一种服务器及其气动噪声和散热优化控制系统的制作方法

本发明涉及服务器，特别涉及一种服务器及其气动噪声和散热优化控制系统。

背景技术：

1、服务器是电子设备中的重要组成部分，主要用于提供计算服务。根据服务器提供的服务类型不同，主要分为文件服务器、数据库服务器、应用程序服务器、网页服务器等。服务器的主要构成包括机箱、主板、cpu（central processing unit，中央处理器单元）、gpu（graphic processing unit，图形处理器单元）、硬盘、内存、电源、散热器等，与通用的计算机架构类似。

2、随着服务器等电子设备的配置和性能越来越强大，对散热性能的需求也越来越高。服务器中的服务器组件温度过高是最常遇到的产品失效原因之一，实际应用中，几乎所有电子元器件失效的直接原因都是封装温度过高。

3、目前，常规的服务器仍然主要通过强制通风的风冷散热方式实现对各个服务器组件的散热，仅有部分发热量过大的服务器组件需要额外利用液冷散热等其余散热方式进行辅助散热。在结构非常紧凑和集成度非常高的电子设备中，几何尺寸和增加对流换热效率是产品的核心竞争力之一，在服务器架构确定的情况下，风扇性能是最有效地增加对流换热效率的因素。

4、在现有技术中，为尽量提高风扇性能，传统服务器往往在机箱内同时设置数量更多、规格更大且功率更高的散热风扇，以加速热对流的方式对服务器组件进行热交换，降低服务器组件的温度。然而，通过使用规格更大且功率更高的散热风扇或增加散热风扇的数量的方式来提高散热效率，当散热风扇数量增加到一定程度或者功率提高到一定程度时，散热风扇在运行过程中产生的噪声将会非常巨大，而数据中心通常对服务器的运行噪声有严格要求。反之，若为了将服务器的噪声控制在要求范围内，则在现有技术中，必须将单个散热风扇的功率限制在一定范围内，以降低扇叶的转速，进而降低扇叶旋转时产生的噪声。在散热风扇的数量一定的情况下，此举会导致散热性能大幅下降，进而导致服务器的温度可能无法下降到预期目标。总之，现有技术中的散热控制系统，难以实现散热性能与噪声之间的平衡。

5、因此，如何在保证散热风扇产生足够的散热性能的基础上，尽量降低散热风扇产生的噪声，实现散热性能与噪声之间的平衡，是本领域技术人员面临的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种服务器及其气动噪声和散热优化控制系统，能够在保证散热风扇产生足够的散热性能的基础上，尽量降低散热风扇产生的噪声，实现散热性能与噪声之间的平衡。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种气动噪声和散热优化控制系统，包括散热风扇、温度检测模块、噪声检测模块、功耗检测模块、控制器以及相变导风罩；

3、所述散热风扇设置于服务器的机箱内，用于对安装于所述机箱内的各服务器组件进行散热，且所述散热风扇的气动面积可调；

4、所述温度检测模块用于检测所述机箱的内部温度；

5、所述噪声检测模块用于检测所述机箱的内部噪声；

6、所述功耗检测模块用于获取服务器当前运行程序的负载需求；

7、所述控制器用于根据所述温度检测模块的检测值调节所述散热风扇的工况，并在所述噪声检测模块的检测值是否达到预设阈值时，根据所述功耗检测模块获取的检测结果分析各服务器组件的最低运行功率，并据此将各服务器组件的当前功率调整至对应的最低运行功率；

8、所述相变导风罩用于对所述散热风扇产生的气流进行导流，并通过相变材料吸收服务器组件的热量。

9、在一些具体实施例中，所述功耗检测模块设置于所述机箱内并与主板上的基板管理控制器形成信号连接，用于从所述基板管理控制器中获取服务器当前运行程序的负载需求和各服务器组件的实时功率。

