风扇转速控制方法、装置和系统与流程

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种风扇转速控制方法、装置和系统。

背景技术：

在大型机箱式通信设备中，一般会要求支持多种不同业务的板卡，每种板卡的芯片类型和布局可能都不一样，因此不同的业务板卡有不同的散热需求。目前主要通过风冷或水冷方式对业务板卡进行降温。

进行风冷降温时，主要通过控制风扇转速来控制降温程度。而一般大型的机箱式通信设备通常要求支持多种不同业务的板卡，每种业务板卡的芯片类型和布局可能都不一样，所以不仅发热位置不固定而且发热量也不一样。不同的业务板卡有不同的散热需求，但是现有技术中采用统一控制风扇转速的方式，无法对发热量不同的业务板卡分别进行降温。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种风扇转速控制方法、装置和系统，用于解决采用统一控制风扇转速的方式，无法对发热量不同的业务板卡分别进行降温的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种风扇转速控制方法，应用于对一组或多组风扇盘上的每个子风扇的转速进行控制，每组风扇盘包括一个或多个子风扇，该方法包括：

获取业务板卡的发热点的最高测量温度；

根据所述最高测量温度和环境温度确定所述业务板卡的发热点对应子风扇的最高转速；

如果所述对应子风扇的最高转速高于所述对应子风扇的当前转速，则升高所述对应子风扇的转速，如果所述对应子风扇的最高转速低于所述对应子风扇的当前转速，则降低所述对应子风扇的转速。

第二方面，提供了一种风扇转速控制装置，应用于对一组或多组风扇盘上的每个子风扇的转速进行控制，每组风扇盘包括一个或多个子风扇，该装置包括：

获取单元，用于获取业务板卡的发热点的最高测量温度；

确定单元，用于根据所述最高测量温度和环境温度确定所述业务板卡的发热点对应子风扇的最高转速；

调整单元，用于如果所述对应子风扇的最高转速高于所述对应子风扇的当前转速，则升高所述对应子风扇的转速，如果所述对应子风扇的最高转速低于所述对应子风扇的当前转速，则降低所述对应子风扇的转速。

第三方面，提供了一种风扇转速控制系统，包括如第二方面所述的风扇转速控制装置。

本发明的实施例提供的风扇转速控制方法、装置和系统，通过获取子风扇对应的业务板卡发热点的最高测量温度，然后根据该子风扇对应的发热点最高测量温度和环境温度确定该子风扇的最高转速，如果该子风扇的最高转速高于该子风扇的当前转速，则升高该子风扇的转速，如果该子风扇的最高转速低于该子风扇的当前转速，则降低该子风扇的转速，使得可以根据发热点降温需求，来调整对应的子风扇的转速，从而解决了采用统一控制风扇转速的方式，无法对发热量不同的业务板卡分别进行降温的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的风扇转速控制系统的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的风扇转速控制方法的流程示意图；

图3为本发明的实施例提供的获取子风扇对应的业务板卡发热点的最高测量温度的流程示意图；

图4为本发明的实施例提供的风扇转速控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1中所示，本发明的实施例提供了一种风扇转速控制系统，包括：风扇转速控制装置11、风扇盘12和业务板卡13。其中，风扇盘12可以包括一组或多组风扇盘，每组风扇盘包括一个或多个子风扇121。每个业务板卡都有不止一个发热点(即发热器件)，每个发热点均有温度传感器实时监测各个发热点的温度。风扇转速控制装置11用于对一组或多组风扇盘12上的每个子风扇的转速进行控制，来对业务板卡13进行降温。

本发明实施例所述的风扇转速控制方法、装置和系统，通过动态建立发热点与子风扇关系映射表，找出各个子风扇的最热点温度，进而独立控制每个子风扇的转速，与整机所有风扇只有一个转速的方案相比，更加节能和降噪。对风扇进行调速时采用逐级调速方案，与直接跃变方案相比更加安全可靠，因为跃变过程可能引起整机电流瞬间变大，对整机系统而言存在一定风险。本发明实施例所使用的散热点与子风扇关系映射表为动态建立，所有槽位没有区分对待，所以不同散热需求的业务板卡的槽位可以不固定，增加了系统灵活性，提升了用户体验。

实施例1、

本发明的实施例提供了一种风扇转速控制方法，应用于上述风扇转速控制系统，参照图2中所示，该方法包括：

S101、获取业务板卡发热点的最高测量温度。

可定期轮询读取各个业务板卡上的各个发热点温度值。轮询周期可以是1s，2s等，此处不做限定。轮询顺序可以按照业务板卡所在槽位号进行，从第一个槽位轮询到最后一个槽位。对于每个槽位内的发热点则可以根据发热点序号进行轮询。

