水分含量控制系统的制作方法

专利名称：水分含量控制系统的制作方法
水分含量控制系统
背景技术：
可以将数据中心定义为容纳布置在许多机架(rack)中的计算机系统的位置，例 如房间。标准机架或电子器件机柜被定义为电子工业协会(EIA)外壳，78英寸(2米)高、 24英寸(0.61米)宽且30英寸(0. 76米)深。这些机架被配置为容纳许多计算机系统，约 四十(40)至200个或更多系统。计算机系统通常包括许多印刷电路板(PCB)、大容量存储 设备、电源、处理器、微控制器、和半导体器件，它们在它们的操作期间耗散相对大量的热。通常采用一个或多个空调(AC)单元来提供冷却气流以使计算机系统所产生的热 耗散掉。控制由AC单元提供的气流中的水分含量(moisture content)是有益的，因为太 多的水分增加在计算机系统上形成凝露的风险且太少的水分增加静电放电问题的风险。为 了将水分含量基本上保持在期望范围内，AC单元常常装配有被配置为增加或去除冷却气流 中的水分含量的增湿器/减湿器。装配有这些设备的AC单元通常还装配有位于回行管道 (return)处的湿度传感器以检测通过回行管道返回到AC单元中的气流的相对湿度。另外， AC单元控制冷却气流的水分含量以在回行管道处达到预定的相对湿度设定点。如果被适当地设计和布置，并且如果期望的相对湿度范围很宽，诸如在20% 80%之间，则AC单元通常能够将相对湿度水平保持在期望范围内。然而，由于湿度控制仅 仅基于在AC单元的回行管道处所检测的相对湿度，并且由于相对湿度是温度的函数，所以 当存在问题时，诸如如果AC单元之一过度地提供冷却气流，则数据中心的某些区域可能接 收到冷却的空气，这可能导致在那些区域中形成凝露。另外，AC单元可能以相对能量低效 的方式操作，因为在向数据中心中的相同区域提供冷却气流时，一个AC单元可能在增湿而 同时另一 AC单元在减湿。因此期望的是在诸如数据中心的结构中具有湿度控制而不会遭受与传统湿度控 制布置相关的缺点和不利。


通过参照附图的以下说明，本领域的技术人员将清楚本发明的特征，在附图中图IA示出根据本发明的实施例的其中可以实施本发明的各种示例的基本封闭结 构的一部分的简化透视图；图IB示出根据本发明的实施例的在图IA中描绘的基本封闭结构的简化平面图；图2示出根据本发明的实施例的用于控制基本封闭结构中的周围(ambient)气流 中的水分含量的系统的简化方框图；图3示出根据本发明的实施例的用至少一个湿度控制装置来控制基本封闭区域 中的周围气流中的水分含量的方法的流程图；图4示出根据本发明的实施例的对图2所描绘的湿度控制装置和传感器进行调试 (commissioning)以识别每个湿度控制装置的影响区的方法的流程图；以及图5示出根据本发明的实施例的被配置为实现或执行图2所描绘的控制器的计算 装置的方框图。
具体实施例方式出于简化和说明的目的，通过主要参照本发明的示例性实施例来描述本发明。在 以下说明中，阐述了许多特定细节以便提供本发明的透彻理解。然而，本领域的普通技术人 员应清楚的是可以在不限于这些特定细节的情况下实施本发明。在其它情况下，未详细地 描述众所周知的方法和结构以免不必要地使本发明不清楚。本文公开了用于控制基本封闭结构中的周围气流中的水分含量的系统和方法。本 文所公开的系统和方法包括将至少一个湿度控制装置和多个传感器用于检测基本封闭结 构的多个位置中的气流中的水分含量。所述多个传感器位于远离所述至少一个湿度控制装 置的位置并且相对紧密接近于所述至少一个湿度控制装置被配置为将影响的组件而定位。 术语“位于远离.· ·的位置”以及其中所述多个传感器位于远离所述至少一个湿度控制装 置的位置的配置示例在下文中给出。通过本文所公开的系统和方法的实施方式，可以在将提供湿度控制的位置处检测 基本封闭结构中的湿度水平。另外，可以致动一个或多个湿度控制装置以改变提供给那些 位置的气流的湿度水平。照此，可以将位于那些位置处的电子组件保持在期望的环境条件 下，这可以提高其可靠性以及提高操作所述一个或多个湿度控制装置的能量效率。首先参照图1A，示出了其中可以实施本发明的各种示例的基本封闭结构100的一 部分的简化透视图。基本封闭结构100可以包括任何合理适当类型的基本封闭结构，诸如 建筑物、房间、容器等。照此，术语“基本封闭”意图涵盖基本上可以控制其环境的结构。关 于这一点，基本封闭结构100不需要完全与外面环境隔绝，而是可以具有一定水平的来自 外面环境的影响。实际上，可以将(一个或多个)空调单元配置为将一定量的外部补充气 流吸入基本封闭结构100中。根据示例，在图IA中描绘的基本封闭结构100包括具有计算、冷却控制、和湿度控 制设备的数据中心。术语“数据中心”通常意味着表示其中可以放置一个或多个电子组件 的房间或其它空间。本领域的普通技术人员容易显而易见的是图1所描绘的基本封闭结构 100表示一般化的例证，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以添加其它组件或者可以 去除或修改现有组件。另外，虽然在本公开中自始至终对包括数据中心的基本封闭结构100 进行特定参考，但应理解的是基本封闭结构100可以包括上文所讨论的其它类型的结构。基本封闭结构100被描绘为具有按平行的行对准的多个机架102 108，例如电子 器件机柜。机架102 108的每一行被示为包含位于架空地板(raised floor) 110上的四 个机架。可以在架空地板110下面的空间112中放置多个导线和通信线(未示出)。空间 112还可以充当用于从一个或多个空调(AC)单元114a 114η向机架102 108输送冷 却气流的集气室(plenum)，其中η是大于一的整数(仅示出了 AC单元114a和114b)。可 以通过位于某些或所有机架102 108之间的通风砖(vent tile) 118从空间112向机架 102 108输送冷却气流。机架102 108通常被配置为容纳多个电子组件116，例如处理器、微控制器、高速 视频卡、存储器、半导体器件等。电子组件116可以是多个子系统(未示出)的元件，例如 计算机、服务器、刀片服务器等。可以将所述子系统和组件实现为执行各种电子功能，例如 计算、切换、路由、显示等。
