CN118139392A - 一种数据中心冷却系统的优化节能控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及节能管理领域，公开了一种数据中心冷却系统的优化节能控制方法及系统，首先将数据中心划分成多个数据分区，在每个数据分区内设置多组温度检测点，实时获取数据分区内环境温度数据；实时获取所述数据分区内电子设备的运行温度，并根据运行温度获取温度突升指标，将温度突升指标与预设的温度突升指标区间进行比较，进行分级；再将所述环境温度数据、温度突升指标按照预设处理规则处理后获得趋势系数，将趋势系数与预设的趋势阈值区间进行对比；最后根据比对分析结果判断是否发出预警，若未发出预警，则不对冷却策略进行调控，若发出预警，则接受预警信号并根据预警信号对冷却策略进行相应调控。
Description
技术领域
本发明涉及节能管理领域，具体涉及一种数据中心冷却系统的优化节能控制方法及系统。
背景技术
数据中心冷却系统是确保数据中心内电子信息设备能够在适宜温度下稳定运行的关键组成部分。随着数据中心的规模扩大和服务器性能的提升，冷却系统的设计和效率变得尤为重要。数据中心冷却技术主要包括风冷散热、液冷技术、浸入式冷却以及间接蒸发冷却等方法。
电子设备异常升温会对冷却系统造成压力，因为系统需要更有效地散热来维持设备的正常运作，导致冷却系统能耗增加；如果冷却系统本身存在问题，如冷却液不足、风扇损坏或散热器堵塞等，则无法有效应对这种额外的热负荷，可能导致发动机或电子设备过热，进而影响其性能和寿命；
但是现有的数据中心冷却系统缺少对局部异常升温点的实时检测和预测判断，往往是局部异常升温点扩散成面时，才会被整个冷却系统的温控系统感知，再进行冷却调控，一方面在前期局部温度异常时，造成能耗增加，另一方面在后续感知后再进行调控则明显滞后，存在安全风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数据中心冷却系统的优化节能控制方法及系统，解决现有的数据中心冷却系统缺少对局部异常升温点的实时检测和预测判断，往往是局部异常升温点扩散成面时，才会被整个冷却系统的温控系统感知，再进行冷却调控，一方面在前期局部温度异常时，造成能耗增加，另一方面在后续感知后再进行调控则明显滞后，存在安全风险的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种数据中心冷却系统的优化节能控制方法，包括：
S10:将数据中心划分成多个数据分区，在每个数据分区内设置多组温度检测点，实时获取数据分区内环境温度数据；
S20：实时获取所述数据分区内电子设备的运行温度，并根据运行温度获取温度突升指标，将温度突升指标与预设的温度突升指标区间进行比较，超出温度突升指标区间的划分成一级，位于温度突升指标区间内的为二级，低于温度突升指标区间的为三级；
S30:将所述环境温度数据、温度突升指标按照预设处理规则处理后获得趋势系数，将趋势系数与预设的趋势阈值区间进行对比；
S40:根据比对分析结果判断是否发出预警信号，若未发出预警信号，则按照预设的冷却策略正常运行，若发出预警，则接受预警信号并根据预警信号对预设的冷却策略进行相应调控。
作为进一步的技术方案，获取温度突升指标的过程为：
获取一个监控周期内当前数据分区内每个电子设备运行温度随时间的变化曲线以及对应的基于历史数据获取的标准曲线；
通过公式：
；
计算获得第j个电子设备的温度变化系数；式中，为基于历史数据获取的参
考运行温度值。
作为进一步的技术方案，将温度变化系数与预设阈值进行比较；
若＞，则判断当前电子设备存在温度突变；
否则，判断当前电子设备正常。
作为进一步的技术方案，将判断存在温度突变的电子设备进行进一步分析；
获取每个监控周期内第i个电子设备的最大运行温度；
通过公式：
；
