本發(fā)明屬于空調(diào)系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計(jì)算機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的控制方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)機(jī)房的規(guī)模在逐步擴(kuò)大，機(jī)房內(nèi)各種電子設(shè)備傳輸、存儲的信息量不斷提高，導(dǎo)致機(jī)房內(nèi)的功率密度及熱量密度大幅提高。這將嚴(yán)重影響到設(shè)備的使用壽命及運(yùn)行的安全可靠性。為了滿足機(jī)房內(nèi)不斷增長的散熱需求，降低機(jī)房能耗、提高能源利用率，優(yōu)化空調(diào)控制系統(tǒng)以提高空調(diào)運(yùn)行效率顯得越來越重要。
傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)房空調(diào)控制系統(tǒng)，主要是根據(jù)布置在計(jì)算機(jī)房冷熱通道的頂板上的若干個(gè)溫度傳感器來監(jiān)測機(jī)房內(nèi)的溫度分布，并依此對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制。這種方法存在的問題主要是：由于溫度傳感器距離機(jī)房主要發(fā)熱源電腦的距離較遠(yuǎn)，當(dāng)某監(jiān)控點(diǎn)(如某一電腦)的溫度升高速度很快時(shí)，溫度傳感器無法迅速感知該監(jiān)控點(diǎn)溫度的變化，因此不能迅速降低該監(jiān)控點(diǎn)的溫度；另外，傳統(tǒng)的控制方法一般是根據(jù)實(shí)時(shí)測得的監(jiān)控點(diǎn)的溫度進(jìn)行控制的，由于不知道下一時(shí)刻監(jiān)控點(diǎn)的溫度，同樣不能有效降低該監(jiān)控點(diǎn)的溫度。這些都有可能造成該監(jiān)控點(diǎn)處的電子設(shè)備的損壞。有時(shí)為了滿足設(shè)備安全的需要，不得不采用較大的機(jī)房空調(diào)送風(fēng)量和較低的送風(fēng)溫度，最終導(dǎo)致計(jì)算機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的能耗過高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出一種計(jì)算機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的控制方法，通過對各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的溫度進(jìn)行預(yù)測，并對各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的溫度預(yù)測值進(jìn)行匯總，采用最能反映監(jiān)控點(diǎn)溫度變化的預(yù)測溫度的匯總值對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以有效提高計(jì)算機(jī)房溫度的調(diào)整速度，降低能耗。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的控制方法，包括：
實(shí)時(shí)采集并存儲計(jì)算機(jī)房的環(huán)境數(shù)據(jù)；
將每一監(jiān)控點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻的環(huán)境數(shù)據(jù)代入對應(yīng)每一監(jiān)控點(diǎn)的預(yù)測函數(shù)，得到每一監(jiān)控點(diǎn)下一時(shí)刻的預(yù)測溫度Ai，i＝1,2,…,N，N為監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量，N≥1，以下同；
采用外推法根據(jù)每一監(jiān)控點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻前(包括當(dāng)前時(shí)刻)一段時(shí)間的環(huán)境數(shù)據(jù)得到每一監(jiān)控點(diǎn)下一時(shí)刻的預(yù)測溫度Bi；
對Ai、Bi進(jìn)行加權(quán)平均得到Ci；
對Ci進(jìn)行匯總得到匯總值C，根據(jù)C與預(yù)設(shè)的溫度值的差對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制以調(diào)整計(jì)算機(jī)房的溫度。
進(jìn)一步地，所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括：監(jiān)控點(diǎn)溫度，監(jiān)控點(diǎn)處的網(wǎng)絡(luò)流量，空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，送風(fēng)溫度，計(jì)算機(jī)總功率。
優(yōu)選地，所述監(jiān)控點(diǎn)為計(jì)算機(jī)的中央處理器CPU。
進(jìn)一步地，所述預(yù)測函數(shù)是通過采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法或支持向量機(jī)法，對環(huán)境數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練得到的。
優(yōu)選地，每隔一段時(shí)間利用加入了最新數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)重新訓(xùn)練預(yù)測函數(shù)。
進(jìn)一步地，所述外推法為三次自然樣條外推法或趨勢平均外推法或指數(shù)平滑外推法或Richardson(人名)外推法。
進(jìn)一步地，所述對Ci進(jìn)行匯總得到匯總值C，具體為：匯總值C等于Ci的最大值，即：
C＝max(Ci)。
