一种基于流体力学模拟数字孪生的数据机房智能环境控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于流体力学模拟数字孪生的数据机房智能环境控制系统，包括机房、室外传感器组、新风机组、热通道、冷通道。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术可使用实时模拟服务器能够精确的探测到各服务器所处位置，可使用各类分布式可移动空气传感器和多传感器移动测量无人机获得空气质量参数，然后经模拟预测，并控制专用空调定向提供需要的冷量，营造局部制冷量大、空气质量优良的微环境，相较在房间全面提供相同的冷量，室内空气质量更好且显著节约能源。节约能源。节约能源。

【技术实现步骤摘要】
一种基于流体力学模拟数字孪生的数据机房智能环境控制系统


[0001]本专利技术涉及一种制冷系统，具体为一种基于流体力学模拟数字孪生的数据机房智能环境控制系统，属于机房智能制冷系统


技术介绍

[0002]数据机房是指内置有多组服务器的数据处理中心，为了保障数据机房的正常运行，需要对机房的运行环境进行维护，而对机房的制冷散热属于重要的维护措施之一。
[0003]现有的数据机房制冷控制系统存在以下问题：1）室内的温湿度传感器或回风口的温湿度传感器无法准确反映各种工况下室内的最不利点的温湿度情况，无法根据温湿度传感器的控制制冷系统启停；2） 室内温度控制存在延迟，从发现温度升高到及时处置需要的时间较长，容易在增加制冷输入、降温过程中发生宕机；3）没有考虑由于机柜算力占用情况变化、室外气象参数变化等导致的室内空气参数动态变化的预测性控制,PUE存在进一步降低的空间；4）没有考虑由于气流组织、机柜算力占用不同等导致的室内空气参数分布不均的问题、且分布不均的情况会实时发生变化的问题,现有技术无法实时反映室内温度场的分布，并进行更加节能的控制，PUE存在进一步降低的空间；5）针对数据中心CPU占用波动的情况，空调系统无法进行自适应调节，导致大马拉小车，浪费能源。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就在于为了解决问题而提供的智能化程度高，节能效果好的一种基于流体力学模拟数字孪生的数据机房智能环境控制系统，可对室内流体分布进行实时监测与提前预测，通过监测数据与构建模型的结合，实时反映室内温度场的分布，进行精准调控，可显著提升数据机房环境与节能效果的基于实时流体力学模拟的数据机房智能制冷系统。
[0005]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于流体力学模拟数字孪生的数据机房智能环境控制系统，包括机房，设置为空调区域与IT设备机架区域；其中，所述空调区域的墙边处独立设置有加湿器、算力分配服务器、负荷预测服务器以及实时模拟服务器，所述算力分配服务器与负荷预测服务器相连；所述负荷预测服务器及机房专用空调所连接的地下送风管道内的瞬爆降温高压干冰球均与所述实时模拟服务器相连；所述实时模拟服务器分别与机房专用空调和加湿器相连；室外传感器组，由分别用于监测室外环境条件的室外空气质量传感器、室外太阳辐射传感器、室外温度传感器以及室外湿度传感器构成，且所述室外传感器组的各个传感
器依次排列安装在机房所开设的新风进风口处；新风机组，其前端通过设置有新风电动阀的连接管道与所述新风进风口相连通，其后端与开设有送风口的连接管道相连通，且所述新风机组后端所连接的管道上设置有新风调节阀以及位于新风调节阀后侧的送风电动阀，且所述新风机组以及送风电动阀均与实时模拟服务器相连；热通道，由位于IT设备机架区域后侧的热空气所形成，且所述热通道内设置有分别用于监测通道环境条件的热通道内分布式可移动湿度传感器、热通道内分布式可移动温度传感器、热通道内分布式可移动黑球温度传感器以及热通道内分布式可移动风速传感器，且所述热通道内的各个传感器均与实时模拟服务器相连接；冷通道，通过高架地板分配冷空气，由上升的空气通过IT设备机架区域前侧地板所开设的穿孔部分所形成，且所述冷通道内设置有分别用于监测通道环境条件的冷通道内分布式可移动湿度传感器、冷通道内分布式可移动温度传感器、冷通道内分布式可移动黑球温度传感器以及冷通道内分布式可移动风速传感器，且所述冷通道内的各个传感器均与实时模拟服务器相连接。
[0006]作为本专利技术再进一步的方案：所述室外空气质量传感器、室外太阳辐射传感器、室外温度传感器以及室外湿度传感器均与新风电动阀相连。
[0007]作为本专利技术再进一步的方案：所述新风机组的前端管道处连接有化学过滤器。
[0008]作为本专利技术再进一步的方案：所述加湿器将湿气送入机房的地板下方，通过地板下方设置的下送风通道与机房专用空调送风混合后送到冷通道内。
[0009]作为本专利技术再进一步的方案：所述算力分配服务器与IT设备机架区域的服务器相连，且所述算力分配服务器在该数据机房内部进行算力分配。
[0010]作为本专利技术再进一步的方案：所述负荷预测服务器通过负荷预测算法对未来时刻机房专用空调所需要的冷量进行短期预测，负荷预测算法综合考虑历史负荷变化趋势以及实时负荷变化趋势。
