一种机柜风量控制系统及控制方法与流程

本发明涉及风量控制系统领域，尤其涉及一种机柜风量控制系统及控制方法。

背景技术：

近些年来，随着电子集成度越来越高，数据中心机房和电信机房内的大型机柜的热流密度也越来越高。数据中心机房的能源消耗已经让全球各个国家开始重视，数据中心的投资者和用户开始意识到数据中心节能的重要性。

当前应用于通信系统的一体化机柜内部的空调散热方式主要分为两种，一种是采用门挂式空调散热，简单的将机柜的上下两部分空间作为冷区和热区进行循环换热；另一种是采用机架式空调，将机柜的前后两部分作为冷区和热区进行循环换热。第二种方式相对第一种方式更符合机柜内通信设备的气流方向，并且通过专门的气流组织设计能够做到精准制冷、消除局部热岛的优势。但是无论是第一种方式换热还是第二种方式换热，仅是根据一个额定的送风量持续进行定量送风，不是按需供应风量，容易造成风量过剩，能源浪费或者风量不足系统散热不良现象。

技术实现要素：

本发明提供一种机柜风量控制系统及控制方法，以解决额定的送风量持续进行定量送风，不是按需供应风量，容易造成风量过剩，能源浪费或者风量不足系统散热不良现象的问题。

一种机柜风量控制系统，所述机柜风量控制系统包括负载监控器、主控制器、送风控制器和空调送风机：

所述负载监控器用于检测负载风机的风量数据，并将所述负载风机的风量数据传送至所述主控制器；

所述主控制器用于根据所述负载风机的风量数据计算得到总风量需求，根据总风量需求发送总风量需求信号至送风控制器；

所述送风控制器用于根据所述总风量需求信号调整所述空调送风机的转速。

一种机柜风量控制方法，所述机柜部署有如权利要求1-5任一项所述的机柜风量控制系统，所述控制方法包括：

所述负载监控器检测负载风机的风量数据，并将负载风机的风量数据传送至所述主控制器；

所述主控制器根据所述负载风机的风量数据计算得到总风量需求；

所述主控制器根据所述总风量需求向所述送风控制器发送所述总风量需求信号；

所述送风控制器接收所述主控制器发送的总风量需求信号，并根据所述总风量需求信号调整所述空调送风机的转速。

上述机柜风量控制系统及控制方法，所述机柜风量控制系统包括负载监控器、主控制器、送风控制器和空调送风机，考虑负载设备的负载风机的实际风量需求，使用所述负载监控器检测出负载风机的风量数据，并将所述负载风机的风量数据传送至所述主控制器；所述主控制器用于根据所述负载风机的风量数据计算得到总风量需求，根据总风量需求发送总风量需求信号至送风控制器；所述送风控制器用于根据所述总风量需求信号调整所述空调送风机的转速，以实现根据负载设备的负载风机的进风需求来匹配空调的送风量，避免能源浪费或者风量不足系统散热不良现象，使得机柜内的送风状态达到最佳，机柜内的冷热气流更协调和顺畅。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中机柜风量控制系统的一结构示意图；

图2是本发明一实施例中机柜风量控制系统的机柜内的气流示意图；

图3是本发明一实施例中机柜风量控制系统的另一结构示意图；

图4是本发明一实施例中机柜风量控制系统的另一结构示意图；

图5是本发明一实施例中机柜风量控制系统的另一结构示意图；

图6是本发明一实施例中机柜风量控制系统的另一结构示意图；

图7是本发明一实施例中机柜风量控制系统的控制方法的一流程图；

图8是本发明一实施例中机柜风量控制系统的控制方法的另一流程图；

图9是本发明一实施例中机柜风量控制系统的控制方法的另一流程图；

图10是本发明一实施例中机柜风量控制系统的控制方法的另一流程图；

图11是本发明一实施例中机柜风量控制系统的控制方法的另一流程图；

图12是本发明一实施例中计算机设备的一示意图。

其中，图中各附图标记：

1、负载监控器；2、主控制器；3、送风控制器；4、空调送风机；5、热区监控器；6、冷区监控器；7、泄压风机；8、风阀；9、环境温度采集器。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

