本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)中心智能氣流控制系統(tǒng)及其控制方法，屬于數(shù)據(jù)中心溫度控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

采用下送風方式的數(shù)據(jù)中心，當前隨著計算機、通訊及其相關(guān)行業(yè)的不斷發(fā)展，機房建設(shè)規(guī)模越來越大，系統(tǒng)集成度越來越高，設(shè)備密集度越來越大；當前受業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)需求、設(shè)備布局合理性以及機房建設(shè)環(huán)境的影響，數(shù)據(jù)中心存在以下的問題：

1)服務(wù)器設(shè)備負載分布不均，機柜發(fā)熱密度高，局部熱點；

2)制冷系統(tǒng)集成度低，系統(tǒng)單一，主要以精密空調(diào)系統(tǒng)做為制冷來源；

3)精密空調(diào)系統(tǒng)不能針對數(shù)據(jù)中心內(nèi)的機柜實際散熱需求進行定點制冷；

4)精密空調(diào)功能單一，設(shè)備功率大，運轉(zhuǎn)耗能高，常規(guī)情況下，無法接入UPS電源，當數(shù)據(jù)中心遇到停電情況下，無法在數(shù)據(jù)中心內(nèi)機柜設(shè)備通過電池供電運行時提供制冷。

如不能有效的解決上述這些存在的問題，將導致數(shù)據(jù)中心運行能耗高，業(yè)務(wù)中斷，設(shè)備損壞，造成極大的經(jīng)濟損失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種數(shù)據(jù)中心智能氣流控制系統(tǒng)及其控制方法，能夠針對局部進行熱量精確控制，定點制冷，冷卻效果更好，設(shè)備使用壽命更長，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種數(shù)據(jù)中心智能氣流控制系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄分析系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接有組合式機柜測溫裝置、區(qū)域溫度監(jiān)測裝置、室外環(huán)境監(jiān)測裝置、主動式氣流引流通風裝置、數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心新風系統(tǒng)，并連接到數(shù)據(jù)記錄分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)記錄分析系統(tǒng)連接到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)連接到主動式氣流引流通風裝置、數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心新風系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心新風系統(tǒng)連接有UPS。

組合式機柜測溫裝置包括底座、絕緣材料制作的滑塊和溫度元件，底座為條狀結(jié)構(gòu)，水平固定連接在柜體內(nèi)，其上設(shè)置有多個滑塊，滑塊可沿著底座長度方向移動，滑塊上設(shè)置有插孔，溫度元件可插入插孔內(nèi)，溫度原件連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

滑塊通過T型槽螺母嵌入到底座上的T型槽中，T型螺母通過螺釘固定連接到滑塊上。

主動式氣流引流通風裝置包括無極變速風機，無極變速風機采用多個，間隔均勻地布置在固定框架上，固定框架安裝在通風地板的支架上，其上端設(shè)置有通風地板，其底部設(shè)置有遮風板，每塊通風地板上的多個無極變速風機獨立連接到控制系統(tǒng)，還包括出風口溫度傳感器，出風口溫度傳感器布置在通風底板出風網(wǎng)孔處，監(jiān)測送風溫度，并連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)同步采集數(shù)據(jù)中心內(nèi)各類設(shè)備的硬件可測運行溫度。

遮風板采用兩塊，對稱地布置在通風地板下通風孔兩側(cè)的滑槽中，每塊遮風板底部設(shè)置有旋向相反的絲母，絲母連接有絲杠，絲杠連接到驅(qū)動電機，絲杠旋轉(zhuǎn)后能夠?qū)⒄陲L板相對運動后打開或關(guān)閉遮風板，驅(qū)動電機連接到控制系統(tǒng)。

一種數(shù)據(jù)中心智能氣流控制系統(tǒng)的控制方法，該方法包括以下步驟：

(1)根據(jù)數(shù)據(jù)中心建設(shè)級別，引用數(shù)據(jù)中心最佳運行溫度作為當前數(shù)據(jù)中心最優(yōu)溫度參數(shù)，結(jié)合室外溫度條件，控制系統(tǒng)控制新風系統(tǒng)啟動；

