CN112065759B - 一种具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法及机箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法及机箱。通过阻隔结构在机箱内构建风道，并在每条所述风道的一端分别设置风扇，所述风道的另一端设置出风口；在所述风道中设置温度检测点与风速检测点；获取所述温度检测点的温度信号，获取所述风速检测点的风速信号，处理单元获取并根据所述温度信号和风速信号对所述风扇进行控制；所述处理单元根据所述风速信号判断所述风道是否发生阻塞，如果发生阻塞，则发出阻塞提醒。本发明通过对机箱内布置所述风道，每个所述风扇负责相应的所述风道的散热，根据每个所述风道内器件的散热情况来精准地有目的地控制每个所述风扇转动，从而实现高效的节能；根据所述风速信号确定所述风道是否阻塞。

Description

一种具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法及机箱
技术领域
本发明涉及服务器散热设计技术领域，尤其涉及一种具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法及机箱。
背景技术
在云计算和大数据时代，服务器成为重要的数据处理设备。而随着服务器的完善与发展，服务器的整机功耗也越来越高，一台通用服务器的功耗，从之前的几百瓦，慢慢上升到如今的几千瓦，这直接导致了公司运营成本增加，一般来说数据中心风扇的耗电约占总功耗的35%以上，如果能精确控制风扇，使风扇的功耗降低，则可以大大降低服务器的功耗，达到节能和节省成本的目的。
如果服务器在使用过程中机箱内部发生阻塞，现有的服务器无法识别出阻塞发生，一旦发生阻塞容易造成阻塞部位局部通风不畅，散热效果差，服务器器件长时间在高温下工作容易导致，器件损坏，也无法准确识别出来。而且服务器风扇速度的调控主要是通过确定温度与转速值之间的映射关系，在利用通过温度传感器测量机箱内的温度，通过所述温度和所述映射关系选择适当的转速值，通过所述转速值对风扇的转速进行控制，阻塞发生时，温度传感器靠近阻塞位置的话，温度传感器提供异常的温度值，服务器会选用较大的风速值，会造成风扇功耗的增加。
发明内容
本发明提供具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法，旨在解决现有技术中服务器无法检测服务器机箱内发生阻塞的情况，旨在实现根据散热情况服务器对风扇提供更加精准的调速，以达到节能的目的。
为实现上述目的，本发明提供一种具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法，包括：
通过阻隔结构在机箱内构建风道，并在每条所述风道的一端分别设置风扇，所述风道的另一端设置出风口；
在所述风道中设置温度检测点与风速检测点；
获取所述温度检测点的温度信号，获取所述风速检测点的风速信号，根据所述温度信号和风速信号对所述风扇进行控制；
根据所述风速信号判断所述风道是否发生阻塞，如果发生阻塞，则发出阻塞提醒。
优选地，在所述风道中所述主要发热器件的下游处设置至少一个所述温度检测点；
所述风速检测点的设置包括以下方式中的至少一种：
在所述主要发热器件的下游设置至少一个所述风速检测点；
在所述风道的每个板卡附近分别设置至少两个所述风速检测点；
在所述风道的中以设定的间隔均匀布置至少一个风速检测点。
优选地，在每个所述板卡附近分别设置至少两个所述风速检测点包括：在所述风道中所述板卡的上游设置的至少一个所述风速检测点，在所述风道中所述板卡的下游设置的至少一个所述风速检测点。
优选地，通过在所述温度检测点设置温度传感器以检测所述温度检测点的温度信号，在所述风速检测点设置风速传感器以检测所述风速检测点的风速信号。
优选地，所述主要发热器件下游的温度传感器将测量的所述温度信号传递给处理单元，所述处理单元通过所述温度信号和风速与温度的映射关系确定目标风速；