计算获得温度突变指标；式中，为当前电子设备运行温度的均值，为监控周
期的总个数。
作为进一步的技术方案，将温度突变指标与预设阈值进行比对；
若＞，则判断当前电子设备的温度稳定性差，划分为一级温度突变；
若∈，则判断当前电子设备的温度稳定性较差，划分为二级温度突变；
若＜，则判断当前电子设备的温度稳定性一般，划分为三级温度突变。
作为进一步的技术方案，获取所述趋势系数的过程包括：
获取一个监控周期内每个数据分区内存在一级温度突变和二级温度突变的电子
设备数量；
将均为0的数据分区剔除，其余的数据分区进行黄色标记；
通过公式：计算获得当前数据分区的危险评分，并拟合当前数据
分区的危险评分随时间的变化曲线以及对应的基于历史数据获取的标准曲线；
再获取每个黄色标记的数据分区环境温度随时间的变化曲线以及对应的基
于历史数据获取的标准曲线；
通过公式：
；
计算获得趋势系数；
其中，、为权重系数，∈，为下方与上方围成的面域个数，为一个监控周期内每面域所处时段的左右端点。
作为进一步的技术方案，将获得的趋势系数与预设趋势阈值进行比对；
若≥，则判断当前数据分区的温度风险大，发出预警信号；
若，则判断当前数据分区的温度风险小，不发出预警信号。
作为进一步的技术方案，根据预警信号对预设的冷却策略进行相应调控的过程为：
将温度风险大的数据分区标记为红色区域；
按照调大每个红色区域内空调的工作功率，为实际工作功率。
一种数据中心冷却系统的优化节能控制系统，包括：
环境温度采集模块，将数据中心划分成多个数据分区，在每个数据分区内设置多组温度检测点，实时获取数据分区内环境温度数据；
运行温度采集模块，实时获取所述数据分区内电子设备的运行温度，并根据运行温度获取温度突升指标，将温度突升指标与预设的温度突升指标区间进行比较，超出温度突升指标区间的划分成一级，位于温度突升指标区间内的为二级，低于温度突升指标区间的为三级；
分析判断模块，将所述环境温度数据、温度突升指标按照预设处理规则处理后获得趋势系数，将趋势系数与预设的趋势阈值区间进行对比；
调控模块，根据比对分析结果判断是否发出预警信号，若未发出预警信号，则按照预设的冷却策略正常运行，若发出预警，则接受预警信号并根据预警信号对预设的冷却策略进行相应调控。
本发明的有益效果：
1、通过将数据中心划分成多个数据分区，在每个数据分区内设置多组温度检测点，实时获取数据分区内环境温度数据，从而能够分区域判断温度变动情况，使得温度监控更加准确；再根据运行温度获取温度突升指标，将温度突升指标与预设的温度突升指标区间进行比较，超出温度突升指标区间的划分成一级，位于温度突升指标区间内的为二级，低于温度突升指标区间的为三级；随后将所述环境温度数据、温度突升指标按照预设处理规则处理后获得趋势系数，将趋势系数与预设的趋势阈值区间进行对比；根据比对分析结果判断是否发出预警信号，若未发出预警信号，则按照预设的冷却策略正常运行，若发出预警，则接受预警信号并根据预警信号对预设的冷却策略进行相应调控；
2、通过上述过程，能够对数据中心中存在温度突变的数据分区进行重点把控，并结合环境温度数据、温度突升指标获得确实系数预判重点把控的数据分区是否存在温度风险，从而能够预测风险程度，提前控制冷却策略对温度风险大的数据分区进行调大空调功率，为后续数据分区温度突变的时间段留下足够的温度变化幅度。
3、通过对温度变化系数和温度突变指标的计算，能够判断数据分区内每个电子设备的运行温度情况，从而及时发现温度异常的电子设备，防止因为电子设备故障导致的异常升温却没有及时发现，最终恶化而影响附近电子设备和环境的冷却效果，让冷却系统在局部升温环境下导致能耗增加，侧面实现了节能的作用。
附图说明
下面结合附图对本发明作作为进一步的技术方案说明。
图1为本发明的方法步骤图。
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。