當室外溫度高于數(shù)據(jù)中心運行環(huán)境溫度，不啟動新風系統(tǒng)，當室外溫度低于數(shù)據(jù)中心運行環(huán)境溫度時，啟動新風系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心運行環(huán)境溫度為18-27℃；

(2)通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集監(jiān)測數(shù)據(jù)中心內(nèi)各類設(shè)備硬件可測運行溫度以及組合式機柜測溫裝置、區(qū)域溫度監(jiān)測裝置、室外環(huán)境監(jiān)測裝置、主動式氣流引流通風裝置、數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心新風系統(tǒng)的機柜設(shè)備進風口溫度變化趨勢、各區(qū)域溫度、室外環(huán)境溫濕度、主動式氣流引流通風裝置出風口溫度、精密空調(diào)系統(tǒng)運行狀態(tài)、新風系統(tǒng)運行狀態(tài)；

(3)將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)進行分析處理，分析處理之前對主動式氣流引流通風裝置出風口溫度進行評估，評估后進入控制模型計算；

(4)通過控制模型計算獲得當前精密空調(diào)系統(tǒng)最優(yōu)運行參數(shù)值以及主動式氣流引流通風裝置最優(yōu)運行狀態(tài)；

(5)控制系統(tǒng)提取當前精密空調(diào)系統(tǒng)最優(yōu)運行參數(shù)值以及主動式氣流引流通風裝置最優(yōu)運行狀態(tài)對主動式氣流引流通風裝置和數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)進行控制。

步驟(4)中控制模型為：

T_i(k+1)和T_i(k)分別是時刻k+1和時刻k時的某機柜設(shè)備環(huán)境溫度，C_i代表熱回流對溫度的影響，F(xiàn)_i代表制冷系統(tǒng)對溫度的影響，是主動式氣流引流通風裝置和精密空調(diào)運行狀態(tài)參數(shù)的加權(quán)和，T_sup為機柜進風口溫度，即出風口溫度，VFD代表精密空調(diào)送風風扇的轉(zhuǎn)速。

步驟(5)中通過控制模型計算出T_i(k+1)時刻的溫度，通過T_i(k+1)時刻的溫度變化趨勢，結(jié)合當前數(shù)據(jù)中心進風口溫度測點的溫度變化趨勢，判斷當前數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心新風系統(tǒng)及主動式氣流引流通風裝置運行狀態(tài)是否滿足數(shù)據(jù)中心每個機柜設(shè)備運行溫度，若低于數(shù)據(jù)中心運行溫度，首先減少或關(guān)閉主動式氣流引流通風裝置運行的無極變速風機，若數(shù)據(jù)中心當前運行環(huán)境溫度仍然不滿足，根據(jù)數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)，調(diào)高精密空調(diào)系統(tǒng)溫度值；若高于數(shù)據(jù)中心運行溫度要求，首先，加大直至全開主動式氣流引流通風裝置的無極變速風機，若數(shù)據(jù)中心當前運行環(huán)境溫度仍然不滿足，根據(jù)數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)，調(diào)低精密空調(diào)系統(tǒng)溫度值。

超過機柜內(nèi)設(shè)備硬件(包括主板、CPU等硬件)運行溫度正常范圍，優(yōu)先調(diào)節(jié)主動式氣流引流通風裝置，若不能有效降溫的情況下，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心新風系統(tǒng)參數(shù)。

步驟(3)中數(shù)據(jù)處理分析前，需要評估主動式氣流引流通風裝置出風口溫度，根據(jù)數(shù)據(jù)中心機房建設(shè)標準，數(shù)據(jù)中心運行環(huán)境溫度為18-27℃，允許溫度為15-32℃，依照主動式氣流引流通風裝置出風口溫度進行冷卻系數(shù)RCI評估，可將冷卻系數(shù)RCI評估包括以下兩種：