可以将机架102 108的面对通风砖118的侧面视为机架的正面或进口并将机架 102 108的背对通风砖118的侧面视为机架102 108的背面或排气口。为了简化和非 限制性目的，在本公开将自始至终依赖于此命名法来描述机架102 108的各个侧面。通常操作AC单元114a 114η来冷却如箭头126所指示的接收到的热空气并将 冷却的空气提供到空间112中。虽然图IA中未明确地描绘，但AC单元114a 114η还可 以从基本封闭结构100的外部吸入补充气流。在各种情况下，AC单元114a 114η包括用 于在将冷却的气流提供到空间112中之前对气流进行增湿和/或减湿的设备。在这些情况 下，可以操作AC单元114a 114η以基于例如AC单元114a 114η被编程为在对气流进 行冷却和/或增湿时实现的相对湿度设定点、温度设定点或两者来增加或减少提供到空间 112中的气流中的水分水平。关于这一点，当AC单元114a控制相对湿度时，温度设定点的 提高通常驱动AC单元114a增湿，而温度设定点的降低通常迫使AC单元114a减湿。图1还示出湿度控制装置130a 130η，其中，η是大于一的整数(仅示出了 130a 和130b)。一般而言，湿度控制装置130a 130η被配置为改变提供到基本封闭结构100中 的一个或多个位置的气流中的水分含量。换言之，所述湿度控制装置被配置为接收气流，改 变接收到的气流中的水分含量，并输出具有改变的水分含量的气流。另外，除了从基本封闭 结构100接收到的气流之外，湿度控制装置130a 130η可以从基本封闭结构100的外部 吸入补充气流，并且可以改变补充气流的水分含量。在图IA所描绘的示例中，湿度控制装置130a 130η包括与AC单元114a 114η 分开且不同的组件。然而，根据其它示例，湿度控制装置130a 130η中的一个或多个可以 与AC单元114a 114η集成且因此可以包括上文所讨论的增湿和/或减湿设备。另外，虽 然湿度控制装置130a 130η描绘为从架空地板110升高，但湿度控制装置130a 130η 可以位于架空地板110上且可以向空间112中提供气流，与AC单元114a 114η类似。可以由控制器128来控制AC单元114 114η和湿度控制装置130a 130η中的 任一者或两者。在一个方面，控制器128可以控制AC单元114a 114η以改变由AC单元 114a 114η提供的空气的温度、湿度水平、和体积流率。另外，或替换地，控制器128可以 控制湿度控制装置130a 130η以改变由湿度控制装置130a 130η提供的气流中的水分 含量水平。在下文中参考图2来更详细地描述控制器128。在控制AC单元114a 114η中的任一者或两者时，控制器128可以从多个湿度 传感器140a 140η接收所感测的湿度数据，其中，η是大于一的整数且不一定是与参考数 字114η、130η、和132η中的“η”相同的值，114η、130η、和132η中的“η”彼此之间也可以不 同。湿度传感器140a 140η可以包括任何合理适当类型的湿度传感器，诸如湿度计、干湿 计等。另外，湿度传感器140a 140η被配置为通过任何合理适当的方式(例如通过有线 网络、通过无线网络等)将所感测的数据传送到控制器128。湿度传感器140a 140η被描绘成具有菱形形状以将其与图IA所示的其它特征 区别开。另外，湿度传感器140a 140η被描绘成位于遍布基本封闭结构100的各个位置 处。例如，某些湿度传感器140a 140c被描绘成沿着机架102 108的进口或出口定位。 另一湿度传感器140d被描绘成位于通风砖118附近。另外的湿度传感器140η被描绘成位 于机架108的顶部上。应理解的是可以将湿度传感器140a 140η定位于基本封闭结构 100中的任何合理适当位置处，只要如下文更详细地描述的那样湿度传感器140a 140η位于远离湿度控制装置130a 130η和AC单元114a 114η的位置即可。出于简化和说明的目的，基本封闭结构100在图IA中被示为包含四行机架102 108、两个AC单元114a、114b、和两个湿度控制装置130a、130b。因此，基本封闭结构100不 应在基于图IA所示的机架102 108、AC单元114a、114b、和湿度控制装置130a、130b的数 目的任何方面受到限制。另外，虽然已类似地示出所有机架102 108，但机架102 108 可以包括不同的配置。例如，机架102 108可以由不同的公司制造，或者机架102 108 可以被设计为容纳不同类型的电子组件116，例如水平安装的服务器、刀片服务器等。现在参照图1B，示出了图IA所描绘的基本封闭结构100的简化平面图。基本封 闭结构100被描绘成包括位于遍布于基本封闭结构100的各个位置处的AC单元114a 114η。在图IB中还示出多个通风砖118并将其被配置为如上所述地向机架102 108输 送冷却气流。如上文所述，通风砖118和机架102 108位于架空地板110上，在架空地板110 下面是空间112 (图1Α)。图IB还描绘了湿度控制装置130a 130η (仅示出130a和130b)。 根据第一示例，可以实现单个湿度控制装置130a以改变包含在基本封闭结构100中的周围 气流中的水分含量。根据另一示例，可以实现多个湿度控制装置130a 130η以改变基本 封闭结构100中的相应区域或区中的水分含量。在后一示例中，可以例如通过使用隔离物、 空气流速等使受所述多个湿度控制装置130a 130η影响的区基本上彼此不同，或者所述 区可以相互重叠。用由点线132a形成的盒和由短划线132b形成的盒来描绘基本封闭结构100，所述 盒表示分别与湿度控制装置130a和130b相关的区。可以基于湿度传感器140a 140η到 相应湿度控制装置130a 130η的接近度来识别相应区132a和132b。另外，或替换地，可 以通过在下文中更详细地描述的调试过程来识别相应区132a和132b。区132a和132b的 识别可以导致如图IB所示的某些或所有湿度传感器140a 140η被包含在多个区132a和 132b中。