一种基于机柜设备用电功率的监控系统的制作方法

1.本技术涉及电子通信的领域，尤其是涉及一种基于机柜设备用电功率的监控系统。


背景技术：

2.数据中心机房内的电子设备对环境的温湿度有严格的范围要求，根据ashae2008的标准，it设备入口的温度范围18～27℃，温度过高或者过低都会影响电子设备的正常运行。
3.相关技术中对机柜温度进行控制时，通常采集机房内的实时温度值，将实时温度值与预设的温度上限值和预设的温度下限值进行比较，当实时温度值超过预设温度上限值或低于温度下限值时输出相应的控制信号，精密空调根据相应的控制信号控制其制冷输出量进行调温。
4.针对上述相关技术，发明人认为存在以下缺陷：精密空调的动态调节过程是一个复杂的调节过程，从一个平衡系统调节到另一个平衡系统需要10
‑
30分钟不等的波动过程，因此可能会导致空调制冷输出调节存在很大的滞后效应。


技术实现要素：

5.为了便于使精密空调的制冷量能够更为精准地适配于机柜温度的调节，本技术提供一种基于机柜设备用电功率的监控系统。
6.本技术提供的一种基于机柜设备用电功率的监控系统采用如下的技术方案：
7.一种基于机柜设备用电功率的监控系统，包括：
8.功率采集单元,用于采集微动模块功率值并输出当前功率信号p1,微动模块包括至少一个机柜；
9.功率比较单元，连接于功率采集单元，功率比较单元的输入端连接有输出下限功率信号的下限功率源a1以及输出上限功率信号的上限功率源a2，当前功率信号p1小于下限功率信号时输出下限报警信号，若当前功率信号p1大于上限功率信号，则功率比较单元输出上限报警信号，若当前功率信号p1位于[p2
‑
p3]内，则功率比较单元输出保持信号；以及，
[0010]
精密空调，连接于功率比较单元，用于：
[0011]
响应于下限报警信号接入预设的第三控制信号，根据第三控制信号调节制冷量；
[0012]
响应于上限报警信号接入预设的第二控制信号，根据第二控制信号调节制冷量；
[0013]
响应于保持信号接入预设的第一控制信号，根据第一控制信号调节制冷量；
[0014]
其中，第三控制信号对应的制冷量低于第一控制信号对应的制冷量，第一控制信号对应的制冷量低于第二控制信号对应的制冷量。
[0015]
通过采用上述技术方案，通常情况下，功率比较单元输出保持信号，精密空调根据第一控制信号输出制冷量；若功率比较单元输出第二控制信号，说明微动模块的当前功率信号p1增大，则微动模块的温度可能会升高，此时在微动模块的温度变化前即根据第二控
制信号调高精密空调的制冷量，由于功率的变化提前于温度的变化的性质，因此提前提高制冷量不但起到预制冷的作用，还能以较高的制冷量适配于较大的当前功率信号p1，避免了微动模块的温度过高，减小微动模块内温度的波动幅度。
[0016]
另外，若功率比较单元输出第三控制信号，则说明微动模块的当前功率信号p1减小，其对应产生的热量较小，此时微动模块可能仅需较低的制冷量即可保证微动模块内的温度在适合的温度区间内，因此根据第三控制信号提前调低精密空调的制冷量，能够避免微动模块内的温度过低而对it设备造成影响，同时也减小了微动模块内温度的波动幅度。
[0017]
可选的，所述功率采集单元包括：
[0018]
智能pdu，连接于机柜，用于采集机柜的分支功率信号；
[0019]
运算电路，连接于智能pdu，用于计算至少两个分支功率信号的和值并将该和值作为当前功率信号p1。
[0020]
通过采用上述技术方案，智能pdu用于给机柜内的it设备供电,智能pdu内置电功率检测单元，可以实时检测各个插座或整条智能pdu输出的电功率参数，而通过运算电路的计算获多个分支功率信号的和值，实现根据精密空调的制冷影响范围、将机房内的多个机柜划分为不同的微动模块，对每个微动模块进行针对性地调温。
[0021]
可选的，所述监控系统还包括：
[0022]
第二温度传感器t2，用于检测机房内温度并输出当前温度信号。
[0023]