在实施例中，如图1至图3所示，本发明的实施方式的机柜风量控制系统，所述机柜风量控制系统包括负载监控器1、主控制器2、送风控制器3和空调送风机4；所述负载监控器1用于检测负载风机的风量数据，并将所述负载风机的风量数据传送至所述主控制器2；所述主控制器2用于根据所述负载风机的风量数据计算得到总风量需求，根据总风量需求发送总风量需求信号至送风控制器3；所述送风控制器3用于根据所述总风量需求信号调整所述空调送风机4的转速。

可理解地，通过外置测量仪器可测量负载风机的风速，从而计算出负载风机的风量数据，示例性地，其中外置测量仪器可以为负载监控器1，具体本发明不做限定。进一步地，负载监测器1根据实际负载风机的数量进行布置，每个负载监测器1监测获取的风量数据都上传到主控制器进行汇总处理。

可选地，通过如下风量计算公式对所述负载风机的风速进行计算，得到所述风量数据，风量计算公式为：其中，q2为负载风机的风量；d2为负载风机的直径，n2为负载风机的转速，q1为标准的负载风机的风量参数、n1为标准的负载风机的转速参数、d1为标准的负载风机的直径参数。

作为一种扩展，通过内置软件或者通信协议接口方式获取负载风机的控制信号，通过控制信号提炼出负载风机的转速，从而计算出负载风机的风量。

可理解地，所述送风控制器3安装于空调或其它换热设备的送风风机处，也可以通过软件方式把控制逻辑嵌入到空调的控制电路中；送风控制器3用于根据主控制器2发送的所述总风量需求信号调整所述空调送风机4的转速，实时控制空调送风机4的转速，使之与负载风机的转速匹配起来。

在本实施例中，所述机柜风量控制系统包括负载监控器1、主控制器2、送风控制器3和空调送风机4，考虑负载设备的负载风机的实际风量需求，使用所述负载监控器1检测出负载风机的风量数据，并将所述负载风机的风量数据传送至所述主控制器2；所述主控制器2用于根据所述负载风机的风量数据计算得到总风量需求，根据总风量需求发送总风量需求信号至送风控制器3；所述送风控制器3用于根据所述总风量需求信号调整所述空调送风机4的转速，以实现根据负载设备的负载风机的进风需求来匹配空调的送风量，提高了空调送风机的制冷送风的使用效率，避免能源浪费或者风量不足系统散热不良现象，节能效果明显，同时使得机柜内的送风状态达到最佳，机柜内的冷热气流更协调和顺畅，避免了热空气堆积和空气涡流现象产生。

在一实施例中，如图4所示，本发明的热区和冷区是指机柜的内部空间内被分割为冷风区域和热风区域，所述机柜风量控制系统还包括热区监控器5和冷区监控器6，所述热区监控器5设置在所述热区，所述冷区监控器6设置在所述冷区；所述热区监控器5用于采集热区的空气流动的第一热风压，并将所述第一热风压发送至所述主控制器2；所述冷区监控器6用于采集冷区的空气流动的第一冷风压，并将所述第一冷风压发送至所述主控制器2；所述主控制器2还用于根据所述第一热风压与所述第一冷风压的第一比值判断机柜风量是否平衡；若所述主控制器的判断结果为机柜风量没有平衡，则向所述送风控制器3发送修正信号；所述送风控制器3还用于根据所述修正信号调整所述空调送风机4的转速。

可理解地，所述热区监测器5安装于机柜内部的热区，所述热区监测器5可以对热区的温度以及空气流动的风压进行信号采集，其中，采集可以是一个点进行采集与可以是多点进行采集。

可理解地，所述冷区监控器6安装于机柜内部的冷区，所述冷区监控器6可以对冷区的温度以及空气流动的风压进行信号采集，其中，采集可以是一个点进行采集与可以是多点进行采集。

在本实施例中，考虑机柜内的内部环境，采用热区监测器5对热区的热风压进行监测，采用冷区监控器6对冷区的冷风压进行监测，根据所述热区监测器5反馈的第一热风压与冷区监控器6反馈的第一冷风压的第一比值判断机柜风量是否平衡，若所述判断结果为机柜风量没有平衡，再根据所述修正信号调整所述空调送风机4的转速，本实施例考虑机柜内的内部环境，以使得机柜内的冷热气流更协调和顺畅。

在一实施例中，如图5所示，本发明的所述机柜风量控制系统还包括泄压风机7；所述主控制器2还用于判断机柜负载的风量需求是否超过机柜空调的换热最大能力，若所述机柜负载的风量需求超过空调的换热最大能力，则判断所述第一热风压是否超过第一预设阈值，若所述第一热风压超过第一预设阈值，则向所述泄压风机7发送第一指示信号；所述泄压风机7用于根据所述第一指示信号将所述热区的热流空气应急排放到机柜外部。