已仅仅出于简化的目的将区132a和132b描绘成具有矩形形状，并且因此应理解 的是可以基于例如下文所讨论的调试过程的实现将区132a和132b识别为具有任何合理适 当的形状。下文还更详细地公开了可以由控制器128基于从湿度传感器140a 140η接收到 的输入来控制湿度控制装置130a 130η的各种方式，所述湿度传感器140a 140η被示 为相对于机架102 108和基本封闭结构100中的其它组件位于各种位置处。现在转到图2，示出了根据示例的用于控制基本封闭结构中的周围气流中的水分 含量的系统200的简化方框图。应理解的是在不脱离系统200的范围的情况下系统200可 以包括附加元件且可以去除和/或修改本文所述的某些元件。另外，将系统200描述为包 括上文关于图IA和IB所描绘的基本封闭结构100所讨论的许多组件。然而，应理解的是 可以在与图IA和IB所描绘的那些不同的环境中采用系统200。如所示，系统200包括控制器128，其可以包括软件、固件、或硬件。控制器128被 描绘成包括输入模块210、调试模块212、湿度控制模块214、和冷却控制模块216。可以将 调试模块212和冷却控制模块216视为控制器128的可选模块，因为这些模块可能不是在 系统200的每个实施例中都被实现。相反，可以在下文所讨论的各种实施例中实现调试模 块212和冷却控制模块216。
在控制器128包括软件的情况下，可以将控制器128存储在计算机可读存储介质 上且可以由计算设备的处理器来执行控制器128，所述计算设备诸如图IA所描绘的电子组 件116之一。在这些情况下，模块210 216可以包括被配置为执行下文描述的功能的软 件模块或其它程序或算法。在控制器128包括固件或硬件的情况下，控制器128可以包括 被配置为执行本文所述的功能的电路或其它装置。在这些情况下，模块210 216可以包 括软件模块和硬件模块中的一个或多个。因此，举例来说，控制器128可以包括计算设备的处理器且模块210 216可以包 括存储在计算机可读存储介质上的软件。计算机可读存储介质可以包括数据储存器220或 单独的存储设备。另外，数据储存器220可以包括易失性和/或非易失性存储器，诸如DRAM、 EEPR0M、MRAM、闪速存储器等。另外，或替换地，数据储存器220可以包括被配置为从可移动 介质读取以及向其写入的设备，所述可移动介质诸如软盘、CD-ROM、DVD-ROM、或其它光学或 磁介质。在任何方面，可以将控制器128执行或实现为控制诸如建筑物、房间、数据中心等 的基本封闭结构100中的周围气流中的水分含量。更特别地，例如，可以将控制器128执行 或实现为将周围气流中的水分含量水平基本上保持在预定范围内。下文描述了控制器128 可以控制水分含量的各种方式示例。控制器128可以实现或执行输入模块210以从被配置为检测气流中的水分含量的 多个传感器140a 140η接收输入。控制器128还可以执行输入模块210以从补充空气传 感器202接收输入，补充空气传感器202被定位为检测从外部环境带入基本封闭结构100 中的补充空气中的水分含量。控制器128可以将从所述多个传感器140a 140η和补充空 气传感器202接收到的数据存储在数据储存器220中。如图IA所示，传感器140a 140η 位于遍布于基本封闭结构100的各种位置处。更特别地，例如，传感器140a 140η位于将 控制水分含量水平的各种位置处。特别地举例来说，传感器140a 140η可以位于包含电 子组件116的机架102 108的进口 /出口处。关于这一点，传感器140a 140η位于远 离湿度控制装置的位置。虽然未示出，但还可以将输入模块210配置为从诸如温度传感器、压力传感器等 的多个其它类型的传感器接收输入。根据示例，控制器128可以在控制AC单元114a 114η 时利用来自其它类型的传感器的输入。控制器128可以实现或执行调试模块212以实现被设计为识别多个湿度控制装置 130a 130η中的哪一个改变被提供给基本封闭结构100中的该一个或多个区132a 132η 中的哪一个的气流中的水分含量的调试过程。另外，或替换地，调试模块212可以被实现为 确定湿度控制装置130a 130η中的哪一个将水分含量改变为至少预定水平且可以基于该 确定来识别该一个或多个区132a 132η。调试模块212被视为可选的，因为并不是对于采用系统200的每个基本封闭结构 100都可能需要调试过程。例如，在基本封闭结构100包含单个湿度控制装置130a的情况 下，可以省略调试模块212。作为另一示例，在控制器128被配置为作为组来操作多个湿度 控制装置130a 130η的情况下，可以省略调试模块212。控制器128被配置为实现或执行湿度控制模块214以控制湿度控制装置130a 130η。控制器128可以基于例如基本封闭结构100的配置以如下文所讨论的各种方式来实现或执行湿度控制模块214。控制器128还被配置为实现或执行冷却控制模块216以控制AC单元114a 114η 中的一个或多个，这也在下文更详细地描述。可以将冷却控制模块216视为可选的，因为可 以由另一控制器来执行AC单元114a 114η的控制，或者每个AC单元114a 114η可以 基本上相互独立地操作。根据示例，湿度控制装置130a 130η在物理上与AC单元114a 114η分开。在 本示例中，可以与AC单元114a 114η分开地操作湿度控制装置130a 130η。换言之， AC单元114a 114η的操作并不意图直接影响湿度控制装置130a 130η的操作，反之亦 然。根据另一示例，将湿度控制装置130a 130η中的至少一个与AC单元114a 114η 中的至少一个集成。在本示例中，控制器128可以以基本上使能量效率最优化的各种方式 控制集成的AC单元114a和湿度控制装置130a。举例来说，控制器128可以控制集成的AC 单元114a和湿度控制装置130a，使得当集成的AC单元114a主动(actively)冷却时，湿度 控制装置130a不主动增湿。同样地，控制器128可以控制集成的AC单元114a和湿度控制 装置130a，使得当集成的AC单元114a主动加热时，湿度控制装置130a不主动减湿。