通过采用上述技术方案，通过当前温度信号可对整个机房内温度的情况进行直观读取，便于工作人员了解机房的温度。
[0024]
可选的，所述监控系统还包括温度监测单元，温度监测单元包括：
[0025]
第一温度传感器t1，设置于机柜内，用于检测机柜进风口处的温度并输出进风温度信号。
[0026]
通过采用上述技术方案，对机柜进风口温度的检测，可用于辅助判断进入机柜内的温度是否位于所需的温度范围内，若进风温度过高或过低均有可能对it设备造成影响，另外通过对温度的监测还便于工作人员进一步判断精密空调的工作情况，即精密空调是否处于正常工作状态。
[0027]
可选的，
[0028]
显示器，连接于第一温度传感器t1以及第二温度传感器t2,用于显示当前温度信号以及进风温度信号。
[0029]
通过采用上述技术方案，第一显示器可设置于机房内，便于工作人员直观读取数据。
[0030]
可选的，所述温度监测单元还包括：
[0031]
温度比较电路，连接于第一温度传感器t1，温度比较电路的输入端还连接有输出下限温度信号的下限温度源a3以及输出上限温度信号的上限温度源a4，若进风温度信号大于上限温度信号，则温度比较电路输出高温报警信号，若进风温度信号小于下限温度信号，则温度比较电路输出低温报警信号；
[0032]
温度报警电路，连接于温度比较电路，响应于高温报警信号和/或低温报警信号并报警。
[0033]
通过采用上述技术方案，当机柜进风处的进风温度不在目标温度范围内时，说明
机柜连接的精密空调的制冷效率可能较低，此时需要对精密空调进行检修。
[0034]
可选的，所述温度监测单元还包括：
[0035]
远程报警电路，连接于温度比较电路的输出端，响应于高温报警信号和/或低温报警信号并进行远程报警。
[0036]
通过采用上述技术方案，通过远程监控的方式对机柜的进风温度进行实时检测，以便于工作人员监控当前机柜所连接的精密空调的制冷温度是否符合机柜内it设备所需温度值。
附图说明
[0037]
图1是相关技术中精密空调控制系统的流程框图；
[0038]
图2是机房内机柜分布的三维立体示意图；
[0039]
图3是功率采集单元的示意图；
[0040]
图4是功率比较单元的示意图；
[0041]
图5突出安装框与天窗模块的三维立体示意图；
[0042]
图6是图5中局部a的放大示意图；
[0043]
图7是温度监测单元的电路示意图。
[0044]
附图标记说明：1、机柜；2、功率采集单元；21、运算电路；3、功率比较单元；5、温度监测单元；51、温度比较电路；52、温度报警电路；53、远程报警电路；6、精密空调；7、密封推拉门；8、安装框；81、插接板；9、天窗模块；91、固定框；92、翻转天窗；93、吸合装置；94、锁紧件；941、定位板；942、插接柱；9421、拉动柱；943、抵接板；944、弹簧。
具体实施方式
[0045]
以下结合附图1
‑
7对本技术作进一步详细说明。
[0046]
参照图1，相关技术的精密空调包括传感器单元、输入输出装置、控制器、空调执行机构、开关信号输出单元、控制信号输出单元、伺服电机以及由伺服电机控制的线性蜗旋压缩机；高精度空调控制器包括温度信号输入单元、外部状态输入单元、开关信号输出单元、控制信号输出单元、运算单元。传感器单元检测到实际的环境温度信号t，并将该温度信号t通过温度信号输入单元由总线输入到运算单元，用户通过输入输出装置设定其所需的目标温度值t0，并通过外部状态输入单元由总线输入到运算单元，运算单元将检测的实际环境温度t和用户设定的温度t0通过数据运算做比较，当t
‑
t0＞0时，通过开关信号输出单元控制空调执行机构的电磁四通阀的切换实施制冷，当t
‑
t0＜0时，通过开关信号输出单元控制空调执行机构的电磁四通阀的切换实施制热；同时进行pid算法运算，通过控制信号输出单元输出一个pid控制值(比例积分微分值)，并将该控制量以模拟信号0
‑
10v或数字信号的方式传输给伺服电机，伺服电机根据此信号来调节线性蜗旋压缩机的转速，实现对线性蜗旋压缩机的实时调速，当t
