HINTERGRUNDBACKGROUND
Datenzentren umfassen typischerweise mehrere Kühleinheiten, wie z. B. Computerraumklimaanlagen(CRAC)-Einheiten, die angeordnet sind, um einer Vielzahl von Servern, die in einer Reihe von Rahmen angeordnet sind, eine kühlende Luftströmung zuzuführen. Die kühlende Luftströmung wird häufig durch Lüftungsfliesen hindurch zugeführt, die an mehreren Stellen auf einem Doppelboden verteilt sind. Genauer gesagt führen die fluidbewegenden Vorrichtungen eine kühlende Luftströmung einer Sammelkammer zu, die unter dem Doppelboden gebildet ist, und die kühlende Luftströmung wird den Servern durch die Lüftungsfliesen hindurch zugeführt.Data centers typically include multiple cooling units, such as Computer room air conditioning (CRAC) units arranged to supply a cooling airflow to a plurality of servers arranged in a series of frames. The cooling air flow is often supplied through ventilation tiles, which are distributed in several places on a double bottom. More specifically, the fluid moving devices supply a cooling air flow to a collection chamber formed below the false bottom, and the cooling air flow is supplied to the servers through the ventilation tiles.
Die Kühleinheiten werden typischerweise betrieben, um im Wesentlichen sicherzustellen, dass die Temperaturen in den Servern in vorbestimmten Temperaturbereichen bleiben. D. h. um weitgehend zu verhindern, dass die Server Temperaturniveaus erreichen, auf denen die Server ineffizient arbeiten oder die für die Server schädlich sind, werden die Kühleinheiten typischerweise betrieben, um kühlende Betriebsmittel bei niedrigeren Temperaturen und/oder bei höheren Volumenströmen als notwendig zuzuführen, um die Server in den vorbestimmten Temperaturbereichen zu halten. Diese Überbereitstellung von kühlenden Betriebsmitteln ist ineffizient, erhöht die Betriebskosten des Datenzentrums und verkürzt die Lebensdauer der Kühleinheiten.The cooling units are typically operated to substantially ensure that the temperatures in the servers remain within predetermined temperature ranges. Ie. to largely prevent the servers from reaching temperature levels where the servers are inefficient or detrimental to the servers, the cooling units are typically operated to supply cooling resources at lower temperatures and / or at higher volume flows than necessary to the servers to keep in the predetermined temperature ranges. This over-provisioning of cooling equipment is inefficient, increases the cost of ownership of the data center, and shortens the life of the cooling units.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Merkmale der vorliegenden Offenbarung sind beispielhaft und nicht einschränkend in den folgenden Figuren abgebildet, in denen gleiche Zahlen die gleichen Elemente angeben, und in denen:The features of the present disclosure are illustrated by way of example and not limitation in the following figures in which like numerals indicate the same elements, and in which:
1 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Partie eines Datenzentrums gemäß eines Beispiels der vorliegenden Offenbarung darstellt; 1 FIG. 4 illustrates a simplified block diagram of a lot of data center according to an example of the present disclosure; FIG.
2 ein Blockdiagramm eines Systems zum Managen der Bereitstellung einer Luftströmung in dem in 1 abgebildeten Datenzentrum gemäß eines Beispiels der vorliegenden Offenbarung zeigt; 2 a block diagram of a system for managing the provision of an air flow in the in 1 in the illustrated data center according to an example of the present disclosure;
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Managen der Bereitstellung einer Luftströmung in dem in 1 abgebildeten Datenzentrum gemäß eines Beispiels der vorliegenden Offenbarung darstellt; 3 a flowchart of a method for managing the provision of an air flow in the in 1 illustrated data center according to an example of the present disclosure;
4 und 5 jeweils Ablaufdiagramme von Verfahren zum Umsetzen des hier offenbarten Modells beim Managen der Bereitstellung einer Luftströmung, das in 3 abgebildet ist, gemäß zweier Beispiele der vorliegenden Offenbarung abbilden; 4 and 5 respectively flowcharts of methods for implementing the model disclosed herein in managing the provision of an airflow, which in 3 in accordance with two examples of the present disclosure;
6 ein Steuerungsdiagramm, das einen MPC umfasst, der das hier offenbarte Modell umsetzt, gemäß eines Beispiels der vorliegenden Offenbarung abbildet; und 6 a control diagram that includes an MPC that implements the model disclosed herein, in accordance with an example of the present disclosure; and
7 ein Blockdiagramm einer Computervorrichtung zum Umsetzen der in 3 bis 5 abgebildeten Verfahren gemäß eines Beispiels der vorliegenden Offenbarung darstellt. 7 a block diagram of a computing device for implementing the in 3 to 5 Illustrated method according to an example of the present disclosure.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Zur Vereinfachung und zur Erläuterung wird die vorliegende Offenbarung hauptsächlich mit Bezug auf ein Beispiel davon beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es ist jedoch ohne Weiteres ersichtlich, dass die vorliegende Offenbarung ohne Einschränkung auf diese spezifischen Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden kann. In anderen Fällen wurden einige Verfahren und Strukturen nicht ausführlich beschrieben, um die vorliegende Offenbarung nicht unnötig zu verschleiern. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „umfasst” „umfasst, ist aber nicht beschränkt auf”, und der Begriff „umfassend” bedeutet „umfassend, aber nicht beschränkt auf”. Der Begriff „basierend auf” bedeutet „mindestens teilweise basierend auf”. Zudem sind die Variablen „l”, „m” und „n” dazu gedacht, Ganzzahlen gleich oder größer als eins zu bezeichnen, und können unterschiedliche Werte in Bezug auf einander bezeichnen.For the sake of simplicity and explanation, the present disclosure will be described mainly with reference to an example thereof. In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present disclosure. However, it will be readily apparent that the present disclosure may be practiced without limitation to these specific details. In other instances, some methods and structures have not been described in detail so as not to unnecessarily obscure the present disclosure. As used herein, the term "comprises" means "includes, but is not limited to," and the term "comprising" means "including, but not limited to." The term "based on" means "at least partially based on". In addition, the variables "l", "m" and "n" are intended to denote integers equal to or greater than one and may denote different values with respect to each other.
Es werden hier ein Verfahren und ein Gerät zum Managen der Bereitstellung einer Luftströmung in einem Bereich, wie z. B. einem Datenzentrum, offenbart. Genauer gesagt wird die Bereitstellung einer Luftströmung durch die Umsetzung eines Modells, das den Transport und die Verteilung der Luftströmung innerhalb des Bereichs beschreibt, gemanagt. Gemäß eines Beispiels umfasst das Modell ein realitätsnahes Zustandsraummodell. Zudem werden Parameter für das Modell bestimmt, und das Modell wird beim Managen der Bereitstellung einer Luftströmung umgesetzt. Die Bereitstellung einer Luftströmung umfasst die Bestimmung der Temperaturen und der Volumenströme der Luftströmung, die durch eine Vielzahl von fluidbewegenden Vorrichtungen zugeführt wird, sowie die Volumenströme der Luftströmung, die durch eine Vielzahl von einstellbaren Lüftungsfliesen zugeführt wird.There are here a method and apparatus for managing the provision of air flow in a region such. A data center. More specifically, the provision of an airflow through the implementation of a model that allows the transport and distribution of airflow within of the area described, managed. According to one example, the model includes a realistic state space model. In addition, parameters for the model are determined, and the model is implemented in managing the provision of airflow. The provision of airflow includes determining the temperatures and volumetric flow rates of the airflow supplied by a plurality of fluid moving devices as well as the volumetric flow rates of the airflow provided by a plurality of adjustable venting tiles.
Das hier offenbarte Modell ist in dem Sinne ein holistisches Modell, dass Betätigungen auf zonenbezogener und lokaler Ebene koordiniert werden. Genauer gesagt erfasst das hier offenbarte Modell die Bereitstellung, den Transport und die Verteilung der Luftströmungsbetriebsmittel und integriert sowohl die zonenbezogene Betätigung der Luftströmung, einschließlich der Zuführlufttemperatur und der Gebläsedrehzahl der fluidbewegenden Vorrichtung, als auch die lokale Betätigung der Bereitstellung einer Luftströmung (beispielsweise aus adaptiven Lüftungsfliesen). Ein Ergebnis dieser Koordination besteht darin, dass Konflikte zwischen diversen Luftströmungsbetätigungen im Wesentlichen behoben werden, während eine im Wesentlichen optimale Effizienz der Bereitstellung einer Luftströmung erreicht wird. In anderer Hinsicht ermöglicht die Umsetzung des hier offenbarten Modells die Unterteilung der Datenzentren in Einflusszonen fluidbewegender Vorrichtungen mit einstellbaren Überlappungsgraden zwischen den Einflusszonen der fluidbewegenden Vorrichtungen.The model disclosed here is a holistic model in the sense that activities are coordinated at the zonal and local levels. More specifically, the model disclosed herein detects the provision, transportation, and distribution of the airflow resources and integrates both the zone-related actuation of the airflow, including the supply air temperature and the fan speed of the fluid moving device, as well as the local operation of providing airflow (eg, adaptive ventilation tiles) ). One result of this coordination is that conflicts between various airflow actuations are substantially remedied while achieving substantially optimal efficiency of providing airflow. In other respects, the implementation of the model disclosed herein enables the subdivision of data centers into fluid-moving-device influence zones with adjustable degrees of overlap between the fluid-moving-device influence zones.