控制器128可以实现调试过程以识别每个AC单元114a 114η的影响区域。在 于2005年3月11日提交的且题为“Commissioning ofSensors”的共同受让的美国专利 No. 7，117，129中公开了适当的调试过程，其公开内容整体地通过引用结合到本文中。在实 现调试过程时，控制器128可以确定AC单元114a 114η中的一个或多个具有基本上与一 个或多个其它AC单元114a 114η的影响区域重叠的影响区域。控制器128可以确定在给定控制特定区域的AC单元114a 114η的潜在池(pool) 中的AC单元114a 114η的温度控制状态的情况下具有湿度控制装置130a 130η并且 控制该特定区域的所述多个AC单元114a 114η中的哪一个应被用于特定类型的湿度控 制。举例来说，为了对特定区域进行减湿，控制器128可以利用与不同的AC单元114b相比 在最低温度下操作的AC单元114a，因为减湿的动作要求低温空气，由此使此选项比选择提 供相对较高温度空气的AC单元114b的选项更具有能量效率。现在将关于图3所描绘的方法300的以下流程图来描述其中可以采用系统200来 控制基本封闭结构100中的周围气流中的水分含量的方法的示例。本领域的普通技术人员 应清楚的是方法300表示一般化的图解，并且在不脱离方法300的范围的情况下可以添加 其它步骤或可以去除、修改或重新布置现有步骤。方法300的说明是参照图2所示的系统200进行的，因此对其中所引用的元件进 行参考。然而，应理解的是方法300不限于系统200中所阐述的元件。相反，应理解的是可 以通过具有与系统200中所阐述的配置不同的配置的系统来实施方法300。控制器128可以实现或执行模块210 216中的一个或多个以便在控制基本封闭 结构100的周围气流中的水分含量时执行方法300。更特别地，图3示出根据示例的用至少一个湿度控制装置130a来控制基本封闭 结构100中的周围气流中的水分含量的方法300的流程图。如所示，用多个湿度传感器 140a 140η在基本封闭区域100中的多个位置处检测水分含量或湿度(相对湿度或绝对 湿度)，如步骤302所指示的。
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如上文关于图IA所讨论的，湿度传感器140a 140η位于远离所述至少一个湿度 控制装置130a 130η的位置。另外，在系统200中采用多个湿度控制装置130a 130η的 情况下，湿度传感器140a 140η也位于远离所述多个湿度控制装置130a 130η中的每一 个的位置。湿度传感器140a 140η被视为位于“远离”湿度控制装置130a 130η的位置， 因为湿度传感器140a 140η不紧密接近于湿度控制装置130a 130η而定位。换言之， 可以将“位于远离...的位置”定义为包括湿度传感器140a 140η位于充分远离湿度控制 装置130a 130η的位置，使得在湿度控制装置130a 130η和湿度传感器140a 140η的 位置之间一个或多个环境条件可以是不同的。另外，或替换地，可以将“位于远离...的位 置”定义为包括湿度传感器140a 140η位于基本封闭结构100中的湿度控制装置130a 130η被配置为改变由湿度控制装置130a 130η提供的气流中的水分含量的位置上。因 此，例如，可以将“位于远离...的位置”定义为包括湿度传感器140a 140η被放置在从其 将空气接收到机架102 108中的任何位置上。这些位置可以包括例如在机架102 108 的进口处、在空间112中、在包含通风砖118的通道中等。 在步骤304处，控制器128接收关于湿度传感器140a 140η所检测的水分含量的 数据。如在步骤306处所指示的，控制器128可以处理该数据以确定一个或多个位置处的 水分含量水平是否在预定水分含量范围内。所述预定水分含量范围可以包括用于位于一个 或多个位置处的组件116的可接受水分含量范围，例如如由组件116制造商所阐述的、通过 测试所识别的、在诸如ASHRAE的一个或多个标准中所阐述的水分含量范围等。举例来说， 所述预定范围可以在约20 %至80 %之间。作为另一示例，所述预定范围可以在约40 % 55%之间。所述预定范围可以取决于例如组件116对空气中的水分水平的敏感度。根据示例，在步骤306处，基于从湿度传感器140a 140η接收到的所检测的水分 含量数据，控制器128可以识别基本封闭区域100中的哪些区域具有在预定范围内的水分 含量水平和哪些区域具有在预定范围之外的水分含量水平。在本示例中，控制器128可以 确定湿度控制装置130a 130η中的哪一个可操作用于改变包含在各个区域中的气流中的 水分含量。下文关于图4来描述控制器128可以用来对湿度控制装置130a 130η进行调 试以识别其相应的影响区的方式的示例。在任何方面，对于水分含量被确定为在预定范围内的那些区域(其可以包括基本 封闭结构100的整个区域)而言，控制器128可以不改变湿度控制装置130a 130η的操 作。另外，可以在步骤302处再次检测所述多个位置处的水分含量且可以重复步骤304和 306。然而，对于水分含量被确定为在预定范围之外的那些区域(其再次可以包括基本封闭 结构100的整个区域)而言，控制器128可以改变可操作用于影响那些区域的湿度控制装 置130a 130η中的一个或多个的操作，如在步骤308处所指示的。更特别地，在步骤308处，控制器128可以通过使得该一个或多个湿度控制装置 130a 130η增加或减少提供给那些区域的气流中的水分含量水平来改变该一个或多个湿 度控制装置130a 130η的操作。可以控制所述一个或多个湿度控制装置130a 130η以 响应于水分含量下降到预定范围以下来增加气流中的水分含量并响应于水分含量超过该 预定范围来减少气流中的水分含量。另外，一旦已在步骤308处改变了该一个或多个湿度控制装置130a 130η的操 作，则可以在步骤302处再次检测该多个位置处的水分含量且可以以基本连续的方式重复步骤304 308以使得能够连续地监视并调整水分含量。