‑
t0差值大时提高转速、t
‑
t0差值小时降低转速，直到伺服电机维持一个较低的转速带动线性蜗旋压缩机恰好补偿环境温差的热量损失，从而达到控制所需的目标值。
[0047]
本技术实施例公开一种基于机柜设备用电功率的监控系统，参照图2、图3以及图4，包括设置在机柜1上的功率采集单元2、功率比较单元3以及精密空调系统6。机房内的多
个机柜1分为多个微动模块，每个微动模块包括至少一个机柜1，功率采集单元2用于采集微动模块对应的功率值并输出当前功率信号p1；功率比较单元3用于将当前功率信号p1与目标功率区间[p2
‑
p3]进行比较，若当前功率信号p1落于目标功率区间[p2
‑
p3]外，则功率比较单元3输出上限报警信号或下限报警信号，精密空调系统6根据上限报警信号或下限报警信号调节制冷量，根据功率的变化提前调节制冷量，在微动模块对应区域的温度变化前即跟随功率调节温度，使得微动模块对应区域的温度不易发生较大幅度的波动。
[0048]
参照图2，机柜1在机房内设置多个，多个机柜1呈排设置，进风口相对的两排机柜1形成一个机柜组，一个机柜组内进风口相对的两排机柜1之间形成冷风通道，机柜组的出风口与外部环境形成热风通道，冷风通道的两侧设置有密封推拉门7，在每个机柜1的顶部均设置多个安装框8，每个安装框8内均设置有天窗模块9，再参照图5，天窗模块9包括固定框91、翻转天窗92、吸合装置93和锁紧件94，在固定框91上偏离中心线的位置安装有转动轴，翻转天窗92与转动轴固定连接，转动轴与固定框91转动连接，采用偏离中间线的安装方式可以使得翻转天窗92在没有外力吸合的情况下，利用其自身重力以及转动轴的支撑作用下呈垂直状态，天窗吸合装置93采用专业磁力吸锁，锁吸板采用防残磁设计、锁芯双绝缘处理，固定框91的一侧边沿与安装框8沿平行于转动轴的方向转动连接；锁紧件94为弹簧944插销，弹簧944插销可设置于固定框91靠近地面的一侧或者远离地面的一侧。
[0049]
参照图6，弹簧944插销包括定位板941、插接柱942、抵接板943和弹簧944，定位板941固定设置在固定框91上，插接柱942贯穿定位板941，在插接柱942的端部上固定连接有拉动柱9421，抵接板943固定连接在插接柱942远离拉动柱9421的外侧壁上，插接柱942贯穿抵接板943，弹簧944套设在插接柱942的外侧壁，弹簧944的一端与定位板941固定连接，另一端与抵接板943固定连接，在安装框8上固定设置有插接板81，插接柱942能够与插接板81插接配合，压缩弹簧944，使插接柱942从插接板81的插接孔内取出，放开弹簧944，插接柱942在弹簧944的恢复力下插入插接板81的插接孔内。发生火情时，控制吸合装置93失去磁力使得翻转天窗92相对于固定框91翻转，翻转天窗92打开，方便工作人员将消防气体充入到冷却通道内；当工作人员需要对机柜1顶部走线进行布置或检修时，若翻转天窗92处于关闭状态，工作人员可将插接柱942从插接板81内取出，使固定框91整体相对于安装框8翻转，以增大工作人员的操作空间，而不需要检修时，可将插接柱942插入柱插接板81内对固定框91进行限位。
[0050]
参照图3，功率采集单元2包括智能pdu、d/a转化器和运算电路21，智能pdu连接于机柜1，用于给it设备供电且兼具电源vcc分配和管理功能，智能pdu内置电功率检测单元，可以实时检测各个插座或整条智能pdu输出的电功率参数，其输出的电功率参数即为分支功率信号；d/a转化器用于将数字信号的分支功率信号转化为模拟信号形式的分支功率信号；运算电路21为加法电路，连接于智能pdu，用于计算至少两个分支功率信号的和值并将该和值作为当前功率信号p1。
[0051]
