传感器，并将获取的各个第二温度传感器的读数通过4G无线传输方式传输给智能主控子系统。
本实施例中，所述数据中心的外部环境温度为所有第一温度传感器读数的平均值；若某个第一温度传感器与其他任意一个第一温度传感器之间的差值大于0.5，且除该第一温度传感器之外，其他任意两个第一温度传感器读数之差都小于或等于0.5，则剔除该第一温度传感器的读数，并向数据中心的运维人员发出该第一温度传感器故障的告警信息。
每隔一分钟获取一次数据中心的外部环境温度，每次获取都包括四个第一温度传感器的读数，将这四个第一温度传感器的读数进行数据融合，即可获取最终的数据中心的外部环境温度。具体操作为，例如，4个第一温度传感器获得温度数据是{8.5、8.3、25.3、8.5}；根据第一温度传感器的测量精度，任意两个值之差在0.5之内算数据相同。例如8.5、8.3、8.5作为3个相同的测量数据，实际值为三者均值8.4；然后通过多数表决可知，实际温度数据为8.4。若测得的温度数据中存在不同数值，如多数表决淘汰的25.3,则向数据中心的运维人员发送第三个第一温度传感器故障告警信息。
本实施例中，所述数据中心的内部环境温度为所有第二温度传感器读数的平均值；若某个第二温度传感器与其他任意一个第二温度传感器之间的差值大于1，且除该第二温度传感器之外，其他任意两个第二温度传感器读数之差都小于或等于1，则剔除该第二温度传感器的读数，并向数据中心的运维人员发出该第二温度传感器故障的告警信息。每隔一分钟获取一次数据中心的内部环境温度，每次获取都包括多个第二温度传感器的读数，将所有的第二温度传感器的读数进行数据融合，即可获取最终的数据中心的外部环境温度。具体操作为，例如，4个第二温度传感器获得温度数据是{20.7,25.7,21.1,20.9}；根据传感器的测量精度以及机房内温度分布的差异性，任意两个值之差在1之内算数据相同。例如20.7,21.1,20.9作为3个相同的测量数据，实际值为三者均值20.9；然后通过多数表决可知，实际温度数据为20.9。若测得的温度数据中存在不同数值，如多数表决淘汰的25.7,则向数据中心的运维人员发送第二个第二温度传感器故障告警信息。
实施例三
本实施例中，举例说明说明冷源系统智能控制方法从夜间到白天的实施过程。
当数据中心处于夜间工作状态时，由于太阳辐射减少，外部环境温度较低，低于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB。此时通过板式换热器，利用空气自然冷源进行数据中心降温。
板式换热器的制冷能力由冷却塔冷却风扇的工作频率决定。根据数据中心内部环境温度实测数据，可以进一步动态调整冷却塔冷却风扇的工作频率，减少板式换热器电能消耗。
当数据中心由夜间工作状态进入日间工作状态，由于太阳辐射逐渐增加，外部环境温度增加，利用空气自然冷源进行数据中心降温效率逐渐降低。当板式换热器处于最大工作频率NFUB仍不能满足制冷要求，即内部环境温度高于数据中心机房温控上限RTUB时，启动冷水机组。此时，数据中心联合使用板式换热器的自然制冷和冷水机组的电制冷进行降温。
随着，外部环境温度增加，超过板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB，利用空气自然冷源进行数据中心降温能效低于电制冷。此时强制板式换热器进入休眠状态，利用冷水机组的电制冷进行降温。
冷水机组的制冷能力由冷却水循环泵的工作频率决定。根据数据中心内部环境温度实测数据，可以根据实测温度进一步动态调整冷却水循环泵的工作频率，减少冷水机组电能消耗。
当数据中心的服务器长时间处于高负载工作状态，数据中心的内部环境温度将逐步增加。当冷水机组处于最大工作频率DFUB仍不能满足制冷要求，即内部环境温度高于数据中心机房温控上限RTUB时，启动蓄冷罐。此时，数据中心联合使用冷水机组的电制冷和蓄冷罐的应急制冷进行降温。
当数据中心的服务器高负载工作状态结束，数据中心的内部环境温度将逐步回落。当内部环境温度低于数据中心机房温控上限RTUB时，关闭蓄冷罐。此时，数据中心仅仅依靠冷水机组的电制冷进行降温。
