CN115031314A - 用于无人值守机房的节能控制系统 - Google Patents

用于无人值守机房的节能控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于无人值守机房的节能控制系统，包括传感器组、节能控制装置、新风机及空调，所述传感器组、空调分别于所述节能控制装置连接。本发明通过温度预测模型，得到环境温度未来发展趋势，提前联动开启新风和空调等设备，节能同时保障其他设备安全运行；并利用室内外温度差，新风与空调动态开启，利用新风能耗远低于空调的特性，实现节能运行；综合考虑消防烟感和红外灯控，具有安全节能特性。

Description

用于无人值守机房的节能控制系统
技术领域
本发明属于控制技术领域，具体涉及一种用于无人值守机房的节能控制系统。
背景技术
机房需要大量电力维持服务器、通讯设备、储存设备、冷却系统等基础设施的运行，能耗和碳排放增长迅速。在中国力争实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的背景下，机房正面临严峻的节能降耗和温室气体排放挑战，如何实现绿色低碳高质量发展尤其值得关注。目前，电信、广电、电力等行业，有很多边缘无人值守机房，它们数量多、分布广，并且常年24小时运行，内部没有精密空调，只有常年开着的普通空调。
相关技术中，部分机房建设了动力环境监控系统，能够远程监测与控制。即使有了动力环境监控系统，可以远程控制普通空调、新风、照明等开关，最新的监控系统也实现了定时设备动作或者温度联动设备动作的功能。因为缺少多维度的节能措施和算法联动，导致可能出现环境温度调节变化幅度大，临界区间反复联动动作，影响设备寿命，总体节能效果差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于无人值守机房的节能控制系统，以解决现有技术中环境温度调节变化幅度大，临界区间反复联动动作，影响设备寿命，总体节能效果差的问题。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种用于无人值守机房的节能控制系统，包括：传感器组、节能控制装置、新风机及空调，所述传感器组、空调分别于所述节能控制装置连接；
所述传感器组用于采集机房的室内温度和室外温度；
所述节能控制装置中预设超限联动上限值和超限联动下限值；
所述节能控制装置用于根据所述室内温度通过温度预测模型预测第一预设时间段后的室内预测温度，根据室内温度、室外温度以及室内预测温度与超限联动上限值和超限联动下限值的比较结果进行节能控制；所述节能控制包括：
如果所述室内温度大于超限联动下限值，则判断所述室内预测温度是否大于超限联动上限值，否则，关闭新风机并初始化传感器组；
若所述室内预测温度大于超限联动上限值，则判断室内温度与室外温度的差的绝对值是否大于第一预设值且所述室外温度小于超限联动上限值与第二预设值的差，若是，则打开新风机；若不是，则打开空调的制冷模块并关闭新风机；
在打开新风机后，当采集到的室内温度大于超限联动上限值时，打开空调的制冷模块，否则，判断室内温度是否小于超限联动上限值与第一预设值的差，若是，则关闭空调并初始化传感器组，若不是，则直接初始化传感器组。
进一步的，所述传感器组还包括：
设置于机房内的室内温度传感器，以及设置于机房外的室外温度传感器；
所述室内温度传感器用于采集机房的室内温度，所述室外温度传感器用于采集机房的室外温度，所述室内温度传感器、室外温度传感器分别与所述节能控制装置连接。
进一步的，所述传感器组还包括：
烟感探测器和摄像头，设置于机房内，用于采集烟雾数据；
所述烟感探测器和摄像头分别与所述节能控制装置连接；
所述节能控制装置中设有烟雾阈值，当采集的烟雾浓度大于烟雾阈值时，所述节能控制装置控制所述摄像头对机房内进行抓拍，并向智能终端发送告警信息。
进一步的，智能终端接收到告警信息后，当接收到人工控制指令时，向所述节能控制装置发送运行指令，所述节能控制指令在接收到运行指令后初始化传感器组。
进一步的，所述传感器组还包括：
红外探测器，设置与机房内，用于采集人体红外线数据；
