CN116828799B - 一种数据中心机房空调风量控制方法、装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请的实施例提供了一种数据中心机房空调风量控制方法、装置及电子设备。该方法包括：获取机柜的盲板的开孔处的气流速度和气流温度；确定气流速度中最小气流速度、气流温度中最大气流温度和最小气流温度；基于最小气流速度，通过PID调节控制与机柜相关联的空调风机转速，使得最小气流速度维持在1～3m/s；基于最小气流温度和最大气流温度，通过PID调节控制与机柜相关联的空调风机转速，使得最大气流温度和最小气流温度的差值小于等于3℃。以此方式，可以控制机房空调的送风量，从而有效的控制机房空调的送风量，来降低机房空调的运行能耗。

Description

一种数据中心机房空调风量控制方法、装置及电子设备
技术领域
本申请的实施例涉及数据中心机房领域，尤其涉及一种数据中心机房空调风量控制方法、装置及电子设备。
背景技术
目前为了提高机房空调的制冷效率，通常采用封闭冷/热通道的模式来防止冷热气流的混流，但机房的封闭冷/热通道后，实际运行过程中，很难有效数字化的手段能监测空调的送风量是否与IT设备所需风量相匹配，造成了数据机房在实际运行过程中，机房空调的送风量一般远大于IT设备所需要的风量，造成了不必要的能耗损失。针对上述问题，本发明提出利用冷热通道的压差形成气流流动原理。将冷热通道较小的压差，通过气流小孔转化成比较高的流速，在每个机柜上安装一块机柜盲板，通过监控智能机柜盲板开孔处内侧的气流速度和气流温度，来控制机房空调的送风量，从而有效的控制机房空调的送风量，来降低机房空调的运行能耗。
发明内容
本发明提供了一种数据中心机房空调风量控制方法、装置及电子设备，通过硬件控制器获取、分析数据然后控制风机转速，从而控制送风量。
第一方面，提供了一种数据中心机房空调风量控制方法。该方法适用于数据中心机房空调风量控制装置，该控制装置包括：控制器、空调风机和设置于机柜的盲板的开孔处的风速仪和温度计。
该方法包括：风量控制过程中，温度计测量得到盲板开孔处的气流温度，风速仪测量得到盲板开孔处的气流速度，确定所述气流速度中最小气流速度、所述气流温度中最大气流温度和最小气流温度；基于所述最小气流速度，通过PID调节控制空调风机转速，使得所述最小气流速度维持在1～3m/s；基于所述所述最小气流温度和所述最大气流温度，通过PID调节控制空调风机转速，使得所述最大气流温度和所述最小气流温度的差值小于等于3℃。
进一步的，获取机柜盲板的开孔处的气流速度和气流温度之前，还包括：
获取机柜和空调风机的关联关系，其中，所述关联关系由CFD软件基于空调的送风气流、现场的IT功率、空调的额定参数、机房气流模型、架空地板高度以及平面布局确定得到。
进一步的，所述开孔的直径为20～25mm。
第二方面，提供了一种数据中心机房空调风量控制装置。该装置包括：
数据获取模块，用于获取机柜的盲板的开孔处的气流速度和气流温度；
数据确定模块，用于确定所述气流速度中最小气流速度、所述气流温度中最大气流温度和最小气流温度；
第一调节模块，用于基于所述最小气流速度，通过PID调节控制与所述机柜相关联的空调风机转速，使得所述最小气流速度维持在1～3m/s；
第二调节模块，用于基于所述最小气流温度和所述最大气流温度，通过PID调节控制与所述机柜相关联的空调风机转速，使得所述最大气流温度和所述最小气流温度的差值小于等于3℃。
进一步的，该数据中心机房空调风量控制装置还包括：
关系获取模块，用于获取机柜和空调风机的关联关系，其中，所述关联关系由CFD软件基于空调的送风气流、现场的IT功率、空调的额定参数、机房气流模型、架空地板高度以及平面布局确定得到。
进一步的，所述开孔的直径为20～25mm。将开孔的直径控制在20～25mm，在此基础上，控制最小气流速度维持在1～3m/s，进而使得内外压差稳定在国标要求的5.5Pa。有效减少了资源的浪费。
第三方面，提供了一种数据中心机房空调风量控制装置。该装置包括：
设置于机柜的盲板的开孔处的风速仪和温度计；
控制器，其被配置为：
获取机柜的盲板的开孔处的气流速度和气流温度，所述气流速度由所述风速仪测量得到，所述气流温度由所述温度计测量得到；
确定所述气流速度中最小气流速度、所述气流温度中最大气流温度和最小气流温度；
基于所述最小气流速度，通过PID调节控制空调风机转速，使得所述最小气流速度维持在1～3m/s；
基于所述所述最小气流温度和所述最大气流温度，通过PID调节控制空调风机转速，使得所述最大气流温度和所述最小气流温度的差值小于等于3℃。
进一步的，所述控制器还被配置为：
获取机柜和空调风机的关联关系，其中，所述关联关系由CFD软件基于空调的送风气流、现场的IT功率、空调的额定参数、机房气流模型、架空地板高度以及平面布局确定得到。
进一步的，所述开孔的直径为20～25mm。