可理解地，第一预设阈值是指预先设定的热区的最高承受的风压值；若所述机柜负载的风量需求超过空调的换热最大能力时，热区的热风压持续上升，判断所述第一热风压是否超过第一预设阈值，若所述第一热风压超过第一预设阈值，则将机柜内部的热空气应急排放到机柜外部。

在本实施例中，可以通过判断机柜负载的风量需求是否超过机柜空调的换热最大能力来判断机柜风量是否达到平衡状态，若所述机柜负载的风量需求超过空调的换热最大能力，热区的热风压持续上升，此时判断所述第一热风压是否超过第一预设阈值，若所述第一热风压超过第一预设阈值，则将机柜内部的热空气应急排放到机柜外部，以使得机柜内的热空气快速被排除机柜外部，使得机柜内的冷热气流更协调和顺畅。

在一实施例中，如图6所示，本发明的所述机柜风量控制系统还包括风阀8和环境温度采集器9；所述环境温度采集器9用于采集所述机柜外的环境温度，并将所述环境温度发送至所述主控制器2；所述主控制器2还用于判断所述冷区的温度是否大于所述环境温度，若所述冷区的温度大于所述环境温度，则所述主控制器判断出所述第一冷风压是否超过第二预设阈值，若所述第一冷风压超过第二预设阈值，则向所述风阀8发送第二指示信号；所述风阀8用于根据所述第二指示信号将机柜外部的空气引入机柜内。

可理解地，所述环境温度采集器9安装在机柜的外面，所述环境温度采集器9采集机柜外的环境温度，并将所述采集的环境温度发送给主控制器2。

可理解地，第二预设阈值是指预先设定的冷区的最高承受的风压值；可选地，若所述机柜负载的风量需求超过空调的换热最大能力时，冷区的风量供应不足，若所述冷区的温度大于所述环境温度，且所述第一冷风压超过第二预设阈值，则向所述风阀8发送第二指示信号，将机柜外部的空气引入机柜内作为风量的补充。

可选地，在泄压风机7开启后，判断所述冷区的温度是否大于所述环境温度，若所述冷区的温度大于所述环境温度，且所述第一冷风压超过第二预设阈值则向所述风阀8发送第二指示信号，将机柜外部的空气引入机柜内作为风量的补充。

在本实施例中，通过环境温度采集器9采集机柜外的环境温度，再将冷区的温度与环境温度进行对比，同时判断第一冷风压是否超过第二预设阈值，如果第一冷风压超过第二预设阈值，则将机柜外部的空气引入机柜内作为风量的补充，以使得机柜外的空气快速被补充进机柜内部，使得机柜内的冷热气流更协调和顺畅。

在一实施例中，本发明的所述机柜风量控制系统还包括故障警告器；所述主控制器2还用于在所述泄压风机7及所述风阀8的开启时长超过风阀开启时长后，计算所述热区监控器5发送的第二热风压与所述冷区监控器6发送的第二冷风压的第二比值，再根据所述第二比值来判断所述机柜风量是否平衡，若所述机柜风量没有平衡，则向所述故障警告器发送告警信号；所述故障警告器用于根据告警信号显示故障告警模式。

可理解地，风阀开启时长是指预先设定的时间长度，例如，风阀开启时长为30分钟、1小时、2小时等，具体本发明不做限定；当泄压风机7和风阀8启动达到风阀开启时长后，主控制器2会再次根据冷区和热区采集的第二冷风压和第二热风压之间的第二比值来判断机柜风量是否达到平衡，若机柜风量达到平衡，则维持现有状态，若所述机柜风量没有平衡，则保持泄压风机7的最大抽风和风阀8的最大送风，同时显示故障告警模式。

在本实施例中，通过计算所述热区监控器5发送的第二热风压与所述冷区监控器6发送的第二冷风压的第二比值，来判断机柜风量是否平衡，如果机柜风量没有平衡，则发送告警信号来显示故障告警模式，以提醒用户机柜内的风量过高。

