CN116466775B - 基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统，属于冷却散热技术领域，该液冷控制系统通过对服务器工作时的功率进行监控，在温度功率稳定时，则采用负反馈调节方式，根据服务器的核心温度对冷却液的流速进行调整，而在服务器工作功率出现快速上升时，则优先根据服务器工作功率获取的对应冷却液流量值来进行流量调整，实现在服务器的温度大幅上升之前，就进行温度的调节，避免服务器核心温度向上升，冷却液的流量再随之逐步上升导致的服务器核心温度过高或者服务器核心温度与冷却液温度之间的差别过大的情况发生，使服务器的温度始终处于合适的范围内，从而保证服务器的正常工作，提升服务器的有效使用寿命。

Description

基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统

技术领域

本发明属于冷却散热技术领域，具体的，涉及一种基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统。

背景技术

数据中心为互联网社会的建设提供了基础，随着互联网时代的建设，大量的数据中心的存在也使用了大量的电能，其中包括服务器运行消耗电能以及在服务器运行过程中用于维持恒温环境所消耗的电能。

由于数据中心在运行时会产生大量的热量，且数据中心对工作环境的温度较为敏感，因此维持恒温工作环境消耗的电能反而消耗的电能更多，现有技术中在通过浸没式液冷技术对服务器进行降温时，是根据服务器的发热情况来进行冷却液流量的调整，在温度突升时，整个流量调整的反馈不及时，会导致短时间内服务器的温度较高的问题发生，从而不利于服务器的安全稳定运行，为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统，解决现有技术中在对服务器进行降温时，若服务器出现功率浪涌的情况，降温反馈会出现不及时的情况，导致服务器在一段时间内会出现温度过高的情况。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统，包括：

液冷单元，包括液冷槽，液冷槽内容纳有冷却液，服务器浸没在冷却液中，液冷槽内的冷却液在循环泵的驱动下在液冷槽与热交换器中循环；

功率监控单元，用于对液冷槽内服务器的功率进行监控，并将其传输至数据存储单元；

温度传感单元，用于对服务器的核心温度以及液冷槽内冷却液的温度进行采集；

流量监控单元，用于对冷却液传输的流量进行监控；

数据存储单元，用于对功率监控单元、温度传感单元以及流量监控单元采集的信息进行存储；

控制器，用于根据服务器的核心温度以及服务器的工作功率对冷却液的流量进行调节，还用于识别存在服务器工作异常的液冷槽；

报警单元，用于发出报警信息，在存在服务器工作异常的液冷槽时，提示工作人员对应的液冷槽内的服务器工作状态存在异常。

作为本发明的进一步方案，根据服务器的核心温度以及服务器的工作功率对冷却液的流量进行调节的方法包括如下步骤：

S1、通过温度传感单元采集服务器的核心温度T1以及冷却液的温度T2，将满足T1-T2≤Ty1以及T1≤Ty2均成立，且连续时间超过t1时长的时段标记为稳定时段；

通过功率监控单元获取液冷槽内服务器在稳定时段内的功率Pc随时间的变化关系；

通过流量监控单元获取冷却液的流量Q；

其中Ty1与Ty2均为预设值，t1为预设值；

S2、在稳定时段内，选取n个目标点作为样本，所述目标点的横坐标为功率Pc，目标点的纵坐标为流量Q；

在平面直角坐标系上对所有目标点进行标定，然后对所有目标点进行曲线拟合，得到模拟曲线；

S3、当满足T1-T2≤Ty1以及T1≤Ty2均成立时，通过功率监控单元对液冷槽内服务器的实时功率Ps进行监控，若在预设时间t3内服务器的实时功率Ps增长至Psr1，且Psr1-Ps大于等于预设值Py1，则认为出现功率浪涌，此时控制器控制循环泵工作，提升冷却液的流量至Qr1；

其中Qr1为模拟曲线中与Psr1对应的流量值；

当Psr1-Ps小于预设值Py1成立时，则认为是正常升温，循环泵通过负反馈调节对服务器核心温度进行调节，即当服务器核心温度上升时，则提升冷却液流量，使T1-T2≤Ty1以及T1≤Ty2始终成立。