RCI_H——評估進入機柜溫度是否過熱的冷卻系數(shù)；

RCI_L——評估進入機柜溫度是否過冷的冷卻系數(shù)；

T_x——機柜送風溫度；

n——機柜送風口數(shù)量；

T_max-rec——建議溫度上限

T_max-all——允許溫度上限

T_min-rec——建議溫度下限

T_min-all——允許溫度下限

通過RCI的計算值，調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的制冷參數(shù)值，使其得到更好的制冷環(huán)境，在RCI_H值過熱情況下，主動降低空調(diào)系統(tǒng)制冷參數(shù)值，在RCI_L值過冷情況下，主動提升空調(diào)系統(tǒng)制冷參數(shù)值。

本發(fā)明的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的效果如下：

(1)本發(fā)明通過整合數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)及新風系統(tǒng)，優(yōu)化制冷輸送方式，根據(jù)機柜溫度實時散熱情況分析，智能控制主動式氣流引流通風裝置，高效利用機房現(xiàn)有制冷量，達到更好的制冷效果，避免市電短時間停電造成的數(shù)據(jù)中心內(nèi)溫度快速升高，系統(tǒng)設(shè)備過熱造成的業(yè)務(wù)中斷；

(2)本發(fā)明通過插接的多個溫度元件，能夠?qū)ΡO(jiān)測數(shù)據(jù)中心機柜內(nèi)的設(shè)備散熱情況進行監(jiān)控，插接方式能夠方便裝卸和維護，連接可靠，大大減少布線，建造成本和維護成本大大降低，通過滑塊移動式實現(xiàn)溫度元件的位置可變，從而可以根據(jù)數(shù)據(jù)中心不同機柜內(nèi)的設(shè)備運行情況，對溫度元件位置進行最佳位置調(diào)整實現(xiàn)設(shè)定位置的溫度監(jiān)測，通過插接的方式和T型槽連接滑塊的連接方式，各個元部件安裝便捷，也利于進行增加、更換監(jiān)測元件，擴展方便；

(3)通過設(shè)置多個無極變速風機在通風地板內(nèi)，從而能夠根據(jù)數(shù)據(jù)中心的環(huán)境溫度變化情況，進行無極變速風機的個數(shù)控制以及風量控制，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心的氣流主動調(diào)節(jié)，氣流輸送更合理，大大提高了數(shù)據(jù)中心散熱效果，避免了突發(fā)斷電導致的氣流無輸出，設(shè)備運行安全；

(4)通過數(shù)據(jù)采集分析，結(jié)合控制模型的計算，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)中心溫度，使其達到最佳運行環(huán)境，控制更精確方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的控制流程示意圖；

圖3是本發(fā)明的組合式機柜測溫裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中的A向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的主動式氣流引流通風裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5中的B向結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體的實施例對本發(fā)明進行進一步介紹。

實施例：如圖1-圖6所示，一種數(shù)據(jù)中心智能氣流控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄分析系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接有組合式機柜測溫裝置、區(qū)域溫度監(jiān)測裝置、室外環(huán)境監(jiān)測裝置、主動式氣流引流通風裝置、數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心新風系統(tǒng)，并連接到數(shù)據(jù)記錄分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)記錄分析系統(tǒng)連接到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)連接到主動式氣流引流通風裝置、數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心新風系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心新風系統(tǒng)連接有UPS，區(qū)域溫度監(jiān)測裝置用于監(jiān)測機柜區(qū)域內(nèi)環(huán)境溫度變化。

組合式機柜測溫裝置包括底座101、絕緣材料制作的滑塊102和溫度元件103，底座101為條狀結(jié)構(gòu)，水平固定連接在柜體104內(nèi)，其上設(shè)置有多個滑塊102，滑塊102可沿著底座101長度方向移動，滑塊102上設(shè)置有插孔105，溫度元件103可插入插孔105內(nèi)，溫度原件103連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，滑塊102通過T型槽螺母106嵌入到底座101上的T型槽107中，T型螺母106通過螺釘108固定連接到滑塊102上，溫度元件103在柜體104內(nèi)豎直方向設(shè)置多排，能夠方便快捷地布置，監(jiān)測更準確，滑塊102設(shè)置有3-5個，滑塊102底部設(shè)置有凸臺110，凸臺110與T型槽107接觸面設(shè)置有彈性層109，通過凸臺方便快速地定位以及滑塊滑動導向性更好，設(shè)置彈性層方便滑塊自定位，定位穩(wěn)定，連接測溫更加可靠，測溫數(shù)據(jù)更精確，能夠?qū)崿F(xiàn)機柜內(nèi)底部進風口的溫度測量以及內(nèi)部其余位置的溫度測量。