根据其中将来自外部环境的气流带入基本封闭结构100中的另一示例，在步骤 302处，除所述多个位置处的水分含量之外，还检测来自外部环境的气流的水分含量或湿度 (相对湿度或绝对湿度)。另外，在步骤304处，控制器128接收关于补充空气传感器202所 检测的水分含量的数据。此外，控制器128在步骤308处改变该一个或多个湿度控制装置 130a 130η的操作时可以考虑从外部环境接收到的气流的水分含量。举例来说，如果从 外部环境接收到的气流中的水分含量相对较高且从外部环境接收到的空气的量相对较大， 则控制器128可以相对接近于较高的湿度极限来操作该一个或多个湿度控制装置130a 130η。作为另一示例，如果从外部环境接收到的气流中的水分含量相对较高且从外部环 境接收到的空气的量相对较大，并且在步骤306处湿度传感器140a 140η所检测的水分 含量在预定范围以下，则控制器128可以使得来自外部环境的较大量的气流被带入基本封 闭区域100中。另外，控制器128可以基于包含在外部环境中的湿度的量在被带入基本封 闭区域100中的气流的量方面进行改变。在一个方面，可以操作该一个或多个湿度控制装 置130a 130η以通过更严重地依赖于从外部环境带入的气流中的水分含量而消耗相对较 少量的能量，从而满足例如OSHA或ASHRAE要求。现在参照图4，示出了对湿度控制装置130a 130η和传感器140a 140η进行调 试以识别每个湿度控制装置130a 130η的影响区132a 132η的方法400的流程图。本 领域的普通技术人员应清楚的是方法400表示一般化的图解，并且在不脱离方法400的范 围的情况下可以添加其它步骤或可以去除、修改或重新布置现有步骤。控制器128可以实现或执行调试模块212以执行方法400从而识别每个湿度控制 装置130a 130η分别对基本封闭结构100中的哪些区132a 132η具有至少预定水平的 影响。一旦已识别了相应区132a 132η，则可以基于传感器140a 140η位于区132a 132η中的哪一个中而使每个传感器140a 140η与湿度控制装置130a 130η中的一个或 多个相关联。也就是说，认为包含在特定区132a中的那些传感器140a 140η与和特定区 132a相关的湿度控制装置130a相关。一般而言，在方法400中，通过向由湿度控制装置130a 130η提供的气流注入 水分或从中去除水分，可以诸如以连续的方式在不同时间独立地干扰每个湿度控制装置 130a 130η。作为时间的函数来测量并记录湿度传感器140a 140η对该干扰的响应。记 录大于预定阈值的水分变化速率的那些湿度传感器140a 140η被视为驻留在该湿度控制 装置的区132a 132η内。更特别地，在步骤402处，控制器128可以将湿度控制装置130a 130η设置为第 一水平。该第一水平可以包括例如对于所有湿度控制装置130a 130η而言共同的湿度输 出水平。控制器128可以在步骤404处等待一时间段，之后在步骤406处记录由湿度传感 器140a 140η获得的湿度测量结果。控制器128可以允许此时间段逝去以便使得能够达 到操作的相对稳态。另外，在步骤406处的时间段期间，在湿度传感器140a 140η中的一 个或多个所检测的湿度水平在该时间段期间振荡的情况下，控制器128可以确定湿度传感 器140a 140η中的一个或多个的中间(median)湿度读数。在这种情况下，在步骤406处 记录的湿度测量结果可以包括时间平均值。
在步骤408处，控制器128可以控制湿度控制装置130a将气流中的水分含量改变 指定量。该指定量可以包括与第一水平水分含量相差相对可辨识的量的量。控制器128可 以在步骤410处再次等待一时间段，之后在步骤412处记录从湿度传感器140a 140η接 收到的湿度信息。控制器128可以允许此时间段逝去以便使得能够在由湿度控制装置130a 之一提供的气流中的水分含量变化之后达到操作的相对稳态。另外，在步骤410处的时间 段期间，在湿度传感器140a 140η中的一个或多个所检测的湿度水平在该时间段期间振 荡的情况下，控制器128可以确定湿度传感器140a 140η中的一个或多个的中间湿度读 数。在这种情况下，在步骤412处记录的湿度测量结果可以包括时间平均值。在任何方面，在步骤414处，控制器128可以根据在步骤412处记录的湿度测量结 果来确定在湿度传感器140a 140η位置处湿度测量结果已改变到哪个水平。更特别地， 例如，控制器128可以将在步骤406处记录的湿度测量结果与在步骤412处记录的那些测 量结果相比较以确定是否存在湿度水平的可辨识变化且该变化已发生到何种程度。在步骤416处，控制器128识别在步骤408处被干扰的湿度控制装置130a的影响 区。控制器128可以基于湿度传感器140a 140η所检测的湿度水平已变化到何种程度来 进行此确定。举例来说，控制器128可以计算湿度控制装置130a 130η的湿度相关指数 (HCI)。可以将湿度控制装置130a和湿度传感器140a的HCI定义为在湿度控制装置130a 提供的气流的湿度变化之后湿度传感器140a所检测的湿度变化。控制器128还可以识别湿度传感器140a 140η中的哪一个检测到超过预定水平 的湿度水平变化。可以基于许多各种因素中的任何一个来设置所述预定水平，所述因素诸 如每个湿度传感器140a 140η的敏感度水平、所识别区132a 132η的分布等。另外，可 以将其检测的湿度水平已改变超过预定水平的湿度传感器140a 140η的位置识别为与该 湿度控制装置130a相关的区132a。根据示例，可以在湿度控制装置130a 130η的实际操作期间而不是作为单独的 操作来执行方法400，以识别每个湿度控制装置130a 130η分别对基本封闭结构100中的 哪些区132a 132η具有至少预定水平的影响。在本示例中，可以在湿度控制装置130a 130η未充分改变湿度水平的情况下实现方法400以在正常操作期间实现适当读数。可以在美国专利No. 7，117，129中找到可以用来基于传感器测量结果识别各种致 动器的影响区132a 132η的各种方式的更详细说明。在步骤418处，控制器128记录包含在已识别影响区132a中的湿度传感器140a 140η与湿度控制装置130a之间的相关性。