Die Umsetzung des hier offenbarten Modells ermöglicht auch eine dynamische Vorhersage von transienten Trajektorien der Rahmeneinlasstemperaturen basierend auf ihren derzeitigen thermischen Zuständen für beliebige zonenbezogene und lokale Luftströmungsbetätigungen. Mit anderen Worten kann das hier offenbarte Modell umgesetzt werden, um dynamisch vorherzusagen, wie sich die Rahmeneinlasstemperaturen mit der Zeit entwickeln. Die Umsetzung des hier offenbarten Modells ermöglicht ferner, dass die Bestimmung von zukünftigen Rahmeneinlasstemperaturen erfolgt, sobald die derzeitigen Rahmeneinlasstemperaturen und die anzuwendenden Luftströmungsbetätigungen gegeben sind. Mit anderen Worten können zukünftige Rahmeneinlasstemperaturen bestimmt werden, ohne eine iterative Gleichungslösung auszuführen. Des Weiteren ermöglicht das hier offenbarte Modell, dass alle obigen Merkmale auf rechnerisch effiziente Art und Weise erreicht werden, weil gemäß eines Beispiels das Modell explizit ist und nur relativ einfache Berechnungen beinhaltet.Implementation of the model disclosed herein also enables dynamic prediction of transient trajectories of the frame inlet temperatures based on their current thermal states for any zone-related and local air flow actuations. In other words, the model disclosed herein can be implemented to dynamically predict how frame inlet temperatures will evolve over time. The implementation of the model disclosed herein further allows the determination of future frame inlet temperatures to occur once the current frame inlet temperatures and the applicable airflow actuations are met. In other words, future frame inlet temperatures can be determined without executing an iterative equation solution. Furthermore, the model disclosed herein allows all of the above features to be achieved in a computationally efficient manner because according to one example the model is explicit and involves only relatively simple calculations.
Nach einem weiteren Aspekt ermöglicht die Umsetzung des hier offenbarten Modells eine Optimierung der Luftströmungsbetätigung in Echtzeit, beispielsweise sowohl auf zonenbezogener als auch auf lokaler Ebene, durch die Minimierung einer Kostenfunktion. Somit sind die hier offenbarten Techniken zur Optimierung der Luftströmung in der Lage, thermische Anomalien oder ineffiziente Luftströmungszustände zu ermitteln, und sind in der Lage, diese Probleme rechtzeitig zu korrigieren. Des Weiteren sucht das hier offenbarte Gerät durch die Verwendung (einer) richtig definierten/definierter Kostenfunktion(en) aktiv die optimalen Einstellungen für alle fluidbewegenden Vorrichtungen und die Mechanismen zur lokalen Betätigung der Bereitstellung einer Luftströmung, um den angestrebten thermischen Zustand zu erreichen und dabei die betreffende(n) Kostenfunktion(en) zu minimieren.In another aspect, implementation of the model disclosed herein enables optimization of real-time airflow actuation, for example, both at the zone-level and local level, by minimizing a cost function. Thus, the airflow optimization techniques disclosed herein are capable of detecting thermal anomalies or inefficient airflow conditions and are able to correct these problems in a timely manner. Furthermore, by using a properly defined cost function (s), the device disclosed herein actively seeks out the optimal settings for all fluid moving devices and mechanisms for locally actuating the provision of airflow to achieve the desired thermal state, and thereby to minimize the relevant cost function (s).
Zunächst mit Bezug auf 1 wird eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer Partie eines Bereichs 100, hier ein Datenzentrum, in dem ein Verfahren und Gerät zum Managen der Bereitstellung einer Luftströmung umgesetzt werden kann, gemäß eines Beispiels gezeigt. Das Datenzentrum 100 wird dargestellt, wie es über eine Vielzahl von Rahmen 102a bis 102n, eine Vielzahl von fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l (in 1 sind nur fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114b abgebildet) und eine Vielzahl von Sensoren 120a bis 120n verfügt. Die Rahmen 102a bis 102n sind dargestellt, wie sie auf einem Doppelboden 110 positioniert sind und wie sie elektronische Vorrichtungen 116 unterbringen. Die elektronischen Vorrichtungen 116 umfassen beispielsweise Computer, Server, Blade Server, Plattenlaufwerke, Displays usw. Wie in 1 gezeigt, wird die Luftströmung, wie z. B. eine Kühlluftströmung, durch einstellbare Lüftungsfliesen 118a bis 118m im Boden 110 an die Rahmen 102a bis 102n abgegeben. Die fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114b funktionieren im Allgemeinen, um eine Luftströmung in einen Raum 112 unter dem Doppelboden 110 zuzuführen, und in manchen Fällen, um die erhitzte Luftströmung abzukühlen (durch die Pfeile 124 angegeben). Die fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114b können beispielsweise Klimaanlagen(AC)-Einheiten umfassen, die Stellglieder aufweisen, um die Temperatur und den Volumenstrom der gekühlten Luftströmung, die von den fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114b zugeführt wird, zu steuern. Bei anderen Beispielen umfassen die fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114b Heizelemente, die Stellglieder aufweisen, um die Temperatur und den Volumenstrom der erhitzten Luftströmung, die von den fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114b zugeführt wird, zu steuern.First, referring to 1 is a simplified perspective view of a lot of an area 100 Here, a data center in which a method and apparatus for managing the provision of airflow may be implemented, shown by way of example. The data center 100 is presented as it has a variety of frameworks 102 to 102n , a variety of fluid moving devices 114a to 114l (in 1 are only fluid-moving devices 114a to 114b pictured) and a variety of sensors 120a to 120n features. The frames 102 to 102n are shown as they are on a raised floor 110 are positioned and how they are electronic devices 116 accommodate. The electronic devices 116 include, for example, computers, servers, blade servers, disk drives, displays, etc. As in 1 shown, the air flow, such. B. a cooling air flow through adjustable ventilation tiles 118a to 118m in the ground 110 to the frame 102 to 102n issued. The fluid moving devices 114a to 114b generally work to create a flow of air into a room 112 under the raised floor 110 and, in some cases, to cool the heated airflow (indicated by the arrows 124 specified). The fluid moving devices 114a to 114b For example, air conditioning units may include air conditioning (AC) units having actuators to control the temperature and volumetric flow of the cooled airflow flowing from the fluid moving devices 114a to 114b is fed to control. In other examples, the fluid moving devices include 114a to 114b Heating elements having actuators to the temperature and the flow rate of the heated air flow from the fluid moving devices 114a to 114b is fed to control.
Die einstellbaren Lüftungsfliesen (AVTs) 118a bis 118m umfassen manuell und/oder automatisch einstellbare Lüftungsfliesen. Auf jeden Fall können die AVTs 118a bis 118m eingestellt werden, um dadurch den Volumenstrom der Luftströmung zu variieren, die durch die AVTs 118a bis 118m zugeführt wird. Wenn die AVTs 118a bis 118m automatisch einstellbare Lüftungsfliesen umfassen, werden Stellglieder (nicht gezeigt) bereitgestellt, um die Betriebseinstellungen der AVTs 118a bis 118m zu variieren. Zudem kann jede der AVTs 118a bis 118m auch eine Schnittstelle umfassen, durch die die AVTs 118a bis 118m Anweisungssignale von einem Controller 130 empfangen können. Die Betriebseinstellungen der AVTs 118a bis 118m können die Öffnungsgrade der AVTs 118 umfassen, die verwendet werden können, um den Volumenstrom der Luftströmung und gegebenenfalls ein Drehzahlniveau lokaler Gebläse zu variieren, die verwendet werden, um die Strömungsraten der Luftströmung durch die AVTs 118a bis 118m zu variieren. Die AVTs 118a bis 118m können viele verschiedene geeignete Konfigurationen aufweisen und sind somit nicht auf einen bestimmten Typ von einstellbaren Lüftungsfliesen eingeschränkt.The adjustable ventilation tiles (AVTs) 118a to 118m include manually and / or automatically adjustable ventilation tiles. In any case, the AVTs 118a to 118m be adjusted to thereby the Volume flow of the air flow to be varied by the AVTs 118a to 118m is supplied. When the AVTs 118a to 118m include automatically adjustable vent tiles, actuators (not shown) are provided to adjust the operating settings of the AVTs 118a to 118m to vary. In addition, each of the AVTs 118a to 118m also include an interface through which the AVTs 118a to 118m Instruction signals from a controller 130 can receive. The operating settings of the AVTs 118a to 118m can the opening degrees of the AVTs 118 which may be used to vary the volume flow of the airflow and optionally a speed level of local fans used to determine the flow rates of airflow through the AVTs 118a to 118m to vary. The AVTs 118a to 118m can have many different suitable configurations and thus are not limited to any particular type of adjustable ventilation tile.
