机架气流监视系统和方法技术方案

本公开涉及机架气流监视系统和方法。机架气流监视系统配置成测量穿过具有壳体和穿孔前门以使空气能够流入壳体的内部的设备机架的气流。系统包括控制模块和固定到设备机架的前门并耦合到控制模块的多个气流传感器。每个气流传感器配置成检测用于测量气流的参数并将所检测的参数传递到控制模块。控制模块配置成从在设备机架的前门处的多个气流传感器得到温度、气流速度和气流方向。

【技术实现步骤摘要】
机架气流监视系统和方法公开领域本公开涉及空气冷却系统，且特别是涉及目的在于监视在设备外壳或机架内的气流的方法和系统。公开背景冷却消耗数据中心的能量支出的一大部分。这产生尽可能有效地分配在数据中心内的冷却的需要。为了达到这个目标，很多数据中心操作员依赖于气流和温度传感器来调节冷却以为服务器和用于支持服务器的机架达到足够的气流和温度。为了估计气流，一种已知的方法是假设气流与已知的气流数量(例如来自机架PDU)或估定机架功率成比例，例如125cfm/kW。虽然这种技术在整个数据中心界被广泛使用，但是这不是非常准确的。支持IT设备的设备机架可在气流中从例如40cfm/kW改变到高达300cfm/kW或更大。此外，为了最小化风扇功率，IT气流速率一般响应于入口温度和当前工作负荷而动态地改变。估计气流的另一方法是根据实测的入口温度和出口温度连同机架功率一起计算机架气流速率。该技术涉及理解如果越过机架的净温度上升和功率都是已知的，则根据能量守恒原理(从热力学第一定律推断)气流速率也是已知的。然而，以有意义的准确度测量越过机架的温度上升非常难。由于创建具有高速度和其它“死点”的一些区的IT设备风扇的分布，测量机架排气温度特别难。该技术要求速度加权温度测量，其需要非常大量的测量位置来产生准确的测量。此外，比实际IT设备的后部更接近机架的后门进行的测量将包括大量额外的夹带空气，其不应被包括在能量/气流计算中。公开概述公开的一个方面目的在于配置成测量穿过具有壳体和使空气能够流入壳体的内部的穿孔前门的设备机架的气流的机架气流监视系统。在一个实施方式中，系统包括控制模块和固定到设备机架的前门并耦合到控制模块的多个气流传感器。每个气流传感器配置成检测用于测量气流的参数并将所检测的参数传递到控制模块。控制模块配置成从在设备机架的前门处的多个气流传感器得到温度、气流速度和气流方向。系统的实施方式还可包括在设备机架的整个前门上均匀间隔开的15个气流传感器。多个传感器可固定到设备机架的后门而不是前门。多个气流传感器可由多个缆线连接到控制模块。多个气流传感器可由电池或有线连接提供电力。控制模块可包括与设备机架和/或数据中心处理设备通信的微处理器。每个气流传感器可包括细长管、布置在管的内部内的热敏电阻器和在管的内部相邻于热敏电阻器而提供的加热器。每个气流传感器还可包括LED指示器以通知操作员特定的传感器是“热的”还是“冷的”。可使用瞬时加热和冷却方法来测量气流速率，热敏电阻器被一直加热到高于环境温度的已知增量并接着被允许以与空气速度相关的自然速率冷却。每个气流传感器还可包括加热元件以提供热源，空气方向可使用该热源来被确定。加热元件可包括电阻器。管可具有比管的直径大大约三倍的长度。管可具有0.5英寸的直径和1.5英寸的长度。系统还可包括密封部件以密封在前门周围或跨服务器安装平面的间隙以确保IT气流穿过设备机架的前门流动并受到监视。系统还可包括在服务器安装轨之间被固定在未被服务器占据的位置处的一个或多个空白面板。公开的另一方面目的在于用于从气流传感器确定气流速度的过程，气流传感器包括热敏电阻器。在一个实施方式中，该过程包括：执行热敏电阻器的初始校准，直到热敏电阻器的稳态电压和稳态温度被达到为止；启动定时器；读取热敏电阻器的电压；计算热敏电阻器的环境温度；计算热敏电阻器的上电压阈值和下电压阈值以及上温度阈值和下温度阈值；将源电压施加到热敏电阻器，直到电压达到上电压阈值为止；读取热敏电阻器的电压；如果热敏电阻器的电压大于上电压阈值，则继续在预定时间段期间将源电压施加到热敏电阻器；如果热敏电阻器的电压小于上电压，则结束时间被记录，电压从热敏电阻器被移除，且特征冷却时间被计算；以及计算气流速度。该方法的实施方式还可包括确定气流方向。确定气流方向可包括获取热敏电阻器的几个电压读数来确定稳态环境温度，一旦稳态环境温度被达到，就读取热敏电阻器的电压并将电压转换成温度以确立起始环境温度，将电压施加到与热敏电阻器流体连通的加热器，在短延迟之后读取热敏电阻器的电压，计算热敏电阻器的环境温度，如果热敏电阻器的温度增加高于阈值温度裕度，则气流方向被记录为“流入”，以及如果温度增加低于阈值温度裕度，则气流方向被记录为“流出”。阈值温度裕度可以是关于预期或最近测量的气流速度的变量。该过程还可包括通过使用在设备机架的前部上的多个传感器来计算总设备机架气流。附图的简要说明附图并未旨在按比例绘制。在附图中，在各种附图中示出的每个相同或几乎相同的部件由相似的数字表示。为了清楚的目的，不是每个部件都可在每个附图中被标记。在附图中：图1A是具有本公开的实施方式的机架气流监视系统的设备机架的透视图；图1B是图1A所示的设备机架和机架气流监视系统的透视图，设备机架的门在打开位置上；图2是机架气流监视系统的图；图3是机架气流监视系统的传感器的视图；图4是在设备机架内的示例性气流输出的示意性表示；图5是在设备机架内的示例性气流输出的示意性表示；图6A-6F是在设备机架上的示例性传感器模式的示意图；图7A-7J是在设备机架内的示例性IT分布的示意图；图8是示出来自计算流体动力学(“CFD”)模拟的传感器预测的准确度的曲线图；图9是示出在CFD模拟时间常数中的百分比误差和气流速度与管长度的关系的曲线图；图10是热敏电阻器驱动电路的示意性表示；图11是瞬时热敏电阻器加热和冷却分布的曲线图；图12是用于从单个热敏电阻器确定温度和速度的过程流程图；图13是用于确定在机架内的流入或流出的过程流程图；以及图14是可用于执行在本文公开的过程和功能的计算机系统的一个例子的方框图。公开的详细描述仅为了例证的目的，且不是限制一般性，现在将参考附图详细描述本公开。本公开在其应用中不限于在下面的描述中阐述的或在附图中示出的部件的构造和布置的细节。在本公开中阐述的原理能够有其它实施方式并能够以各种方式被实践或实现。此外，在本文使用的短语和术语是为了描述的目的，且不应被视为限制性的。“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有”、“包含”、“涉及”及其变形在本文中的使用意指包括其后列出的项目及其等效形式以及额外的项目。机架气流监视系统的实施方式使容纳在设备机架内的IT设备的气流能够连续地被监视并报告给数据中心管理软件。虽然有在数据中心中的实测参数(例如温度、功率消耗、冷却单元特定数据等)的数量和质量上的稳定生长，穿过设备机架的气流速率不在它们当中。尽管有下面的事实也是如此：机架气流速率是影响数据中心冷却和因此影响能量消耗的最重要的变量之一。机架气流监视系统能够管理并检修现有的数据中心，编译IT气流的数据库(未来设施可使用该数据库进行设计和管理)、创建数据中心的准确的热/气流模型以及通过数据中心冷却资源的控制来优化能量效率。机架气流监视系统配置成使用固定到设备机架的热敏电阻器来测量气流，这导致气流测量容忍分散的IT群组、高度可变的IT气流速率和气流方向。系统以确定气流方向(例如“进入”或“出来”)的能力来利用不昂贵的基于热敏电阻器的气流速度测量。例如，对于热通道遏制安装系统，基于热通道压力测量来控制冷却气流已证明非常难(安装系统有时太易泄漏而不能提供足够的热通道吸气压力解决方案)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机架气流监视系统，其配置成测量穿过设备机架的气流，所述设备机架具有壳体和穿孔前门以使空气能够流入所述壳体的内部，所述系统包括：控制模块；以及多个气流传感器，其固定到所述设备机架的所述前门并耦合到所述控制模块，每个气流传感器配置成检测用于测量气流的参数并将所检测的参数传递到所述控制模块，其中所述控制模块配置成从在所述设备机架的所述前门处的所述多个气流传感器得到温度、气流速度和气流方向。

