一种智能机柜散热控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及机柜热管理与散热控制，更具体地说，本发明涉及一种智能机柜散热控制系统及其控制方法。

背景技术：

1、现有智能机柜在运行过程中，通常利用设置于机柜内部的温度传感器持续采集实时温度，并依据实时温度或者相邻控制周期之间的温度变化情况调节散热风扇的运行状态。当机柜内部温度升高或者温度下降速度不足时，提高风扇转速以增加空气流动和散热能力；当检测到机柜内部温度下降或者下降速度较快时，则降低风扇转速，以减少风扇能耗和不必要的散热输出。为了提高控制稳定性，还可以结合设备功耗、环境湿度以及不同风扇转速下的历史温度变化情况，确定设备处于正常运行状态时对应的温度变化范围，并依据当前温度变化率与正常温度变化情况之间的关系进行风扇调速，由此形成以温度传感器检测结果作为主要反馈量的机柜散热控制方式。

2、现有技术存在以下不足：

3、在柜门短时开启、外部高湿空气进入或者除湿、制冷运行状态发生切换等情况下，机柜内部环境湿度可能在短时间内明显升高。当温度传感器表面温度低于周围高湿空气对应的凝露条件时，温度传感器表面或者与温度传感器直接热耦合的局部结构可能形成凝露。即使后续环境湿度已经重新恢复稳定，已经形成的液态凝露也不能与环境湿度同步消失，而可能在风扇气流作用下继续蒸发并吸收热量，使温度传感器检测到的实时温度继续下降。在设备功耗并未降低、设备实际发热水平没有相应下降的情况下，该额外温度下降容易被现有温度反馈控制方式识别为正常散热产生的温度下降，并进一步降低风扇转速，导致温度传感器所反映的温度变化与设备实际热状态不一致，进而使风扇散热能力被提前降低。因此，如何识别高湿过程结束后残留凝露蒸发造成的温度下降影响，并从温度变化中分离该影响后再进行风扇控制，是智能机柜散热控制过程中需要解决的技术问题。

4、针对上述问题，本发明提出一种解决方案。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种智能机柜散热控制系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种智能机柜散热控制方法，包括步骤；

4、根据实时温度计算温度变化率，温度下降时按温度变化率降低风扇转速；设备功耗、环境湿度稳定时，按风扇转速统计温度变化率，确定正常温度变化范围；

5、环境湿度升高后恢复且设备功耗未下降、温度变化率低于正常温度变化范围下限时，根据柜外温度、柜外湿度和实时温度确定水蒸气密度差及高湿持续时间；

6、根据水蒸气密度差和高湿持续时间确定凝露水量，结合风扇转速对应的传质系数确定蒸发速率，逐控制周期更新剩余凝露水量并记录其预测降至零的时间，确定凝露造成的温度下降率并从温度变化率中扣除，以剩余温度变化率确定风扇转速；

7、温度变化率恢复至正常温度变化范围后，比较所述预测降至零的时间与温度变化率实际恢复时间，根据二者先后关系修正传质系数。

8、在一个优选的实施方式中，所述设备功耗、环境湿度稳定时，按风扇转速统计温度变化率，确定正常温度变化范围，包括：

9、在稳定判断时间段内分别确定设备功耗最大值与设备功耗最小值以及环境湿度最大值与环境湿度最小值，当设备功耗最大值与设备功耗最小值之间的差值不大于设备功耗稳定阈值，且环境湿度最大值与环境湿度最小值之间的差值不大于环境湿度稳定阈值时，确定设备功耗和环境湿度稳定；

10、按照风扇转速对设备功耗和环境湿度稳定期间的温度变化率进行分类，并按照设备功耗范围对同一风扇转速对应的温度变化率进一步分类，在对应类别的有效温度变化率达到样本数量阈值后，根据所述有效温度变化率的分布确定对应的正常温度变化范围。

11、在一个优选的实施方式中，所述环境湿度升高后恢复且设备功耗未下降，包括：

12、根据环境湿度稳定期间的历史环境湿度及环境湿度正常波动确定湿度升高判断阈值，环境湿度连续满足湿度升高判断条件达到湿度升高确认时长时，确定环境湿度升高，并记录对应起始时间；

13、环境湿度重新进入环境湿度升高前对应的稳定范围并连续保持达到恢复确认时长时，确定环境湿度恢复稳定，以所述起始时间至环境湿度恢复稳定的时间之间的持续时间作为高湿持续时间；

14、比较环境湿度升高前与环境湿度恢复稳定后的设备功耗，当二者之间的设备功耗下降量不大于设备功耗允许下降量时，确定设备功耗未下降。

15、在一个优选的实施方式中，所述根据柜外温度、柜外湿度和实时温度确定水蒸气密度差，包括：

16、根据柜外温度确定对应的饱和水蒸气密度，根据柜外湿度和所述饱和水蒸气密度确定柜外空气实际水蒸气密度；

17、根据实时温度确定温度传感器表面温度对应的饱和水蒸气密度，将柜外空气实际水蒸气密度高于温度传感器表面温度对应的饱和水蒸气密度的部分确定为水蒸气密度差；

18、在高湿持续时间内按照控制周期分别确定水蒸气密度差，并记录各水蒸气密度差及其对应的持续时间。

19、在一个优选的实施方式中，所述由水蒸气密度差和高湿持续时间确定凝露水量，包括：

20、预先在温度传感器实际安装状态下，根据多个已知柜外温度、柜外湿度和高湿持续时间的高湿过程，确定各高湿过程结束时能够影响温度传感器实时温度的实际凝露水量，根据对应的水蒸气密度差、高湿持续时间与实际凝露水量之间的对应关系确定凝露形成系数；