主動式氣流引流通風裝置包括無極變速風機201，無極變速風機201采用多個，間隔均勻地布置在固定框架206上，固定框架206安裝在通風地板202的支架205上，其上端設(shè)置有通風地板202，其底部設(shè)置有遮風板204，每塊通風地板202上的多個無極變速風機201獨立連接到控制系統(tǒng)，還包括出風口溫度傳感器，出風口溫度傳感器布置在通風底板202出風網(wǎng)孔處，監(jiān)測送風溫度，并連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)同步采集數(shù)據(jù)中心內(nèi)各類設(shè)備的硬件可測運行溫度，能夠針對出風口溫度的變化以及數(shù)據(jù)中心的環(huán)境溫度測量裝置測得的區(qū)域溫度變化情況，控制區(qū)域溫度值處對應(yīng)的機柜改變進風量大小。

遮風板204采用兩塊，對稱地布置在通風地板202下通風孔兩側(cè)的滑槽207中，每塊遮風板204底部設(shè)置有旋向相反的絲母208，絲母208連接有絲杠209，絲杠209連接到驅(qū)動電機210，絲杠209旋轉(zhuǎn)后能夠?qū)⒄陲L板相對運動后打開或關(guān)閉遮風板，驅(qū)動電機210連接到控制系統(tǒng)，根據(jù)控制系統(tǒng)控制是否需要打開遮風板進行送風，大大提高通風地板主動氣流調(diào)節(jié)的精確性，更利于數(shù)據(jù)中心溫度均衡的控制，絲杠209兩端通過軸承座211安裝到通風腔212底面，兩遮風板204封閉一端設(shè)置有密封層213，保持密封，調(diào)節(jié)更精確，遮風板204頂面設(shè)置有彈性密封層214，保持密封，調(diào)節(jié)更精確，控制系統(tǒng)還連接到數(shù)據(jù)中心的新風系統(tǒng)，新風系統(tǒng)與無極變速風機同時對數(shù)據(jù)中心進行冷氣流輸送，有效解決了因市電斷電造成的精密空調(diào)系統(tǒng)停運、新風系統(tǒng)不能合理對數(shù)據(jù)中心機柜設(shè)備進行制冷量輸出的問題；控制系統(tǒng)還連接有用于溫度報警的報警裝置，當環(huán)境溫度達到閾值時進行報警提醒，大大提高使用安全性。

一種數(shù)據(jù)中心智能氣流控制系統(tǒng)的控制方法，該方法包括以下步驟：

(1)根據(jù)數(shù)據(jù)中心建設(shè)級別，引用數(shù)據(jù)中心最佳運行溫度作為當前數(shù)據(jù)中心最優(yōu)溫度參數(shù)，結(jié)合室外溫度條件，控制系統(tǒng)控制新風系統(tǒng)啟動；

當室外溫度高于數(shù)據(jù)中心運行環(huán)境溫度，不啟動新風系統(tǒng)，當室外溫度低于數(shù)據(jù)中心運行環(huán)境溫度時，啟動新風系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心運行環(huán)境溫度為18-27℃；

(2)通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集監(jiān)測數(shù)據(jù)中心內(nèi)各類設(shè)備硬件可測運行溫度以及組合式機柜測溫裝置、區(qū)域溫度監(jiān)測裝置、室外環(huán)境監(jiān)測裝置、主動式氣流引流通風裝置、數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心新風系統(tǒng)的機柜設(shè)備進風口溫度變化趨勢、各區(qū)域溫度、室外環(huán)境溫濕度、主動式氣流引流通風裝置出風口溫度、精密空調(diào)系統(tǒng)運行狀態(tài)、新風系統(tǒng)運行狀態(tài)；

(3)將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)進行分析處理，分析處理之前對主動式氣流引流通風裝置出風口溫度進行評估，評估后進入控制模型計算；

