一种机器人芯片微通道液冷堵塞识别方法与流程

本发明涉及机器人电子设备热管理及液冷系统运行监测，尤其涉及一种机器人芯片微通道液冷堵塞识别方法。

背景技术：

1、在机器人电子设备热管理技术领域内，高算力芯片通常采用液冷冷板进行散热，液冷冷板内部设置多个微通道支路，冷却液经供液歧管分配至各微通道支路，并汇入回液歧管。现有液冷监测方案通常采集入口压力、出口压力、流量、冷却液温度及芯片温度，根据压差阈值、流量下限、正常运行基准或者故障参数范围识别管路堵塞、循环泵异常及冷却能力衰减。部分方案还根据压差和流量计算流阻，或者将温度、压力和流量组成运行参数进行故障分类。

2、机器人芯片运行过程中，芯片区域热负载会随任务类型、工作频率和利用率发生变化，循环泵工作状态、流量调节阀开度及冷却液入口温度也会改变微通道支路的正常压差和流量。采用固定阈值或者将当前温度、压力和流量直接进行比较时，芯片区域热负载增加引起的温升、循环泵状态变化引起的流量衰减以及微通道支路流阻增大引起的流量衰减容易形成相近的观测结果，难以据此区分正常液冷工况变化与微通道局部堵塞。

3、多个微通道支路并联连接时，单一微通道支路的流阻增大会引起冷却液向其他微通道支路重新分配，局部支路流量下降可能伴随其他支路流量保持或增加，而循环泵供液能力下降或者总管路异常通常表现为多个微通道支路同向流量衰减。现有方案多以单一支路或者总回路的观测值独立进行判定，对并联微通道支路之间的流量变化关系利用不足，容易将总回路供液异常与局部堵塞混合处理。

4、此外，微通道支路的液压状态变化通常先于对应芯片区域温度变化，芯片区域温度还受到芯片热负载及相邻区域传热的影响。若将同一采样时刻的液压状态与温度状态直接关联，容易出现状态时间不对应或者温升来源不明确的情况。因此，需要围绕机器人芯片并联微通道液冷场景，解决在芯片区域热负载变化、微通道支路流量重分配以及液压状态与区域热响应存在时间滞后的条件下，区分总回路供液异常与局部堵塞，并识别堵塞支路及堵塞程度的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种机器人芯片微通道液冷堵塞识别方法，包括：

2、s100、获取微通道支路与芯片区域的换热对应关系，以及支路压差、支路流量、芯片区域温度、芯片区域热负载和液冷运行参数；按照时间标识和所述换热对应关系进行关联，生成支路关联运行状态集；

3、s200、根据所述支路关联运行状态集确定当前液冷工况；调用匹配的正常运行基准生成支路预期运行状态，根据实际压差、实际流量与预期压差、预期流量的偏离生成支路液压偏离状态集；

4、s300、将所述支路液压偏离状态集中流量衰减且流阻增大，并伴随其他微通道支路流量补偿变化的微通道支路确定为局部堵塞候选支路；将多个微通道支路同向流量衰减确定为总回路供液异常状态；

5、s400、根据所述局部堵塞候选支路的液压异常起始时刻和对应芯片区域的历史热响应延迟生成温度验证时间窗；在所述温度验证时间窗内，当区域热响应晚于液压异常且芯片区域热负载未增加时，生成目标堵塞支路；

6、s500、根据所述目标堵塞支路的流阻增量、流量衰减和对应芯片区域温度偏离确定堵塞程度，生成堵塞识别结果。

7、进一步地，s100中，所述换热对应关系包括微通道支路标识、芯片区域标识、压力测点、流量测点和温度测点之间的关联；按照所述微通道支路标识，将同一监测周期内的支路压差、支路流量、芯片区域温度、芯片区域热负载和液冷运行参数关联至同一支路关联运行状态。

8、进一步地，s100中，根据数据完整性、变化连续性和传感器状态生成传感器有效状态；将数据缺失、数据卡滞或零点漂移对应的数据标记为无效，并将传感器有效状态对应的数据写入所述支路关联运行状态集。

9、进一步地，s200中，所述液冷运行参数包括循环泵工作状态、流量调节阀开度和冷却液入口温度；根据所述循环泵工作状态、所述流量调节阀开度、所述冷却液入口温度和所述芯片区域热负载确定当前液冷工况；从所述正常运行基准中匹配所述当前液冷工况对应的预期压差、预期流量和允许偏离范围。