Auf jeden Fall kann die Luftströmung, die in dem Raum 112 enthalten ist, eine Luftströmung, die von mehr als einer der fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114n zugeführt wird, und in manchen Fällen die Luftströmung, die von über dem Boden 110 in den Raum 112 zurückgeführt wird, umfassen. Somit können Eigenschaften der Luftströmung, wie z. B. Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Strömungsrate usw., die an diverse Stellen in dem Datenzentrum 100 abgegeben werden, durch den Betrieb mehrerer der fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114n wesentlich beeinflusst werden. Somit können Bedingungen an diversen Stellen in dem Datenzentrum 100 durch den Betrieb mehr als einer der fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114n wesentlich beeinflusst werden.In any case, the air flow in the room 112 included, an airflow coming from more than one of the fluid moving devices 114a to 114n is fed, and in some cases, the air flow from above the ground 110 in the room 112 is attributed to. Thus, properties of the air flow, such. As temperature, pressure, humidity, flow rate, etc., in various places in the data center 100 delivered by the operation of several of the fluid moving devices 114a to 114n be significantly influenced. Thus, conditions can be found at various places in the data center 100 by operating more than one of the fluid moving devices 114a to 114n be significantly influenced.
Die Sensoren 120a bis 120n können drahtgebunden und/oder drahtlos mit dem Controller 130 vernetzt sein, um die ermittelten Bedingungsinformationen an den Controller 130 zu liefern. Die ermittelten Bedingungen können beispielsweise Temperaturen an den Einlässen der Rahmen 102a bis 102n, Temperaturen an den Auslässen der einstellbaren Lüftungsfliesen 118 usw. umfassen. Die ermittelten Bedingungen können zusätzlich oder alternativ andere Umgebungsbedingungen, wie z. B. Druck, Feuchtigkeit, Luftströmungsgeschwindigkeit usw. umfassen. In dieser Hinsicht umfassen die Sensoren 120a bis 120n beliebige geeignete Arten von Sensoren, um die Bedingungen zu ermitteln.The sensors 120a to 120n can be wired and / or wireless with the controller 130 be networked to the determined condition information to the controller 130 to deliver. The determined conditions can, for example, temperatures at the inlets of the frame 102 to 102n , Temperatures at the outlets of the adjustable ventilation tiles 118 etc. include. The determined conditions may additionally or alternatively other environmental conditions, such. Pressure, humidity, airflow velocity, etc. In this regard, the sensors include 120a to 120n any suitable types of sensors to determine the conditions.
Wie hier nachstehend ausführlicher besprochen, werden die Umgebungsbedingungsinformationen, die von den Sensoren 120a bis 120n erhoben werden, verwendet, um diverse Parameter eines Modells zu bestimmen, das den Transport und die Verteilung der Luftströmung im Innern des Datenzentrums 100 beschreibt. Bei einem Beispiel umfasst das Modell ein realitätsnahes Zustandsraummodell. Wie ebenfalls hier nachstehend ausführlicher besprochen, beschreibt das Modell ferner die Auswirkungen von Betätigungen an den fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114n sowie der Einstellungen der einstellbaren Lüftungsfliesen 118 auf den Transport und die Verteilung der Luftströmung im Innern des Datenzentrums 100. In dieser Hinsicht ist das hier offenbarte Modell ein holistisches Modell. Des Weiteren wird das Modell umgesetzt, um die Bereitstellung einer Luftströmung in dem Datenzentrum 100 zu managen.As discussed in more detail below, the environmental condition information provided by the sensors 120a to 120n used to determine various parameters of a model, the transport and distribution of air flow inside the data center 100 describes. In one example, the model includes a realistic state space model. As also discussed in greater detail below, the model further describes the effects of actuations on the fluid moving devices 114a to 114n as well as the settings of the adjustable ventilation tiles 118 on the transport and distribution of air flow inside the data center 100 , In this regard, the model disclosed here is a holistic model. Furthermore, the model is implemented to provide airflow in the data center 100 to manage.
Bei einem Beispiel werden die Werte, die durch die Umsetzung des Modells erzielt werden, verwendet, um das Datenzentrum 100 in eine Vielzahl von Einflusszonen fluidbewegender Vorrichtungen 114a bis 114n mit unterschiedlichen Überlappungsgraden zwischen der Vielzahl von Zonen fluidbewegender Vorrichtungen 114a bis 114n zu unterteilen. Bei einem anderen Beispiel werden die erzielten Werte verwendet, um gleichzeitig die Vielzahl fluidbewegender Vorrichtungen 114a bis 114n und die einstellbaren Lüftungsfliesen 118 zu steuern, um die Bereitstellung einer Luftströmung in dem Datenzentrum 100 zu managen. Bei einem weiteren Beispiel werden die erzielten Werte bei der Minimierung einer Kostenfunktion verwendet, um gleichzeitig die fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114n und die einstellbaren Lüftungsfliesen 118 im Wesentlichen in Echtzeit zu steuern.In one example, the values achieved by the implementation of the model are used around the data center 100 in a variety of influence zones fluid moving devices 114a to 114n with different degrees of overlap between the plurality of zones of fluid moving devices 114a to 114n to divide. In another example, the values achieved are used to simultaneously identify the plurality of fluid moving devices 114a to 114n and the adjustable ventilation tiles 118 to control the provision of airflow in the data center 100 to manage. In another example, the values achieved are used in minimizing a cost function to simultaneously drive the fluid moving devices 114a to 114n and the adjustable ventilation tiles 118 essentially in real time.
Es versteht sich, dass das Datenzentrum 100 zusätzliche Elemente umfassen kann und dass einige der hier beschriebenen Elemente entfernt und/oder geändert werden können, ohne von einem Umfang des Datenzentrums 100 abzuweichen. Zusätzlich kann das Datenzentrum 100 ein Datenzentrum, das sich an einem festen Standort befindet, wie z. B. einem Gebäude, und/oder ein Datenzentrum, das sich in einer beweglichen Struktur, wie z. B. einem Versandcontainer oder einer anderen relativ großen beweglichen Struktur, befindet, umfassen. Obwohl des Weiteren insbesondere Bezug auf die Beschreibung des Bereichs 100 genommen wurde, wie er ein Datenzentrum umfasst, versteht es sich, dass der Bereich 100 andere Arten von Strukturen umfassen kann, wie z. B. einen herkömmlichen Raum in einem Gebäude, ein ganzes Gebäude usw.It is understood that the data center 100 may include additional elements and that some of the elements described herein may be removed and / or altered without departing from an extent of the data center 100 departing. In addition, the data center 100 a data center that is in a fixed location, such as As a building, and / or a data center, located in a movable structure such. A shipping container or other relatively large movable structure. Although further particularly reference to the description of the area 100 was taken, as it includes a data center, it is understood that the area 100 may include other types of structures, such as. As a conventional room in a building, a whole building, etc.
Obwohl der Controller 130 in 1 abgebildet ist, wie er ein Element umfasst, das von den elektronischen Vorrichtungen 116 getrennt ist, kann der Controller 130 eine elektronische Vorrichtung 116 umfassen oder darin integriert sein, ohne von einem Umfang des darin offenbarten Datenzentrums 100 abzuweichen. Zusätzlich oder alternativ kann der Controller 130 einen Satz von maschinenlesbaren Anweisungen umfassen, um auf einer Computervorrichtung, beispielsweise auf einer der elektronischen Vorrichtungen 116 oder auf einer anderen Computervorrichtung, zu funktionieren. Obwohl des Weiteren ein einziger Controller 130 in 1 abgebildet wurde, kann eine Vielzahl von Controllern 130 umgesetzt werden, um jeweils einzelne oder Gruppen fluidbewegende(r) Vorrichtungen 114a bis 114b und bei weiteren Beispielen einzelne oder Gruppen von AVTs 118a bis 118m zu steuern.Although the controller 130 in 1 pictured as it includes an item that is from the electronic devices 116 is disconnected, the controller can 130 an electronic device 116 include or be integrated therein without departing from a scope of the data center disclosed therein 100 departing. Additionally or alternatively, the controller 130 comprise a set of machine-readable instructions for accessing a computing device, such as one of the electronic devices 116 or on another computing device, to work. Although still a single controller 130 in 1 Mapped can be a variety of controllers 130 be implemented to each individual or group fluid-moving (r) devices 114a to 114b and in further examples, single or groups of AVTs 118a to 118m to control.
Nun mit Bezug auf 2 wird dort ein Blockdiagramm eines Systems 200 zum Managen der Bereitstellung einer Luftströmung in einem Bereich 100, wie z. B. dem in 1 abgebildeten Datenzentrum, gemäß eines Beispiels gezeigt. Es versteht sich, dass das System 200 zusätzliche Komponenten umfassen kann und dass einige der hier beschriebenen Komponenten entfernt und/oder geändert werden können, ohne vom Umfang des Systems 200 abzuweichen. Beispielsweise kann das System 200 eine beliebige Anzahl von Sensoren 120a bis 120n, Speichern, Prozessoren, fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l, AVTs 118a bis 118m, sowie andere Komponenten umfassen, die beim Betrieb des Systems 200 umgesetzt werden können, umfassen.Now referring to 2 is there a block diagram of a system 200 for managing the provision of airflow in an area 100 , such as B. the in 1 shown data center, shown by way of example. It is understood that the system 200 may include additional components and that some of the components described herein may be removed and / or changed without departing from the scope of the system 200 departing. For example, the system can 200 any number of sensors 120a to 120n , Storage, processors, fluid moving devices 114a to 114l , AVTs 118a to 118m , as well as other components included in the operation of the system 200 can be implemented.
