一种应用于VPX液冷机箱的漏液检测系统的制作方法

一种应用于vpx液冷机箱的漏液检测系统
技术领域
1.本技术属于vpx设备检测技术领域，特别涉及一种应用于vpx液冷机箱的漏液检测系统。


背景技术：

2.当前vpx计算机柜性能要求越来越高，随之整个系统功耗越来越大，传统风冷机柜已难以满足计算机柜内计算板卡散热需求。此外，电子技术微型化、高集成度、大功率电子器件应用的发展趋势，使得电子设备要求体积越来越小，元器件数量增加，使得电子设备功率密度和热流密度大幅提高，对快速散热的要求也相应提高。在此背景下，液冷机柜的应用越来越多。
3.目前对液冷机箱的研究大多集中于液冷管路的设计、冷却工质的选择以及接口连接器的设计等方面，对液冷机箱漏液检测装置的研究未见报道，且没有对漏液后进行智能告警并自动关断流体的研究案例。


技术实现要素：

4.为了解决所述现有技术的不足，本技术提供了一种应用于vpx液冷机箱的漏液检测系统。
5.本技术通过以下方案实现：第一方面，本技术提供一种应用于vpx液冷机箱的漏液检测系统，所述系统包括：漏液检测电路，被配置为：检测vpx液冷机箱的冷却管路是否存在漏液现象；所述漏液检测电路包括设置在所述冷却管路上的气泡传感器，所述气泡传感器用于检测所述冷却管路中的冷却工质的气泡含量，所述气泡传感器基于所述气泡含量生成的检测数据，表示出所述冷却管路是否存在漏液现象；漏液自动关断电路，被配置为：在所述冷却管路存在漏液现象时，阻断所述液冷机柜外部的冷却工质流入所述液冷机柜；所述漏液自动关断电路包括临近于所述vpx液冷机箱的进液口设置的电磁阀；主控制板，被配置为：接收所述漏液检测电路的检测数据，基于所述检测数据判断所述冷却管路是否存在漏液现象；在存在漏液现象时，生成阻断控制信号，发送至所述漏液自动关断电路，使得所述电磁阀在所述阻断控制信号的触发下，阻断所述液冷机柜外部的冷却工质流入所述液冷机柜；漏液本地告警电路，被配置为：在所述主控制板发送的告警信号的触发下，生成告警信息，在所述系统本地展示所述告警信息；其中，所述告警信号是在存在漏液现象时，所述主控制板生成的；漏液远程告警电路，被配置为：将所述主控制板对所述检测数据处理后得到的目标数据发送至远程监控终端；其中，所述主控制板还被配置为：基于所述检测数据判断所述冷却管路是否存在
漏液现象时，执行：基于所述检测数据，确定所述冷却工质中的气泡含量；判断所述气泡含量的变化量是否大于气泡变化量阈值；若是，则确定存在漏液现象；若否，则确定不存在漏液现象。
6.在本技术一个可选的实施例中，所述气泡变化量阈值的取值是1%。
7.在本技术一个可选的实施例中，所述气泡变化量阈值与所述vpx液冷机箱包含的板卡的数量负相关。
8.在本技术一个可选的实施例中，所述漏液检测电路通过所述vpx液冷机箱的i2c总线与所述主控制板连接。
9.在本技术一个可选的实施例中，所述告警信号是gpio控制信号。
10.在本技术一个可选的实施例中，所述漏液本地告警电路包括：告警灯；所述告警信号是所述告警灯发出的光信息。
11.在本技术一个可选的实施例中，所述漏液本地告警电路包括：蜂鸣器；所述告警信号是所述蜂鸣器发出的声信息。
12.在本技术一个可选的实施例中，所述气泡传感器是非侵入式传感器，包络于所述冷却管路的外壁上；和/或，所述系统还包括锁止机构，所述气泡传感器通过所述锁止机构被固定在所述vpx液冷机箱的壳体上。
13.在本技术一个可选的实施例中，所述主控制板通过所述漏液远程告警电路，采用所述vpx液冷机箱的ipmb总线，与所述vpx液冷机箱的架管理控制器连接，使得所述架管理控制器将所述目标数据发送至所述远程监控终端。
14.在本技术一个可选的实施例中，所述漏液自动关断电路还包括设置所述vpx液冷机箱的背板上的固态继电器；在存在漏液现象时，所述固态继电器在所述阻断控制信号的触发下，控制所述电磁阀阻断所述液冷机柜外部的冷却工质流入所述液冷机柜。
15.第二方面，本技术提供一种vpx液冷机箱，所述vpx液冷机箱包括：板卡，以及第一方面中任一项所述的应用于vpx液冷机箱的漏液检测系统；冷却管路，所述冷却管路中设置有冷却工质，用于对所述vpx液冷机箱进行降温；所述冷却管路包括进液口。