作为本发明的进一步方案，Ty1取值为15摄氏度，Ty2取值为85摄氏度。

作为本发明的进一步方案，在选取作为样本的目标点时，目标点对应的时刻不处于对应稳定时段开始的t2时间内以及对应稳定时段结束之前的t2时间内；

其中t2为预设时间值。

作为本发明的进一步方案，控制器识别存在服务器工作异常的液冷槽的方法包括如下步骤：

S31、在满足T1-T2≤Ty1以及T1≤Ty2均成立时，通过功率监控单元获取液冷槽内服务器的实时功率Ps，通过流量监控单元获取冷却液传输的实时流量Qs；

S32、每隔预设时间t4获取一个实时功率Psi，并根据模拟曲线获取各实时功率Psi对应的对照流量Qi；

获取各实时功率Psi对应的实时流量Qsi；

其中1≤i≤n，n为选取的实时功率值Psi的数量；

当满足|Qsi-Qi|/Qi≥α时，则认为在对应的时刻，服务器存在异常；

当n个实时功率对应的时刻中，服务器存在异常的时刻数量n1满足n1/n≥α1成立时，则认为对应液冷槽内的服务器存在异常；

其中α与α1均为预设比例值，

S33、当满足T1＞Ty2成立时，则认为对应液冷槽内的服务器存在异常；

S34、当满足T1-T2＞Ty1以及T1≤Ty2均成立时，则通过循环泵提升冷却液流量，若在以之后连续的t5时间内，始终满足T1-T2＞Ty1或满足T1＞Ty2成立时，则认为对应液冷槽内的服务器存在异常。

作为本发明的进一步方案，所述α取值为30%，α1取值为70%。

本发明的有益效果：

1、本发明通过对服务器工作过程中，数据稳定且正常的部分的数据进行分析处理，获取一个液冷槽内服务器工作的功率与冷却液流速之间的关系，在服务器工作过程中，本发明通过对服务器工作时的功率进行监控，在温度功率稳定时，则采用负反馈调节方式，根据服务器的核心温度对冷却液的流速进行调整，而在服务器工作功率出现快速上升时，则优先根据服务器工作功率获取的对应冷却液流量值来进行流量调整，实现在服务器的温度大幅上升之前，就进行温度的调节，避免服务器核心温度向上升，冷却液的流量再随之逐步上升导致的服务器核心温度过高或者服务器核心温度与冷却液温度之间的差别过大的情况发生，使服务器的温度始终处于合适的范围内，从而保证服务器的正常工作，提升服务器的有效使用寿命；

2、本发明通过实现冷却液流量的预先调整，保证服务器功率突变时，冷却液与服务器核心温度之间的差距较小，避免冷却液温度过高，从而减小冷却液在工作过程中的蒸发损失。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统的框架结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统，如图1所示，包括：