Wie gezeigt, umfasst das System 200 die fluidbewegenden Vorrichtungen 114a 114l, die AVTs 118a bis 118m, die Sensoren 120a bis 120n, den Controller 130, einen Datenspeicher 220, einen Prozessor 230 und ein Netzwerk 240. Der Controller 130 wird ferner abgebildet, wie er ein Eingabe-/Ausgabemodul 202, ein Datenerhebungsmodul 204, ein Modellzugriffsmodul 206, ein Parameterbestimmungsmodul 208, ein Managementmodul 210 und ein Betätigungsmodul 212 umfasst. Gemäß eines Beispiels umfasst der Controller 130 maschinenlesbare Anweisungen, die beispielsweise in einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher abgelegt sind, wie z. B. einem DRAM, EEPROM, MRAM, Flash-Speicher, einer Diskette, einer CD-ROM, einer DVD-ROM oder anderen optischen oder magnetischen Medien, und dergleichen. Bei diesem Beispiel umfassen die Module 202 bis 212 Module von maschinenlesbaren Anweisungen, die in dem Speicher abgelegt und durch den Prozessor 230 ausführbar sind. Gemäß eines anderen Beispiels umfasst der Controller 130 eine Hardware-Vorrichtung, wie z. B. eine Schaltung oder mehrere Schaltungen, die auf einer Platine angeordnet sind. Bei diesem Beispiel umfassen die Module 202 bis 212 Schaltungsbauteile oder einzelne Schaltungen, die der Prozessor 230 steuern soll. Gemäß eines weiteren Beispiels umfasst der Controller 130 eine Kombination von Modulen mit maschinenlesbaren Anweisungen und von Hardware-Modulen.As shown, the system includes 200 the fluid moving devices 114a 114l , the AVTs 118a to 118m , the sensors 120a to 120n , the controller 130 , a data store 220 , a processor 230 and a network 240 , The controller 130 is further illustrated as it is an input / output module 202 , a data collection module 204 , a model access module 206 , a parameter determination module 208 , a management module 210 and an actuation module 212 includes. As an example, the controller includes 130 machine-readable instructions stored, for example, in a volatile or nonvolatile memory, such as memory. A DRAM, EEPROM, MRAM, flash memory, a floppy disk, a CD-ROM, a DVD-ROM or other optical or magnetic media, and the like. In this example, the modules include 202 to 212 Modules of machine-readable instructions that are stored in the memory and by the processor 230 are executable. In another example, the controller includes 130 a hardware device, such. B. a circuit or multiple circuits which are arranged on a circuit board. In this example, the modules include 202 to 212 Circuit components or individual circuits that the processor 230 should control. In another example, the controller includes 130 a combination of modules with machine-readable instructions and hardware modules.
Auf jeden Fall empfängt der Prozessor 230 ermittelte Bedingungsinformationen von den Sensoren 120a bis 120n über das Netzwerk 240, das arbeitet, um die diversen Komponenten des Systems 200 zu koppeln. Das Netzwerk 240 stellt im Allgemeinen eine drahtgebundene oder drahtlose Struktur in dem Datenzentrum 100 zur Übertragung von Daten und/oder Signalen zwischen den diversen Komponenten des Systems 200 dar. Zusätzlich speichert der Prozessor 230 die ermittelten Bedingungsinformationen, die von den Sensoren 120a bis 120n empfangen werden, in dem Datenspeicher 220, der einen beliebigen geeigneten Speicher umfassen kann, auf dem der Prozessor 230 Daten speichern kann und von dem der Prozessor 230 Daten abrufen kann. Der Datenspeicher 220 kann einen DRAM, EEPROM, MRAM, Flash-Speicher, eine Diskette, eine CD-ROM, eine DVD-ROM oder andere optische oder magnetische Medien und dergleichen umfassen. Obwohl der Datenspeicher 220 abgebildet wurde, wie er eine von dem Controller 130 getrennte Komponente bildet, versteht es sich, dass der Datenspeicher 220 in den Controller 130 integriert sein kann, ohne von einem Umfang des Systems 200 abzuweichen.In any case, the processor receives 230 determined condition information from the sensors 120a to 120n over the network 240 that works to the various components of the system 200 to pair. The network 240 generally provides a wired or wireless structure in the data center 100 for transmitting data and / or signals between the various components of the system 200 In addition, the processor saves 230 the determined condition information provided by the sensors 120a to 120n are received in the data store 220 which may comprise any suitable memory on which the processor 230 Can store data and from which the processor 230 Can retrieve data. The data store 220 may include a DRAM, EEPROM, MRAM, flash memory, a floppy disk, a CD-ROM, a DVD-ROM or other optical or magnetic media, and the like. Although the data store 220 was pictured, as he was one of the controller 130 forms separate component, it is understood that the data memory 220 in the controller 130 can be integrated without departing from any scope of the system 200 departing.
Gemäß eines Beispiels gibt der Controller 130 die bestimmten Betriebseinstellungen der fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l und gegebenenfalls der AVTs 118a bis 118m, wie z. B., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Volumenstrom-Sollwert(e), Anweisungen, die sich auf die bestimmten Volumenstrom-Sollwert(e) beziehen, (einen) bestimmte(n) Zufuhrtemperatur-Sollwert(e), Anweisungen, die sich auf den/die bestimmten Zufuhrtemperatur-Sollwert(e) beziehen, bestimmte Betriebseinstellungen und/oder Anweisungen, die sich auf die bestimmten Betriebseinstellungen beziehen, durch das Eingabe-/Ausgabemodul 202 aus. Somit können beispielsweise die bestimmten Volumenstrom-Sollwerte, die bestimmten Zufuhrtemperatur-Sollwerte und die bestimmten Betriebseinstellungen an ein Display, auf dem die ausgegebenen Informationen angezeigt werden können, einen Drucker, auf dem die ausgegebenen Informationen ausgedruckt werden können, eine Netzwerkverbindung, über die die ausgegebenen Informationen an eine andere Computervorrichtung übergeben werden können, eine Datenspeichervorrichtung, auf der die ausgegebenen Informationen gespeichert werden können, usw. ausgegeben werden. Gemäß eines anderen Beispiels teilt der Controller 130 über das Netzwerk 240 den fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l und/oder den AVTs 118a bis 118m Anweisungssignale mit. Bei diesem Beispiel können die fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l die Volumenströme und/oder die Zufuhrlufttemperaturen der fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l variieren, damit sie die bestimmten Sollwerte erreichen, wie sie von dem Controller 130 vorgeschrieben werden. Gemäß eines anderen Beispiels werden die Betriebseinstellungen der AVTs 118a bis 118m variiert, um zu bewirken, dass die AVTs 118a bis 118m die Betriebseinstellungen aufweisen, wie sie von dem Controller 130 vorgeschrieben werden.As an example, the controller gives 130 the particular operating settings of the fluid moving devices 114a to 114l and optionally the AVTs 118a to 118m , such as For example, but not limited to, volumetric flow setpoint (s), instructions related to the particular volumetric flow setpoint (s), (a) particular supply temperature setpoint (s), instructions that may be refer to the particular supply temperature set point (s), certain operating settings and / or instructions related to the particular operating settings through the input / output module 202 out. Thus, for example, the determined volumetric flow setpoints, the particular supply temperature setpoints, and the particular operating settings may be displayed on a display on which the output information may be displayed, a printer on which the output information may be printed, a network connection through which the outputted ones Information can be passed to another computing device, a data storage device on which the output information can be stored, etc. are output. As another example, the controller shares 130 over the network 240 the fluid moving devices 114a to 114l and / or the AVTs 118a to 118m Instruction signals with. In this example, the fluid moving devices 114a to 114l the volumetric flows and / or the supply air temperatures of the fluid moving devices 114a to 114l vary so that they reach the specified setpoints as given by the controller 130 be prescribed. As another example, the operating settings of the AVTs 118a to 118m varies to cause the AVTs 118a to 118m have the operating settings as given by the controller 130 be prescribed.
Verschiedene Möglichkeiten, wie die Module 202 bis 212 des Controllers 130 funktionieren können, werden mit Bezug auf die Verfahren 300 bis 500 besprochen, die in 3 bis 5 abgebildet sind. Es sollte ohne Weiteres offensichtlich sein, dass die Verfahren 300 bis 500, die jeweils in 3 bis 5 dargestellt werden, verallgemeinerte Abbildungen darstellen und dass andere Elemente hinzugefügt werden können oder vorhandene Elemente entfernt, geändert oder umgeordnet werden können, ohne vom jeweiligen Umfang der Verfahren 300 bis 500 abzuweichen.Different possibilities, like the modules 202 to 212 of the controller 130 can work with respect to the procedures 300 to 500 discussed in the 3 to 5 are shown. It should be obvious that the procedures 300 to 500 , each in 3 to 5 represent generalized illustrations and that other elements can be added or existing elements can be removed, changed or rearranged without depending on the scope of the procedures 300 to 500 departing.