10、进一步地，s200中，根据实际压差和实际流量确定实际等效流阻，根据预期压差和预期流量确定预期等效流阻；根据冷却液入口温度对应的冷却液密度和冷却液黏度修正所述实际等效流阻；将修正后的实际等效流阻与所述预期等效流阻比较，生成所述流阻增量。

11、进一步地，s300中，在微通道支路的流量衰减、流阻增大并伴随其他微通道支路流量保持或流量增加，且流量调节阀开度未发生对应变化时，生成所述局部堵塞候选支路；在多个微通道支路同向流量衰减，并伴随供液歧管压力下降或循环泵工作状态变化时，生成所述总回路供液异常状态。

12、进一步地，s400中，所述历史热响应延迟为正常运行状态下微通道支路的液压状态变化至对应芯片区域温度变化之间的时间；以所述液压异常起始时刻为所述温度验证时间窗的起始时间，根据所述历史热响应延迟确定所述温度验证时间窗。

13、进一步地，s400中，所述区域热响应包括芯片区域温度偏离、芯片区域温升速率和所述芯片区域与相邻芯片区域之间的温差；在所述区域热响应晚于所述液压异常、所述芯片区域热负载未增加且相邻芯片区域未出现同向温度偏离时，生成表征液压异常与区域热响应一致的堵塞一致性状态，并将所述局部堵塞候选支路确定为所述目标堵塞支路。

14、进一步地，s500中，根据支路压差、支路流量和芯片区域温度的数据完整性、变化连续性以及对应传感器的工作状态，确定传感器有效状态；根据所述流阻增量、所述流量衰减、所述芯片区域温度偏离和异常持续时间生成堵塞程度评价状态；根据所述传感器有效状态、其他微通道支路的流量补偿变化和所述堵塞一致性状态生成堵塞诊断可信度；将目标堵塞支路标识、堵塞程度和堵塞诊断可信度写入所述堵塞识别结果。

15、进一步地，将所述堵塞识别结果写入支路状态记录；在后续监测周期中，根据更新后的流阻增量、流量衰减和芯片区域温度偏离更新堵塞持续状态、堵塞加重状态或堵塞恢复状态；在所述堵塞恢复状态持续达到恢复确认周期时，将对应监测周期的支路关联运行状态写入所述正常运行基准。

16、本发明的关键创新点包括：

17、（1）将微通道支路与芯片区域之间的换热对应关系作为支路液压状态与芯片区域热状态的关联约束，并结合循环泵工作状态、流量调节阀开度、冷却液入口温度和芯片区域热负载匹配正常运行基准，形成当前液冷工况下的支路预期运行状态及支路液压偏离状态。

18、（2）联立多个并联微通道支路的流量偏离和流阻偏离，在部分微通道支路流量衰减、流阻增大且其他微通道支路出现流量补偿变化时形成局部堵塞候选支路；在多个微通道支路同向流量衰减时形成总回路供液异常状态，并据此限定后续区域热响应的处理对象。

19、（3）以局部堵塞候选支路的液压异常起始时刻为时间基准，结合对应芯片区域的历史热响应延迟形成温度验证时间窗；在所述温度验证时间窗内联立区域热响应、芯片区域热负载及相邻芯片区域温度状态确认目标堵塞支路，并根据流阻增量、流量衰减和对应芯片区域温度偏离形成堵塞程度。

20、以下为其主要的有益效果：

21、（1）通过在支路层级匹配与当前液冷工况对应的预期压差和预期流量，使循环泵工作状态、流量调节阀开度、冷却液入口温度及芯片区域热负载变化引起的正常运行波动与支路流通能力异常分别表征，减少采用固定压差阈值或固定流量下限造成的堵塞状态混淆。

22、（2）通过利用并联微通道支路之间的流量重新分配关系，将单一支路流阻增大引起的局部流量衰减与循环泵、供液管路异常引起的多个支路同向流量衰减分别归入局部堵塞候选支路和总回路供液异常状态，避免将整体供液变化分别识别为多个支路堵塞。

23、（3）通过按照液压异常起始时刻和历史热响应延迟限定区域温度的观测范围，并结合芯片区域热负载和相邻芯片区域温度变化核对温升来源，使早于液压异常的温升、热负载增加引起的温升及整体区域同步温升不直接归属于局部堵塞，并形成与目标堵塞支路对应的堵塞程度。