参照图4，功率比较单元3包括第一比较器oa1、第二比较器oa2、第一三极管q1、第二三极管q2、第一电磁继电器km1和第二电磁继电器km2，第一比较器oa1连接有电源vcc，第二比较器oa2连接于电源vcc；第一比较器oa1的正相输入端连接有输出下限功率信号的下限功率源a1，第二比较器oa2的反相输入端连接有输出上限功率信号的上限功率源a2，上限功率源a2输出电压信号，且该电压信号与下限功率信号的数值相等，上限功率源a2输出电
压信号，且该电压信号与上限功率信号的数值相等，加法器的输出端连接于第一比较器oa1的反相输入端以及第二比较器oa2的正相输入端。
[0052]
参照图4，第一三极管q1为npn型三极管，第一三极管q1的基极连接于第一比较器oa1的输出端，第一三极管q1的集电极连接于电源vcc，第一三极管q1的发射极与第一电磁继电器km1的线圈连接，第一电磁继电器km1的线圈的另一端接地设置；第二三极管q2为npn型三极管，第二三极管q2的基极连接于第二比较器oa2的输出端，第二三极管q2的集电极连接于电源vcc，第二三极管q2的发射极与第二电磁继电器km2的线圈连接，第二电磁继电器km2的线圈的另一端接地设置。若当前功率信号p1小于下限功率信号，则第一比较器oa1输出高电平信号，该高电平信号为下限报警信号，若当前功率信号p1大于上限功率信号，则第二比较器oa2输出高电平信号，该高电平信号为上限报警信号。
[0053]
参照图4，精密空调系统6对应有第一信号源s1、第二信号源s2和第三信号源s3，第一信号源s1用于输出预设的第一控制信号，第二信号源s2用于输出预设的第二控制信号，第三信号源s3用于输出预设的第三控制信号；精密空调系统6连接于功率比较单元3，第一电磁继电器km1的常闭触点以及第二电磁继电器km2的常闭触点串联，并且均接入第一信号源s1与精密空调系统6的信号接收端之间，第一电磁继电器km1的常开触点连接于精密空调系统6的信号接收端与第三信号源s3之间，第二电磁继电器km2的常开触点连接于精密空调系统6的信号接收端与第二信号源s2之间；第三控制信号对应的制冷量低于第一控制信号对应的制冷量，第一控制信号对应的制冷量低于第二控制信号对应的制冷量。
[0054]
根据控制信号调节精密空调系统6制冷量的方式为现有技术，作为本实用新型的技术方案，所提供的硬件设置仅仅是为了在硬件设施的基础上实现便于根据功率信号对精密空调系统6的制冷量进行控制的功能，具体如何实现控制精密空调系统6提高制冷输出或降低制冷输出的方法，并不作为本实用新型要解决的技术问题和保护对象，同时装置之间的通信方法均采用现有的通信方法，也并非本技术的发明点。
[0055]
上述基于功率的变化对微动模块对应的精密空调系统6进行调节的原理为：若功率比较单元3输出保持信号，精密空调系统6根据第一控制信号输出制冷量；若微动模块的当前功率信号p1增大，精密空调系统6接收第二控制信号，根据第二控制信号调高精密空调系统6的制冷量，提前对可能升高的微模快进行预制冷，且第二控制信号对应的较高的制冷量与升高的当前功率信号p1相适应，避免了微动模块的温度过高，也减小微动模块内温度的波动幅度；若微动模块的当前功率信号p1减小，精密空调系统6接收第三控制信号，根据第三控制信号降低精密空调系统6的制冷量，能够避免微动模块内的温度过低而对it设备造成影响，同时也减小了微动模块内温度的波动幅度。
[0056]
另外，在本技术实施例中，功率采集单元2可对整个机房内的所有机柜1的总功率进行采集以获得当前功率信号p1，或者是将机房内的机柜1进行分组以形成微动模块，每个微动模块对应于一个当前功率信号p1，且每个当前功率信号p1对应有一套精密空调系统6。下面对上述两种情况进行举例说明：其一，将机房内的所有机柜1的总功率作为当前功率信号p1时，若所有机柜1分为不同个微动模块，每个微动模块之间在同一时间工作时，每个微动模块各自之间可能存在功率差异，使得所有机柜1对应的总功率波动较小，此时针对于整个机房的所有机柜1进行功率调节难以适应每个微动模块的工作情况；其二，将一个微动模块的总功率作为当前功率信号p1，可根据精密空调系统6的制冷范围，以及工作情况同步的