Zunächst mit Bezug auf 3 wird ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Managen der Bereitstellung einer Luftströmung in einem Bereich, wie z. B. einem Datenzentrum 100, gemäß eines Beispiels gezeigt. Bei Block 302 wird auf ein Modell, das den Transport und die Verteilung der Luftströmung innerhalb des Bereichs beschreibt, beispielsweise durch das das Modellzugriffsmodul 206 zugegriffen. Das Modell kann in dem Datenspeicher 220 gespeichert sein, und das Modellzugriffsmodul 206 kann aus dem Datenspeicher 220 auf das Modell zugreifen. Das Modell umfasst eine Vielzahl von Parametern und beschreibt die Auswirkungen von Betätigungen an der Vielzahl von fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l auf den Transport und die Verteilung der Luftströmung innerhalb des Bereichs. Genauer gesagt beschreibt das Modell die Auswirkungen von Betätigungen an der Vielzahl von fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l und den AVTs 118a bis 118m auf den Transport und die Verteilung der Luftströmung, die den elektronischen Vorrichtungen 116 zugeführt wird. In dieser Hinsicht ist das hier offenbarte Modell ein holistisches und effizientes Modell, weil das Modell als Eingabe sowohl die zonenbezogene Betätigung der Bereitstellung einer Luftströmung der fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l als auch die lokale Betätigung der Bereitstellung einer Luftströmung der AVTs 118a bis 118m annimmt.First, referring to 3 is a flowchart of a method 300 for managing the provision of an airflow in an area such. A data center 100 , shown by way of example. At block 302 is based on a model that describes the transport and distribution of airflow within the range, for example, by the model access module 206 accessed. The model can be stored in the data store 220 be stored, and the model access module 206 can from the data store 220 access the model. The model includes a variety of parameters and describes the effects of actuations on the plurality of fluid moving devices 114a to 114l on the transport and distribution of air flow within the area. More specifically, the model describes the effects of actuations on the plurality of fluid moving devices 114a to 114l and the AVTs 118a to 118m on the transport and distribution of the air flow affecting the electronic devices 116 is supplied. In this regard, the model disclosed herein is a holistic and efficient model because the model inputs both the zone-related actuation of providing air flow to the fluid moving devices 114a to 114l as well as the local operation of providing airflow to the AVTs 118a to 118m accepts.
Gemäß eines Beispiels ist das Modell ein Zustandsraummodell, das auf den Grundlagen des Energie- und Massengleichgewichts basiert. Bei einem nicht einschränkenden Beispiel ist das Modell ein realitätsnahes Zustandsraummodell. Ein Beispiel des realitätsnahen Zustandsraummodells wird durch die folgende Gleichung beschrieben: Gleichung (1): wobei T eine Rahmeneinlasstemperatur ist, k und k + 1 diskrete Zeitschritte sind, SATi und VFDi eine Zufuhrlufttemperatur und eine Gebläsedrehzahl der i. fluidbewegenden Vorrichtung 114a bis 114l sind, Uj die Öffnung der j. einstellbaren Lüftungsfliese 118a bis 118m ist, NCRAC und Ntile jeweils die Anzahl fluidbewegender Vorrichtungen 114a bis 114l und einstellbarer Lüftungsfliesen 118a bis 118m sind, und wobei gi und bj Parameter sind, die jeweils Einflüsse jeder fluidbewegenden Vorrichtung i und einstellbaren Lüftungsfliese j erfassen, und C eine Temperaturänderung bezeichnet, die auf Gründe wie z. B. Rückführung und Umkehrströmung zurückzuführen ist.By way of example, the model is a state space model based on the principles of energy and mass balance. In a non-limiting example, the model is a realistic state space model. An example of the realistic state space model is described by the following equation: Equation (1): 
Bei Block 304 werden die Werte für die Parameter in dem Modell beispielsweise durch das Parameterbestimmungsmodul 208 bestimmt. Ganz allgemein bestimmt das Parameterbestimmungsmodul 208 die Werte für die Parameter durch eine Analyse von ermittelten Bedingungsdaten, die von den Sensoren 120a bis 120n empfangen werden. Genauer gesagt bestimmt das Parameterbestimmungsmodul 208 Werte für die Parameter gi, bj und C in der Gleichung (1) durch einen Optimierungsprozess, bei dem die Parameterwerte den Unterschied zwischen dem thermischen Zustand (Rahmeneinlasstemperaturen), der von dem Modell unter Verwendung der ausgewerteten Parameter (gi, bj und C) vorhergesagt wird, und den ermittelten Bedingungen minimieren. Die Parameter (gi, bj und C), die den geringsten Differenzbetrag zwischen dem thermischen Zustand (Rahmeneinlasstemperaturen), der von dem Modell vorhergesagt wurde, ergeben, werden als die Werte für die Parameter (gi, bj und C) ausgewählt. Dieser Optimierungsprozess wird für jede Rahmeneinlasstemperatur wiederholt, da jede Rahmeneinlasstemperatur durch einen anderen Parametersatz gekennzeichnet ist. Alternativ kann das Parameterbestimmungsmodul 208 den Parameteroptimierungsprozess für eine Vielzahl von unterschiedlichen Rahmeneinlasstemperaturen parallel umsetzen.At block 304 For example, the values for the parameters in the model are given by the parameter determination module 208 certainly. In general, the parameter determination module determines 208 the values for the parameters by analyzing conditional data obtained by the sensors 120a to 120n be received. More specifically, the parameter determination module determines 208 Values for the parameters g i , b j and C in the equation (1) by an optimization process in which the parameter values indicate the difference between the thermal state (frame inlet temperatures) obtained from the model using the evaluated parameters (g i , b j and C) are predicted and minimize the conditions determined. The parameters (g i , b j and C) giving the least difference between the thermal state (frame inlet temperatures) predicted by the model are selected as the values for the parameters (g i , b j and C) , This optimization process is repeated for each frame inlet temperature since each frame inlet temperature is characterized by a different parameter set. Alternatively, the parameter determination module 208 implement the parameter optimization process in parallel for a variety of different frame inlet temperatures.
Bei Block 306 wird das Modell beim Managen der Bereitstellung einer Luftströmung in dem Datenzentrum 100 beispielsweise durch das Managementmodul 210 umgesetzt. Diverse Beispiele von Möglichkeiten, wie das Modell bei Block 306 umgesetzt wird, werden mit Bezug auf 4 und 5 ausführlicher beschrieben. Genauer gesagt bilden 4 und 5 jeweils Ablaufdiagramme der Verfahren 400 und 500 des Umsetzens des Modells beim Managen der Bereitstellung einer Luftströmung gemäß zweier Beispiele ab. Somit kann/können beispielsweise eines oder beide der Verfahren 400 und 500 bei Block 306 in 3 umgesetzt werden. At block 306 The model will be used in managing the provision of airflow in the data center 100 for example, through the management module 210 implemented. Various examples of possibilities, such as the model at block 306 will be implemented with reference to 4 and 5 described in more detail. More specifically, make up 4 and 5 each flowchart of the method 400 and 500 implementing the model in managing the provision of airflow according to two examples. Thus, for example, one or both of the methods 400 and 500 at block 306 in 3 be implemented.
Zunächst mit Bezug auf 4, werden bei Block 402 Einflussniveaus der Vielzahl von fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l auf Temperaturen an den Einlässen einer Vielzahl von Rahmen 102a bis 102n beispielsweise durch das Managementmodul 210 bestimmt. Gemäß eines Beispiels werden die Einflüsse jeder der fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l auf die Temperaturen an den Einlässen der Rahmen durch den Parameter gi in Gleichung (1) erfasst. Beispielhaft weist in einem Datenzentrum 100 mit 8 fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l jede ermittelte Rahmeneinlasstemperatur 8 Einflussniveaus auf, die jeweils das Einflussniveau einer fluidbewegenden Vorrichtung 114a bis 114l darstellen.First, referring to 4 , be at block 402 Influence levels of the plurality of fluid moving devices 114a to 114l at temperatures at the inlets of a variety of frames 102 to 102n for example, through the management module 210 certainly. By way of example, the influences of each of the fluid moving devices 114a to 114l to the temperatures at the inlets of the frames by the parameter g i in equation (1). Exemplary points in a data center 100 with 8 fluid moving devices 114a to 114l each detected frame inlet temperature 8th Influence levels, each the level of influence of a fluid-moving device 114a to 114l represent.
