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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft allgemein das Überwachen von Servercomputern und insbesondere das Verhindern eines Ausfalls in einem Servercomputer auf Grund einer Störung wie beispielsweise Stoß, Schwingung und/oder seismisches Ereignis.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Mit dem Fortschritt der Technologie haben sich auch die Komplexität und die Anzahl von elektronischen Komponenten in Computerumgebungen sowie das Vertrauen auf die Verfügbarkeit dieser Computerumgebungen für Benutzer erhöht. Computerausfallzeiten oder Ausfälle können für Endbenutzer katastrophale Verluste verursachen. Mechanische und strukturelle Unversehrtheit dieser Computerumgebungen ist für das Aufrechterhalten der Verfügbarkeit wichtig. Umwelt- und Katastrophenereignisse in der letzten Zeit haben Designer von Computersystemumgebungen darin bestärkt, strukturell verbesserte Anordnungen zu entwickeln und zu implementieren, die plötzlichem abnormen Stößen und Schwingungen wie denjenigen bei seismischen Ereignissen standhalten können. Bei einem Computersystem kann es zu einem Datenverlust und Systemzusammenbruch kommen, wodurch Leben und Infrastruktur Schaden nehmen können. Während einige Infrastrukturen einer plötzlichen auftretenden Störung wie beispielsweise Stoß und Schwingung standhalten können, kann die Störung eines Computersystems über einen längeren Zeitraum durch einen Ausfall von sich bewegenden Teilen in der Computerumgebung auftreten.
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Ein Lagerschaden in drehenden Maschinen, wie beispielsweise ein Gebläse eines Servercomputers, kann starke Schwingung verursachen. Diese Schwingung verursacht potenziell Ausfälle an anderen Serverkomponenten, wie beispielsweise kritischen Karten, oder verursacht Verschleiß der Anschlusselemente. Normalerweise handelt es sich bei einem derartiger Lagerschaden um eine allmähliche Verschlechterung im Lauf der Zeit. Es ist daher wünschenswert, eine Lösung zu präsentieren, die eine Online-Überwachung und Analysen von Stoß und Schwingung in einem Computersystem und anschließende Abhilfemaßnahmen bereitstellt. Ein Stoß kann bei einem Servercomputer zur Beschädigung von Teilen und zum Maschinenausfall führen.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, um einen Ausfall auf einem Servercomputer auf Grund einer Störung zu verhindern. Das Verfahren weist auf: Erlangen von analogen Beschleunigungsdaten von Komponenten in einem Servercomputer durch mindestens einen Sensor; Umwandeln der analogen Beschleunigungsdaten in eine digitale Form durch einen Computerprozessor; Speichern der umgewandelten Daten in einer Prozessorspeichereinheit einer Motorantriebsbaugruppe; Analysieren der gespeicherten Daten auf das Vorhandensein einer Maschinenverschlechterung; und in Reaktion auf das Erkennen des Vorhandenseins einer Maschinenverschlechterung Einleiten von Abhilfeprozeduren durch den Prozessor der Motorantriebsbaugruppe.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, um einen Ausfall auf einem Servercomputer auf Grund einer Störung zu verhindern. Das Computerprogrammprodukt weist auf: ein dauerhaftes computerlesbares Speichermedium mit einem darin enthaltenen computerlesbaren Programmcode, wobei der computerlesbare Programmcode zum Ausführen der Schritte eines Verfahrens konfiguriert ist.
