[发明专利]机架气流监视系统和方法

说明书

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