当数据中心由日间工作状态进入夜间工作状态，由于太阳辐射逐渐减少，外部环境温度降低。当外部环境温度低于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB。此时强制冷水机组进入休眠状态，通过板式换热器，利用空气自然冷源进行数据中心降温。如此往复循环，实现对数据中心的白天及夜晚不同情况下的降温效果，保证数据中心的正常工作状态。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明提供一种用于数据中心冷源系统的智能控制方法及系统，能够根据数据中心的内部环境温度和外部环境温度及其保持时长，智能控制冷源系统里的板式换热器、冷水机组、蓄冷罐单个或联合制冷，为数据中心降温，避免冷源设备的过度制冷，以及冷源设备的低效制冷，使冷却效果更佳，冷却效率更高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出当干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于数据中心冷源系统的智能控制方法，冷源系统包括板式换热器、冷水机组和蓄冷罐；其特征在于：所述控制方法包括如下步骤
S1、获取板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB、板式换热器的最大工作频率NFUB、冷水机组的最大工作频率DFUB和数据中心的温控上限RTUB；
S2、每隔一分钟，分别获取一次数据中心的外部环境温度和数据中心的内部环境温度，每隔一分钟更新一次第一计数变量、第二计数变量、第三计数变量和第四计数变量，用该四个计数变量分别表征数据中心的外部环境温度低于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB的保持时长、数据中心的外部环境温度高于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB的保持时长、数据中心的内部环境温度高于数据中心温控上限RTUB的保持时长、数据中心的内部环境温度低于数据中心温控上限RTUB的保持时长；
S3、根据第一计数变量与第一预设时长的大小关系、第二计数变量与第二预设时长的大小关系、板式换热器的工作频率与板式换热器的最大工作频率NFUB的大小关系、冷水机组的工作频率与冷水机组的最大工作频率DFUB的大小关系，确定冷源系统的工作模式；并根据第三计数变量与第二预设时长的大小关系以及第四计数变量与第二预设时长的大小关系，确定冷源系统的各个工作模式中，板式换热器、冷水机组和蓄冷罐的工作状态。
2.根据权利要求1所述的用于数据中心冷源系统的智能控制方法，其特征在于：步骤S2中，所述第一计数变量的更新操作为，当数据中心的外部环境温度低于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，第一计数变量加一，当数据中心的外部环境温度高于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，第一计数变量记为零；所述第二计数变量的更新操作为，当数据中心的外部环境温度低于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，第二计数变量记为零，当数据中心的外部环境温度高于板式换热器的自然制冷工作温度上限NTUB时，第二计数变量加一；所述第三计数变量的更新操作为，当数据中心的内部环境温度高于数据中心温控上限RTUB时，第三计数变量加一，当数据中心的内部环境温度低于数据中心温控上限RTUB时，第三计数变量记为零；第四计数变量的更新操作为，当数据中心的内部环境温度低于数据中心温控上限RTUB时，第四计数变量加一，当数据中心的内部环境温度高于数据中心温控上限RTUB时，第四计数变量记为零。
3.根据权利要求2所述的用于数据中心冷源系统的智能控制方法，其特征在于：步骤S3具体包括如下内容
A、若第一计数变量大于第一预设时长且板式换热器的工作频率低于换热器的最大工作频率NFUB，则冷源系统的工作模式设置为“自然制冷”模式；在此模式下，逐步递减冷水机组的工作频率直至为零，使冷水机组进入休眠状态，停止冷水机组的电制冷，同时，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则逐步递增板式换热器的工作频率，使用板式换热器为数据中心降温，当第四计数变量大于第二预设时长，则逐步降低板式换热器的工作频率，节约电能；
B、若第二计数变量大于第二预设时长且冷水机组的工作频率低于冷水机组的最大工作频率DFUB，则冷源系统的工作模式设置为“电制冷”模式；在此模式下，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则逐步递增冷水机组的工作频率，为数据中心降温，当第四计数变量大于第二预设时长，则逐步递减冷水机组的工作频率，节约电能；
