一种基于NRF905非接触式温度采集的风扇散热控制系统的制作方法

本发明涉及一种温度检测及控制系统，尤其是涉及一种基于nrf905非接触式温度采集的风扇散热控制系统。
背景技术：
：随着云计算和大数据时代的到来,大规模数据中心在全球范围内得到了广泛的部署，云计算、互联网、物联网、大数据等现代信息技术已成为我国国民经济的重要支柱。信息化的基础是数据中心,，我国数据中心发展迅猛，到2015年，我国数据中心总量已经超过40万个，可以预计，未来将建设更多的数据中心来满足我们对数据处理和存储的需求。目前，我国数据中心年耗电量超过全社会用电量的1.5％，空调设备占据了idc机房运行维护用电量的40％以上，虽然我国数据中心平均空调的制冷量达到数据中心平均所需制冷量的两倍以上，但是仍然存在机房局部过热的问题，这非常不利于机房服务器的稳定运行，对于电信、金融、证券以及其他依赖于互联网的企业来说，机房服务器的稳定、可靠运行是至关重要的。根据国家最新发布的《数据中心建设规范》，idc的温度需保持在18-28℃范围内，it设备的最佳工作温度为20-25℃。为了使idc的温度在最佳工作范围内(20-25℃)，大量的散热设备被使用，例如空调、新风系统、排风扇以及机柜柜内风扇等。美国电力转换公司调查结果显示，当前运行的数据机房所需制冷量与空调制冷量之比的制冷需求比不足50％，这说明当前机房平均运行水平下，机房的制冷量是足够的，服务器可靠运行的关键在于充分保证空气的流动，提高冷风与设备热交换效率。基于上述原理，通过现场实地走访多个机房，发现当前机房空气流动主要存在以下几个问题。1.数据机房的空气流动基本靠空调系统的风压产生，存在部分区域的风压不足现象，导致局部过热产生，不利于热交换。2.每个机柜的功率、服务器数量不同，针对这种分布式的状况没有采取措施，统一的排风方式并不能满足散热需求。3.当前机柜的温度采集方式都是采集服务器附近空气的温度，并没有对服务器的关键部位或者是温度热点进行检测，并不能有效保障服务器的安全、稳定运行。由于数据机房的机房结构、机柜位置、风压等原因，服务器机柜的热交换程度是不一致的，会有局部过热的问题产生。现有的服务器风扇是根据环境温度调整转速，并没有根据设备关键部位温度进行转速调整。现有的服务器温度传感器没有对服务器关键部位进行监控，整合温度采用的是有线的方式，在数据中心这种线路复杂的场合，在布局、改造过程中比较繁琐。因而需要设计一种能够测量设备温度和环境温度、改善局部过热问题、应用便捷的散热及温度监控系统。技术实现要素：本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于nrf905非接触式温度采集的风扇散热控制系统，可用于数据中心改善局部过热问题和温度监控，也适用于各类对运行温度有限制的设备的在线监测与温度控制。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于nrf905非接触式温度采集的风扇散热控制系统，用于机柜的散热，包括：温度采集及风扇控制装置，设置在机柜的发热部位，包括第一壳体以及与所述的第一壳体固定连接的第一处理器、第一液晶显示屏、红外温度传感器、风扇和第一nrf905无线收发模块；无线数据接收及上传装置，设置在远离机柜的监控室，包括第二壳体以及与所述的第二壳体连接的第二处理器、第二液晶显示屏和第二nrf905无线收发模块，所述的红外温度传感器采集机柜和环境温度，将温度信息发送给第一处理器，第一处理器根据温度信息调节风扇转速，并将温度信息通过第一nrf905无线收发模块发送给第二nrf905无线收发模块、通过第一液晶显示屏显示，所述的第二nrf905无线收发模块将温度信息发送给第二处理器，第二处理器将温度信息通过第二液晶显示屏显示。所述的系统还包括上位机，所述的无线数据接收及上传装置还包括分别与第二处理器和上位机连接的rs232串口，所述的第二处理器通过rs232串口将温度信息发送给上位机，所述的上位机根据温度信息计算对应区域的平均温度，并根据计算结果进行预警。