【技术特征摘要】
2015.12.29 US 14/982,0311.一种机架气流监视系统，其配置成测量穿过设备机架的气流，所述设备机架具有壳体和穿孔前门以使空气能够流入所述壳体的内部，所述系统包括：控制模块；以及多个气流传感器，其固定到所述设备机架的所述前门并耦合到所述控制模块，每个气流传感器配置成检测用于测量气流的参数并将所检测的参数传递到所述控制模块，其中所述控制模块配置成从在所述设备机架的所述前门处的所述多个气流传感器得到温度、气流速度和气流方向。2.如权利要求1所述的系统，其中所述多个气流传感器包括在所述设备机架的整个所述前门上均匀间隔开的十五个气流传感器。3.如权利要求1所述的系统，其中所述多个传感器固定到所述设备机架的后门而不是所述前门。4.如权利要求1所述的系统，其中所述多个气流传感器由多个缆线连接到所述控制模块。5.如权利要求1所述的系统，其中所述多个气流传感器通过电池或有线连接提供电力。6.如权利要求1所述的系统，其中所述控制模块包括与设备机架和/或数据中心处理设备通信的微处理器。7.如权利要求1所述的系统，其中每个气流传感器包括细长管、布置在所述管的内部的热敏电阻器和在所述管的内部邻近所述热敏电阻器设置的加热器。8.如权利要求7所述的系统，其中每个气流传感器还包括LED指示器以通知操作员特定的传感器是“热的”还是“冷的”。9.如权利要求7所述的系统，其中气流速率被使用瞬时加热和冷却方法来测量，所述热敏电阻器被一直加热到高于环境温度的已知增量并接着被允许以能够与空气速度相关的自然速率冷却。10.如权利要求9所述的系统，其中每个气流传感器还包括加热元件以提供热源，气流方向可使用该热源来被确定。11.如权利要求10所述的系统，其中所述加热元件包括电阻器。12.如权利要求7所述的系统，其中所述管具有比所述管的直径大大约三倍的长度。13.如权利要求12所述的系...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·威廉姆·范吉尔德，加里·R·瓦莱，詹姆士·S·斯皮塔埃尔，扎迦利·帕迪，
申请(专利权)人：施耐德电气IT公司，
类型：发明
国别省市：美国,US