液冷单元，包括液冷槽，液冷槽内容纳有冷却液，服务器浸没在冷却液中，液冷槽内的冷却液在循环泵的驱动下在液冷槽与热交换器中循环；

功率监控单元，用于对液冷槽内服务器的功率进行监控，并将其传输至控制器与数据存储单元；

温度传感单元，用于对服务器的核心温度以及液冷槽内冷却液的温度进行采集；

流量监控单元，用于对冷却液传输的流量进行监控；

数据存储单元，用于对功率监控单元、温度传感单元以及流量监控单元采集的信息进行存储；

控制器，用于根据服务器的核心温度对冷却液的流量进行调节，还根据服务器的工作功率对冷却液的流量进行调节，还用于识别存在服务器工作异常的液冷槽；

报警单元，用于发出报警信息，提示工作人员对应的液冷槽内的服务器工作状态存在异常；

通过上述的基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统进行液冷控制的方法为：

S1、通过温度传感单元采集服务器的核心温度T1以及冷却液的温度T2，将满足T1-T2≤Ty1以及T1≤Ty2均成立，且连续时间超过t1时长的时段标记为稳定时段；

通过功率监控单元获取液冷槽内服务器在稳定时段内的功率Pc随时间的变化关系；

通过流量监控单元获取冷却液的流量Q；

其中Ty1与Ty2均为预设值，t1为预设值，在本发明的一个实施例中，Ty1取值为15摄氏度，Ty2取值为85摄氏度；

S2、获取流量Q与功率Pc的关系；

具体的：

在稳定时段内，选取n个目标点作为样本，所述目标点的横坐标为功率Pc，目标点的纵坐标为流量Q；

在平面直角坐标系上对所有目标点进行标定，然后对所有目标点进行曲线拟合，得到模拟曲线；

在本发明的一个实施例中，在选取作为样本的目标点时，目标点对应的时刻应当不处于对应稳定时段开始的t2时间内以及对应稳定时段结束之前的t2时间内；

其中t2为预设时间值；

这样能够降低甚至消除稳定时段开始与结束的那一段时间内，不稳定以及突变值对模拟曲线结果的影响；

S3、工作时，通过温度传感单元对服务器的核心温度T1以及冷却液的温度T2进行检测；

当服务器的工作状态存在异常时，报警单元发出报警信息，提示工作人员对应液冷槽内的服务器存在异常；

具体的，识别存在工作状态异常的服务器的液冷槽的方法为：

S31、在满足T1-T2≤Ty1以及T1≤Ty2均成立时，通过功率监控单元获取液冷槽内服务器的实时功率Ps，通过流量监控单元获取冷却液传输的实时流量Qs；

S32、每隔预设时间t4获取一个实时功率Psi，并根据模拟曲线获取各实时功率Psi对应的对照流量Qi；

获取各实时功率Psi对应的实时流量Qsi；

其中1≤i≤n，n为选取的实时功率值Psi的数量；

当满足|Qsi-Qi|/Qi≥α时，则认为在对应的时刻，服务器存在异常；

当n个实时功率对应的时刻中，服务器存在异常的时刻数量n1满足n1/n≥α1成立时，则认为对应液冷槽内的服务器存在异常；

其中α与α1均为预设比例值，在本发明的一个实施例中，所述α取值为30%，α1取值为70%；

S33、当满足T1＞Ty2成立时，则认为对应液冷槽内的服务器存在异常；

S34、当满足T1-T2＞Ty1以及T1≤Ty2均成立时，则通过循环泵提升冷却液流量，当在连续的t5时间内，始终满足T1-T2＞Ty1或满足T1＞Ty2成立时，则认为对应液冷槽内的服务器存在异常；

S4、在液冷槽内的服务器出现功率浪涌时，则通过控制器控制循环泵提前对冷却液的流量进行调整，避免服务器发热量快速提升后，负反馈调节的方式不能对冷却液流量进行快速的调整，导致会出现在一段时间内满足T1-T2＞Ty1甚至T1＞Ty2成立的情况，导致服务器在对应时间内的温度过高，不利于服务器的正常工作的情况发生，有利于服务器有效寿命的延长；

具体的，通过控制器控制循环泵提前对冷却液的流量进行调整的方法包括如下步骤：

当满足T1-T2≤Ty1以及T1≤Ty2均成立时，通过功率监控单元对液冷槽内服务器的实时功率Ps进行监控，若在预设时间t3内服务器的实时功率Ps增长至Psr1，且Psr1-Ps大于等于预设值Py1，则认为出现功率浪涌，此时控制器控制循环泵工作，提升冷却液的流量至Qr1；

其中Qr1为模拟曲线中与Psr1对应的流量值；

当Psr1-Ps小于预设值Py1成立时，则认为是正常升温，循环泵通过负反馈调节对服务器核心温度进行调节，即当服务器核心温度上升时，则提升冷却液流量，使T1-T2≤Ty1以及T1≤Ty2始终成立；

本发明通过对服务器工作过程中，数据稳定且正常的部分的数据进行分析处理，获取一个液冷槽内服务器工作的功率与冷却液流速之间的关系，在服务器工作过程中，若服务器的工作功率出现突变，此时按照现有技术中，是根据服务器的实际温度来进行负反馈调节，即根据实际温度的变化来对冷却液的流量进行逐步的调节，这就会出现在调节过程中会由于服务器温度变化较大较快而出现服务器核心温度与冷却液温差过大和/或服务器核心温度较大的问题，而本发明通过对服务器工作时的功率进行监控，在温度功率稳定时，则采用负反馈调节方式，根据服务器的核心温度对冷却液的流速进行调整，而在服务器工作功率出现快速上升时，则优先根据服务器工作功率获取的对应冷却液流量值来进行流量调整，实现在服务器的温度大幅上升之前，就进行温度的调节，避免服务器核心温度向上升，冷却液的流量再随之逐步上升导致的服务器核心温度过高或者服务器核心温度与冷却液温度之间的差别过大的情况发生，使服务器的温度始终处于合适的范围内。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统，其特征在于，包括：