所述的无线数据接收及上传装置还包括usb供电接口，所述的usb供电接口与上位机连接。所述的风扇启动转速为1/2额定转速，运行时转速＝报警温度/(2*报警温度-当前温度)*额定转速。所述的温度信息包括所采集温度的目标机柜及其区域信息，所述的平均温度通过该区域的所有温度采集点的温度的平均值。所述的第一壳体和第二壳体为不锈钢材质。所述的第一壳体上设有两个固定挂扣。所述的红外温度传感器通过固定杆与第一壳体连接。所述的第一壳体底部设有与风扇连接的220伏交流开关电源。所述的第一壳体侧面设有与所述的开关电源连接的船型开关。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)通过非接触式温度传感器得到目标设备的温度以及环境温度，所使用的风扇可以根据采集温度进一步采取散热策略，改善过热问题，促进热交换。(2)利用无线技术传输信息，实现温度信息的可视化监控，减少布线。(3)无线数据接收及上传装置将采集到的温度信息发送到上位机，上位机通过对报警温度的设置，可以实现对设备的在线监控及报警，从而保证数据中心机房运行的可靠性与稳定性。(4)无线数据接收及上传装置通过usb供电接口与上位机连接，可直接使用上位机的输出电压。(5)传输的温度信息包括对应区域信息，可获取该区域的平均温度，若被测点温度超过平均温度，上位机进行预警，可引起监控人员重视。(6)第一壳体和第二壳体为不锈钢材质，散热快，机械强度高。(7)第一壳体上设有两个固定挂扣，可方便的固定在机柜上。(8)红外温度传感器通过固定杆与第一壳体连接，有利于扩大温度检测区域。(9)船型开关耐压耐流能力强，使用方便。附图说明图1为本实施例温度采集及风扇控制装置的结构示意图；图2为本实施例无线数据接收及上传装置的结构示意图；图3为本实施例统温度采集及风扇控制装置的电路连接示意图；图4为本实施例无线数据接收及上传装置的电路连接示意图；图5为本实施例温度采集及风扇控制装置的控制流程图；图6为本实施例线数据接收及上传装置的控制流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图1～4所示，一种基于nrf905非接触式温度采集的风扇散热控制系统，用于机柜的散热，包括：温度采集及风扇控制装置，设置在机柜的发热部位，包括第一壳体105以及与第一壳体105固定连接的第一处理器110、第一液晶显示屏108、红外温度传感器103、风扇104和第一nrf905无线收发模块107，红外温度传感器103通过固定杆102与第一壳体105连接，第一壳体105底部设有与风扇104连接的220伏交流开关电源106，侧面设有与开关电源106连接的船型开关109，上部设有两个固定挂扣101；无线数据接收及上传装置，设置在远离机柜的监控室，包括第二壳体201以及与第二壳体201连接的第二处理器207、第二液晶显示屏205、第二nrf905无线收发模块204、usb供电接口202、rs232串口203和第二开关206，usb供电接口202和rs232串口203与上位机3连接；红外温度传感器103采集机柜和环境温度，将温度信息发送给第一处理器110，第一处理器110根据温度信息调节风扇104转速，并将温度信息通过第一nrf905无线收发模块107发送给第二nrf905无线收发模块204、通过第一液晶显示屏108显示，第二nrf905无线收发模块204将温度信息发送给第二处理器207，第二处理器207将温度信息通过第二液晶显示屏205显示，并通过rs232串口203将温度信息发送给上位机3，上位机3根据温度信息计算对应区域的平均温度，并根据计算结果进行预警。风扇104初始转速为额定转速的一半，启动后，其转速＝报警温度/2*报警温度-当前温度*额定转速。第一壳体105和第二壳体201为不锈钢材质。