请参阅图1所示，本发明一种数据中心冷却系统的优化节能控制方法，包括：
S10:将数据中心划分成多个数据分区，在每个数据分区内设置多组温度检测点，实时获取数据分区内环境温度数据；
S20：实时获取所述数据分区内电子设备的运行温度，并根据运行温度获取温度突升指标，将温度突升指标与预设的温度突升指标区间进行比较，超出温度突升指标区间的划分成一级，位于温度突升指标区间内的为二级，低于温度突升指标区间的为三级；
S30:将所述环境温度数据、温度突升指标按照预设处理规则处理后获得趋势系数，将趋势系数与预设的趋势阈值区间进行对比；
S40:根据比对分析结果判断是否发出预警信号，若未发出预警信号，则按照预设的冷却策略正常运行，若发出预警，则接受预警信号并根据预警信号对预设的冷却策略进行相应调控。
本实施例中，通过将数据中心划分成多个数据分区，在每个数据分区内设置多组温度检测点，实时获取数据分区内环境温度数据，从而能够分区域判断温度变动情况，使得温度监控更加准确；再根据运行温度获取温度突升指标，将温度突升指标与预设的温度突升指标区间进行比较，超出温度突升指标区间的划分成一级，位于温度突升指标区间内的为二级，低于温度突升指标区间的为三级；随后将所述环境温度数据、温度突升指标按照预设处理规则处理后获得趋势系数，将趋势系数与预设的趋势阈值区间进行对比；根据比对分析结果判断是否发出预警信号，若未发出预警信号，则按照预设的冷却策略正常运行，若发出预警，则接受预警信号并根据预警信号对预设的冷却策略进行相应调控；通过上述过程，能够对数据中心中存在温度突变的数据分区进行重点把控，并结合环境温度数据、温度突升指标获得确实系数预判重点把控的数据分区是否存在温度风险，从而能够预测风险程度，提前控制冷却策略对温度风险大的数据分区进行调大空调功率，为后续数据分区温度突变的时间段留下足够的温度变化幅度。
获取温度突升指标的过程为：
获取一个监控周期内当前数据分区内每个电子设备运行温度随时间的变化曲线以及对应的基于历史数据获取的标准曲线；
通过公式：
；
计算获得第j个电子设备的温度变化系数；式中，为基于历史数据获取的参
考运行温度值。
将温度变化系数与预设阈值进行比较；
若＞，则判断当前电子设备存在温度突变；
否则，判断当前电子设备正常。
将判断存在温度突变的电子设备进行进一步分析；
获取每个监控周期内第i个电子设备的最大运行温度；
通过公式：
；
计算获得温度突变指标；式中，为当前电子设备运行温度的均值，为监控周
期的总个数。
将温度突变指标与预设阈值进行比对；
若＞，则判断当前电子设备的温度稳定性差，划分为一级温度突变；
若∈，则判断当前电子设备的温度稳定性较差，划分为二级温度突变；
若＜，则判断当前电子设备的温度稳定性一般，划分为三级温度突变。
本实施例中，提供了一种获取温度突变指标的具体方法，先通过获取一个监控周
期内当前数据分区内每个电子设备运行温度随时间的变化曲线以及对应的基于历史
数据获取的标准曲线；通过公式：；计算获得第j个电子设备的温度变
化系数；式中，为基于历史数据获取的参考运行温度值；将温度变化系数与预设阈值进行比较；若＞，则判断当前电子设备存在温度突变；否则，判断当前电子设备正常；
综上，能够判断数据分区内每个电子设备的运行温度情况，从而及时发现温度异常的电子
设备，防止因为电子设备故障导致的异常升温却没有及时发现，最终恶化而影响附近电子
设备和环境的冷却效果，让冷却系统在局部升温环境下导致能耗增加，侧面实现了节能；及
时发现电子设备温度异常还能够为检修维护提供依据，对于电子设备异常的数据分区显然
可以提高检修次数，而电子设备异常较少甚至没有的数据分区，可以降低检修次数，如何能
够维持电子设备高效运转的同时，降低检修资源的浪费；
同时，再将判断存在温度突变的电子设备进行进一步分析；获取每个监控周期内
第i个电子设备的最大运行温度；通过公式：；计算获得温度突