具体的，参照图3中所示，步骤S101包括步骤S1011-S1012：

S1011、周期性遍历各个业务板卡所在槽位的槽位号和该槽位对应的发热点序号。

S1012、根据槽位号和该槽位对应的发热点序号测量对应发热点的当前测量温度。

具体的，通过槽位号和该槽位对应的发热点序号得到该发热点的温度传感器，读取该温度传感器得到的温度值作为该发热点当前测量温度。

S1013、根据槽位号、发热点序号查询风扇映射表得到对应子风扇所在的风扇盘号和子风扇号。

风扇映射表结构如表1所示。该表格采用槽位号和发热点序号作为索引(行列地址)。表格内容则为风扇盘号和子风扇号。每个发热点可以对应多个子风扇，所以该风扇映射表的每一表项可以包括一组或多组风扇盘号和子风扇号，每组风扇盘号和子风扇号对应一个子风扇。

表1

风扇映射表的建立有两种方式，一种是通过主控制器CPU下发配置来实现，另一种是业务板块插入后通过FPGA或CPLD等直接从各个业务板卡内的存储芯片(RAM)读取来建立。

S1014、根据每组风扇盘号和子风扇号查询温度映射表得到对应子风扇对应的发热点的历史最高测量温度。

具体的，温度映射表结构如表2所示。该表格采用风扇盘号和子风扇号作为索引(行列地址)。表格内容则为存储的该子风扇对应的发热点的历史最高测量温度。以上表格内容可以用寄存器存储或者采用数据结构存储，本发明在此不作限定。

表2

S1015、根据当前测量温度和历史最高测量温度得到最高测量温度，并刷新温度映射表。

具体的，如果表2中对应子风扇的历史最高测量温度低于对应发热点的当前测量温度，则将对应发热点的当前测量温度作为最高测量温度，否则，仍以表2中对应子风扇的历史最高测量温度作为最高测量温度。

对于表2进行刷新可以根据发热点的温度传感器接口协议来控制总线时序，根据槽位号和发热点序列号(即温度传感器的器件地址)完成读温度操作。温度传感器的接口协议可以是I2C，Local bus，SPI等，具体由所选温度传感器芯片决定。

进行刷新时，从表2中读出对应子风扇的历史最高测量温度值，并将该历史最高测量温度值与对应发热点处的温度传感器读取的当前测量温度进行比较，若温度传感器读取的当前测量温度大于表2中该子风扇的历史最高测量温度值，则将温度传感器读取的当前测量温度刷新至表2中该子风扇的历史最高测量温度值，如果小于则不刷新。

S102、根据对应子风扇所对应的发热点最高测量温度和环境温度确定业务板卡的发热点对应子风扇的最高转速。

具体的，可以根据该子风扇对应的发热点最高测量温度，结合环境温度、用户配置等条件按照一定的算法完成该子风扇的最高转速值的计算。可以通过专门的环境温度传感器获取到的环境温度。可以由CPU下发用户配置，比如静音模式，则基础转速会比较低。正常模式则基础转速适中。散热优先模式则基础转速会比较高。环境温度传感器可以在主控板，也可以在各个业务板卡上。

一个子风扇完成计算后继续下一个子风扇的最高转速计算，直到该风扇盘内的所有子风扇都完成计算则开始下一个风扇盘的操作，直到所有风扇盘都完成计算则结束该周期的计算操作。具体原则是子风扇对应的发热点最高测量温度越高，或者环境温度越高，则该子风扇的最高转速越高；子风扇对应的发热点最高测量温度越低，或者环境温度越低，则该子风扇的最高转速越低。

本方案中子风扇最大转速可以通过以下函数来确定：S＝f_a(x)+f_b(y)+f_c(z)。

其中，S表示该子风扇的最高转速；f_a(x)为用户设置的基础转速函数，通过用户配置决定的一个基础转速值，对于转速值S而言相当于一个分段函数，不同的用户配置对应不同的基础转速值，可以体现为所有子风扇的最小转速值或默认转速值；f_b(y)为环境温度决定的转速，环境温度越高要求转速也越大，二者之间是线性关系，具体系数由实际测试决定；f_c(z)为子风扇对应发热点的最高测量温度决定的转速，温度越高要求转速也越大，二者的具体关系由具体机箱的实际测试决定。

进一步的可以将f_b(y)+f_c(z)表示为：a+b*环境温度+delta。其中a、b为常数，delta为发热点最高测量温度决定的调速增量值，对于转速S而言相当于一个分段函数，不同的最高测量温度区间，对应不同的调速增量值，该增量值可为正数也可为负数。

S103、如果对应子风扇的最高转速高于该对应子风扇的当前转速，则升高该对应子风扇的转速，如果对应子风扇的最高转速低于该子风扇的当前转速，则降低该对应子风扇的转速。