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Das Verfahren weist auf: Erlangen von analogen Beschleunigungsdaten von Komponenten in einem Servercomputer durch mindestens einen Sensor; Umwandeln der analogen Beschleunigungsdaten in digitale Form durch einen Computerprozessor; Speichern der umgewandelten Daten in einer Prozessorspeichereinheit einer Motorantriebsbaugruppe; Analysieren der gespeicherten Daten auf das Vorhandensein einer Maschinenverschlechterung; und in Reaktion auf das Erkennen des Vorhandenseins einer Maschinenverschlechterung Einleiten von Abhilfeprozeduren durch den Prozessor der Motorantriebsbaugruppe.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein System bereitgestellt, um einen Ausfall auf einem Servercomputer auf Grund einer Störung zu verhindern. Das System weist auf: einen Speicher; und einen Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er mit dem Speicher Daten austauscht, wobei das Computersystem so konfiguriert ist, dass es ein Verfahren ausführt. Das Verfahren weist auf: Erlangen von analogen Beschleunigungsdaten von Komponenten in einem Servercomputer durch mindestens einen Sensor; Umwandeln der analogen Beschleunigungsdaten in digitale Form durch einen Computerprozessor; Speichern der umgewandelten Daten in einer Prozessorspeichereinheit einer Motorantriebsbaugruppe; Analysieren der gespeicherten Daten auf das Vorhandensein einer Maschinenverschlechterung; und in Reaktion auf das Erkennen des Vorhandenseins einer Maschinenverschlechterung Einleiten von Abhilfeprozeduren durch den Prozessor der Motorantriebsbaugruppe.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 stellt ein integriertes System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
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2 stellt eine Ausführungsform des Shake & Vibration Monitoring Tool (Rüttel- und Schwingungsüberwachungs-Tool) dar.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform der Erfindung weist die Integration von Sensoren auf, die eine Störung erkennen können, einen Prozessor in einer Motorantriebsbaugruppe zum Sammeln und Verarbeiten digitaler Daten und einen Computer (Computersystem-Controller) zur Online-Überwachung des Zustands einer drehenden Maschine. Bei der Störung kann es sich um einen Stoß, eine Schwingung, ein seismisches Ereignis oder irgendeine Kombination davon handeln. Außerdem kann die Störung intern oder extern verursacht werden. Der Prozessor in der Motorantriebsbaugruppe kann auch Abhilfemaßnahmen implementieren, wenn ein Problem erkannt wird. Zu den Abhilfemaßnahmen können ein Ändern der Drehgeschwindigkeit einer Drehzahl einer drehenden Maschine oder anderer Drehzahlen, z. B. ein Verringern der Lüftergeschwindigkeit, gehören, um ein Mitschwingen zu vermeiden, oder komplexere, nichttriviale Steuerungen, die auf der Funktionalität des Gesamtsystems beruhen. Unter gewissen Bedingungen, wenn beispielweise Stoß und/oder Schwingung gleichzeitig auf mehreren rotierenden Geräten im Servercomputer erkannt werden, kann eine vollständige Abschaltung des gesamten Servers ausgeführt werden.
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Das integrierte System kann die folgenden Hauptkomponenten aufweisen: Sensoren – dreiaxiale Beschleunigungsmesser, die in einen Motorantrieb einer drehenden Maschine eingebettet sind; Datenerfassung und -umwandlung über einen verfügbaren Mikroprozessor und ein TCP/IP-Servicenetzwerk; ein Verfahren zum Erkennen von Ausfällen, wie beispielsweise Kurtosis; periodisches Überwachen und Speichern der Schwingungsdaten; Datenanalyse; und im Fall eine Problems das Ausführen von Abhilfemaßnahmen wie beispielsweise Meldung/Call-Horne an einen Laptop oder direktes Steuern von einem oder mehreren Motoren, um eine Beschädigung des Servercomputers zu verhindern. Im gesamten Servercomputer können mehrere Sensoren verwendet werden, um mehr als ein Gerät zu überwachen. Zum Beispiel können mehrere Axialventilatoren gleichzeitig überwacht werden. Sensoren können in den Motorantriebsbaugruppen der drehenden Maschine positioniert werden oder im gesamten Server positioniert werden. Wie des Weiteren im Folgenden beschrieben, wird ein intelligentes integriertes System bereitgestellt, das einen Ausfall auf Grund intern oder extern verursachter Störung, wie beispielsweise Stoß und/oder Schwingung, im eigenen System verhindert.