变指标；式中，为当前电子设备运行温度的均值，为监控周期的总个数；将温度突变指
标与预设阈值进行比对；若＞，则判断当前电子设备的温度稳定性差，划分
为一级温度突变；若∈，则判断当前电子设备的温度稳定性较差，划分为二级温
度突变；若＜，则判断当前电子设备的温度稳定性一般，划分为三级温度突变。
获取所述趋势系数的过程包括：
获取一个监控周期内每个数据分区内存在一级温度突变和二级温度突变的电子
设备数量；
将均为0的数据分区剔除，其余的数据分区进行黄色标记；
通过公式：计算获得当前数据分区的危险评分，并拟合当前数据
分区的危险评分随时间的变化曲线以及对应的基于历史数据获取的标准曲线；
再获取每个黄色标记的数据分区环境温度随时间的变化曲线以及对应的基
于历史数据获取的标准曲线；
通过公式：
；
计算获得趋势系数；
其中，、为权重系数，∈，为下方与上方围成的面域个数，为一个监控周期内每面域所处时段的左右端点；
将获得的趋势系数与预设趋势阈值进行比对；
若≥，则判断当前数据分区的温度风险大，发出预警信号；
若，则判断当前数据分区的温度风险小，不发出预警信号。
本实施例中，通过对当前数据分区的危险评分随时间的变化曲线以及对应
的基于历史数据获取的标准曲线；再获取每个黄色标记的数据分区环境温度随时间
的变化曲线以及对应的基于历史数据获取的标准曲线；通过公式：；计算获得趋势系数；根据趋势系数的值大小
能够快速准确判断整个数据分区是否存在异常，为后续进行冷却策略的实时调整提供依
据；再将获得的趋势系数与预设趋势阈值进行比对；若≥，则判断当前数据分区的
温度风险大，发出预警信号；若，则判断当前数据分区的温度风险小，不发出预警信
号；通过上述过程，实现及时的对温度风险大的数据分区进行调控，延缓该数据分区的持续
恶化情况，为后续检修维护提供反应时间。
根据预警信号对预设的冷却策略进行相应调控的过程为：
将温度风险大的数据分区标记为红色区域；
按照调大每个红色区域内空调的工作功率，为实际工作功率。
通过上述过程实现了有效的调控，防止温度异常的区域向周围扩散，导致整体数据中心的温度变化，造成不可估量的损耗；通过标记能够便于系统后台管理人员进行识别。
一种数据中心冷却系统的优化节能控制系统，包括：
环境温度采集模块，将数据中心划分成多个数据分区，在每个数据分区内设置多组温度检测点，实时获取数据分区内环境温度数据；
运行温度采集模块，实时获取所述数据分区内电子设备的运行温度，并根据运行温度获取温度突升指标，将温度突升指标与预设的温度突升指标区间进行比较，超出温度突升指标区间的划分成一级，位于温度突升指标区间内的为二级，低于温度突升指标区间的为三级；
分析判断模块，将所述环境温度数据、温度突升指标按照预设处理规则处理后获得趋势系数，将趋势系数与预设的趋势阈值区间进行对比；
调控模块，根据比对分析结果判断是否发出预警信号，若未发出预警信号，则按照预设的冷却策略正常运行，若发出预警，则接受预警信号并根据预警信号对预设的冷却策略进行相应调控。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.一种数据中心冷却系统的优化节能控制方法，其特征在于，包括：
S10:将数据中心划分成多个数据分区，在每个数据分区内设置多组温度检测点，实时获取数据分区内环境温度数据；
S20：实时获取所述数据分区内电子设备的运行温度，并根据运行温度获取温度突升指标，将温度突升指标与预设的温度突升指标区间进行比较，超出温度突升指标区间的划分成一级，位于温度突升指标区间内的为二级，低于温度突升指标区间的为三级；
S30:将所述环境温度数据、温度突升指标按照预设处理规则处理后获得趋势系数，将趋势系数与预设的趋势阈值区间进行对比；
S40:根据比对分析结果判断是否发出预警信号，若未发出预警信号，则按照预设的冷却策略正常运行，若发出预警，则接受预警信号并根据预警信号对预设的冷却策略进行相应调控。