所述处理单元根据所述目标风速通过PID控制所述风扇的转速，直至所述主要发热器件下游的风速传感器测量的风速达到所述目标风速。
优选地，所述风速传感器将所述风速信号传递给处理单元，所述风扇将自身的转速信息传递给所述处理单元；
所述处理单元根据所述转速信息和转速风速映射关系确定参考风速；
所述处理单元将所述风速信号与相应的参考风速对比，如果对比结果超出预设的阈值范围，则说明测量所述风速信号的所述风速传感器所在的风道发生阻塞。
优选地，所述转速风速映射关系通过以下方式获取：
在未发生阻塞的所述风道内，所述处理单元控制所述风扇在设定时间内维持设定转速，测量所述设定转速下各个风速传感器的风速值；计算所述风速值的平均值，根据所述设定转速与所述平均值拟合出所述转速与风速映射关系。
本发明还提供一种实现机箱阻塞监测及风扇调速的程序，所述程序包括至少一条指令，所述指令实现所述的具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法。
本发明还提供一种具有机箱阻塞监测及精准调速机箱，包括用于形成风道的阻隔结构；
所述风道的一端设置有风扇，所述风道内设置有温度传感器和风速传感器；
所述风扇、所述温度传感器和所述风速传感器连接处理单元。
优选地，所述处理单元包括BMC和CPLD，所述BMC通过看门狗电路连接所述CPLD，所述CPLD设置有PWM发生模块，所述BMC通过PWM信道连接所述PWM发生模块的输入，所述PWM发生模块的输出电性连接所述风扇。
本申请提出的一种具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法及机箱具体有以下有益效果：
本发明提供的具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法通过所述阻隔结构形成风道，每个所述风道的一端设置所述风扇，这样所述服务器机箱内部通过所述风道实现区块化，每个所述风扇负责相应的所述风道的散热，根据每个所述风道内器件的散热情况来精准地有目的地控制每个所述风扇转动，从而实现高效的节能；
而且本发明提供的具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法通过所述风速传感器测量每个所述风道内的实际风速，通过所述转速风速映射关系确定参考风速，通过比较参考风速与实际风速的差值是否超出设定的阈值范围判断所述风道是否发生阻塞，检测到阻塞则所述处理单元发出阻塞提醒信息；维护人员根据阻塞提醒对所述风道进行清理，避免因阻塞而导致的所述风扇过度耗能和器件损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明实施例中具有机箱阻塞监测功能的精准调速机箱风道结构示意图；
图2是本发明实施例中风速传感器的引脚连接示意图；
图3是本发明实施例中处理单元与风扇的连接示意图；
图4是本发明实施例中具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法的流程图；
图5是本发明实施例中一种可行的风速与温度的映射关系示意图；
图6是本发明实施例中处理单元通过PID控制风扇的逻辑示意图。
图中标号及含义为：
1、风扇，2、温度传感器，3、风速传感器，4、阻隔结构。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种具有机箱阻塞监测及精准调速机箱，参阅图1所示，包括用于形成风道的阻隔结构4；具体实施过程中，所述阻隔结构呈平板状，多个所述阻隔结构之间相互平行设置，形成直线型的风道；
所述风道的一端设置有风扇1，所述风扇1设置有光电转速器，所述风道内设置有温度传感器2和风速传感器3；
具体实施过程中，在所述风道中的每个主要散热器件的下游设置至少一个温度传感器2；当每个所述主要散热器件的下游设置多个所述温度传感器2时，所述温度传感器2距离所述主要散热器件的散热面的距离相等，当处理数据时对每个所述主要散热器件对应的所有的所述温度传感器2的测量值取平均。