10、在一些具体实施例中，所述散热风扇包括主驱动电机、与所述主驱动电机的输出轴动力连接的安装柱，以及设置于所述安装柱上的扇叶；

11、所述控制器包括风扇控制模块，所述风扇控制模块与所述主驱动电机的控制端信号连接，用于根据所述温度检测模块的检测值控制所述主驱动电机的转速。

12、在一些具体实施例中，所述扇叶可径向伸缩地嵌设于所述安装柱的外圆面内，且在所述噪声检测模块的检测值达到预设阈值时，所述风扇控制模块控制所述扇叶沿径向朝外伸出。

13、在一些具体实施例中，所述散热风扇还包括设置于所述安装柱的内腔中的辅驱动电机、与所述辅驱动电机的输出轴相连的丝杆、与所述丝杆螺纹连接的调节滑块，所述调节滑块可滑动地嵌设于所述安装柱的内腔中，且所述调节滑块与所述扇叶的内端相连，所述辅驱动电机的控制端与所述风扇控制模块信号连接。

14、在一些具体实施例中，所述控制器还包括扇叶优化模块，所述扇叶优化模块用于对所述扇叶的外缘形状通过虚拟建模软件进行仿真测试，以加强所述扇叶的气动性能。

15、在一些具体实施例中，所述控制器还包括清灰控制模块，所述清灰控制模块与所述主驱动电机信号连接，用于按照预设周期使所述主驱动电机进行反转。

16、在一些具体实施例中，所述相变导风罩安装于所述机箱内；

17、所述相变导风罩包括罩体、开设于所述罩体上的多个散热流道，以及设置于所述散热流道内的相变板，所述散热流道用于将所述散热风扇产生的冷风引导至对应的服务器组件处，所述相变板的底面覆盖在对应的服务器组件的顶面上，且所述相变板的内腔中盛装有用于通过吸热产生相变的冷却液。

18、在一些具体实施例中，所述相变板的顶部和/或侧壁立设有多片散热鳍片，且各散热鳍片的布置方向为所述散热流道的延伸方向。

19、在一些具体实施例中，所述罩体上位于各所述散热流道的进风口处均设置有可调挡风板，所述可调挡风板可翻转地连接在所述散热流道的进风口中，以调节各所述散热流道的进风流量。

20、在一些具体实施例中，所述相变导风罩还包括嵌设于所述罩体内的挡风电机，所述挡风电机的输出轴与所述可调挡风板的侧壁相连；

21、所述温度检测模块包括多个温度传感器，各所述温度传感器分别用于检测各自对应的服务器组件的温度，且所述温度检测模块的检测值为各所述温度传感器的检测值的平均值；

22、所述控制器包括风量控制模块，所述风量控制模块与各所述温度传感器信号连接，用于根据各所述温度传感器的检测值控制对应的所述挡风电机的工作状态，以调节对应的可调挡风板的翻转角度。

23、在一些具体实施例中，所述控制器包括电源管理模块，所述电源管理模块用于根据所述功耗检测模块获取的负载需求控制各服务器组件中的处理器芯片的频率和/或电压。

24、在一些具体实施例中，所述噪声检测模块包括多个噪声探测器，各所述噪声探测器均匀分布于所述机箱的内壁上，分别用于检测所述机箱内各处位置的噪声强度，且所述噪声检测模块的检测值为各所述噪声探测器的检测值的平均值。

25、在一些具体实施例中，还包括隔音材料板，所述隔音材料板设置于所述机箱的内壁上和/或所述散热风扇的侧壁上，用于吸收所述机箱内的噪声。

26、在一些具体实施例中，所述控制器包括隔音优化模块，所述隔音优化模块用于对各所述隔音材料板在所述机箱内的安装位置通过虚拟建模软件进行仿真测试，以加强所述隔音材料板的降噪性能。