[0011]作为本专利技术再进一步的方案：所述实时模拟服务器根据负荷预测提前进行CFD模拟，在CFD模拟结果反映出的房间内空气参数最不利位置预先布置多传感器移动测量无人机，并预先调节机房专用空调。
[0012]作为本专利技术再进一步的方案：所述瞬爆降温高压干冰球利用干冰升华过程中吸收大量热量为数据中心机房补足冷量缺口。
[0013]作为本专利技术再进一步的方案：所述热通道与冷通道内的各个传感器均具有感知、计算和通信功能。
[0014]作为本专利技术再进一步的方案：将无人机与物联网技术相结合的所述多传感器移动测量无人机由机体、机载通信设备、地面设备、机载环境检测设备和信息处理系统组成，可检测参数包括：温度、湿度、风速、黑球温度。
[0015]本专利技术的有益效果是：1、合理利用室外空气：目前数据机房制冷系统没有考虑室外气象参数变化对室内空调系统的影响，在新风入口处设置室外空气参数传感器，根据室外气象参数自动调节室内新风量的大小，可以在最大程度上合理利用室外新风的同时，保证节能效果最佳；2、设有实时模拟服务器，可将各类分布式可移动空气传感器和多传感器移动测量
无人机预先布置在根据CFD模拟结果反映出的房间内空气参数最不利的位置，通过对最不利点的参数的检测和最不利点空气的处理，整体提高室内空气分布均匀性，并提高系统反应速度；可根据各类分布式可移动空气传感器和多传感器移动测量无人机所检测的参数与CFD模拟结果进行比对后对CFD模拟进行修正，提升整个系统的模拟精度；3、控制精度高：不再粗放式控制，营造局部良好环境。室内空气环境一般因服务器的不同使用而出现不均匀现象，因此提出移动式参数检测和测量无人机的概念。无人机随动进行参数测量，检测出服务器所处小范围内“小环境的参数”，进而控制新风机和空调机随动送风，营造“小环境”内的良好空气环境；4、瞬爆降温高压干冰球利用干冰升华过程中吸收大量热量为数据中心机房提供冷量，使用干冰降温，不仅制冷速度非常快，而且使用方便灵活，可通过数据中心的温度调节系统来调节干冰球的汽化量，因而能在较短时间内使室内温度达到要求温度；5、节能效果好：因室内放热源的不均匀，空调供冷会出现冷热分布不均的情况，导致冷量利用率不高，因此将一定的冷量分比例送到各个需要不同冷量的地方有利于提高能源的利用率，符合节能环保的理念。本专利技术可使用实时模拟服务器能够精确的探测到各服务器所处位置，可使用各类分布式可移动空气传感器和多传感器移动测量无人机获得空气质量参数，然后经模拟预测，并控制专用空调定向提供需要的冷量，营造局部制冷量大、空气质量优良的微环境，相较在房间全面提供相同的冷量，室内空气质量更好且显著节约能源。
附图说明
[0016]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于流体力学模拟数字孪生的数据机房智能环境控制系统，其特征在于：包括机房，设置为空调区域与IT设备机架区域；其中，所述空调区域的墙边处独立设置有加湿器（12）、算力分配服务器（13）、负荷预测服务器（14）以及实时模拟服务器（15），所述算力分配服务器（13）与负荷预测服务器（14）相连；所述负荷预测服务器（14）及机房专用空调（16）所连接的地下送风管道内的瞬爆降温高压干冰球（17）均与所述实时模拟服务器（15）相连；所述实时模拟服务器（15）分别与机房专用空调（16）和加湿器（12）相连；室外传感器组，由分别用于监测室外环境条件的室外空气质量传感器（1）、室外太阳辐射传感器（2）、室外温度传感器（3）以及室外湿度传感器（4）构成，且所述室外传感器组的各个传感器依次排列安装在机房所开设的新风进风口（5）处；新风机组（8），其前端通过设置有新风电动阀（6）的连接管道与所述新风进风口（5）相连通，其后端与开设有送风口（11）的连接管道相连通，且所述新风机组（8）后端所连接的管道上设置有新风调节阀（9）以及位于新风调节阀（9）后侧的送风电动阀（10），且所述新风机组（8）以及送风电动阀（10）均与实时模拟服务器（15）相连；热通道（18），由位于IT设备机架区域后侧的热空气所形成，且所述热通道（18）内设置有分别用于监测通道环境条件的热通道内分布式可移动湿度传感器（19）、热通道内分布式可移动温度传感器（20）、热通道内分布式可移动黑球温度传感器（21）以及热通道内分布式可移动风速传感器（22），且所述热通道（18）内的各个传感器均与实时模拟服务器（15）相连接；冷通道（23），通过高架地板分配冷空气，由上升的空气通过IT设备机架区域前侧地板所开设的穿孔部分所形成，且所述冷通道（23）内设置有分别用于监测通道环境条件的冷通道内分布式可移动湿度传感器（24）、冷通道内分布式可移动温度传感器（25）、冷通道内分布式可移动黑球温度传感器（26）以及冷通道内分布式可移动风速传感器（27），且所述冷通道（23）内的各个传感器均与实时模拟服务器（15）相连接。2.根据权利要求1所述的一种基于流体力学模拟数字孪生的数据机房智能环境控制系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宽，薛路放，郑筱彦，钱增志，方宏伟，周大兴，李太胜，田菲，王晓雨，刘鹏，杜喜军，陈晓亮，吴少儒，
申请(专利权)人：蔚蓝城市北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：