基于数字孪生的数据中心冷却控制方法、设备及介质

本申请属于数据中心冷却控制，具体涉及一种基于数字孪生的数据中心冷却控制方法、设备及介质。

背景技术：

1、数据中心已经成为云计算、人工智能训练和在线服务的基础设施，其能耗规模随业务增长持续上升。在实际机房中，服务器负载首先转化为机柜散热，空调通过送风温度和风机转速向冷通道提供冷量，冷空气经过机柜后进入热通道并被空调回收。因此，冷却控制本质上是一个受机柜负载、传感器空间位置、空调状态和控制动作共同影响的动态热过程。

2、随着机房运行状态越来越复杂，模型预测控制和强化学习等动态控制方法开始进入视野，但它们有一个共同前提：mpc控制器必须先知道改变动作后冷通道传感器温度将如何变化。将这一前提放到真实机房中会带来安全问题，因为错误动作可能直接导致冷通道超温、设备扰动或业务风险。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种基于数字孪生的数据中心冷却控制方法、设备及介质，能够提高数据中心冷却控制的安全性。

2、为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

3、第一方面，本申请实施例提供了一种基于数字孪生的数据中心冷却控制方法，该方法包括：

4、获取数据中心当前时刻的冷通道传感器温度、机柜热负载、空调状态和空调控制动作；

5、基于所述当前时刻的冷通道传感器温度、机柜热负载、空调状态和空调控制动作，调用热数字孪生模型，执行多步滚动优化以搜索最优控制序列；并将所述最优控制序列中的第一步动作下发至真实空调执行；

6、其中，所述热数字孪生模型通过传感器空间图和空调-传感器控制图构建；所述传感器空间图根据传感器在机房中的行位置关系构建，同一物理行内的传感器之间建立连接，相邻行之间的传感器也建立连接，并对所述传感器空间图进行行归一化处理，使所述传感器空间图用于表征传感器之间温度的被动传播；

7、所述空调-传感器控制图根据机房布局中空调与传感器区域的覆盖关系构建，并对所述空调-传感器控制图进行行归一化处理，使所述空调-传感器控制图用于表征空调控制动作对冷通道传感器温度的控制影响；

8、所述热数字孪生模型通过所述传感器空间图在所述传感器之间传递温度信息，并通过所述空调-传感器控制图将空调控制动作映射到传感器区域，以预测下一时刻的冷通道传感器温度。

9、第二方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。

10、第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。

11、第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。

12、在本申请实施例中，通过将训练好的热数字孪生模型作为代理环境供模型预测控制调用，使得mpc控制器通过在代理环境中执行多步滚动优化，可以在不接触真实空调的情况下评估控制动作的后果。从而把高风险探索从真机层移至虚拟层，避免真实机房直接试错。即控制算法不必接触真实机房就能评估动作后果，安全性显著提高。此外，采用异质双图结构，热数字孪生模型能够从物理拓扑层面区分传感器间的温度传播关系和空调对传感器的控制影响关系，即区分不同类型的物理关系，从而提高预测的准确性。

1.一种基于数字孪生的数据中心冷却控制方法，其特征在于，所述基于数字孪生的数据中心冷却控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的数据中心冷却控制方法，其特征在于，所述热数字孪生模型通过所述传感器空间图在传感器之间传递温度信息，并通过所述空调-传感器控制图将空调控制动作映射到传感器区域，以预测下一时刻的冷通道传感器温度，包括：

3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的数据中心冷却控制方法，其特征在于，所述热负载升温项、所述空调制冷项、所述空间扩散项和所述未建模自由项分别通过以下方式计算：

4.根据权利要求2所述的基于数字孪生的数据中心冷却控制方法，其特征在于，所述热惯性门控通过对所述传感器特征进行多层感知机映射后经sigmoid函数激活得到位于(0,1)区间内的标量值；

5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的数据中心冷却控制方法，其特征在于，在训练阶段，采用预测损失和单调性约束对所述热数字孪生模型进行优化；其中：

6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的数据中心冷却控制方法，其特征在于，所述基于所述当前时刻的冷通道传感器温度、机柜热负载、空调状态和上一时刻的空调控制动作，调用热数字孪生模型，执行多步滚动优化以搜索最优控制序列，包括：

7.根据权利要求1所述的基于数字孪生的数据中心冷却控制方法，其特征在于，所述将所述最优控制序列中的第一步动作下发至真实空调执行之前，还包括：

8.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于数字孪生的数据中心冷却控制方法的步骤。

9.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于数字孪生的数据中心冷却控制方法的步骤。