在一实施例中，如图7所示，所述机柜部署有所述的机柜风量控制系统，所述机柜风量控制系统的控制方法应用于机柜风量控制系统中，所述机柜风量控制系统的控制方法包括如下步骤：

s10：所述负载监控器1检测负载风机的风量数据，并将负载风机的风量数据传送至所述主控制器2；

s20：所述主控制器2据所述负载风机的风量数据计算得到总风量需求；

s30：所述主控制器2根据所述总风量需求向所述送风控制器3发送所述总风量需求信号；

s40：所述送风控制器3接收所述主控制器2发送的总风量需求信号，并根据所述总风量需求信号调整所述空调送风机4的转速。

可理解地，各个负载监测器1实时获取负载设备的负载风机的风量数据并将负载风机的风量数据传送至所述主控制器2；主控制器2根据各个负载监测器1上的风量数据进行相加运算，得到总风量需求；主控制器2根据所述总风量需求向所述送风控制器3发送所述总风量需求信号；主控制器再将总风量需求信号发送给送风控制器；送风控制器3根据风量计算公式对总风量需求进行计算，得出负载风机的转速，根据负载风机的转速向所述送风控制器3发送所述总风量需求信号，将转速控制信号传送给空调送风机4，空调送风机4调整转速。

在一实施例中，如图8所示，热区和冷区是指机柜的内部空间内被分割为冷风区域和热风区域，所述机柜风量控制系统还包括热区监控器5和冷区监控器6，所述控制方法还包括如下步骤：

s50：热区监控器5采集热区的空气流动的第一热风压，并将所述第一热风压发送至所述主控制器2；

s60：所述冷区监控器6采集冷区的空气流动的第一冷风压，并将所述第一冷风压发送至所述主控制器2；

s70：所述主控制器2根据所述第一热风压与所述第一冷风压的第一比值判断机柜风量是否平衡；

s80：若所述主控制器的判断结果为机柜风量没有平衡，则向所述送风控制器3发送修正信号；

s90：所述送风控制器3根据所述修正信号调整所述空调送风机4的转速。

可理解地，当空调送风到达空调送风机开启时长后，所述热区监控器5开始采集热区的空气流动的第一热风压，所述冷区监控器6采集冷区的空气流动的第一冷风压，并将所述第一热风压和第一冷风压发送至所述主控制器2，其中，所述空调送风机开启时长是指预设的空调开启的时间时长，所述空调送风机开启时长可以为30分钟、1小时、2小时等，具体本发明不做限定。

所述主控制器2通过计算所述第一热风压和第一冷风压的第一比值，再判断所述第一比值是否在预设比值范围内，来判断所述机柜风量是否平衡，其中，预设比值范围是指预先设定的比值的范围，例如，预设比值范围可以为0.8～1.2，预设比值范围也就是偏差正负为20％，也即若所述第一比值在预设比值范围内，说明所述机柜风量达到平衡，则所述主控制器2不需要向所述送风控制器3发送修正信号，所述空调送风机4维持原来的转速；若所述第一比值不在预设比值范围内，说明所述机柜风量没有平衡，则根据第一比值的偏差值和偏差方向来计算修正数据，并根据修正数据发送修正信号，其中，第一比值大于1.0是正向偏差，说明第一热风压大，送风量不够，第一比值小于1是反向偏差，说明第一冷风压大，送风量过剩，第一比值的偏差值为第一比值与所述预设比值范围之间的最少差值，假如，第一比值为0.6，预设比值范围为0.8～1.2，则第一比值的偏差值为0.2，且所述第一比值少于1.0，说明第一冷风压大，送风量过剩，则需要增大所述第一热风压的风量或者减少所述第一冷风压的送风量，将需要增大所述第一热风压的风量或者减少所述第一冷风压的送风量的修正信号发送至所述送风控制器3，所述送风控制器3根据所述修正信号调整所述空调送风机4的转速。

在一实施例中，如图9所示，所述机柜风量控制系统还包括泄压风机7，所述控制方法还包括如下步骤：

s100：所述主控制器2判断机柜负载的风量需求是否超过机柜空调的换热最大能力；

s110：若所述机柜负载的风量需求超过空调的换热最大能力，则判断所述第一热风压是否超过第一预设阈值；

s120：若所述第一热风压超过第一预设阈值，则所述主控制器2向所述泄压风机7发送第一指示信号；

s130：所述泄压风机7根据所述第一指示信号将所述热区的热流空气应急排放到机柜外部。

可理解地，设置所述步骤s40～s70预设循环次数，其中，预设循环次数为预先设定的步骤的循环次数，预设循环次数可以为3次；若步骤s40～s70的循环次数超过预设循环次数，通过判断所述机柜风量是否平衡来判断机柜负载的风量需求是否超过机柜空调的换热最大能力，若所述机柜风量仍没有平衡，说明机柜内的机柜负载的风量需求超过空调的换热最大能力。