Bei Block 404 werden für jede der Rahmeneinlasstemperaturen Verhältnisse zwischen jedem der bestimmten Einflussniveaus, die einer bestimmten fluidbewegenden Vorrichtung 114a bis 114l entsprechen, und einem größten Einflussniveau der bestimmten Einflussniveaus für jene bestimmte Rahmeneinlasstemperatur beispielsweise durch das Managementmodul 210 berechnet. Somit wird bei dem obigen Beispiel ein jeweiliges Verhältnis zwischen jedem der 8 Einflussniveaus und dem größten Einflussniveau für eine bestimmte Rahmeneinlasstemperatur berechnet. Somit ist eines der Verhältnisse gleich 1, weil eines der Verhältnisse zwischen dem größten Einflussniveau und sich selbst und den übrigen Verhältnissen kleiner als 1 ist. Zusätzlich kann Block 404 für jede der Rahmeneinlasstemperaturen wiederholt werden, um die jeweiligen Verhältnisse der Einflussniveaus zu bestimmen, die jeder der fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l entsprechen.At block 404 For example, for each of the frame inlet temperatures, there are relationships between each of the particular influent levels of a particular fluid moving device 114a to 114l and a maximum level of influence of the particular influent levels for that particular frame inlet temperature, for example, by the management module 210 calculated. Thus, in the above example, a respective ratio between each of the 8 influence levels and the largest influence level for a certain frame inlet temperature is calculated. Thus one of the ratios is equal to 1 because one of the ratios between the largest level of influence and itself and the remaining ratios is less than one. In addition, block 404 for each of the frame inlet temperatures to determine the respective ratios of the influence levels that each of the fluid moving devices 114a to 114l correspond.
Bei Block 406 wird das Datenzentrum 100 in eine Vielzahl von Einflusszonen fluidbewegender Vorrichtungen beispielsweise durch das Managementmodul 210 unterteilt. Das Unterteilen des Datenzentrums 100 umfasst das Identifizieren davon, welche Rahmeneinlasstemperaturen zu welcher der Einflusszonen der fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l gehören. Mit anderen Worten gibt das Unterteilen des Datenzentrums 100 an, welche der fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l größere Einflüsse auf welche der Rahmeneinlasstemperaturen haben, und somit die fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l, die auf die Variation des thermischen Zustands der entsprechenden Rahmeneinlasstemperaturen ansprechen sollen, sind. Gemäß eines Beispiels erfolgt die Unterteilung basierend auf den Verhältnissen, die bei Block 404 bestimmt werden. Genauer gesagt geht man beispielsweise davon aus, dass eine Rahmeneinlasstemperatur, die das größte Einflussniveau auf eine erste fluidbewegende Vorrichtung 114a hat, in der Einflusszone der ersten fluidbewegenden Vorrichtung 114a liegt. Zusätzlich geht man auch davon aus, dass die Rahmeneinlasstemperatur in der Einflusszone einer zweiten fluidbewegenden Vorrichtung 114b liegt, falls das Verhältnis zwischen dem Einflussniveau der zweiten fluidbewegenden Vorrichtung 114b und dem Einflussniveau der ersten fluidbewegende Vorrichtung 114a eine Überlappungsschwelle übersteigt. Somit bewirkt eine höhere Überlappungsschwelle, dass es zu einem relativ kleineren Überlappungsgrad zwischen den Einflusszonen kommt, weil die Rahmeneinlasstemperaturen wahrscheinlich in eine kleinere Anzahl von Einflusszonen der fluidbewegenden Vorrichtungen fallen. Zusätzlich bewirkt eine niedrigere Überlappungsschwelle, dass es zu einem relativ größeren Überlappungsgrad zwischen den Einflusszonen kommt, weil die Rahmeneinlasstemperaturen wahrscheinlich in eine größere Anzahl von Einflusszonen der fluidbewegenden Vorrichtungen fallen. In einer Hinsicht kann daher der Überlappungsgrad zwischen den Einflusszonen der fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l im Wesentlichen dadurch geändert werden, dass man die Überlappungsschwelle variiert.At block 406 becomes the data center 100 into a plurality of zones of influence of fluid-moving devices, for example by the management module 210 divided. Dividing the data center 100 includes identifying which frame inlet temperatures to which of the zones of influence of the fluid moving devices 114a to 114l belong. In other words, there is the subdivision of the data center 100 which of the fluid moving devices 114a to 114l greater influences on which the frame inlet temperatures have, and thus the fluid moving devices 114a to 114l which are to respond to the variation of the thermal state of the respective frame inlet temperatures are. According to one example, the partitioning is based on the conditions that exist at block 404 be determined. More specifically, for example, it is believed that a frame inlet temperature, which is the largest level of influence on a first fluid moving device 114a has, in the zone of influence of the first fluid-moving device 114a lies. In addition, it is also believed that the frame inlet temperature in the zone of influence of a second fluid moving device 114b if the ratio between the influence level of the second fluid moving device 114b and the level of influence of the first fluid moving device 114a exceeds an overlap threshold. Thus, a higher overlap threshold will result in a relatively smaller degree of overlap between the zones of influence because the frame inlet temperatures are likely to fall within a smaller number of zones of influence of the fluid moving devices. In addition, a lower overlap threshold results in a relatively greater degree of overlap between the zones of influence because the frame inlet temperatures are likely to fall into a larger number of zones of influence of the fluid moving devices. In one sense, therefore, the degree of overlap between the zones of influence of the fluid moving devices 114a to 114l essentially be changed by varying the overlap threshold.
Durch die Verwendung der Verhältnisse zwischen den Einflussniveaus und dem jeweiligen größten Einflussniveau für jede der Rahmeneinlasstemperaturen anstelle einer absoluten Einflussschwelle, um die Einflusszonen der fluidbewegenden Vorrichtungen zu bestimmen, kann man die Möglichkeit von vereinzelten Rahmeneinlasstemperaturen während des Unterteilungsprozesses (d. h. jenen Rahmeneinlasstemperaturen, die in keine Einflusszone der fluidbewegenden Vorrichtungen fallen), wesentlich reduzieren. Zusätzlich können durch Abstimmen der Überlappungsschwelle von 1 bis 0 die unterteilten Zonen den gewünschten Überlappungsgrad aufweisen, der von zertrennten Zonen bis zu einer 100%igen Überlappung zwischen zwei beliebigen Zonen reichen kann. Im Vergleich haben frühere Techniken zum Unterteilen von Datenzentren diese Flexibilität nicht, weil die Überlappung von der absoluten Einflussschwelle abhängig ist, die einen relativ schmalen Bereich aufweist. Des Weiteren ist das Unterteilen der zertrennten Zonen eines Datenzentrums mit den früheren Techniken beispielsweise unmöglich. Dies ist der Fall, weil die absolute Einflussschwelle niedrig genug sein muss, um vereinzelte Rahmeneinlasstemperaturen zu vermeiden, und diese niedrige Schwelle führt unvermeidlich zu einer beträchtlichen Überlappung zwischen benachbarten Zonen. Ferner kann der hier offenbarte Lösungsansatz der Zonenunterteilung zur Eingabe-/Ausgabepaarung verwendet werden, was für die Entwicklung von verteilten Systemen zum Steuern der Kühlung von Datenzentren ausschlaggebend sein kann. Für ein zentralisiertes Design zum Steuern der Kühlung von Datenzentren kann der hier offenbarte Lösungsansatz der Unterteilung verwendet werden, um schwache Verbindungen zwischen den Systemeingängen und -ausgängen zu kürzen, was zu einem effizienteren Controller-Design führt. Des Weiteren kann das hier offenbarte Abstimmungsmerkmal auch verwendet werden, um den Redundanzgrad in einem Datenzentrum basierend auf Betriebsrichtlinien (z. B. durch das Auslegen unterschiedlicher Redundanzgrade gemäß des vereinbarten Dienstleitungsniveaus usw.) anzupassen.By using the ratios between the influence levels and the respective largest influence levels for each of the frame inlet temperatures instead of an absolute threshold to determine the zones of influence of the fluid moving devices, one can consider the possibility of isolated frame inlet temperatures during the subdivision process (ie, those frame inlet temperatures that do not enter into any zone of influence the fluid moving devices) substantially reduce. Additionally, by adjusting the overlap threshold from 1 to 0, the subdivided zones may have the desired degree of overlap, which may range from severed zones to a 100% overlap between any two zones. In comparison, prior techniques for subdividing data centers do not have this flexibility because the overlap is dependent on the absolute influence threshold, which has a relatively narrow range. Furthermore, dividing the severed zones of a data center with the previous techniques is impossible, for example. This is because the absolute threshold of influence must be low enough to avoid isolated frame inlet temperatures, and this low threshold inevitably leads to considerable overlap between adjacent zones. Furthermore, the here The disclosed zone approach subset may be used for input / output pairing, which may be crucial to the development of distributed systems for controlling the cooling of data centers. For a centralized design for controlling the cooling of data centers, the partitioning approach disclosed herein can be used to reduce weak connections between the system inputs and outputs, resulting in a more efficient controller design. Furthermore, the voting feature disclosed herein may also be used to adjust the degree of redundancy in a data center based on operational policies (eg, by laying out different degrees of redundancy according to the agreed service level, etc.).
In einer Hinsicht können die Einflusszonen der fluidbewegenden Vorrichtungen beim Bestimmen, welche der fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l zu manipulieren ist, beispielsweise basierend auf sich ändernden Bedingungen in dem Datenzentrum 100 umgesetzt werden.In one sense, the zones of influence of the fluid moving devices may be used in determining which of the fluid moving devices 114a to 114l to manipulate, for example, based on changing conditions in the data center 100 be implemented.