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1 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, die im Servercomputer 101 implementiert ist. Beim Einschalten des Systems wird ein Auto-Code Download (Herunterladen von Auto-Code) (ACDL) durch einen Systemtreiber 113 im Supportelement (SE) 108 eingeleitet. Der Auto-Code Download (ACDL) ist ein Quellcode, der Code für Stromversorgungs-Firmware in Mikrochips von Stromversorgungs-Hardware lädt. Das Supportelement (SE) 108 kann ein physischer Laptop sein, der sich wie eine Steuer-Workstation für den Servercomputer verhält. Der gesamte Systemtreiber ist auf dem SE 108 geladen. Wenn das System den SE-Code hochfährt, der auf dem SE ausgeführt wird, leitet das SE diverse Hochfahrsequenzen für das System ein. Der Code wird in den Hauptstromversorgungscontroller (Bulk Power Controller) H8 Micro (BCP) 106 über den Anschluss des Stromversorgungs-Servicesteuerungsnetzwerks (Power Service Control Network) (PCSN) 107 geladen. Das PCSN ist ein internes Servicenetzwerk, das alle der großen Komponenten des Servercomputers vereinigt.
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Der BCP dient als ein Hauptcontroller für die Stromversorgung und Kühlung des Computerservers. Die RP422-COMM-Verbindung 110 stellt eine bidirektionale Kommunikationsverbindung zwischen dem BCP und der Motorantriebsbaugruppe (Motor Drive Assembly) (MDA) 102 bereit. Die MDA 102 ist Teil der Baugruppe des drehenden Geräts 111. In dieser Ausführungsform ist die Baugruppe des drehenden Geräts ein Käfigaxialventilator. Der Hauptstromversorgungscontroller H8 Micro (BCP) 106 enthält den flexiblen Serviceprozessor, der Teil des Servicenetzwerks ist, das das gesamte Stromversorgungsuntersystem steuert und die Drehzahl des drehenden Geräts steuert. Der BCP 106 kann auch eine komplette Abschaltung 112 des Servers einleiten. Ein logisches Ausschalten (ein sanftes Herunterfahren), das Datentransaktionen stoppt, um einen Datenverlust zu vermeiden, kann ebenfalls ausgeführt werden, während die Maschine eingeschaltet bleibt. 1 zeigt die Details der Motorantriebsbaugruppe. Das Supportelement 108 lädt Code in den BCP 106. Der BCP 106 lädt anschließend Code in die MDA 102 unter Verwendung der RS422-Verbindung wie angegeben n 10. Insbesondere wird Code in den H8 Micro 103 geladen, der in der MDA 102 resident ist.
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Während das System in Betrieb ist, steuert der Code in der MDA Ventilatorvorgänge und führt eine Sammlung/Analyse von Sensordaten unter Verwendung von Sensoren von mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) 104 aus. Die in dieser Ausführungsform verwendeten MEMS sind dreiaxiale Beschleunigungsmesser; es können jedoch andere Typen von Sensoren zum Erfassen von Beschleunigungsdaten verwendet werden. Die MEMS 104 können überall in oder auf dem Servercomputer positioniert werden. In der Ausführungsform sind die MEMS 104 auf dem drehenden Gerät und in der MDA selbst positioniert. Die MEMS sammeln Daten in analoger Form, und der ND-Wandler 105 führt die Umwandlung der analogen in digitale Daten aus. Die digitalen Daten werden dann an den H8 Micro 103 übergeben, der Analysen zum Maschinenausfall ausführt. Der Code im H8-Mikrochip 103 ermittelt auf Basis der Sensordatenanalyse unter Verwendung von später erörterten Prozeduren, ob ein bestimmter Ventilator abgeschaltet, verlangsamt oder beschleunigt werden muss. 115 zeigt den H8 Micro in der MDA 102, der eine derartige Abschaltung oder Geschwindigkeitskontrolle steuert.