具体的，可以采用逐级调速，并将子风扇的最高转速与当前转速进行比较，若子风扇的最高转速高于子风扇的当前转速，则将当前转速增加一级；若子风扇的最高转速低于子风扇的当前转速，则将当前转速调整为子风扇的最高转速，若相等则保持当前转速不变。本发明实施例所使用的逐级调速方案与直接跃变方案相比更加安全可靠，因为跃变过程可能引起整机电流瞬间变大，对整机系统而言存在一定风险。

可以将新设置的风扇转速值转换成PWM(英文全称：pulse width modulation，中文全称：脉冲宽度调制)脉冲信号，并控制各个子风扇的运转。各个子风扇的转速值定期刷新。示例性的，新设置的风扇转速值可以按照风扇盘号和风扇序列号保存进寄存器组，然后定期从寄存器内读出所有风扇盘的所有子风扇的转速值，并将该转速值转换成为PWM信号，经过相应的风扇转速控制线输出，控制各个风扇的运转。

由于风扇部件需要常年运转，轴承的磨损必然会导致风扇的失效，另外，风扇是大型机箱式通信设备中主要的噪声来源和能量消耗源，风扇的转速越大能耗越高，噪声也越大。本发明实施例提供的风扇转速控制方法，可以根据发热点降温需求，来调整对应的子风扇的转速，使得保证降温效果同时尽量降低风扇转速，从而降低风扇损耗、降低能耗并且降低噪声。

本发明实施例提供的风扇转速控制方法，通过获取子风扇对应的业务板卡发热点的最高测量温度，然后根据该子风扇对应的发热点最高测量温度和环境温度确定该子风扇的最高转速，如果该子风扇的最高转速高于该子风扇的当前转速，则升高该子风扇的转速，如果该子风扇的最高转速低于该子风扇的当前转速，则降低该子风扇的转速，使得可以根据发热点降温需求，来调整对应的子风扇的转速，从而解决了采用统一控制风扇转速的方式，无法对发热量不同的业务板卡分别进行降温的问题。

实施例2、

本发明的实施例提供了一种风扇转速控制装置，应用于上述风扇转速控制方法，作为图1中所示的风扇转速控制装置11，参照图4中所示，该装置包括：

获取单元1101，用于获取业务板卡的发热点的最高测量温度；

确定单元1102，用于根据获取单元1101得到的最高测量温度和环境温度确定业务板卡的发热点对应子风扇的最高转速；

调整单元1103，用于如果确定单元1102确定的对应子风扇的最高转速高于对应子风扇的当前转速，则升高对应子风扇的转速，如果对应子风扇的最高转速低于对应子风扇的当前转速，则降低对应子风扇的转速。

可选的，在一种可能的设计中，获取单元1101具体用于：

周期性遍历各个业务板卡所在槽位的槽位号和所述槽位对应的发热点序号；

根据槽位号和发热点序号测量对应发热点的当前测量温度；

根据所述槽位号和所述发热点序号查询风扇映射表得到所述对应子风扇所在的风扇盘号和子风扇号，其中，所述风扇映射表的每一表项包括一组或多组风扇盘号和子风扇号，每组风扇盘号和子风扇号对应一个子风扇；

根据所述每组风扇盘号和子风扇号查询温度映射表得到对应子风扇所对应的发热点的历史最高测量温度；

根据当前测量温度和历史最高测量温度得到最高测量温度。

可选的，在一种可能的设计中，确定单元1102具体用于：

根据S＝f_a(x)+f_b(y)+f_c(z)来确定对应子风扇的最高转速，其中，S表示对应子风扇的最高转速，f_b(y)为环境温度决定的转速，f_c(z)为对应子风扇对应发热点的最高测量温度决定的转速。

可选的，在一种可能的设计中，调整单元1103具体用于：

如果对应子风扇的最高转速高于对应子风扇的当前转速，则将当前转速增加一级；如果对应子风扇的最高转速低于对应子风扇的当前转速，则将当前转速调整为对应子风扇的最高转速。

由于本发明实施例中的风扇转速控制装置可以应用于上述风扇转速控制方法，因此，其所能获得的技术效果也可参考上述方法实施例，本发明实施例在此不再赘述。

需要说明的是，获取单元、确定单元和调整单元可以为单独设立的处理器，也可以集成在控制器的某一个处理器中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于控制器的存储器中，由控制器的某一个处理器调用并执行以上获取单元、确定单元和调整单元的功能。这里所述的处理器可以是一个中央处理器(英文全称：central processing unit，英文简称：CPU)，或者是特定集成电路(英文全称：application specific integrated circuit，英文简称：ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称:read-only memory，英文简称：ROM)、随机存取存储器(英文全称：random access memory，英文简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。