21、对高湿持续时间内各控制周期的水蒸气密度差及其对应持续时间确定凝露贡献，将各控制周期的凝露贡献进行累加，并结合凝露形成系数确定初始凝露水量。

22、在一个优选的实施方式中，所述由凝露水量和风扇转速结合传质系数计算蒸发速率，包括：

23、进入凝露处理后的第一个控制周期时，将剩余凝露水量设置为初始凝露水量；

24、预先通过不同风扇转速下的受控蒸发过程确定不同风扇转速对应的传质系数，在每一控制周期根据当前风扇转速确定对应的传质系数，并根据传质系数确定对应控制周期的蒸发速率；

25、根据蒸发速率和控制周期时长确定理论蒸发凝露水量，当理论蒸发凝露水量不大于上一控制周期的剩余凝露水量时，以理论蒸发凝露水量作为实际蒸发凝露水量，否则以上一控制周期的剩余凝露水量作为实际蒸发凝露水量；

26、从上一控制周期的剩余凝露水量中减去实际蒸发凝露水量得到当前控制周期的剩余凝露水量，并在剩余凝露水量第一次降至零时记录对应时间作为剩余凝露水量预测降至零的时间。

27、在一个优选的实施方式中，所述计算凝露造成的温度下降率，从温度变化率中扣除凝露造成的温度下降率，包括：

28、根据当前控制周期的蒸发速率以及实时温度对应的水蒸发吸热参数确定凝露蒸发对应的吸热量，根据所述吸热量和温度传感器热容量确定凝露造成的温度下降率；

29、按照温度下降方向从当前温度变化率中去除凝露造成的温度下降率，得到剩余温度变化率，并将基础温度控制过程中用于确定风扇转速的温度变化率替换为所述剩余温度变化率，以确定对应的风扇转速。

30、在一个优选的实施方式中，所述温度变化率恢复至正常温度变化范围，包括：

31、在凝露处理过程中持续获取实时温度并计算温度变化率，根据当前风扇转速确定对应的正常温度变化范围；

32、当温度变化率连续多个控制周期均处于对应的正常温度变化范围，且连续持续时间达到恢复确认时长时，确定温度变化率恢复至正常温度变化范围，并将所述连续多个控制周期中的第一个控制周期对应的时间确定为温度变化率实际恢复至正常温度变化范围的时间；

33、将所述温度变化率实际恢复至正常温度变化范围的时间与剩余凝露水量预测降至零的时间进行比较。

34、在一个优选的实施方式中，所述修正传质系数，包括：

35、当剩余凝露水量预测降至零的时间早于温度变化率实际恢复至正常温度变化范围的时间时，减小传质系数；当温度变化率实际恢复至正常温度变化范围的时间早于剩余凝露水量预测降至零的时间时，增大传质系数；

36、确定剩余凝露水量预测降至零的时间与温度变化率实际恢复至正常温度变化范围的时间之间的差值，当所述差值不大于修正时间容许差值时保持传质系数不变，当所述差值大于修正时间容许差值时根据二者的先后关系修正传质系数；

37、仅在凝露处理开始至温度变化率实际恢复至正常温度变化范围期间未再次发生环境湿度升高，且设备功耗未发生超过设备功耗稳定范围的变化时，利用对应凝露事件修正传质系数，并将修正后的传质系数用于后续凝露事件。

38、一种智能机柜散热控制系统，包括：基准范围构建模块、凝露触发识别模块、凝露修正控制模块以及传质系数修正模块，各模块之间信号连接；

39、基准范围构建模块：根据实时温度计算温度变化率，温度下降时按温度变化率降低风扇转速；设备功耗、环境湿度稳定时，按风扇转速统计温度变化率，确定正常温度变化范围；

40、凝露触发识别模块：环境湿度升高后恢复且设备功耗未下降、温度变化率低于正常温度变化范围下限时，根据柜外温度、柜外湿度和实时温度确定水蒸气密度差及高湿持续时间；

41、凝露修正控制模块：根据水蒸气密度差和高湿持续时间确定凝露水量，结合风扇转速对应的传质系数确定蒸发速率，逐控制周期更新剩余凝露水量并记录其预测降至零的时间，确定凝露造成的温度下降率并从温度变化率中扣除，以剩余温度变化率确定风扇转速；

42、传质系数修正模块：温度变化率恢复至正常温度变化范围后，比较所述预测降至零的时间与温度变化率实际恢复时间，根据二者先后关系修正传质系数。

43、本发明一种智能机柜散热控制方法的技术效果和优点：

44、通过在设备功耗和环境湿度稳定条件下建立不同风扇转速对应的正常温度变化范围，使智能机柜能够获得不受异常高湿过程影响时的温度变化基准；在环境湿度升高后恢复而设备功耗未下降的情况下，不直接将温度传感器检测到的持续温度下降作为设备真实散热结果，而是结合柜外温度、柜外湿度、高湿持续时间以及实时温度确定凝露形成程度，并根据凝露水量、风扇转速和传质系数确定凝露蒸发产生的额外温度下降，从当前温度变化率中去除凝露造成的温度下降率，以剩余温度变化率作为风扇转速的控制依据，从而减少残留凝露蒸发导致温度传感器读数异常下降时继续降低风扇转速的情况，提高高湿扰动结束后散热控制与设备实际发热状态之间的一致性；同时，通过比较剩余凝露水量预测降至零的时间与温度变化率实际恢复至正常温度变化范围的时间，对传质系数进行持续修正，使后续凝露事件中的蒸发过程判断能够逐步适应温度传感器实际安装位置、风道结构及风扇气流条件，提高智能机柜散热控制的稳定性和适应性。