本实施例中，第一处理器110核心部分为st公司的stm32芯片，第一液晶显示屏108、红外温度传感器和第一nrf905无线收发模块的信号引脚都与核心部分芯片引脚直接连接，液晶显示屏为320*240像素的液晶显示器；红外温度传感器测量精度为0.5℃；船型开关109最大耐压为250伏，最大耐流为6a；开关电源106为交流220伏电压输入，10-14伏直流电压输出，最大输出电流为5a；风扇104的额定电压为12v，额定电流为0.7a，尺寸为120*120*38mm，最大转速为6200转/分钟；nrf905为无线模块，包括一个通信天线用于增强信号还有nrf905芯片及其外围电路，它与处理器引脚直接连接，供电电压为3.3伏，是低于1ghz无线数传芯片，无线数据在空中的传输速率为50kbps，最高发射功率可达+10dbm，接收灵敏度为-100dbm，支持512个通讯频率；壳体材料为不锈钢材料，形状呈l型长度根据服务器柜的尺寸而定，根据服务器，以60厘米宽的服务器机柜为例，壳体的长度为70厘米，宽为15厘米，高度为20厘米，壳体上有两个挂扣，用来固定装置。第一壳体105内还有与第一处理器110连接的电机驱动控制器111。第二处理器207核心是型号为stc89c52rc的51单片机及其外围电路，具有8位微控制器，4kb存储空间，256bram，它与串口电路208、第二液晶显示屏205控制和数据引脚、第二nrf905无线收发模块204引脚直接相连；第二液晶显示屏205像素为128*64；usb供电接口202作为无线数据接收及上传装置的电源输入端，为装置提供5伏的电压输入；rs232串口203包括串口电路208部分及db9接口；第二壳体201内置有处理器核心板模块、串口电路208部分以及连接端子，第二壳体201材料为不锈钢材料，形状为长方体，10厘米，宽为15厘米，高度为20厘米。上位机3中有上位机软件，包括串口设置区域部分、报警设置区域部分、数据显示区域部分，软件的编写是在visualbasic环境基础上编写的；串口设置区域用来配置串口的串口号以及串口开关；报警设置区域可以设置温度报警的上限和下限，显示当前报警状态；数据显示区域部分显示串口上传的各个区域、机柜的温度信息，有开始、停止、退出按钮。本实施例装置使用时，可按照以下步骤进行：1.将温度采集及风扇控制装置通过固定挂扣101固定到服务器排风口处，将开关电源106的插头接到220伏交流电源，usb供电接口202接到5伏供电接口，打开上位机软件；2.打开第二开关206和220伏交流开关电源106，风扇104初始以额定1/2的转速转动；3.设置好上位机软件的串口选择部分以及报警温度设置部分，点击启动按钮；4.温度采集及风扇控制装置的红外温度传感器103测量风扇出风口的温度，温度信息被第一处理器110读取，第一处理器110调节风扇10的转速为：报警温度/(2*报警温度-当前温度)*额定转速第一处理器110将温度数据发送给第一nrf905无线收发模块107，将温度信息发送出去，同时也供第一液晶显示屏108显示温度信息；5.温度信息通过第二nrf905无线收发模块204发送到第二处理器207，第二处理器207将温度信息通过串口电路208转由rs232串口203发送到上位机3，同时也将数据发送到第二液晶显示屏205显示温度结果；6.上位机3通过rs232串口203接收到的温度信息包含所采集温度的目标机柜及其区域信息，上位机3读取响应的标志位显示到指定的文本框中，通过平均值算法算得区域的平均温度值显示在区域温度文本框中，得到的温度信息与设定的报警温度值相比较，如果高于报警温度值，温度过高状态指示块将变成红色。7.每隔1秒循环上述4-6步。表1本发明装置温度检测及散热状况表机房等级初始机柜平均温度实施后机柜平均温度平均降低温度a24.4℃23.5℃0.9℃b26.5℃24.9℃1.6℃c31.1℃27.8℃3.3℃本实施例分别在等级为a、b、c的三种机房内进行了实验，试验时间为24小时，实验时，室外白天温度为30-34℃，夜间温度为20-28℃。实验开始时，机柜的温度如表1所示，将设备打开，运行一段时间后发现，机柜温度明显下降，在等级较低(c)的机房中，由于温度要求较低，机房相对比较老旧，在实施试验后改善效果最为明显。本发明能够促进冷风利用，起到了节能的作用，适用于老旧机房的节能改造等。当前第1页12