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Die MDA 102 überträgt unter Verwendung der RS422-Verbindung 110 über die bestehenden Kommunikationspfade auch zurück zum Supportprotokoll 113 des Supportelements, um den BCP 106 zu erreichen, und unter anschließender Nutzung der PCSN-Verbindung 107, um das Supportelement 108 zu erreichen. Unter Verwendung einer Referenzcodestruktur im Treiber des Supportelements (SE) 108 ist der SE-Code auch fähig, eine Serviceanfrage (109) einzuleiten, um diverse Ausfallbedingungen zur Reparatur zu melden und Aktionen zu überprüfen. Die Serviceanfrage kann die Form einer E-Mail oder einer Pager-Benachrichtigung annehmen. Die Sensoren können intern verursachte Lagerschäden von drehenden Maschinen oder extern verursachte Stöße und Schwingungen erkennen.
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Es gibt verschiedene Verfahren zum Überwachen einer Maschinenverschlechterung durch Analysieren von Beschleunigungsreaktionen von Maschinen. Zu derartigen Verfahren gehören ein periodisches Überwachen und Vergleichen der Spitzenbeschleunigungsdaten mit der Spitze einer „Known Good”-(erwiesenermaßen fehlerfreien) Komponentenbeschleunigung; ein periodisches Überwachen und Vergleichen von FFT-(Fast Fourier Transform/schnelle Fourier-Transformation)Beschleunigungsdaten mit der FFT von „Known Good”-Komponentenbeschleunigung; und ein periodisches Überwachen und Vergleichen der Kurtosis von Beschleunigungsdaten. Eine hohe Kurtosis-Verteilung besitzt eine schärfere Spitze und längere, breitere Impulsschwänze, während eine niedrige Kurtosis-Verteilung eine abgerundetere Spitze und kürzere, dünnere Impulsschwänze besitzt. Die Kurtosis-Verwendung in der statistischen Analyse ist in der Technik bekannt.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ermöglicht ein Befehlszeilen-Tool (wie beispielsweise SVMT: Shake & Vibration Monitoring Tool/Rüttel- und Schwingungsüberwachungs-Tool), das auf der Server-Workstation läuft, dem Benutzer das Überwachen von Daten von diversen Sensoren, die in der und um die Computersystemumgebung positioniert sind. Das SVMT-Tool erlangt diese Daten über einen Servicemikroprozessor in der MDA unter Verwendung des internen Servicesteuerungsnetzwerks des Systems. 2 zeigt eine derartige Implementierung des Befehlszeilen-Tools des Rüttel- und Schwingungsüberwachungs-Tools (SVMT). Wie vorher erörtert, enthält der Servercomputer 101 die Motorantriebsbaugruppe (MDA) 102. Die MDA enthält den H8 Mikroprozessor 103 und einen MEMS-Beschleunigungsmessersensor. Die MDA steht in Verbindung mit dem Hauptstromversorgungscontroller (BPC) 106. Die Daten werden von der MDA 102 zum BPC 106 übertragen. Dann werden die Daten durch das interne Servicesteuerungsnetzwerk des Stromversorgungssystems PSCN 107 an das Supportelement 108 übergeben. In dieser Ausführungsform führt das Supportelement 108 das Befehlszeilen-Tool des Rüttel- und Schwingungsüberwachungs-Tools (SVMT) 201 aus. Das SVMT ermöglicht Systembenutzern die Abfrage von Schwingungsdaten und die Live-Anzeige auf dem Bildschirm der Server-Workstation 202 mit einigen eingerichteten Zeitintervallen. Live-Sensordaten können auf dem SE-Bildschirm über das SVMT-Tool angezeigt werden oder können unter Verwendung des Systemprotokolls angezeigt werden. Das Tool ermöglicht die Protokollierung der Daten und die Übertragung der Daten zum Endbenutzer 203 zur weiteren Analyse über einen angegebenen eMail-Account. Protokollierte Sensordaten können lokal auf dem SE-Speicher gespeichert und/oder über eine angegebene E-Mail gesendet werden. Die Sensordaten können auch im Systemprotokoll gespeichert werden.