27、本发明还提供一种服务器，包括机箱和设置于所述机箱内的散热控制系统，其中，所述散热控制系统具体为上述任一项所述的气动噪声和散热优化控制系统。

28、本发明所提供的气动噪声和散热优化控制系统，主要包括散热风扇、温度检测模块、噪声检测模块、功耗检测模块和控制器。其中，散热风扇具体设置在服务器的机箱内，一般设置在机箱的前后两端位置，并可同时设置多个，主要用于对机箱内形成强制对流，即形成冷风散热气流并吹入机箱内，对安装在机箱内的各个服务器组件进行风冷散热。并且，散热风扇的气动面积可以进行调节，以适应服务器组件不同的散热需求。温度检测模块具体设置在服务器的机箱内，主要用于实时检测机箱的内部温度，该内部温度反映了当前服务器运行状态下各个服务器组件的整体发热情况。在正常情况下，温度检测模块的检测值将随着各个服务器组件的整体发热情况在一定范围内逐渐波动，而各个服务器组件的整体发热情况主要跟各个服务器组件的实时功率相关，各个服务器组件的总功率越大，发热情况越严重，反之亦然。噪声检测模块设置在服务器的机箱内，主要用于实时检测机箱的内部噪声，该内部噪声主要是由散热风扇的运行产生的，即扇叶与空气摩擦产生的气动噪声，且散热风扇的转速越快、功率越大，则气动噪声就大，反之亦然。功耗检测模块主要用于获取服务器当前运行程序的负载需求和各服务器组件的实时功率。其中，当服务器运行某个特定程序时，服务器系统会根据程序要求使必需的服务器组件进入工作状态且保持在一定的运行参数（与功率相关），该必需的运行参数即为负载需求。同时，各个服务器组件在服务器上电后进入各自的工作状态，具有各自的实时功率。控制器与散热风扇的控制端、温度检测模块、噪声检测模块及功耗检测模块四者均保持信号连接，能够实时接收温度检测模块、噪声检测模块及功耗检测模块发送的检测数据，主要用于根据温度检测模块的检测值对散热风扇的控制端发送对应的控制指令，以调节散热风扇的工况，使得散热风扇的工况根据温度检测模块的检测值变化，从而保证散热风扇能够产生足够的散热性能。重要的是，控制器同时还用于判断噪声检测模块的检测值是否达到预设阈值，若是，则说明随着散热风扇的功率提高，散热风扇运行时产生的噪声已超过数据中心要求，此时，控制器根据功耗检测模块获取的负载需求分析各服务器组件的最低运行功率（即能够支持服务器保持当前程序正常运行的最小功率），并据此将各服务器组件的当前功率值调整至对应的最低运行功率，从而节省部分必需的服务器组件的多余功率，以及/或者节省部分当前非必需的服务器组件的全部功率，进而快速降低各个服务器组件的整体功耗，使得各个服务器组件的总发热量快速下降，直至低于散热风扇的散热量时，机箱的内部温度就会逐渐下降，而温度检测模块的检测值也同步降低，最终使散热风扇的功率被控制器相应调低，散热风扇产生的噪声和机箱的内部噪声也随之减弱。相变导风罩主要用于对散热风扇产生的气流进行导流，以使气流能够分别流动到各个服务器组件，并通过相变材料吸收服务器组件的热量，从而提高对服务器组件的散热效率。

29、本发明的有益效果是：通过温度检测模块对机箱的内部温度的实时检测、噪声检测模块对机箱的内部噪声的实时检测、功耗检测模块对各服务器组件的实时功率的检测，以及功耗检测模块获取的服务器当前运行程序的负载需求，利用控制器根据温度检测模块的检测值调节散热风扇的工况，确保散热风扇的散热性能够跟上各个服务器组件的散热需求；同时，若因散热风扇的功率过高而导致噪声过高，则控制器根据当前服务器的负载需求，将各个服务器组件的当前功率调整至对应的最低运行功率，以在保证程序正常运行的基础上，通过尽量降低服务器整机功耗的方式降低各个服务器组件的总发热量，从而使机箱内部温度快速下降，进而使散热风扇的功率也得到降低，噪声自然也被削弱。

30、综上所述，本发明所提供的气动噪声和散热优化控制系统，能够在保证散热风扇产生足够的散热性能的基础上，尽量降低散热风扇产生的噪声，实现散热性能与噪声之间的平衡。