第四方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，该存储器上存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，实现第一方面任一实现方式所述的数据中心机房空调风量控制方法。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本申请的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
图1示出了根据本申请的实施例的数据中心机房空调风量控制装置的整体结构示意图；
图2示出了根据本申请的实施例的数据中心机房空调风量控制装置的整体结构示意图中A结构的具体结构示意图；
图3示出了根据本申请的实施例的数据中心机房空调风量控制方法的流程图；
图4示出了根据本申请的实施例的数据中心机房空调风量控制方法的机柜和空调风机的关联关系分析方法；
图5示出了根据本申请的实施例的数据中心机房空调风量控制方法的合理气流速度与合理气流温度的分析方法；
图6示出了根据本申请的实施例的数据中心机房空调风量控制装置的方框图；
图7示出了根据本申请的实施例的一种电子设备的结构示意图。
附图标记：
111、机柜；112、盲板；113、开孔；114、风速仪；115、温度计；116、控制器；117、空调风机；118、架空地板；
201、数据获取模块；202、数据确定模块；203、第一调节模块；204、第二调节模块；205、关系获取模块；
301、存储器；302、总线；303、处理器；304、收发器。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为本发明实施例提供的一种数据中心机房空调风量控制装置的整体结构示意图，图2为数据中心机房空调风量控制装置的整体结构示意图中A结构的具体示意图。对于本申请实施例，如图1和图2所示，该空调风量控制装置包括设置在冷通道与机柜111之间的盲板112，其中，盲板112上设置有直径20～25mm的开孔113。该空调风量控制装置还包括：设置在若干机柜111的一侧的若干台空调风机117，其中，送风气流通过空调风机117输出，经过架空地板118至封闭冷通道。
盲板开孔113两侧设置有用于检测气流速度数据的风速仪114和检测气流温度数据的温度计115，同时，风速仪114和温度计115分别与控制器116相连。
其中，控制器116基于空调的送风气流、现场的IT功率、空调的额定参数、机房气流模型、架空地板118高度以及平面布局确定得到机柜111与空调风机117间的关联关系。
其中，空调的额定参数包括：空调的送风量、制冷量。
机房气流模型主要是针对于目前机房常用的封闭冷通道、架空地板的送风模型。
平面布局包括：空调位置、机柜111位置和架空地板118位置。
在以上几种影响因素发生变化时，控制器116得出的机柜111和空调风机117的关联关系也将发生变化。
设置于盲板112的开孔113处的温度计115用于监测每台机柜111盲板112开孔113处的气流温度，风速仪114监测每台机柜111盲板112开孔113处的气流速度，并将监测数值上传至控制器116。
将温度计115监测的每台机柜111盲板112开孔303处的气流温度数据，以及风速仪114监测的每台机柜111盲板112开孔113处的气流速度数据，上传至控制器116；进一步，控制器116将收集的所有气流速度的数值进行比较，获取最小气流速度，其中比较结果中最小的数值结果即为气流速度中的最小气流速度。
同理，控制器116将收集的所有气流温度的数值进行比较，获取最小气流温度和最大气流温度，其中比较结果中最小的数值结果即为气流温度中的最小气流温度，比较结果中最大的数值结果即为气流温度中的最大气流温度。
其中PID控制算法是比例(Proportional)、积分(Integral)、微分(Derivative)的缩写，将速度偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量，用这一控制量对被控对象(风机转速)进行控制，当最小气流速度大于1m/s时，控制器116不执行PID控制算法；当最小气流速度小于1m/s时，控制器116将执行PID控制算法，首先，确定最小气流速度对应的机柜111，进而确定与该机柜111相关联的空调，通过增加相关空调风机117转速增加送风量，使最小气流速度控制在1～3m/s。
当最大气流温度和最小气流温度的差值小于等于3℃时，控制器116不执行PID控制算法；当最大气流温度和最小气流温度的差值大于3℃时，控制器116将执行PID控制算法，首先，确定最大气流温度对应的机柜111和最小气流温度对应的机柜111，进而确定与上述机柜111相关联的空调，通过调整相关空调风机117转速增加送风量，使最大气流温度和最小气流温度的差值小于等于3℃。
图3详细说明了本发明实施例提供的数据中心机房空调风量控制方法：
步骤S101：获取机柜和空调风机的关联关系；
对于本申请实施例，关联关系由CFD软件基于空调的送风气流、现场的IT功率、空调的额定参数、机房气流模型、架空地板高度以及平面布局确定得到。如图4所示；
其中，空调的额定参数包括：空调的送风量、制冷量。
机房气流模型主要是针对于目前机房常用的封闭冷通道、架空地板的送风模型。
平面布局包括：空调位置、机柜位置和架空地板位置。