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Zu zusätzlichen Funktionen des Tools kann gehören, einem Benutzer die Fähigkeit zum Ausführen diverser Befehle zu erteilen, um Live-Daten auf den Bildschirm zu ziehen, um eine effiziente Überwachung auf Abruf bereitzustellen. Benutzer können des Weiteren Kontaktinformationen eingeben, wie beispielsweise E-Mail-Adressen oder Telefonnummern, um Noffallbenachrichtigungen zu erhalten, und Benutzer können auch einen Zeitplan aufstellen (Zeitintervalle für Datenabfrage und Datensammlung), um Daten aus dem System abrufen und zu ihrer E-Mail-Adresse (unter Verwendung von SMTP: Simple Mail Transfer Protocol) senden zu lassen.
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Dateien mit protokollierten Daten können unter Verwendung des CSV-Formats formatiert werden, und Sensordaten für Stoß und Schwingung können Teil des Wärmecode-Untersystems der Stromversorgung im Systemhauptprotokoll werden. Außerdem kann der Systemstromversorgungscode des internen Systems ebenfalls Schwingungsdaten analysieren und Maschinen durch Ändern der Drehgeschwindigkeit steuern, um Mitschwingen zu vermeiden und Komponentenausfall zu verhindern, wie beispielsweise, wenn sich der Kurtosis-Wert beträchtlich ändert oder die Amplitude der Beschleunigung das Doppelte der ursprünglichen Werte ist. Wenn zum Beispiel ein Lagerschaden oder ein anderer abnormer Zustand erkannt wird, kann der Motorcontroller die Drehgeschwindigkeit der Drehzahl der drehenden Maschine ändern, um Mitschwingen zu vermeiden und Ausfälle vor Ort zu verhindern.
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Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck der Beschreibung von bestimmten Ausführungsformen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung zu beschränken. Die hierin verwendeten Singularformen „ein/eine” und „der/die/das” sollen auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, durch den Kontext ist eindeutig anderes angegeben. Des Weiteren ist klar, dass die Begriffe „aufweisen” (und alle Formen von „aufweisen”, wie beispielsweise „weist auf” und „aufweisend”), „besitzen” (und alle Formen von „besitzen”, wie beispielsweise „besitzt” und „besitzend”), „umfassen” (und alle Formen von „umfassen”, wie beispielsweise „umfasst” und „umfassend”) und „enthalten” (und alle Formen von „enthalten”, wie beispielsweise „enthält” und „enthaltend”) verbindende Verben mit offenem Ende sind. Demzufolge besitzt ein Verfahren oder ein Gerät, das einen oder mehrere Schritte oder Elemente „aufweist”, „besitzt”, „umfasst” oder „enthält”, diesen einen oder mehrere Schritte oder Elemente, ist aber nicht darauf beschränkt, nur diesen einen oder mehrere Schritte oder Elemente zu besitzen. Desgleichen besitzt ein Schritt eines Verfahrens oder ein Element eines Geräts, der bzw. das eine oder mehrere Funktionen „aufweist”, „besitzt”, „umfasst” oder „enthält”, diese eine oder mehrere Funktionen, ist aber nicht darauf beschränkt, nur diese eine oder mehrere Funktionen zu besitzen. Des Weiteren ist ein Gerät oder eine Struktur, das bzw. die auf eine bestimmte Weise konfiguriert ist, zumindest auf diese Weise konfiguriert, kann aber auch auf Weisen konfiguriert sein, die nicht aufgelistet sind.
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Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Handlungen und Entsprechungen aller Mittel oder Schritt-plus-Funktion-Elemente in den folgenden Ansprüchen sollen, sofern vorhanden, jede Struktur, jedes Material oder jede Handlung zum Durchführen der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen, wie speziell beansprucht, aufweisen. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung erstellt, sie soll aber für die Erfindung in der offenbarten Form weder erschöpfend noch einschränkend sein. Für den Fachmann sind viele Modifizierungen und Variationen offenkundig, ohne den Umfang und den Geist der Erfindung zu verlassen. Die Ausführungsform wurde ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und die praktische Anwendung zu erklären und andere Fachleute zu befähigen, die Erfindung durch diverse Ausführungsformen und die diversen Modifizierungen daran zu verstehen, die von der betrachteten bestimmten Verwendung abhängen.