一种可行的风速传感器的设置方式为，在每个所述主要发热器件的下游设置至少一个所述风速传感器3。主要发热器件是散热保护的重点，在所述主要发热器件出发生阻塞时，设置在主要发热器件下游的风速传感器3能更好测量风速的变化。
一种可行的风速传感器的设置方式为，在所述风道的每个板卡的上游处设置至少一个所述风速传感器3，并在所述风道中的每个板卡的下游处设置至少一个所述风速传感器3。当风道发生阻塞时，阻塞往往发生在设置有板卡的位置，在所述板卡的附近设置所述风速传感器3，所述风速传感器测量的风速变化明显。
一种可行的风速传感器的设置方式为，在所述风道中以设置的间隔均匀布置所述风速传感器3。
一种可行的温度传感器的型号为TMP112AIDRLRT，一种可行的风速传感器的型号为POSIFA_PAV3015D，所述POSIFA_PAV3015D芯片的VOREG引脚通过电容C2接地，VDD引脚连接3.3V电源、所述3.3V电源通过电容C1接地以实现滤波，VSS引脚接地，VCM引脚通过电容C4接地，AN0引脚和AN1引脚之间设置电容C3，SCL和SDA引脚连接I2C总线。
所述风扇1、所述温度传感器2和所述风速传感器3连接处理单元。
一种可行的处理单元构成为：所述处理单元包括BMC和CPLD，所述温度传感器通过I2C总线连接所述BMC，所述风速传感器通过I2C总线连接所述BMC，对于每个所述主要散热器件的下游设置多个所述温度传感器2的情况，所述BMC获取每个所述主要散热器件的下游设置的所述温度传感器2测量的温度值并计算平均值，所述BMC根据所述平均值控制所述风扇1。
参阅图3所示，所述光电转速器通过I2C总线连接所述BMC；所述CPLD设置有PWM发生模块，所述PWM发生模块输出控制所述风扇转速的PWM，所述BMC通过PWM信道连接所述PWM发生模块的输入，所述PWM发生模块的输出电性连接所述风扇；所述BMC通过看门狗电路连接所述CPLD，所述CPLD检测所述看门狗电路的信号判断所述BMC是否挂死，如果所述BMC挂死，所述PWM发生模块根据设定脉冲频率产生控制所述风扇转速的PWM信号。
参阅图4所示，本发明提供本发明提供一种具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法，包括：
S100，通过阻隔结构在机箱内构建风道，并在每条所述风道的一端分别设置风扇，所述风道的另一端设置出风口；
S200，在所述风道中设置温度检测点与风速检测点；具体的，所述温度检测点的选取方式为在所述风道中所述主要发热器件的下游处设置至少一个所述温度检测点；
所述风速检测点的设置包括以下方式中的至少一种：
在所述主要发热器件的下游设置至少一个所述风速检测点；
在所述风道的每个板卡附近分别设置至少两个所述风速检测点；
在所述风道的中以设定的间隔均匀布置至少一个风速检测点。
其中，具体实施过程中，在所述主要发热器件的下游设置至少一个所述风速检测点包括在所述风道中所述板卡的上游设置的至少一个所述风速检测点，在所述风道中所述板卡的下游设置的至少一个所述风速检测点。
S300，获取所述温度检测点的温度信号，获取所述风速检测点的风速信号，根据所述温度信号和风速信号对所述风扇进行控制；
具体的包括：
在所述温度检测点设置温度传感器以检测所述温度检测点的温度信号；
在所述风速检测点设置风速传感器以检测所述风速检测点的风速信号；
所述主要发热器件下游的温度传感器将测量的所述温度信号传递给处理单元；
所述处理单元通过所述温度信号和风速与温度的映射关系确定目标风速；其中，每个所述风道的所述风速与温度的映射关系通过对每条所述风道进行风速温度关系试验获取，参阅图5所示，提供一种可行的风速与温度的映射关系。
参阅图6所示，所述处理单元将所述目标风速作为PID控制的输入，所述处理单元将所述风速信号作为PID控制的反馈输入，输入与反馈输入的差值输入所述PID控制器对控制风扇转速的PWM信号进行比例积分微分调节，所述PWM信号输入到所述风扇调整所述风扇转速，直至所述主要发热器件下游的风速传感器测量的风速达到所述目标风速达到稳定。