所述红外探测器与节能控制装置连接，所述节能控制装置根据所述人体红外线数据判断机房内是否有人。
进一步的，还包括：
节能灯，设置于机房内，用于对机房进行照明；
所述节能灯与所述节能控制装置连接；
当检测到人体红外线数据时，所述节能控制装置控制节能灯打开进行照明，当机房内超过第二预设时间段未检测到人体红外线数据时，则关闭照明灯。
进一步的，所述温度预测模型的构建方法，包括：
每隔预设间隔时间，获取当前温度值，记录当前时间点和所述时间点对应的温度值，所述时间点和所述时间点对应的温度值组成一个数据结构；所述温度值包括室内温度值和室外温度值；
将所述数据结构存储至缓存链表中，当所述缓存链表的长度超过预设长度时，删除距离当前时间点最远的节点；
根据温度值的线性特点，构建线性方程并根据温度值采用高斯消元法确定所述线性方程的系数。
进一步的，所述温度预测模型采用如下公式构成：
y＝a0+a1x+a2x2+…+an-1xn-1；
其中，x为温度指标数据采集时间点；y为温度指标数据采集值；a0、a1、a2、…、an-1为函数常量，n为缓存链表list的长度，缓存历史数据的个数。
进一步的，还包括：多个继电器；
所述节能控制装置通过继电器与节能灯连接；
所述节能控制装置通过继电器与所述新风机连接。
进一步的，所述节能控制装置包括：
多个RS485接口和多个IO接口。
本发明采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：
本发明提供一种用于无人值守机房的节能控制系统，本申请能够全方位多维度实现机房节能。空调在开启和产生冷气之间有一段等待时间，机房设备持续产生热量，温度过高会影响其它设备运行，通过本申请提供的技术方案，得到环境温度未来发展趋势，提前联动开启新风和空调等设备，节能同时保障其他设备安全运行；并利用室内外温度差，新风与空调动态开启，利用新风能耗远低于空调的特性，实现节能运行；综合考虑消防烟感和红外灯控，具有安全节能特性。
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获得其他的附图。
图1为本发明用于无人值守机房的节能控制系统的结构示意图；
图2为本发明用于无人值守机房的节能控制系统的流程示意图；
图3为本发明提供的构建温度预测模型的步骤示意图；
图4为本发明提供的历史温度数据生成的历史曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
下面结合附图介绍本申请实施例中提供的一个具体的用于无人值守机房的节能控制系统。
如图1所示，本申请实施例中提供的用于无人值守机房的节能控制系统包括：传感器组1、节能控制装置2、新风机3及空调4，所述传感器组1、新风机3空调4分别与所述节能控制装置2连接；
所述传感器组1用于采集机房的室内温度和室外温度；
所述节能控制装置2中预设超限联动上限值和超限联动下限值；
所述节能控制装置2用于根据所述室内温度通过温度预测模型预测第一预设时间段后的室内预测温度，根据室内温度、室外温度以及室内预测温度与超限联动上限值和超限联动下限值的比较结果进行节能控制；如图2所示，所述节能控制包括：
如果所述室内温度大于超限联动下限值，则判断所述室内预测温度是否大于超限联动上限值，否则，关闭空调4或新风机3并初始化传感器组1；
若所述室内预测温度大于超限联动上限值，则判断室内温度与室外温度的差的绝对值是否大于预设倍数的室外温度且预设倍数的室外温度小于超限联动上限值与第一预设值的差，若不是，则初始化传感器组1；
若所述室内温度与室外温度的差的绝对值大于第二预设值且所述室外温度小于超限联动上限值与第三预设值的差，则打开新风机3，否则关闭新风机3并打开空调4的制冷模块；
在打开新风机3后，当采集到的室内温度大于超限联动上限值时，打开空调4，否则，判断室内温度是否小于超限联动上限值与第二预设值的差，若是，则关闭空调4并初始化传感器组1，若不是，则直接初始化传感器组1。
优选的，所述节能控制装置2包括：
多个RS485接口和多个IO接口。