Nun mit Bezug auf 5 wird bei Block 502 beispielsweise durch das Managementmodul 210 von dem Datenspeicher 220 aus auf eine Kostenfunktion zugegriffen. Gemäß eines Beispiels umfasst die Kostenfunktion den gesamten Energieverbrauch der Bereitstellung einer Luftströmung und wird mit Bezug auf die Betätigungen der Bereitstellung einer Luftströmung, die in dem Datenzentrum 100 zur Verfügung stehen, definiert. Die verfügbaren Betätigungen der Bereitstellung einer Luftströmung in dem Datenzentrum 100 umfassen die Temperatur und den Volumenstrom der Luftströmung, die durch die fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l bereitgestellt wird, sowie die Öffnungen in den AVTs 118a bis 118m.Now referring to 5 becomes at block 502 for example, through the management module 210 from the data store 220 from accessing a cost function. By way of example, the cost function includes the total energy consumed in providing airflow and is related to the operations of providing airflow within the data center 100 are available. The available operations of providing airflow in the data center 100 include the temperature and volumetric flow of the airflow passing through the fluid moving devices 114a to 114l is provided, as well as the openings in the AVTs 118a to 118m ,
Bei Block 504 wird die zonenbezogene und lokale Betätigung der Bereitstellung einer Luftströmung durch die Verwendung des Modells beispielsweise durch das Managementmodul 210 koordiniert, um die Kostenfunktion zu minimieren. Genauer gesagt verwendet beispielsweise ein Modellprädiktiver Controller (MPC), der in 6 gezeigt wird, das Modell, um die zonenbezogene und lokale Bereitstellung einer Luftströmung durch Minimieren der Kostenfunktion zu optimieren. Gemäß eines Beispiels kann der MPC angesichts des aktuellen thermischen Zustands (Rahmeneinlasstemperaturen) das Modell umsetzen, um die zukünftigen Trajektorien von Rahmeneinlasstemperaturen vorherzusagen, wenn die Trajektorien der Luftströmungsbetätigungen (VFD und SAT der fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l und Öffnungen der AVTs 118a bis 118m) gegeben sind. Die Vorhersage der zukünftigen Trajektorien der Rahmeneinlasstemperaturen kann verwendet werden, um alle möglichen zonenbezogenen und lokalen Betätigungen auszuwerten, die in diskreten Zeitschritten mit dem aktualisierten aktuellen thermischen Zustand umgesetzt werden, und somit können thermische Anomalien gehandhabt werden, und die Betriebskosten können als Reaktion auf variierende Bedingungen innerhalb des Datenzentrums 100 konstant minimiert werden.At block 504 For example, the zone-based and local actuation of providing airflow is through the use of the model by, for example, the management module 210 coordinated to minimize the cost function. More specifically, for example, a Model Predictive Controller (MPC) used in 6 to optimize the zonal and local provision of airflow by minimizing the cost function. As an example, given the current thermal condition (frame inlet temperatures), the MPC may implement the model to predict the future trajectories of frame inlet temperatures when the trajectories of the airflow actuations (VFD and SAT of the fluid moving devices 114a to 114l and openings of the AVTs 118a to 118m ) given are. The prediction of the future trajectories of the frame inlet temperatures can be used to evaluate all possible zone-related and local actuations that are implemented in discrete time steps with the updated current thermal state, and thus thermal anomalies can be handled, and the operating costs can be adjusted in response to varying conditions within the data center 100 be constantly minimized.
Zusätzlich wird bei Block 504 das Modell umgesetzt, um die Kostenfunktion zu minimieren und dabei die Temperaturniveaus an den Rahmeneinlässen im Wesentlichen in vorbestimmten Bereichen zu halten. Durch die Umsetzung des Modells, das sowohl die zonenbezogenen als auch die lokalen Betätigungen der Bereitstellung einer Luftströmung zum Zweck der Minimierung der Kostenfunktion berücksichtigt, werden Konflikte zwischen den diversen Betätigungen zur zonenbezogenen und lokalen Bereitstellung einer Luftströmung im Wesentlichen behoben. Die folgende Gleichung beschreibt ein Beispiel, bei dem die Kostenfunktion die Gesamtkühlleistung ist: Gleichung (2): wobei die Kühlleistung, die von allen fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l übernommen werden, summiert werden und für die fluidbewegende Vorrichtung i die Gebläseleistung (VFD) mit der dritten Potenz der Gebläsedrehzahl (VFDi) zunimmt, während die Kühlerleistung linear mit der Zufuhrlufttemperatur SATi abnimmt.In addition, at block 504 implemented the model to minimize the cost function while keeping the temperature levels at the frame inlets substantially in predetermined ranges. By implementing the model that accommodates both zone-based and local operations of providing airflow for the purpose of minimizing the cost function, conflicts between the various zone-related and local airflow provisioning operations are substantially eliminated. The following equation describes an example in which the cost function is the total cooling power: Equation (2): the cooling performance of all of the fluid moving devices 114a to 114l and for the fluid moving device i, the blower power (VFD) increases with the cube of the fan speed (VFD i ), while the radiator output decreases linearly with the supply air temperature SAT i .
Bei Block 506 wird die koordinierte Betätigung der zonenbezogenen und lokalen Bereitstellung einer Luftströmung, die die Kostenfunktion minimiert, auf die bei Block 502 zugegriffen wird, beispielsweise durch das Eingabe-/Ausgabemodul 202 ausgegeben. Gemäß eines Beispiels werden die Einstellungen für die VFDs und die Zufuhrlufttemperaturen in den fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l und den Öffnungen der AVTs 118a bis 118m, von denen bestimmt wurde, dass sie die Kostenfunktion minimieren und dabei den Temperaturanforderungen der elektronischen Vorrichtungen 116 gerecht werden, ausgegeben. Bei einem Beispiel werden die Einstellungen an ein Display, eine andere Computervorrichtung, einen Datenspeicher, einen Drucker usw. ausgegeben. Bei einem anderen Beispiel gibt das Betätigungsmodul 212 Steuersignale an die fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l und/oder die AVTs 118a bis 118m aus, um zu bewirken, dass die fluidbewegenden Vorrichtungen 114a bis 114l und/oder die AVTs 118a bis 118m mit den bestimmten Einstellungen funktionieren.At block 506 For example, the coordinated operation of zone-based and local provision of airflow that minimizes the cost function is similar to that in block 502 is accessed, for example by the input / output module 202 output. As an example, the settings for the VFDs and the supply air temperatures in the fluid moving devices 114a to 114l and the openings of the AVTs 118a to 118m which have been determined to minimize the cost function while meeting the temperature requirements of electronic devices 116 fair, spent. In one example, the settings are to a display, another computing device, a data store, a Printer, etc. output. In another example, the actuation module is 212 Control signals to the fluid moving devices 114a to 114l and / or the AVTs 118a to 118m to cause the fluid moving devices 114a to 114l and / or the AVTs 118a to 118m work with the specific settings.
Ein Beispiel eines Steuerungsdiagramms 600, das den MPC 602 umfasst, der das hier offenbarte Modell umsetzt, wird in 6 abgebildet. Wie dort gezeigt, empfängt der MPC 602, der das Modell und ein Optimierungsmodul (nicht gezeigt) umfasst, als Eingaben eine Kostenfunktion, die das Optimierungsmodul ausführt, um sie durch Auswählen der am besten geeigneten Luftströmungsbetätigungen zu minimieren, eine Schwellentemperatur ( Tref ) als Auflage der Optimierung, dass zukünftige Rahmeneinlasstemperaturen darunter bleiben müssen, und Rahmeneinlasstemperaturen ( T ) für die Vorhersage zukünftiger Rahmeneinlasstemperaturen unter Verwendung des Modells. Mit anderen Worten versucht der MPC 602, die optimalen Einstellungen der zonenbezogenen und lokalen Bereitstellung einer Luftströmung in dem Datenzentrum 604, das durch die SAT, VFD und AVT, die in 6 abgebildet sind, dargestellt wird, als Reaktion auf eine dynamische IT-Arbeitslast zu bestimmen. Die Bereitstellung, der Transport und die Verteilung von Luftströmungsbetriebsmitteln werden koordiniert, weil sie gleichzeitig innerhalb des gleichen Rahmens berücksichtigt werden, um die Leistung der Bereitstellung einer Luftströmung zu minimieren.An example of a control diagram 600 that the MPC 602 which implements the model disclosed herein is incorporated in 6 displayed. As shown there, the MPC receives 602 including the model and an optimization module (not shown) as inputs a cost function that the optimization module performs to minimize it by selecting the most suitable airflow actuations, a threshold temperature ( Tref ) as a condition of optimization that future frame inlet temperatures must remain below and frame inlet temperatures ( T ) for predicting future frame inlet temperatures using the model. In other words, the MPC is trying 602 , the optimal settings of the zonal and local provision of airflow in the data center 604 transmitted by the SAT, VFD and AVT in 6 to be determined in response to a dynamic IT workload. The provision, transportation and distribution of airflow resources are coordinated because they are simultaneously considered within the same framework to minimize the power of providing airflow.