其中，具体实施过程中，当一条所述风道内包括多个主要发热器件时，所述温度检测点到主要发热器件的距离相等，获取所有的所述主要发热器件的目标风速，取所有的目标风速中最大值作为所述风扇输出的目标风速。
S400，根据所述风速判断所述风道是否发生阻塞，如果发生阻塞，则发出阻塞提醒。
具体的包括：
所述风速传感器通过总线将测量的所述风速信号传递给处理单元，
所述风扇通过总线将由光电转速传感器测量的自身的转速信息传递给所述处理单元；
所述处理单元根据所述转速信息和转速风速映射关系确定参考风速；
所述处理单元将所述风速信号与相应的参考风速对比，如果对比结果超出预设的阈值范围，则说明测量所述风速信号的所述风速传感器所在的风道发生阻塞，如果发生阻塞则所述处理单元通过网口向监控终端发送阻塞警报信息。
其中，所述转速风速映射关系通过以下方式获取：
在未发生阻塞的所述风道内，所述处理单元控制所述风扇在设定时间内维持设定转速，测量所述设定转速下各个风速传感器的风速值；计算所述风速值的平均值，根据所述设定转速与所述平均值拟合出所述转速与风速映射关系。
本发明还提供一种实现机箱阻塞监测及风扇调速的程序，所述程序包括至少一条指令，所述指令实现所述的具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了装置的单元权利要求中，这些装置中的个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法，其特征在于，包括
通过阻隔结构在机箱内构建风道，并在每条所述风道的一端分别设置风扇，所述风道的另一端设置出风口；
在所述风道中设置温度检测点与风速检测点，通过在所述温度检测点设置温度传感器以检测所述温度检测点的温度信号，在所述风速检测点设置风速传感器以检测所述风速检测点的风速信号；
根据所述温度信号和风速信号对所述风扇进行控制；
根据所述风速信号判断所述风道是否发生阻塞，如果发生阻塞，则发出阻塞提醒：风速传感器将所述风速信号传递给处理单元，所述风扇将自身的转速信息传递给所述处理单元；所述处理单元根据所述转速信息和转速风速映射关系确定参考风速；所述处理单元将所述风速信号与相应的参考风速对比，如果对比结果超出预设的阈值范围，则说明测量所述风速信号的所述风速传感器所在的风道发生阻塞，所述处理单元检测到发生阻塞则发出相应的阻塞提醒信息。
2.根据权利要求1所述的具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法，其特征在于，在所述风道中主要发热器件的下游处设置至少一个所述温度检测点；
在所述主要发热器件的下游设置至少一个所述风速检测点；
在所述风道的每个板卡附近分别设置至少两个所述风速检测点，在所述风道的两端分别设置至少一个所述风速检测点。
3.根据权利要求2所述的具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法，其特征在于，在每个所述板卡附近分别设置至少两个所述风速检测点包括：在所述风道中所述板卡的上游设置的至少一个所述风速检测点，在所述风道中所述板卡的下游设置的至少一个所述风速检测点。
4.根据权利要求2所述的具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法，其特征在于，所述主要发热器件下游的温度传感器将测量的所述温度信号传递给处理单元，所述处理单元通过所述温度信号和风速与温度的映射关系确定目标风速；
所述处理单元根据所述目标风速通过PID控制所述风扇的转速，直至所述主要发热器件下游的风速传感器测量的风速达到所述目标风速。
5.根据权利要求1所述的具有机箱阻塞监测功能的精准调速方法，其特征在于，所述转速风速映射关系通过以下方式获取：
在未发生阻塞的所述风道内，所述处理单元控制所述风扇在设定时间内维持设定转速，测量所述设定转速下各个风速传感器的风速值；计算所述风速值的平均值，根据所述设定转速与所述平均值拟合出所述转速风速映射关系。
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