换言之，控制器128记录湿度控制装置130a对 其相关的湿度传感器140a 140η具有至少预定水平的影响，并因此对相关的湿度传感器 140a 140η的相应位置具有至少预定水平的影响。在步骤420处，控制器128确定是否应对另一湿度控制装置130b重复方法400。如 果确定要确定所述另一湿度控制装置130b与湿度传感器140a 140η之间的附加相关性， 则可以在步骤402处再次将由湿度控制装置130a 130η提供的气流中的湿度水平设置为 第一水平。在步骤402之后，如上所述，控制器128可以在步骤404处再次等待一时间段， 之后在步骤406处记录从湿度传感器140a 140η接收到的湿度信息。另外，控制器128 可以重复步骤402 420以识别并记录湿度控制装置130a 130η与湿度传感器140a 140η之间的相关性。如在步骤422处所指示的，一旦控制器128确定不存在剩余要调试的
13其它湿度控制装置130a 130η，则方法400可以终止。根据示例，作为在步骤404和410处等待该时间段以使得湿度传感器140a 140η 处的条件能够达到稳态条件的替代，可以在步骤406和412处作为时间的函数记录湿度测 量结果的变化。在本示例中，在步骤406和412处，可以测量作为时间变化(dt)的函数的 湿度变化(dH)，例如作为dH/dt。另外，可以在步骤414处基于湿度传感器140a 140η的 dH/dt测量结果是否超过预定dH/dt阈值来获得湿度控制装置130a 130η与湿度传感器 140a 140η之间的相关性。可以在步骤416处使用该相关性来识别每个湿度控制装置 130a 130η的影响区。通过实现上文所讨论的方法400和替换示例，控制器128可以响应于确定基本封 闭结构100的一个或多个位置中的水分含量水平在预定湿度范围之外而相对快速地识别 将致动湿度控制装置130a 130η中的哪一个。由于某些区132a 132η可以相互重叠， 所以可能出现湿度传感器140a 140η中的一个或多个驻留于多于一个的区132a 132η 中的情况。照此，控制器128可以在改变重叠区132a 132η中的湿度传感器140a 140η 处的湿度水平时从多个湿度控制装置130a 130η中进行选择。根据示例，控制器128可以在湿度传感器140a 140η中的一个或多个在预定湿 度范围之外时随机地选择湿度控制装置130a 130η中的一个或多个来致动。根据另一示 例，控制器128可以在湿度传感器140a 140η中的一个或多个在预定湿度范围之外时选 择对区132a中的该一个或多个湿度传感器140a 140η具有预定水平的影响的所有湿度 控制装置130a 130η进行致动。根据另一示例，控制器128可以选择具有最大裕度的湿 度控制装置130a，将在该裕度内改变湿度水平。在这些示例的任何一个中，当致动多个湿度 控制装置130a 130η时，可以将所述多个湿度控制装置130a 130η中的每一个致动至 与用单个湿度控制装置130a执行的水平相比相对较低的水平。在多个湿度控制装置130a 130η能够影响相同湿度传感器140a 140η的情况 下，存在湿度控制装置130a 130η之间争斗的可能。更特别地，例如，其中一个湿度控制装 置130a当前可能正在基于由(位于区132a中的)湿度传感器140a所检测的湿度水平向 气流中添加水分含量，另一个湿度控制装置130b当前可能正在基于由(位于区132b中的) 湿度传感器140b所检测的湿度水平从该气流中去除水分含量，并且另外的传感器140c可 能位于湿度控制装置130a和130b的区132a和132b两者中。在本示例中，如果湿度传感 器140c检测到低于预定水平的湿度水平，则控制器128可以确定将致动湿度控制装置130a 和130b中的哪一个以便基本上防止湿度控制装置130a和130b在对湿度传感器140c所在 的位置进行增湿和减湿时消耗过多的能量。更特别地，例如，控制器128可以实现调试模块212以识别每个区132a 132η的 控制传感器。可以将该控制传感器定义为与每个区132a 132η中的设定点湿度具有最大 正湿度差的湿度传感器140a 140η。如果所有湿度传感器140a 140η与设定点湿度具 有负湿度差，则用于特定区132a 132η的控制传感器是与设定点湿度具有最大负差的湿 度传感器140a 140η。用来确定控制传感器的设定点湿度在湿度传感器140a 140η之 间可以改变，并且因此不需要对所有湿度传感器140a 140η而言都是相同的。通常，控制器128被配置为基于控制传感器的湿度水平控制湿度控制装置130a 130η来修改区132a 132η中的湿度水平。照此，在以上示例中，如果湿度传感器140c是用于湿度控制装置130a和130b中的任一者或两者的控制传感器，则控制器128可以基于 湿度传感器140c所检测的湿度水平来控制湿度控制装置130a和湿度控制装置130b中的 任一者或两者。如果湿度传感器140c不是用于区132a或132b中的任何一个的控制传感 器，则控制器128可以基于其相应区132a和132b中的控制器传感器所检测的湿度信息来 继续操作湿度控制装置130a和130b。在美国专利No. 7，117，129和于2005年3月25日提交的且题为“Temperatuzre Control Using a Sensor Network”的共同拥有且共同待决的美国专利申请序号 11/089，608 (代理人档案号No. 200500812-1)中公开了控制传感器、致动器、和致动器系列 及对其进行识别，控制和修改的各种方式的更详细讨论，所述专利申请的公开内容整体地 通过引用结合到本文中。根据另一示例，控制器128还可以控制多个AC单元114a 114η以基本上使在湿 度控制方面的能量浪费最小化的方式进行操作。更特别地，例如，控制器128可以控制所述 多个AC单元114a 114η以基本上防止其以相反的目的操作，该操作将导致能量浪费。通 常，装配有增湿器/减湿器的AC单元114a 114η通过在其冷却时对气流进行减湿来操作 并通过在其对气流进行加热时对气流进行增湿来操作。