液冷单元，包括液冷槽，液冷槽内容纳有冷却液，服务器浸没在冷却液中，液冷槽内的冷却液在循环泵的驱动下在液冷槽与热交换器中循环；

功率监控单元，用于对液冷槽内服务器的功率进行监控，并将其传输至数据存储单元；

温度传感单元，用于对服务器的核心温度以及液冷槽内冷却液的温度进行采集；

流量监控单元，用于对冷却液传输的流量进行监控；

数据存储单元，用于对功率监控单元、温度传感单元以及流量监控单元采集的信息进行存储；

控制器，用于根据服务器的核心温度以及服务器的工作功率对冷却液的流量进行调节，还用于识别存在服务器工作异常的液冷槽；

报警单元，用于发出报警信息，在存在服务器工作异常的液冷槽时，提示工作人员对应的液冷槽内的服务器工作状态存在异常；

根据服务器的核心温度以及服务器的工作功率对冷却液的流量进行调节的方法包括如下步骤：

S1、通过温度传感单元采集服务器的核心温度T1以及冷却液的温度T2，将满足T1-T2≤Ty1以及T1≤Ty2均成立，且连续时间超过t1时长的时段标记为稳定时段；

通过功率监控单元获取液冷槽内服务器在稳定时段内的功率Pc随时间的变化关系；

通过流量监控单元获取冷却液的流量Q；

其中Ty1与Ty2均为预设值，t1为预设值；

S2、在稳定时段内，选取n个目标点作为样本，所述目标点的横坐标为功率Pc，目标点的纵坐标为流量Q；

在平面直角坐标系上对所有目标点进行标定，然后对所有目标点进行曲线拟合，得到模拟曲线；

S3、工作时，通过温度传感单元对服务器的核心温度T1以及冷却液的温度T2进行检测；

当服务器的工作状态存在异常时，报警单元发出报警信息，提示工作人员对应液冷槽内的服务器存在异常；

S4、当满足T1-T2≤Ty1以及T1≤Ty2均成立时，通过功率监控单元对液冷槽内服务器的实时功率Ps进行监控，若在预设时间t3内服务器的实时功率Ps增长至Psr1，且Psr1-Ps大于等于预设值Py1，则认为出现功率浪涌，此时控制器控制循环泵工作，提升冷却液的流量至Qr1；

其中Qr1为模拟曲线中与Psr1对应的流量值；

当Psr1-Ps小于预设值Py1成立时，则认为是正常升温，循环泵通过负反馈调节对服务器核心温度进行调节，即当服务器核心温度上升时，则提升冷却液流量，使T1-T2≤Ty1以及T1≤Ty2始终成立。

2.根据权利要求1所述的基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统，其特征在于，Ty1取值为15摄氏度，Ty2取值为85摄氏度。

3.根据权利要求1所述的基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统，其特征在于，在选取作为样本的目标点时，目标点对应的时刻不处于对应稳定时段开始的t2时间内以及对应稳定时段结束之前的t2时间内；

其中t2为预设时间值。

4.根据权利要求1所述的基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统，其特征在于，控制器识别存在服务器工作异常的液冷槽的方法包括如下步骤：

S31、在满足T1-T2≤Ty1以及T1≤Ty2均成立时，通过功率监控单元获取液冷槽内服务器的实时功率Ps，通过流量监控单元获取冷却液传输的实时流量Qs；

S32、每隔预设时间t4获取一个实时功率Psi，并根据模拟曲线获取各实时功率Psi对应的对照流量Qi；

获取各实时功率Psi对应的实时流量Qsi；

其中1≤i≤n，n为选取的实时功率值Psi的数量；

当满足|Qsi-Qi|/Qi≥α时，则认为在对应的时刻，服务器存在异常；

当n个实时功率对应的时刻中，服务器存在异常的时刻数量n1满足n1/n≥α1成立时，则认为对应液冷槽内的服务器存在异常；

其中α与α1均为预设比例值；

S33、当满足T1＞Ty2成立时，则认为对应液冷槽内的服务器存在异常；

S34、当满足T1-T2＞Ty1以及T1≤Ty2均成立时，则通过循环泵提升冷却液流量，若在以之后连续的t5时间内，始终满足T1-T2＞Ty1或满足T1＞Ty2成立时，则认为对应液冷槽内的服务器存在异常。

5.根据权利要求4所述的基于遗传算法的芯片级元件的液冷控制系统，其特征在于，所述α取值为30%，α1取值为70%。