Einige oder alle der in den Verfahren 300 bis 500 dargelegten Vorgänge können als Dienstprogramme, Programme oder Unterprogramme auf einem beliebigen gewünschten computerzugänglichen Medium enthalten sein. Zusätzlich können die Verfahren 300 bis 500 als Computerprogramme ausgebildet sein, die in diversen Formen, sowohl aktiv als auch inaktiv, vorliegen können. Beispielsweise können sie als Software-Programm(e) vorliegen, das/die aus Programmanweisungen in Quellcode, Objektcode, ausführbarem Code oder anderen Formaten besteht/bestehen. Jedes davon kann auf einem computerlesbaren Speichermedium ausgebildet sein.Some or all of the procedures 300 to 500 The operations set forth may be included as utilities, programs or subroutines on any desired computer-accessible medium. In addition, the procedures can 300 to 500 be designed as computer programs that may be in various forms, both active and inactive. For example, they may exist as a software program (s) consisting of program instructions in source code, object code, executable code, or other formats. Each of them may be formed on a computer-readable storage medium.
Beispielhafte computerlesbare Speichermedien umfassen RAM, ROM, EPROM, EEPROM und magnetische oder optische Platten oder Bänder von herkömmlichen Computersystemen. Konkrete Beispiele des Vorstehenden umfassen den Vertrieb der Programme auf einer CD-ROM oder per Internet-Download. Es versteht sich daher, dass eine beliebige elektronische Vorrichtung, die in der Lage ist, die oben beschriebenen Funktionen auszuführen, diese oben aufgezählten Funktionen ausführen kann.Exemplary computer readable storage media include RAM, ROM, EPROM, EEPROM and magnetic or optical disks or tapes of conventional computer systems. Concrete examples of the above include the distribution of the programs on a CD-ROM or via Internet download. It is therefore to be understood that any electronic device capable of performing the functions described above may perform those functions enumerated above.
Nun mit Bezug auf 7 wird dort ein Blockdiagramm einer Computervorrichtung 700 gezeigt, um die Verfahren, die in 3 bis 5 dargestellt werden, gemäß der Beispiele der vorliegenden Offenbarung umzusetzen. Die Vorrichtung 700 umfasst einen Prozessor 702, wie z. B. eine Zentraleinheit; eine Anzeigevorrichtung 704, wie z. B. einen Monitor; eine Netzwerkschnittstelle 708, wie z. B. ein lokales Netzwerk LAN, ein drahtloses 802.11x LAN, ein mobiles 3G-WAN oder ein WiMax-WAN; und ein computerlesbares Medium 710. Jede dieser Komponenten ist betriebsmäßig mit einem Bus 712 gekoppelt. Beispielsweise kann der Bus 712 ein EISA-, ein PCI-, ein USB-, ein FireWire-, ein NuBus- oder PDS-Bus sein.Now referring to 7 is there a block diagram of a computer device 700 shown to the procedures in 3 to 5 be implemented according to the examples of the present disclosure. The device 700 includes a processor 702 , such as B. a central unit; a display device 704 , such as A monitor; a network interface 708 , such as A local area network LAN, a wireless 802.11x LAN, a 3G mobile WAN, or a WiMax WAN; and a computer readable medium 710 , Each of these components is operational with a bus 712 coupled. For example, the bus 712 an EISA, a PCI, a USB, a FireWire, a NuBus or PDS bus.
Das computerlesbare Medium 710 kann ein beliebiges geeignetes, nichtflüchtiges Medium sein, das daran teilnimmt, dem Prozessor 702 Anweisungen zur Ausführung bereitzustellen. Beispielsweise kann das computerlesbare Medium 710 ein nichtflüchtiges Medium sein, wie z. B. eine optische oder eine magnetische Platte; ein flüchtiges Medium, wie z. B. ein Speicher; und Übertragungsmedien, wie z. B. Koaxialkabel, ein Kupferdraht und ein Glasfaserkabel.The computer-readable medium 710 may be any suitable non-volatile medium participating in it, the processor 702 To provide instructions for execution. For example, the computer-readable medium 710 a non-volatile medium, such. B. an optical or a magnetic disk; a volatile medium, such as. B. a memory; and transmission media, such as. Coaxial cable, a copper wire and a fiber optic cable.
Das computerlesbare Medium 710 kann auch ein Betriebssystem 714, wie z. B. Mac OS, MS Windows, Unix oder Linux; Netzwerkanwendungen 716; und eine Anwendung 718 zum Managen der Bereitstellung einer Luftströmung speichern. Das Betriebssystem 714 kann ein Multi-User-, Multiprocessing-, Multitasking-, Multithreading-, Echtzeit-System und dergleichen sein. Das Betriebssystem 714 kann auch grundlegende Aufgaben ausführen, wie z. B. das Erkennen einer Eingabe von Eingabevorrichtungen, wie z. B. einer Tastatur oder einem Tastenblock; das Senden einer Ausgabe an das Display 704; das Verfolgen von Dateien und Verzeichnissen auf dem computerlesbaren Medium 710; das Steuern von Peripherievorrichtungen, wie z. B. Plattenlaufwerken, Druckern, Bildaufnahmevorrichtungen; und das Managen des Verkehrs auf dem Bus 712. Die Netzwerkanwendungen 716 umfassen diverse Komponenten zum Herstellen und Erhalten von Netzwerkverbindungen, wie z. B. maschinenlesbare Anweisungen zum Umsetzen von Kommunikationsprotokollen, wozu TCP/IP, HTTP, Ethernet, USB und FireWire gehören.The computer-readable medium 710 can also be an operating system 714 , such as Mac OS, MS Windows, Unix or Linux; Network Applications 716 ; and an application 718 to manage the provision of an airflow. The operating system 714 may be a multi-user, multiprocessing, multitasking, multithreading, real-time system and the like. The operating system 714 can also perform basic tasks, such as B. recognizing input from input devices such. A keyboard or a keypad; sending an output to the display 704 ; tracking files and directories on the computer-readable medium 710 ; the control of peripheral devices, such. Disk drives, printers, image capture devices; and managing the traffic on the bus 712 , The network applications 716 include various components for making and maintaining network connections, such as network connections. Machine-readable instructions for implementing communication protocols including TCP / IP, HTTP, Ethernet, USB and FireWire.
Die Anwendung 718 zum Managen der Bereitstellung einer Luftströmung stellt diverse Komponenten zum Managen der Bereitstellung einer Luftströmung in einem Datenzentrum 100 bereit, wie zuvor beschrieben. Die Managementanwendung 718 kann somit den Controller 130 umfassen. Die Managementanwendung 718 umfasst auch Module zum Zugreifen auf ein Modell, das den Transport und die Verteilung der Luftströmung innerhalb des Bereichs beschreibt, wobei das Modell eine Vielzahl von Parametern umfasst, zum Bestimmen von Werten für die Vielzahl von Parametern und zum Umsetzen des Modells beim Managen der Bereitstellung einer Luftströmung in dem Datenzentrum. Bei bestimmten Beispielen können einige oder alle der Prozesse, die von der Anwendung 718 ausgeführt werden, in das Betriebssystem 714 integriert werden. Bei bestimmten Beispielen können die Prozesse mindestens teilweise in digitalen elektronischen Schaltungen oder in Computer-Hardware, maschinenlesbaren Anweisungen (einschließlich Firmware und/oder Software) oder in einer beliebigen Kombination davon umgesetzt werden.The application 718 To manage the provision of airflow provides various components for managing the provision of airflow in a data center 100 ready as described above. The management application 718 can thus the controller 130 include. The management application 718 also includes modules for accessing a model describing the transport and distribution of airflow within the range, the model comprising a plurality of parameters, for determining values for the plurality of parameters, and for implementing the model in managing the provision of a model Air flow in the data center. For some examples, some or all of the processes may be affected by the application 718 be executed in the operating system 714 to get integrated. In certain examples, the processes may be implemented, at least in part, in digital electronic circuits or in computer hardware, machine-readable instructions (including firmware and / or software), or any combination thereof.
Obwohl sie in der gesamten vorliegenden Offenbarung spezifisch beschrieben wurden, sind die repräsentativen Beispiele der vorliegenden Offenbarung für zahlreiche Anwendungen nützlich, und die obige Diskussion ist nicht dazu gedacht, einschränkend zu sein, und ist nicht als solche auszulegen, sondern wird als erläuternde Diskussion von Aspekten der Offenbarung geboten.Although specifically described throughout the present disclosure, the representative examples of the present disclosure are useful in numerous applications, and the above discussion is not intended to be limiting, and is not to be construed as such, but will become an illustrative discussion of aspects offered the revelation.
Was hier beschrieben und dargestellt wurde, ist ein Beispiel der Offenbarung zusammen mit einigen seiner Variationen. Die hier verwendeten Begriffe, Beschreibungen und Figuren werden rein anschaulich dargelegt und sind nicht als Einschränkungen gedacht. Viele Variationen sind nach Geist und Umfang der Offenbarung möglich, die dazu gedacht ist, durch die folgenden Ansprüche – und ihre Äquivalente – definiert zu werden, wobei alle Begriffe im weitesten angemessenen Sinne zu verstehen sind, soweit nicht anders angegeben.What has been described and illustrated herein is an example of the disclosure along with some of its variations. The terms, descriptions and figures used here are presented in a clear manner and are not intended as limitations. Many variations are possible in the spirit and scope of the disclosure, which is intended to be defined by the following claims - and their equivalents - all terms being to be construed in the broadest reasonable sense, unless otherwise specified.