C、若第一计数变量大于第一预设时长且板式换热器的工作频率等于板式换热器的最大工作频率NFUB，则冷源系统的工作模式设置为“自然制冷+电制冷”模式；在此模式下，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则逐步递增冷水机组的工作频率，为数据中心降温，当第四计数变量大于第二预设时长，则逐步递减冷水机组的工作频率，节约电能；当冷水机组的工作频率递减至零，则冷水机组进入休眠状态；
D、若第二计数变量大于第二预设时长，逐步递减板式换热器的工作频率直至为零，使板式换热器进入休眠状态，停止板式换热器的自然制冷；
E、若第二计数变量大于第二预设时长且冷水机组的工作频率等于冷水机组的最大工作频率DFUB，则冷源系统的工作模式设置为“电制冷+应急制冷”模式；在此模式下，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则启动蓄冷罐进行应急制冷，同时向数据中心的运维人员发送制冷能力不足的警告信息；当第四计数变量大于第二预设时长，则关闭蓄冷罐停止应急制冷；
F、若第一计数变量大于第一预设时长、板式换热器的工作频率等于板式换热器的最大工作频率NFUB且冷水机组的工作频率等于冷水机组的最大工作频率DFUB，则冷源系统的工作模式设置为“自然制冷+电制冷+应急制冷”模式；在此模式下，实时获取数据中心的内部环境温度，当第三计数变量大于第二预设时长，则启动蓄冷罐进行应急制冷，同时向数据中心的运维人员发送制冷能力不足的警告信息；当第四计数变量大于第二预设时长，则关闭蓄冷罐停止应急制冷。
4.根据权利要求3所述的用于数据中心冷源系统的智能控制方法，其特征在于：当冷源系统的工作模式为“电制冷”或“自然制冷+电制冷”模式时，实时获取数据中心的内部环境温度，当冷水机组的工作频率等于冷水机组的最大工作频率DFUB仍无法降低数据中心的内部环境温度时，则启动蓄冷罐进行应急制冷，为数据中心降温。
5.一种用于数据中心冷源系统的智能控制系统，所述控制系统用于实现上述权利要求1至4任一所述的控制方法，其特征在于：所述控制系统包括，
外部环境温度测量子系统；用于获取数据中心的外部环境温度；所述外部环境温度测量子系统包括至少四个第一温度传感器，各所述第一温度传感器分别悬挂安装在数据中心外侧顶部的四角；
内部环境温度测量子系统；用于获取数据中心的内部环境温度；所述内部环境温度测量子系统包括多个第二温度传感器，数据中心的每个机柜内至少安装有一个第二温度传感器；
智能主控子系统；包括温度监测单元和微处理单元，所述温度监测单元用于对数据中心的外部环境温度和所述中心的内部环境温度的保持时长分别进行统计；所述微处理单元用于根据外部环境温度测量子系统、内部环境温度测量子系统以及温度检测单元反馈的数据，设置冷源系统的工作模式，并根据相应的工作模式调节冷却水组的工作频率、板式换热器的工作频率以及蓄冷罐的启停；
冷源控制子系统；用于根据智能控制子系统发出的指令，分别控制板式换热器、冷水机组和蓄冷罐的工作状态；
数据中转子系统；包括第一数据中转设备和第二数据中转设备，第一数据中转设备有线连接各个第一温度传感器，并将获取的各个第一温度传感器的读数无线传输给智能主控子系统；第二数据中转设备无线连接各个第二温度传感器，并将获取的各个第二温度传感器的读数无线传输给智能主控子系统。
6.根据权利要求5所述的用于数据中心冷源系统的智能控制系统，其特征在于：所述数据中心的外部环境温度为所有第一温度传感器读数的平均值；若某个第一温度传感器与其他任意一个第一温度传感器之间的差值大于0.5，且除该第一温度传感器之外，其他任意两个第一温度传感器读数之差都小于或等于0.5，则剔除该第一温度传感器的读数，并向数据中心的运维人员发出该第一温度传感器故障的告警信息。
7.根据权利要求5所述的用于数据中心冷源系统的智能控制系统，其特征在于：所述数据中心的内部环境温度为所有第二温度传感器读数的平均值；若某个第二温度传感器与其他任意一个第二温度传感器之间的差值大于1，且除该第二温度传感器之外，其他任意两个第二温度传感器读数之差都小于或等于1，则剔除该第二温度传感器的读数，并向数据中心的运维人员发出该第二温度传感器故障的告警信息。
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