因此，例如当AC单元114a 114η 对气流进行加热和减湿时或者当其对气流进行冷却和增湿时，可以将AC单元114a 114η 视为以相反的目的进行操作。为了基本上避免此问题，如上文关于湿度控制装置130a 130η和传感器140a 140η的调试所讨论的，控制器128被配置为识别AC单元114a 114η对其具有预定水平的 影响的区132a 132η。在相互重叠的区132a 132η中，控制器128被配置为控制AC单 元114a 114η，使得如果特定区132a要求冷却和增湿，则使用其中一个AC单元114a来冷 却气流并使用另一 AC单元114b来对气流进行增湿。在这方面，可以以在基本上保持期望 条件的同时基本上避免上文所讨论的目的相反的方式来操作AC单元114a 114η。在方法300和400中所阐述的某些或所有操作可以作为实用程序、程序、或子程序 包含在任何希望的计算机可访问介质中。另外，可以由计算机程序来实现方法300和400， 所述计算机程序可以以现用和非现用的多种形式存在。例如，其可以作为由源代码、目标代 码、可执行代码或其它格式的程序指令组成的软件程序而存在。任何上述项可以在计算机 可读介质上实现，所述计算机可读介质包括压缩或未压缩形式的信号和存储设备。示例性计算机可读存储设备包括传统计算机系统RAM、R0M、EPR0M、EEPR0M、和磁盘 或光盘或磁带或光带。无论是否是使用载波调制的，示例性计算机可读信号是主控或运行 计算机程序的计算机系统可以被配置为访问的信号，包括通过因特网或其它网络下载的信 号。前述的具体示例包括程序在CD ROM或经由因特网下载的分发。在某种意义上，作为抽 象实体的因特网本身就是计算机可读介质。通常，对于计算机网络而言也是如此。因此，应 理解的是能够执行上述功能的任何电子设备可以执行以上列举的那些功能。图5示出根据示例的被配置为实现或执行图IA和图2所描绘的控制器128的计 算装置500的方框图。在这方面，可以使用计算装置500作为用于执行上文关于控制器128 所述的一个或多个功能的平台。计算装置500包括可以实现或执行方法300和400中所述的某些或所有步骤的处 理器502。通过通信总线504来传送来自处理器502的命令和数据。计算装置500还包括主存储器506和辅助存储器508，所述主存储器506诸如随机存取存储器(RAM)，在主存储 器506中可以在运行时间期间执行用于处理器502的程序代码。辅助存储器508包括例如 一个或多个硬盘驱动器510和/或可移除存储驱动器512，可移除存储驱动器512表示其中 可以存储用于方法300和400的程序代码的副本的软盘驱动器、磁带驱动器、致密盘驱动器寸。可移除存储驱动器510以众所周知的方式从可移除存储单元514读取和/或向可 移除存储单元514写入。用户输入和输出设备可以包括键盘516、鼠标518、和显示器520。 显示适配器522可以与通信总线504和显示器520对接且可以从处理器502接收显示数据 并将显示数据转换成用于显示器520的显示命令。另外，处理器502可以经由网络适配器 524通过例如因特网、LAN等的网络进行通信。本领域的普通技术人员将清楚的是在计算装置500中可以添加或替换其它已知 电子组件。还应清楚的是图5所描绘的一个或多个组件可以是可选的(例如用户输入设备、 辅助存储器等)。本文已描述和示出的是本发明的优选实施例以及其某些变化。本文所使用的术 语、说明和数字是仅仅以示例的方式阐述的且不意味着限制。本领域的技术人员应认识到 在本发明的范围内可以进行许多变化，本发明的范围意图由以下权利要求及其等价物来限 定-其中，除非另有指明，否则以其最广泛的合理意义来解释所有术语。
权利要求
一种用于控制具有组件的基本封闭结构中的周围气流中的水分含量的系统，所述系统包括至少一个湿度控制装置；多个传感器，用于检测所述基本封闭结构的多个位置中的气流中的水分含量，其中，所述多个传感器位于远离所述至少一个湿度控制装置的位置，并且其中，所述多个传感器相对紧密地接近于所述至少一个湿度控制装置被配置为影响的所述组件而定位；以及控制器，其被配置为接收由所述多个传感器中的一个或多个所检测的水分含量水平并基于所检测的水分含量水平来控制所述至少一个湿度控制装置以改变所述多个位置周边的周围气流中的水分含量。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述基本封闭结构包括具有多个机架的数据中心， 并且其中，定位所述多个传感器以检测提供到所述多个机架的一个或多个中的气流和从所 述多个机架的一个或多个中排出的气流中的至少一个中的水分含量。
3.如权利要求1所述的系统，还包括多个湿度控制装置，其中，所述多个湿度控制装置中的每一个被配置为向基本封闭结 构的相应区提供气流，其中，所述区能够相互重叠；以及其中，所述控制器被配置为相对于彼此独立地控制所述多个湿度控制装置中的每一个。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述控制器还被配置为通过调试过程识别所述多 个传感器中的哪一个位于所述区中的哪一个中并从而识别所述多个湿度控制装置中的哪 一个对所述多个传感器中的哪一个具有至少预定水平的影响。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述控制器还被配置为识别用于每个区的控制传 感器，并且其中，所述控制器被配置为使所述多个湿度控制装置的控制决策以所述控制传 感器所检测的湿度水平为基础。
6.如权利要求1所述的系统，还包括空调单元，其中，所述至少一个湿度控制装置在物理上与所述空调单元分开，并且其 中，所述控制器被配置为与所述空调单元分开地控制所述至少一个湿度控制装置。
7.如权利要求1所述的系统，还包括空调单元，其中，所述至少一个湿度控制装置与所述空调单元集成，其中，所述控制器 被配置为以基本上使能量效率最优化的一种或多种方式控制所述空调单元和所述至少一 个湿度控制装置两者。