用于无人值守机房的节能控制系统的工作原理为：本申请提供的节能控制装置2通过RS485接口连接智能空调遥控器，然后通过智能遥控器来对空调4进行控制的。节能控制装置2还通过RS485接口与传感器组1连接，通过IO接口与新风机3连接，节能控制装置2是一台具有多个RS485接口和IO接口的主机。本申请系统启动后，创建了一个循环检测流程；参见图2，流程如下：
节能控制装置2中预设超限联动上限值Tmax和超限联动下限值Tmin；
传感器组1采集机房的室内温度Ti和室外温度To；
将室内温度Ti输入温度预测模型，测算5分钟后的室内温度Tf；根据室内温度、室外温度以及室内预测温度与超限联动上限值和超限联动下限值的比较结果进行节能控制；
先将室内温度Tf与超限联动下限值Tmin进行比较；
如果Ti<＝Tmin，说明室内温度过低了，则关闭新风空调4；
如果Ti>Tmin，则将室内温度Tf与超限联动上限值Tmax进行比较；
当Tf>Tmax时，Ti-To>3并且To<Tmax-1，可以打开新风，否则说明室外温度太高，关闭新风打开空调4制冷；
在打开新风后，如果Ti>Tmax，说明室内温度还是过高，则同时打开空调4的制冷模块；直到Ti<Tmax-3，防止临界点反复动作，做了低于3度处理，关闭空调4；
如果有多台空调4，定时轮休启停。
本申请提供的技术方案能够全方位多维度安全地实现机房节能。能够实时测算未来几分钟的温度趋势，提前实施降温措施，避免开启空调4的启动时间，导致部分设施温度过高运行不稳定；利用室内外温度差，根据规则配置新风降温，比起单纯靠空调4更加节能。
一些实施例中，所述传感器组1还包括：
设置于机房内的室内温度传感器11，以及设置于机房外的室外温度传感器12；
所述室内温度传感器11用于采集机房的室内温度，所述室外温度传感器12用于采集机房的室外温度，所述室内温度传感器11、室外温度传感器12分别与所述节能控制装置2连接。
本申请中的温度传感器还可以采用温湿度传感器。
一些实施例中，如图3所示，所述温度预测模型的构建方法，包括：
S101，每隔预设间隔时间，获取当前温度值，记录当前时间点和所述时间点对应的温度值，所述时间点和所述时间点对应的温度值组成一个数据结构；所述温度值包括室内温度值和室外温度值；
S102，将所述数据结构存储至缓存链表中，当所述缓存链表的长度超过预设长度时，删除距离当前时间点最远的节点；
S103，根据温度值的线性特点，构建线性方程并根据温度值采用高斯消元法确定所述线性方程的系数。
具体的，本申请在具体实施中，经过分析常规监测温度指标历史数据，如表1所示，这些数值有一定规律，变化平滑，具有线性或曲线变化特点，未来变化趋势在一定时间范围内可测算。
时间 温度值
2021-11-14 17:00:00 27.2
2021-11-15 01:00:00 27
2021-11-15 09:00:00 27.1
2021-11-15 17:00:00 27
2021-11-16 01:00:00 27
2021-11-16 09:00:00 27.2
2021-11-16 17:00:00 27
2021-11-17 01:00:00 26.3
2021-11-17 09:00:00 26.4
2021-11-17 17:00:00 26.7
2021-11-18 01:00:00 26.4
2021-11-18 09:00:00 26.4
2021-11-18 17:00:00 29.1
2021-11-19 01:00:00 25.8
2021-11-19 09:00:00 25.5
2021-11-19 17:00:00 25.4
2021-11-20 01:00:00 25.7
2021-11-20 09:00:00 25.5
表1温度数据集
根据表1的数据生成的历史曲线如图4所示。根据图4中曲线可以看出温度指标符合平滑的曲线特征，能够使用历史数据分析出趋势特征，实现测算发展趋势。
本申请中通过温度传感器每间隔m秒，获取最新的温度数据，记录下当前的时间点t和温度数值v，组成一个数据结构s[t,v]。将该数据结构s放入到缓存链表list中，并判断链表长度，如果长度大于n(n>＝2)，则删除最老的节点，确保链表中保存了最近连续n次采集的数据结构s[t,v]。