2.根据权利要求1所述的数据中心冷却系统的优化节能控制方法，其特征在于，获取温度突升指标的过程为：
获取一个监控周期内当前数据分区内每个电子设备运行温度随时间的变化曲线以及对应的基于历史数据获取的标准曲线/>；
通过公式：
；
计算获得第j个电子设备的温度变化系数；式中，/>为基于历史数据获取的参考运行温度值。
3.根据权利要求2所述的数据中心冷却系统的优化节能控制方法，其特征在于，将温度变化系数与预设阈值/>进行比较；
若＞/>，则判断当前电子设备存在温度突变；
否则，判断当前电子设备正常。
4.根据权利要求3所述的数据中心冷却系统的优化节能控制方法，其特征在于，将判断存在温度突变的电子设备进行进一步分析；
获取每个监控周期内第i个电子设备的最大运行温度；
通过公式：
；
计算获得温度突变指标；式中，/>为当前电子设备运行温度的均值，/>为监控周期的总个数。
5.根据权利要求4所述的数据中心冷却系统的优化节能控制方法，其特征在于，将温度突变指标与预设阈值/>进行比对；
若＞/>，则判断当前电子设备的温度稳定性差，划分为一级温度突变；
若∈/>，则判断当前电子设备的温度稳定性较差，划分为二级温度突变；
若＜/>，则判断当前电子设备的温度稳定性一般，划分为三级温度突变。
6.根据权利要求5所述的数据中心冷却系统的优化节能控制方法，其特征在于，获取所述趋势系数的过程包括：
获取一个监控周期内每个数据分区内存在一级温度突变和二级温度突变的电子设备数量；
将均为0的数据分区剔除，其余的数据分区进行黄色标记；
通过公式：计算获得当前数据分区的危险评分/>，并拟合当前数据分区的危险评分/>随时间的变化曲线/>以及对应的基于历史数据获取的标准曲线/>；
再获取每个黄色标记的数据分区环境温度随时间的变化曲线以及对应的基于历史数据获取的标准曲线/>；
通过公式：
；
计算获得趋势系数；
其中，、/>为权重系数，/>∈/>，/>为/>下方与/>上方围成的面域个数，/>为一个监控周期内每面域所处时段的左右端点。
7.根据权利要求6所述的数据中心冷却系统的优化节能控制方法，其特征在于，将获得的趋势系数与预设趋势阈值/>进行比对；
若≥/>，则判断当前数据分区的温度风险大，发出预警信号；
若，则判断当前数据分区的温度风险小，不发出预警信号。
8.根据权利要求1所述的数据中心冷却系统的优化节能控制方法，其特征在于，根据预警信号对预设的冷却策略进行相应调控的过程为：
将温度风险大的数据分区标记为红色区域；
按照调大每个红色区域内空调的工作功率，/>为实际工作功率。
9.一种数据中心冷却系统的优化节能控制系统，其特征在于，该优化节能控制系统适用于权利要求1-8中任意一项所述的数据中心冷却系统的优化节能控制方法；包括：
环境温度采集模块，将数据中心划分成多个数据分区，在每个数据分区内设置多组温度检测点，实时获取数据分区内环境温度数据；
运行温度采集模块，实时获取所述数据分区内电子设备的运行温度，并根据运行温度获取温度突升指标，将温度突升指标与预设的温度突升指标区间进行比较，超出温度突升指标区间的划分成一级，位于温度突升指标区间内的为二级，低于温度突升指标区间的为三级；
分析判断模块，将所述环境温度数据、温度突升指标按照预设处理规则处理后获得趋势系数，将趋势系数与预设的趋势阈值区间进行对比；
调控模块，根据比对分析结果判断是否发出预警信号，若未发出预警信号，则按照预设的冷却策略正常运行，若发出预警，则接受预警信号并根据预警信号对预设的冷却策略进行相应调控。
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| CN118139392A true CN118139392A (zh) | 2024-06-04 |
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