16.在本技术一个可选的实施例中，所述vpx液冷机箱包含ipmb_scl和ipmb_sda组成ipmb总线、频率为8mhz的gd32时钟、以及阻值为4.7kω的boot管脚端接电阻。
17.在本技术一个可选的实施例中，所述板卡的数量的取值范围是10~50。
18.本技术具有以下优点：可对vpx液冷机箱冷却管路内冷却工质进行监控功能，可及时发现漏液故障，对表征故障的检测信息具备远程告警及本地告警，便于vpx液冷机箱的智能化管理，具备漏液发生时，自动关断冷却管路内冷却工质的流动的能力，可将冷却工质漏溢对设备的影响降至最低。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可
以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本技术一实施例中一种应用于vpx液冷机箱的漏液检测系统的至少部分结构示意图；图2为本技术一实施例中的应用于vpx液冷机箱的漏液自动关断电路示意图；图3a为本技术一实施例中的应用于vpx液冷机箱的漏液检测系统中的主控制板控制远程告警电路的一部分示意图；图3b为本技术一实施例中的应用于vpx液冷机箱的漏液检测系统中的主控制板控制远程告警电路的另一部分示意图。
具体实施方式
21.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其它元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
23.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
24.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
25.vpx是vita(vme international trade association, vme国际贸易协会)组织于2007年在其vme总线基础上提出的新一代高速串行总线标准。vpx总线的基本规范、机械结构和总线信号等具体内容均在ansi/vita46系列技术规范中定义。vpx就是基于高速串行总线的新一代总线标准，该标准制定的最初目的为了保护vme总线的应用者，继承和延续vme总线。vpx总线标准是一种高可靠性、高速串行交换总线，各插卡有单独高速总线带宽，单各产家产品一致性好，具有详细的规范指导，互通性强。可以满足对背板总线带宽及可靠性要求高的工业及车载、机载、舰载等军事设备应用需求，具有良好的发展前景。
26.当前vpx计算服务器性能要求越来越高，随之整机功耗越来越大，传统风冷机箱已难以满足服务器内计算板卡散热需求。此外，电子技术微型化、高集成度、大功率电子器件应用的发展趋势，使得电子设备要求体积越来越小，元器件数量增加，使得电子设备功率密度和热流密度大幅提高，对快速散热的要求也相应提高。在此背景下，液冷机箱的应用越来
越多。液冷机箱的基本工作原理是：机箱内部设计有专用的冷却管路，冷却液在管路内流动，从而带走贴附于管路外壁上的发热部件的热量，达到快速散热的作用。
27.目前对液冷机箱的研究大多集中于液冷管路的设计、冷却工质的选择以及接口连接器的设计等方面，对液冷机箱漏液检测装置的研究未见报道，且没有对漏液后进行智能告警并自动关断流体的研究案例。
28.本技术中的vpx液冷机箱是基于vpx架构的设备。本技术中的vpx液冷机箱包括板卡和下文中将提及的应用于vpx液冷机箱的漏液检测系统。可选地，板卡包括：计算板、交换板、电源板、以及存储板。前述板卡中的至少一种可以为一个或一个以上。
29.在本技术中，计算板用于对目标数据进行处理，例如通信模组接收的数据等，不同的计算板的功能可以不同。交换板用于实现vpx液冷机箱的数据交换。电源板用于对vpx液冷机箱进行供电。存储板用于对vpx液冷机箱处理的至少部分数据进行存储。在本技术一个可选的实施例中，vpx液冷机箱还包括背板，背板上设置有ipmb总线，交换板和电源板分别通过ipmb总线与计算板和存储板连接，示例性地，vpx液冷机箱的至少部分结构如图1中的虚线框的内容所示。可选地，vpx液冷机箱包含ipmb_scl和ipmb_sda组成ipmb总线、频率为8mhz的gd32时钟、以及阻值为4.7kω的boot管脚端接电阻。vpx液冷机箱还包含冷却管路，所述冷却管路中设置有冷却工质，用于对所述vpx液冷机箱进行降温；所述冷却管路包括进液口和出液口。冷却工质通过进液口流入vpx液冷机箱内部的冷却管路中，通过出液口从vpx液冷机箱内部的冷却管路中流出vpx液冷机箱。