在以上几种影响因素发生变化时，CFD软件计算得出的机柜和空调风机的关联关系也将发生变化。
将上述关联关系的CFD模型分析结果导入控制器的PID控制模型，并做为PID的第一预设值，该预设值将做为后续对单个空调风机进行调节时的判断量。
步骤S102：获取机柜的盲板的开孔处的气流速度和气流温度；
对于本申请实施例，通过温度计监测每台机柜盲板开孔处的气流温度，风速仪监测每台机柜盲板开孔处的气流速度，并将监测数值上传至控制器。
步骤S103：确定气流速度中最小气流速度、气流温度中最小气流温度和最大气流温度；
对于本申请实施例，通过温度计监测每台机柜盲板开孔处的气流温度，风速仪监测每台机柜盲板开孔处的气流速度，并将监测数值上传至控制器，控制器将所有气流速度的数值独立的进行比较，其中比较结果中最小的数值结果即为气流速度中的最小气流速度。
同理，控制器将所有气流温度的数值独立的进行比较，其中比较结果中最小的数值结果即为气流温度中的最小气流温度，比较结果中最大的数值结果即为气流温度中的最大气流温度。
步骤S104：基于最小气流速度，通过PID调节控制与所述机柜相关联的空调风机转速，使得最小气流速度维持在1～3m/s；
将最小气流速度的范围值1～3m/s导入控制器的PID控制模型，并做为PID的第二预设值，该预设值将做为判定空调送风量是否需要调节的判定值。
对于本申请实施例，其中，开孔的直径为20～25mm，通过CFD软件计算最小气流速度时，当开孔处的速度为2.5m/s时，开孔处两侧的压力差值约为5.5Pa(国标要求数值)，当开孔处的速度高于2.5m/s时，通道内外压差将超多国标要求5.5Pa。按照以上多次计算分析得出，运行中控制开孔处的速度区间值建议1～3m/s。分析结果如图5所示。
控制器的PID算法是否执行取决于盲板开孔处的实时气流速度和气流温度，当最小气流速度大于1m/s时，PID算法不执行；当最小气流速度小于1m/s时，PID算法执行，控制器判定与最小气流速度相关联的机柜，进而确定与该机柜相关联的空调风机，由于PID的存在预设值，控制器执行PID算法，通过增加相关空调的风机转速从而增加送风量，使最小气流速度控制在1～3m/s，此执行过程直至最小气流速度大于1m/s时停止。
其中，开孔处的温度超过冷通道温度2℃后，机房内出现明显的回流和负压，运行控制中不建议开孔处的温度超过冷通道的温度2℃及以上。分析结果如图5所示。
步骤S105：基于所述最小气流温度和最大气流温度，通过PID调节控制与机柜相关联的空调风机转速，使得最大气流温度和最小气流温度的差值小于等于3℃。
将最大气流温度和最小气流温度的差值小于等于3℃，导入控制器的PID控制模型，并做为PID的第三预设值，该预设值将做为判定空调送风量是否需要调节的判定值。
对于本申请实施例，当最大气流温度和最小气流温度的差值小于等于3℃时，PID算法不执行；当最大气流温度和最小气流温度的差值大于3℃时，PID算法执行，控制器判定与最小气流速度相关联的机柜，进而确定与该机柜相关联的空调风机，控制器执行PID算法，通过调整相关空调的风机转速调节送风量，使最大气流温度和最小气流温度的差值小于等于3℃。
需要说明的是，步骤S105可以在步骤S104之前执行，也可以在S104之后执行，还可以与步骤S104同时执行。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
图6示出了根据本申请的实施例的数据中心机房空调风量控制装置200的方框图。如图6所示，装置200包括：数据获取模块201、数据确定模块202、第一调节模块203、第二调节模块204、关系获取模块205；其中，数据获取模块201与数据确定模块202连接，用于获取机柜的盲板的开孔处的气流速度数据和气流温度数据后，将获取的上述数据传输至数据确定模块202，进而确定气流速度中的最小气流速度，以及气流温度中最大气流温度和最小气流温度；
基于数据确定模块202确定的最小气流速度，第一调节模块203通过PID调节控制与机柜相关联的空调风机转速，使得最小气流速度维持在1～3m/s；
用于基于数据确定模块202确定的最小气流温度和所述最大气流温度，第二调节模块204通过PID调节控制与机柜相关联的空调风机转速，使得所述最大气流温度和所述最小气流温度的差值小于等于3℃。
其中，上述“与机柜相关联的空调风机”及“机柜和空调风机的关联关系”通过关系获取模块205基于空调的送风气流、现场的IT功率、空调的额定参数、机房气流模型、架空地板高度以及平面布局，结合CFD软件确定得到。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请实施例中提供了一种电子设备，如图7所示，图7所示的电子设备包括：处理器301和存储器303。其中，处理器301和存储器303相连，如通过总线302相连。可选地，电子设备还可以包括收发器304。需要说明的是，实际应用中收发器304不限于一个，该电子设备的结构并不构成对本申请实施例的限定。