數(shù)據(jù)處理分析前，需要評估主動式氣流引流通風裝置出風口溫度，根據(jù)數(shù)據(jù)中心機房建設(shè)標準，數(shù)據(jù)中心運行環(huán)境溫度為18-27℃，允許溫度為15-32℃，依照主動式氣流引流通風裝置出風口溫度進行冷卻系數(shù)RCI評估，可將冷卻系數(shù)RCI評估包括以下兩種：

RCI_H——評估進入機柜溫度是否過熱的冷卻系數(shù)；

RCI_L——評估進入機柜溫度是否過冷的冷卻系數(shù)；

T_x——機柜送風溫度，℃；

n——機柜送風口數(shù)量；

T_max-rec——建議溫度上限

T_max-all——允許溫度上限

T_min-rec——建議溫度下限

T_min-all——允許溫度下限；

通過RCI的計算值，調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的制冷參數(shù)值，使其得到更好的制冷環(huán)境，在RCI_H值過熱情況下，主動降低空調(diào)系統(tǒng)制冷參數(shù)值，在RCI_L值過冷情況下，主動提升空調(diào)系統(tǒng)制冷參數(shù)值；

(4)通過控制模型計算獲得當前精密空調(diào)系統(tǒng)最優(yōu)運行參數(shù)值以及主動式氣流引流通風裝置最優(yōu)運行狀態(tài)；

控制模型為：

T_i(k+1)和T_i(k)分別是時刻k+1和時刻k時的某機柜設(shè)備環(huán)境溫度，C_i代表熱回流對溫度的影響，F(xiàn)_i代表制冷系統(tǒng)對溫度的影響，是主動式氣流引流通風裝置和精密空調(diào)運行狀態(tài)參數(shù)的加權(quán)和，T_sup為機柜進風口溫度，即出風口溫度，VFD代表精密空調(diào)送風風扇的轉(zhuǎn)速；

(5)控制系統(tǒng)提取當前精密空調(diào)系統(tǒng)最優(yōu)運行參數(shù)值以及主動式氣流引流通風裝置最優(yōu)運行狀態(tài)對主動式氣流引流通風裝置和數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)進行控制。

制冷系統(tǒng)的制冷效率，使用CoP參數(shù)進行表示

CoP＝Q/W

Q表示移除的能量；W表示制冷系統(tǒng)本身消耗的能量.CoP越高代表制冷設(shè)備的制冷效率越高即移除相等的熱量所消耗的電能越少.同一個制冷系統(tǒng)的CoP值也并不固定，它會隨著工作溫度變化而變化.一般而言，制冷系統(tǒng)送出的氣流溫度越低，CoP值也越低，其制冷效率下降。

在滿足數(shù)據(jù)中心設(shè)備運行環(huán)境的條件下，精密空調(diào)制冷參數(shù)值以制冷效率CoP較高的值作為參考條件。

步驟(5)中通過控制模型計算出T_i(k+1)時刻的溫度，通過T_i(k+1)時刻的溫度變化趨勢，結(jié)合當前數(shù)據(jù)中心進風口溫度測點的溫度變化趨勢，判斷當前數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心新風系統(tǒng)及主動式氣流引流通風裝置運行狀態(tài)是否滿足數(shù)據(jù)中心每個機柜設(shè)備運行溫度，若低于數(shù)據(jù)中心運行溫度，首先減少或關(guān)閉主動式氣流引流通風裝置運行的無極變速風機，若數(shù)據(jù)中心當前運行環(huán)境溫度仍然不滿足，根據(jù)數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)，調(diào)高精密空調(diào)系統(tǒng)溫度值；若高于數(shù)據(jù)中心運行溫度要求，首先，加大直至全開主動式氣流引流通風裝置的無極變速風機，若數(shù)據(jù)中心當前運行環(huán)境溫度仍然不滿足，根據(jù)數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)，調(diào)低精密空調(diào)系統(tǒng)溫度值。

超過機柜內(nèi)設(shè)備硬件(包括主板和CPU)運行溫度正常范圍，優(yōu)先調(diào)節(jié)主動式氣流引流通風裝置，若不能有效降溫的情況下，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心新風系統(tǒng)參數(shù)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。