机柜1作为一个微动模块，以达到对每个微动模块进行精确调温的效果，实现了机房内更小颗粒度的制冷调节单元的划分的功能。
[0057]
为了方便对精密空调系统6的制冷输出效果进行监控，本实用新型在机柜1上还设置有温度监测单元5，参照图7，温度监测单元5包括第一温度传感器t1、温度比较电路51、温度报警电路52和远程报警电路53，第一温度传感器t1设置于机柜1内，用于检测机柜1进风口处的温度并输出进风温度信号；参照图，温度比较电路51包括第三比较器oa3和第四比较器oa4，第三比较器oa3和第四比较器oa4均连接于供电电源vcc，第三比较器oa3的正相输入端连接有输出连接有输出下限温度信号的下限温度源a3，第四比较器oa4的反相输入端连接有输出上限温度信号的上限温度源a4；第一温度传感器t1的输出端连接于第三比较器oa3的反相输入端以及第四比较器oa4的正相输入端，第三比较器oa3的输出端和第四比较器oa4的输出端均连接于温度报警电路52的输入端。若进风温度信号小于下限温度信号，则第三比较器oa3输出高电平信号，该高电平信号为低温报警信号，若进风温度信号大于上限温度信号，则第四比较器oa4输出高电平信号，该高电平信号为高温报警信号。
[0058]
参照图7，温度报警电路52包括第三三极管q3、第一电阻器r1、第二电阻器r2和指示灯h1，第三三极管q3为npn型三极管，第三三极管q3的基极与第三比较器oa3的输出端和第四比较器oa4的输出端连接，第三三极管q3的集电极与第一电阻器r1连接，第一电阻器r1的另一端连接与电源vcc连接，第三三极管q3的发射极与第二电阻器r2连接，第二电阻器r2另一端与指示灯h1串联，指示灯h1的另一端接地。当第三比较器oa3和/或第四比较器oa4输出高电平时，第三三极管q3导通，指示灯h1点亮报警，警示工作人员进风温度信号不在目标温度区间内，便于提示工作人员及时对精密空调系统6进行检修。
[0059]
参照图7，远程报警电路53包括无线传输模块、处理器和报警器，无线传输模块的输入端与第三三极管q3的集电极连接，无线传输模块响应于第三三极管q3集电极处的电流信号，无线传输模块检测到电流信号后传输至处理器，处理器通过报警器报警。
[0060]
在机房内设置有第二温度传感器t2（图中未示出），第二温度传感器t2用于检测机房内温度并输出当前温度信号；在机房的外侧安装有显示器（图中未示出），显示器连接于第一温度传感器t1以及第二温度传感器t2，用于显示当前温度信号以及进风温度信号，通过显示器可对整个机房内温度的情况进行直观读取。
[0061]
本技术实施例一种基于机柜设备用电功率的监控系统的工作原理为：
[0062]
若当前功率信号p1小于下限功率信号，第一比较器oa1输出高电平信号，第一三极管q1导通，第一电磁继电器km1的线圈通电，第一电磁继电器km1的常闭触点断开，第一电磁继电器km1的常开触点闭合，精密空调系统6接收第三控制信号，在当前功率信号p1降低时根据第三控制信号调低制冷量；若当前功率信号p1大于上限功率信号，第二比较器oa2输出高电平信号，第二三极管q2导通，第二电磁继电器km2的线圈通电，第二电磁继电器km2的常闭触点断开，第二电磁继电器km2的常开触点闭合，精密空调系统6接收第二控制信号，在当前功率信号p1增大时根据第二控制信号调高制冷量；若当前功率信号p1落入目标功率信号[p2
‑
p3]之间，第一三极管q1和第二三极管q2均未导通，第一电磁继电器km1的常开触点断开，第二电磁继电器km2的常开触点断开，第一电磁继电器km1的常闭触点闭合，第二电磁继电器km2的常闭触点闭合，精密空调系统6接入第一控制信号工作。
[0063]
以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术
的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。