30.下面结合附图，详细说明本技术的各种非限制性实施方式。本技术中的一种应用于vpx液冷机箱的漏液检测系统。
31.示例性地，如图1所示，本技术中的系统主要包括：漏液检测电路、漏液自动关断电路、主控制板、漏液本地告警电路、以及漏液远程告警电路。漏液检测电路、漏液自动关断电路、漏液本地告警电路、漏液远程告警电路分别地与主控制板连接。各电路在主控制板的控制下工作。
32.其中，漏液检测电路用于检测vpx液冷机箱的冷却管路是否存在漏液现象。漏液自动关断电路用于在所述冷却管路存在漏液现象时，阻断所述液冷机柜外部的冷却工质流入所述液冷机柜。主控制板用于接收所述漏液检测电路的检测数据，基于所述检测数据判断所述冷却管路是否存在漏液现象；在存在漏液现象时，生成阻断控制信号，发送至所述漏液自动关断电路，使得所述电磁阀在所述阻断控制信号的触发下，阻断所述液冷机柜外部的冷却工质流入所述液冷机柜。漏液本地告警电路用于在所述主控制板发送的告警信号的触发下，生成告警信息，在所述系统本地展示所述告警信息；所述告警信号是在存在漏液现象时，所述主控制板生成的。漏液远程告警电路用于将所述主控制板对所述检测数据处理后得到的目标数据发送至远程监控终端。
33.具体地，如图1和图2所示，漏液检测电路包括设置在所述冷却管路上的气泡传感器，所述气泡传感器用于检测所述冷却管路中的冷却工质的气泡含量，所述气泡传感器基于所述气泡含量生成的检测数据，表示出所述冷却管路是否存在漏液现象。漏液自动关断电路包括临近于所述vpx液冷机箱的进液口设置的电磁阀。
34.本技术中的系统应用于vpx液冷机箱的漏液检测系统，对vpx液冷机箱冷却管路内冷却工质具备实时监控功能，可及时发现漏液故障，对表征故障的检测信息具备远程告警
及本地告警双重能力，便于vpx液冷机箱的智能化管理。具备漏液发生时，自动关断冷却管路内冷却工质的流动的能力，可将冷却工质漏溢对设备的影响降至最低。
35.可选地，本技术中的主控制板基于gd32系列国产arm微处理器实现，传感器采用oud-2m系列微型流体气泡传感器。
36.为实现主控制板对是否发生漏液现象的鉴别功能，在本技术一个可选的实施例中，预先地确定出气泡变化量阈值。可选地，可以根据专家经验或者业务需求，人为的将某一数值（例如1%、0.8%）设定为气泡变化量阈值。
37.此外，在其他可选的实施例中，还可以通过对vpx液冷机箱的监测，获取到vpx液冷机箱的板卡的数量（vpx液冷机箱的背板提供的接口不唯一，用户可以基于其自身的需求，调整与背板连接的板卡的数量）。然后，基于板卡的数量确定气泡变化量阈值，使得气泡变化量阈值与板卡的数量负相关。在vpx液冷机箱中板卡数量较多的情况下，若出现漏液现象，则有可能引起较为严重的灾害，降低气泡变化量阈值能够较为机敏的察觉到灾害的发生。可选地，vpx液冷机箱的板卡不超过50个、不少于10个。
38.之后，基于气泡变化量阈值判断是否存在漏液现象，若检测数据表示出的气泡含量的变化量大于气泡变化量阈值，则存在漏液现象；若检测数据表示出的气泡含量的变化量不大于气泡变化量阈值，则不存在漏液现象。vpx液冷机箱中的板卡在工作过程中难免会发热，板卡数量、板卡的工作状况、环境温度（vpx液冷机箱外部的环境的温度）均有可能对冷却工质的气泡含量造成影响。有鉴于此，本技术中的方法基于气泡含量的变化量判断是否存在漏液，能够避免板卡数量、板卡工作状况、环境温度等因素对漏液现象的判断造成干扰。若冷却管路的某处发生漏液，则会在泄漏的一瞬间出现气泡含量变化量的变化，通过气泡含量变化量对漏液现象是否存在进行判断，能够较为及时的确定出漏液现象。可选地，确定气泡变化量的过程可以是可以从历史上采集到的检测数据计算得到。可选地，以当前时刻为起点的历史2秒内采集的检测数据表示出的气泡含量的平均值，与当前时刻采集的检测数据表示出的气泡含量之间的差值，作为气泡变化量。