Figure BDA0003673849950000081
度数据具有线性或者曲线变化的特点，可通过如下函数来建模，函数如下：
y＝a0+a1x+a2x2+…+an-1xn-1
其中，x为温度指标数据采集时间点，y为温度指标数据采集值，a0、a1、a2、…、an-1为函数常量，n为缓存链表list的长度，缓存历史数据的个数。
其中，a0、a1、a2、…、an-1需要根据温度指标的历史数据值推导出常量值，利用推导出的函数(y＝a0+a1x+a2x2+…+an-1xn-1)，将x赋值为未来的一个时间点T，计算出未来时间T时刻温度值Tf。
一些实施例中，所述传感器组1还包括：
烟感探测器13和摄像头，设置于机房内，用于采集烟雾数据；
所述烟感探测器13和摄像头分别与所述节能控制装置2连接；
所述节能控制装置2中设有烟雾阈值，当采集的烟雾浓度大于烟雾阈值时，所述节能控制装置2控制所述摄像头对机房内进行抓拍，并向智能终端发送告警信息。
作为一种优选的实施方式，智能终端接收到告警信息后，当接收到人工控制指令时，向所述节能控制装置2发送运行指令，所述节能控制指令在接收到运行指令后初始化传感器组1。
具体的，本申请中通过烟雾探测器采集消防烟感状态，当烟雾浓度大于烟雾阈值时，节能控制装置2控制所述摄像头对机房内进行抓拍，并向智能终端发送告警信息。需要说明的是，如果有报警，则首先关闭新风空调4等设备，保障气体消防释放后措施的效果；摄像头抓拍后发送给管理员告警消息和照片；系统需要管理员手动确认后，再启动正常流程。
一些实施例中，所述传感器组1还包括：
红外探测器14，设置与机房内，用于采集人体红外线数据；
所述红外探测器14与节能控制装置2连接，所述节能控制装置2根据所述人体红外线数据判断机房内是否有人。
作为一种优选的实施方式，还包括：
节能灯，设置于机房内，用于对机房进行照明；
所述节能灯与所述节能控制装置2连接；
当检测到人体红外线数据时，所述节能控制装置2控制节能灯打开进行照明，当机房内超过第二预设时间段未检测到人体红外线数据时，则关闭照明灯。
具体的，本申请中通过红外探测器14采集人体红外线数据，从而判断机房室内是否有人，有人开灯，无人延时关灯，从照明方面节能。且本申请中采用节能灯，能更好的实现系统节能功能。
一些实施例中，本申请提供的用于无人值守机房的节能控制系统，还包括：多个继电器；
所述节能控制装置2通过继电器与节能灯连接；
所述节能控制装置2通过继电器与所述新风机3连接。
本申请中节能控制装置2通过继电器实现与节能灯、新风机3的通断，从而进行控制，或者节能控制装置2能够通过智能空调遥控器与空调4进行连接控制，当空调4包括多个时，智能空调遥控器也包括多个。
本申请通过上述技术方案通过与照明控制、消防联动、多个空调轮换运作等方法，更加安全可靠的节能。
综上所述，本发明提供一种用于无人值守机房的节能控制系统，包括传感器组、节能控制装置、新风机及空调，所述传感器组、空调分别于所述节能控制装置连接，能够全方位多维度实现机房节能。空调在开启和产生冷气之间有一段等待时间，机房设备持续产生热量，温度过高会影响其它设备运行；本方案通过温度预测模型，得到环境温度未来发展趋势，提前联动开启新风和空调等设备，节能同时保障其他设备安全运行；并利用室内外温度差，新风与空调动态开启，利用新风能耗远低于空调的特性，实现节能运行；综合考虑消防烟感和红外灯控，具有安全节能特性。
可以理解的是，上述提供的方法实施例与上述的装置实施例对应，相应的具体内容可以相互参考，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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方法的制造品，该指令方法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。
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 (10)