若所述机柜负载的风量需求超过空调的换热最大能力，主控制器2向泄压风机7发送第一指示信号，启动泄压风机7，将堆积在热区的热流空气应急排放到机柜外部。

在一实施例中，如图10所示，所述机柜风量控制系统还包括风阀8和环境温度采集器9，所述控制方法还包括如下步骤：

s140：所述环境温度采集器9采集所述机柜外的环境温度，并将所述环境温度发送至所述主控制器2；

s150：所述主控制器2判断所述冷区的温度是否大于所述环境温度；

s160：若所述冷区的温度大于所述环境温度，则所述主控制器2判断所述第一冷风压是否超过第二预设阈值；

s170：若所述第一冷风压超过第二预设阈值，则所述主控制器2向所述风阀8发送第二指示信号；

s180：所述风阀8根据所述第二指示信号将机柜外部的空气引入机柜内。

可理解地，泄压风机7启动后，主控制器2判断所述冷区的温度是否大于所述环境温度，若所述冷区的温度大于所述环境温度，且第一冷风压超过第二预设阈值，则打开风阀8引进外部的新风，将机柜外部的空气引入机柜内，增加送风量。

在一实施例中，如图11所示，所述机柜风量控制系统还包括故障警告器，所述控制方法还包括如下步骤：

s190：所述主控制器2在所述泄压风机7及所述风阀8的开启时长超过风阀开启时长后，计算所述热区监控器5发送的第二热风压与所述冷区监控器6发送的第二冷风压的第二比值；

s200：所述主控制器根据所述第二比值来判断所述机柜风量是否平衡；

s210：若所述机柜风量没有平衡，则所述主控制器2向所述故障警告器发送告警信号；

s220：所述故障警告器根据告警信号显示故障告警模式。

可理解地，所述主控制器2在所述泄压风机7及所述风阀8的开启时长超过风阀开启时长后，计算所述热区监控器5发送的第二热风压与所述冷区监控器6发送的第二冷风压的第二比值，其中，风阀开启时长是指预先设定的风阀开启的时长，所述风阀开启时长可以为30分钟、1小时、2小时等。

再根据所述第二比值来判断所述机柜风量是否平衡，若所述机柜风量达到平衡，则维持现有状态，若所述机柜风量没有平衡，则保持泄压风机7的最大抽风和风阀8的最大送风，同时显示故障告警模式。

应理解，上述实施例中各步骤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，而不应对本发明的实施过程构成任何限定。

在一实施例中，提供一种机柜风量控制装置，该机柜风量控制装置与上述实施例中机柜风量控制方法一一对应。该机柜风量控制装置包括风量数据检测模块、计算模块、发送模块和调整模块。各功能模块详细说明如下：

风量数据检测模块，所述负载监控器检测负载风机的风量数据，并将负载风机的风量数据传送至所述主控制器；

计算模块，所述主控制器根据所述负载风机的风量数据计算得到总风量需求；

发送模块，所述主控制器根据所述总风量需求向所述送风控制器发送所述总风量需求信号；

调整模块，所述送风控制器接收所述主控制器发送的总风量需求信号，并根据所述总风量需求信号调整所述空调送风机的转速。

关于机柜风量控制装置的具体限定可以参见上文中对于机柜风量控制方法的限定，在此不再赘述。上述机柜风量控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，如图12所示，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

所述负载监控器检测负载风机的风量数据，并将负载风机的风量数据传送至所述主控制器；

所述主控制器根据所述负载风机的风量数据计算得到总风量需求；

所述主控制器根据所述总风量需求向所述送风控制器发送所述总风量需求信号；

所述送风控制器接收所述主控制器发送的总风量需求信号，并根据所述总风量需求信号调整所述空调送风机的转速。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

所述负载监控器检测负载风机的风量数据，并将负载风机的风量数据传送至所述主控制器；

所述主控制器根据所述负载风机的风量数据计算得到总风量需求；

所述主控制器根据所述总风量需求向所述送风控制器发送所述总风量需求信号；

所述送风控制器接收所述主控制器发送的总风量需求信号，并根据所述总风量需求信号调整所述空调送风机的转速。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。