39.在本技术进一步可选的实施例中，本技术提供的系统除了能够检测出冷却管路的漏液现象之外，还能够基于vpx液冷机箱提供的硬件环境实现针对漏液现象的检测，提高vpx液冷机箱的硬件的复用率，有利于减小vpx液冷机箱的复杂程度。
40.具体地，漏液检测电路通过所述vpx液冷机箱的i2c总线与所述主控制板连接，则漏液检测电路无需单独的设置与主控制板的数据传输链路。可选地，i2c总线设置在vpx液冷机箱的背板上。
41.此外，主控制板生成的告警信号可以是基于vpx液冷机箱的gpio控制架构生成的gpio控制信号该实施例能够进一步提高本技术中的系统对vpx液冷机箱的硬件的复用程度。为实现与液冷机箱的gpio控制架构的配合，在一个可选地实施例中，漏液自动关断电路还包括设置所述vpx液冷机箱的背板上的固态继电器；在存在漏液现象时，所述固态继电器在所述阻断控制信号的触发下，控制所述电磁阀阻断所述液冷机柜外部的冷却工质流入所述液冷机柜。可选地，漏液发生时，主控制板内置的检测算法会识别到此故障，命令主控制板微处理器发出“valve_shutdown”信号（阀门关断信号）给板上固态继电器，固态继电器连接外部控制电磁阀，由固态继电器关断电磁阀，以阻止外部冷却液流入机箱。
42.可选地，主控制板通过所述漏液远程告警电路，采用所述vpx液冷机箱的ipmb总
线，与所述vpx液冷机箱的架管理控制器连接，使得所述架管理控制器(chassismanagementcontroller，chmc)将所述目标数据发送至所述远程监控终端。架管理控制器设置在vpx液冷机箱的交换板卡上，则可以借助于vpx液冷机箱提供的通信能力，实现与远程监控终端的数据传输。
43.进一步地，为提高漏液检测电路的检测精度，在本技术一个可选的实施例中，气泡传感器是非侵入式传感器，包络于所述冷却管路的外壁上，气泡传感器与冷却管路的位置相对固定，能够避免振动等因素对检测数据的精度造成影响。此外，本技术中的系统还包括锁止机构，所述气泡传感器通过所述锁止机构被固定在所述vpx液冷机箱的壳体上。可选地，气泡传感器是oud-2m系列微型流体气泡传感器。
44.为实现告警的警示作用，在本技术一个可选的实施例中，漏液本地告警电路包括：告警灯；所述告警信号是所述告警灯发出的光信息。在本技术另一个可选的实施例中，所述漏液本地告警电路包括：蜂鸣器；所述告警信号是所述蜂鸣器发出的声信息。此外，在其他可选地实施例中，漏液本地告警电路可以同时包括告警灯和蜂鸣器。
45.采用本技术中的系统包括有包络在液冷机箱液冷管上的“气泡传感器”，用来检测管道中液体是否饱和。系统中的基于微处理器的主控制板，用来接收传感信息，对冷却液流通状态进行实时监控，采用标准ipmi协议（intelligent platform management interface，智能平台管理接口协议）通过ipmb总线（intelligent platform management bus，智能平台管理总线）实时上报给服务器的chmc（chassis management controller，机箱管理控制器），用于远程监控。驱动设备面板告警指示灯及蜂鸣器工作，用于本地监控。串接在液冷机箱进液口的电磁阀，在达到特定故障程度时，接收控制器（微处理器）指令，及时关闭输入口，切断外部冷却液的流入。包括有安装于设备面板的告警指示灯及蜂鸣器，在故障时发出声光告警。
46.针对本地告警方式，主控制板微处理器gd32的adc1管脚连接红色led告警灯，在漏液发生时，微控制器将此管脚置为“低电平”，红色led告警灯亮起。主控制板微处理器gd32的adc2管脚连接蜂鸣器，在漏液发生时，微控制器将此管脚置为“低电平”，蜂鸣器系持续响起。实现本地端的漏液声光告警。
47.针对远程告警方式，气泡传感器将流体流动信号传输给主控制板的微处理器，在微处理器内完成处理，微处理器通过ipmb总线将上述信息上报给机箱的chmc控制器，供远程监控终端使用。基于gd32的远程告警电路原理图（主控制板部分）如图3a和图3b所示。
48.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。