处理器301可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，通用处理器，DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)，ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器301也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
总线302可包括一通路，在上述组件之间传送信息。总线302可以是PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(ExtendedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。总线302可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器303可以是ROM(Read Only Memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact DiscRead Only Memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
存储器303用于存储执行本申请方案的应用程序代码，并由处理器301来控制执行。处理器301用于执行存储器303中存储的应用程序代码，以实现前述方法实施例所示的内容。
其中，电子设备包括但不限于：移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。图7示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种数据中心机房空调风量控制方法，其特征在于，包括：
获取机柜的盲板的开孔处的气流速度和气流温度；
其中，冷通道与机柜之间设置所述盲板，所述盲板上设置有直径20～25mm的开孔；
确定所述气流速度中最小气流速度、所述气流温度中最大气流温度和最小气流温度；
基于所述最小气流速度，通过PID调节控制与所述机柜相关联的空调风机转速，使得所述最小气流速度维持在1～3m/s；
基于所述最小气流温度和所述最大气流温度，通过PID调节控制与所述机柜相关联的空调风机转速，使得所述最大气流温度和所述最小气流温度的差值小于等于3℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取机柜盲板的开孔处的气流速度和气流温度之前，还包括：
获取机柜和空调风机的关联关系，其中，所述关联关系由CFD软件基于空调的送风气流、现场的IT功率、空调的额定参数、机房气流模型、架空地板高度以及平面布局确定得到。
3.一种数据中心机房空调风量控制装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取机柜的盲板的开孔处的气流速度和气流温度；
其中，冷通道与机柜之间设置所述盲板，所述盲板上设置有直径20～25mm的开孔；
数据确定模块，用于确定所述气流速度中最小气流速度、所述气流温度中最大气流温度和最小气流温度；
第一调节模块，用于基于所述最小气流速度，通过PID调节控制与所述机柜相关联的空调风机转速，使得所述最小气流速度维持在1～3m/s；
第二调节模块，用于基于所述最小气流温度和所述最大气流温度，通过PID调节控制与所述机柜相关联的空调风机转速，使得所述最大气流温度和所述最小气流温度的差值小于等于3℃。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：
关系获取模块，用于获取机柜和空调风机的关联关系，其中，所述关联关系由CFD软件基于空调的送风气流、现场的IT功率、空调的额定参数、机房气流模型、架空地板高度以及平面布局确定得到。
5.一种数据中心机房空调风量控制装置，其特征在于，包括：
设置于机柜的盲板的开孔处的风速仪和温度计；
其中，冷通道与机柜之间设置所述盲板，所述盲板上设置有直径20～25mm的开孔；
控制器，其被配置为：
获取机柜的盲板的开孔处的气流速度和气流温度，所述气流速度由所述风速仪测量得到，所述气流温度由所述温度计测量得到；
确定所述气流速度中最小气流速度、所述气流温度中最大气流温度和最小气流温度；
基于所述最小气流速度，通过PID调节控制空调风机转速，使得所述最小气流速度维持在1～3m/s；
基于所述所述最小气流温度和所述最大气流温度，通过PID调节控制空调风机转速，使得所述最大气流温度和所述最小气流温度的差值小于等于3℃。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制器还被配置为：
获取机柜和空调风机的关联关系，其中，所述关联关系由CFD软件基于空调的送风气流、现场的IT功率、空调的额定参数、机房气流模型、架空地板高度以及平面布局确定得到。
7.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1～2中任一项所述的方法。
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