1.一种用于无人值守机房的节能控制系统，其特征在于，包括：传感器组、节能控制装置、新风机及空调，所述传感器组、空调分别于所述节能控制装置连接；
所述传感器组用于采集机房的室内温度和室外温度；
所述节能控制装置中预设超限联动上限值和超限联动下限值；
所述节能控制装置用于根据所述室内温度通过温度预测模型预测第一预设时间段后的室内预测温度，根据室内温度、室外温度以及室内预测温度与超限联动上限值和超限联动下限值的比较结果进行节能控制；所述节能控制包括：
如果所述室内温度大于超限联动下限值，则判断所述室内预测温度是否大于超限联动上限值，否则，关闭所述空调或新风机并初始化传感器组；
若所述室内预测温度大于超限联动上限值，则判断室内温度与室外温度的差的绝对值是否大于第一预设值且所述室外温度小于超限联动上限值与第二预设值的差，若是，则打开新风机；若不是，则打开空调的制冷模块并关闭新风机；
在打开新风机后，当采集到的室内温度大于超限联动上限值时，打开空调的制冷模块，否则，判断室内温度是否小于超限联动上限值与第一预设值的差，若是，则关闭空调并初始化传感器组，若不是，则直接初始化传感器组。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器组还包括：
设置于机房内的室内温度传感器，以及设置于机房外的室外温度传感器；
所述室内温度传感器用于采集机房的室内温度，所述室外温度传感器用于采集机房的室外温度，所述室内温度传感器、室外温度传感器分别与所述节能控制装置连接。
3.根据权利要求1所述的用于无人值守机房的节能控制系统，其特征在于，所述传感器组还包括：
烟感探测器和摄像头，设置于机房内，用于采集烟雾数据；
所述烟感探测器和摄像头分别与所述节能控制装置连接；
所述节能控制装置中设有烟雾阈值，当采集的烟雾浓度大于烟雾阈值时，所述节能控制装置控制所述摄像头对机房内进行抓拍，并向智能终端发送告警信息。
4.根据权利要求3所述的用于无人值守机房的节能控制系统，其特征在于，
智能终端接收到告警信息后，当接收到人工控制指令时，向所述节能控制装置发送运行指令，所述节能控制指令在接收到运行指令后初始化传感器组。
5.根据权利要求1所述的用于无人值守机房的节能控制系统，其特征在于，所述传感器组还包括：
红外探测器，设置与机房内，用于采集人体红外线数据；
所述红外探测器与节能控制装置连接，所述节能控制装置根据所述人体红外线数据判断机房内是否有人。
6.根据权利要求1所述的用于无人值守机房的节能控制系统，其特征在于，还包括：
节能灯，设置于机房内，用于对机房进行照明；
所述节能灯与所述节能控制装置连接；
当检测到人体红外线数据时，所述节能控制装置控制节能灯打开进行照明，当机房内超过第二预设时间段未检测到人体红外线数据时，则关闭照明灯。
7.根据权利要求1所述的用于无人值守机房的节能控制系统，其特征在于，所述温度预测模型的构建方法，包括：
每隔预设间隔时间，获取当前温度值，记录当前时间点和所述时间点对应的温度值，所述时间点和所述时间点对应的温度值组成一个数据结构；所述温度值包括室内温度值和室外温度值；
将所述数据结构存储至缓存链表中，当所述缓存链表的长度超过预设长度时，删除距离当前时间点最远的节点；
根据温度值的线性特点，构建线性方程并根据温度值采用高斯消元法确定所述线性方程的系数。
8.根据权利要求7所述的用于无人值守机房的节能控制系统，其特征在于，所述温度预测模型采用如下公式构成：
y＝a0+a1x+a2x2+...+an-1xn-1；
其中，x为温度指标数据采集时间点；y为温度指标数据采集值；a0、a1、a2、…、an-1为函数常量，n为缓存链表list的长度，缓存历史数据的个数。
9.根据权利要求1所述的用于无人值守机房的节能控制系统，其特征在于，还包括：多个继电器；
所述节能控制装置通过继电器与节能灯连接；
所述节能控制装置通过继电器与所述新风机连接。
10.根据权利要求1所述的用于无人值守机房的节能控制系统，其特征在于，所述节能控制装置包括：
多个RS485接口和多个IO接口。
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