8.如权利要求7所述的系统，还包括多个空调单元，其中，所述多个空调单元中的每一个与湿度控制装置集成，其中，所述 空调单元中的至少两个能够操作以改变基本封闭结构的相同区中的条件，并且其中，所述 控制器还被配置为以基本上防止所述空调单元中的该至少两个以相反的目的进行操作的 方式操作所述空调单元中的该至少两个。
9.如权利要求1所述的系统，还包括补充空气传感器，其被配置为检测在基本封闭结构外部的环境中的水分含量水平；以及其中，所述控制器还被配置为接收所述补充空气传感器所检测的水分含量水平并在改变所述多个位置周边的周围气流中的水分含量时基于所检测的水分含量水平来控制所述 至少一个湿度控制装置。
10.一种用至少一个湿度控制装置来控制基本封闭结构中的周围气流中的水分含量的 方法，所述方法包括用多个湿度传感器来检测所述基本封闭区域中的多个位置处的气流中的水分含量，其 中，所述多个湿度传感器位于远离所述至少一个湿度控制装置的位置，并且其中，所述多个 传感器相对紧密地接近于所述至少一个湿度控制装置被配置为影响的组件而定位；接收关于在所述多个位置处检测的水分含量的数据；以及操作所述至少一个湿度控制装置以改变提供给所述多个位置中的一个或多个的气流 的水分含量。
11.如权利要求10所述的方法，还包括确定所述多个位置中的一个或多个处的水分含量是否在预定范围内；以及其中，操作所述至少一个湿度控制装置还包括响应于所述水分含量在所述预定范围之 外改变提供给所述多个位置中的所述一个或多个的气流中的水分含量。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述基本封闭结构包括具有多个机架的数据中 心，并且其中，检测水分含量还包括检测所述多个机架中的至少一个的进口和出口中的任 一者或两者处的水分含量。
13.如权利要求10所述的方法，其中，所述基本封闭结构包括多个湿度控制装置，所述 方法还包括对所述多个湿度控制装置和所述多个传感器进行调试以识别所述多个传感器中的哪 一个位于所述区中的哪一个中并从而识别所述多个湿度控制装置中的哪一个对所述多个 传感器中的哪一个具有至少预定水平的影响；以及相对于彼此独立地操作所述多个湿度控制装置以向基本封闭结构的相应区提供气流， 其中，所述区能够相互重叠。
14.如权利要求13所述的方法，其中，对所述多个湿度控制装置进行调试还包括识别 用于每个区的控制传感器，并且其中，独立地操作所述多个湿度控制装置还包括基于相应 控制传感器所检测的湿度水平来独立地操作所述多个湿度控制装置。
15.如权利要求14所述的方法，其中，识别用于每个区的控制传感器还包括选择所述 多个传感器中的具有与设定点湿度的最高正湿度差和与该设定点湿度的最大负差之一的 传感器作为控制传感器。
16.如权利要求10所述的方法，其中，所述基本封闭结构包括空调单元，该方法还包括相对于彼此独立地操作所述空调单元和所述至少一个湿度控制装置。
17.如权利要求10所述的方法，其中，所述基本封闭结构包括多个空调单元，其中，所 述多个空调单元中的每一个包括湿度控制装置，并且所述空调单元中的至少两个能够操作 以改变基本封闭结构中的相同区中的条件，该方法还包括以基本上防止所述空调单元中的所述至少两个以相反的目的进行操作的方式来操作 所述空调单元中的所述至少两个。
18.如权利要求10所述的方法，还包括从基本封闭结构外部的环境接收气流；检测来自外部环境的气流中的水分含量；接收关于在来自外部环境的气流中所检测的水分含量的数据；以及其中，操作所述至少一个湿度控制装置还包括在操作所述至少一个湿度控制装置以改 变提供给所述多个位置中的所述一个或多个的气流的水分含量时考虑在来自外部环境的 气流中所检测的水分含量。
19.一种用能够操作用于改变基本封闭结构的相同区中的条件的至少两个空调单元来 控制周围气流中的水分含量的方法，所述空调单元中的每一个具有相应的湿度控制装置， 所述方法包括操作第一空调单元提供气流；操作所述第一空调单元的湿度控制装置以不按照与所述第一空调单元相反的目的进 行操作；操作第二空调单元提供气流；以及操作所述第二空调单元的湿度控制装置按照与所述第一空调单元相反的目的进行操作。
20.一种在其上嵌入有一个或多个计算机程序的计算机可读存储介质，所述一个或多 个计算机程序实现用至少一个湿度控制装置控制基本封闭结构中的周围气流中的水分含 量的方法，所述一个或多个计算机程序包括一组指令，该指令用于接收关于用多个湿度传感器在所述基本封闭区域中的多个位置处所检测的水分含量 的数据，其中，所述多个湿度传感器位于远离所述至少一个湿度控制装置的位置，并且其 中，所述多个传感器相对紧密地接近于所述至少一个湿度控制装置被配置为影响的组件而 定位；确定所述多个位置中的一个或多个处的水分含量是否在预定范围内；以及操作所述至少一个湿度控制装置以响应于所述水分含量在预定范围之外而改变提供 给所述多个位置中的所述一个或多个的气流中的水分含量。
21.如权利要求20所述的计算机可读存储介质，其中，所述基本封闭结构包括多个湿 度控制装置，所述一个或多个计算机程序还包括一组指令，该指令用于对所述多个湿度控制装置和所述多个传感器进行调试以识别所述多个传感器中的哪 一个位于所述区中的哪一个中并从而识别所述多个湿度控制装置中的哪一个对所述多个 传感器中的哪一个具有至少预定水平的影响；以及基于所述调试相对于彼此独立地操作所述多个湿度控制装置以向基本封闭结构的相 应区提供气流，其中，所述区能够相互重叠。
全文摘要
一种用于控制具有组件的基本封闭结构中的周围气流中的水分含量的系统。该系统包括用于检测基本封闭结构的多个位置中的气流中的水分含量的多个传感器和至少一个湿度控制装置。所述多个传感器被设置在远离所述至少一个湿度控制装置的位置并相对紧密地接近于所述至少一个湿度控制装置被配置为影响的组件而定位。该系统还包括控制器，其被配置为接收所述多个传感器中的一个或多个所检测的水分含量水平并基于所检测的水分含量水平来控制至少一个湿度控制装置以改变所述多个位置周边的周围气流中的水分含量。
文档编号G05D22/02GK101903841SQ200780102031
公开日2010年12月1日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者A·J·夏, C·E·贝什, R·K·莎马 申请人:惠普开发有限公司