進(jìn)一步地，通過控制空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和送風(fēng)溫度對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明通過將當(dāng)前時(shí)刻的環(huán)境數(shù)據(jù)代入預(yù)測函數(shù)得到每一監(jiān)控點(diǎn)下一時(shí)刻的預(yù)測溫度，采用外推法根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻前的一段環(huán)境數(shù)據(jù)得到每一監(jiān)控點(diǎn)下一時(shí)刻的預(yù)測溫度，對得到的兩個(gè)預(yù)測溫度進(jìn)行加權(quán)平均，并對所有監(jiān)控點(diǎn)加權(quán)平均后的預(yù)測溫度進(jìn)行匯總得到匯總值，以所述匯總值對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制以調(diào)整計(jì)算機(jī)房的溫度，明顯提高了計(jì)算機(jī)房溫度的調(diào)整速度，解決了傳統(tǒng)方法因溫度傳感器安裝位置不當(dāng)，從而不能及時(shí)獲得監(jiān)控點(diǎn)快速變化的溫度，以及采用實(shí)時(shí)采集的溫度數(shù)據(jù)對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，造成的溫度調(diào)整速度低，嚴(yán)重時(shí)可能損壞計(jì)算機(jī)芯片，或能耗較高的問題。
附圖說明
圖1本發(fā)明實(shí)施例一種計(jì)算機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的控制方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明實(shí)施例一種計(jì)算機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的控制方法的流程圖如圖1所示，所述方法包括：
步驟101，實(shí)時(shí)采集并存儲計(jì)算機(jī)房的環(huán)境數(shù)據(jù)；
本實(shí)施例所述方法由計(jì)算機(jī)房空調(diào)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)的硬件主要包括：主要由中央處理器組成的數(shù)據(jù)處理與控制單元，主要由傳感器組成的數(shù)據(jù)采集模塊，被控空調(diào)。數(shù)據(jù)采集模塊主要用于在數(shù)據(jù)處理與控制單元的控制下，實(shí)時(shí)采集和存儲計(jì)算機(jī)房的環(huán)境數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理與控制單元主要用于根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊獲得的環(huán)境數(shù)據(jù)完成各種算法，并輸出控制信號至被控空調(diào)自動(dòng)調(diào)整計(jì)算機(jī)房的溫度或濕度等。
本步驟實(shí)時(shí)采集并存儲計(jì)算機(jī)房的環(huán)境數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)的。
步驟102，將每一監(jiān)控點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻的環(huán)境數(shù)據(jù)代入對應(yīng)每一監(jiān)控點(diǎn)的預(yù)測函數(shù)，得到每一監(jiān)控點(diǎn)下一時(shí)刻的預(yù)測溫度Ai，i＝1,2,…,N，N為監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量，N≥1，以下同；
在本步驟中，預(yù)測函數(shù)是用來根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻的環(huán)境數(shù)據(jù)預(yù)測下一時(shí)刻的溫度值的。每一監(jiān)控點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)預(yù)測函數(shù)。所述預(yù)測函數(shù)是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)事先建好的數(shù)學(xué)模型，將當(dāng)前時(shí)刻的環(huán)境數(shù)據(jù)代入預(yù)測函數(shù)就能得到下一時(shí)刻的預(yù)測值。
由于只根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的數(shù)據(jù)就能得到預(yù)測值，因此這種方法的計(jì)算量小，運(yùn)行速度快。但由于這種方法中的預(yù)測函數(shù)是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型，因此預(yù)測精度隨著時(shí)間的推移會越來越低，需要經(jīng)常更新預(yù)測函數(shù)。
步驟103，采用外推法根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻前一段時(shí)間的環(huán)境數(shù)據(jù)得到每一監(jiān)控點(diǎn)下一時(shí)刻的預(yù)測溫度Bi；
本步驟給出了獲得預(yù)測溫度的另一種方法，即采用外推法根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻前一段時(shí)間的環(huán)境數(shù)據(jù)計(jì)算下一時(shí)刻的預(yù)測溫度。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性比較好。外推采用的數(shù)據(jù)點(diǎn)較多時(shí)，精度較高，但代價(jià)是計(jì)算量明顯增加，影響運(yùn)行速度，因此，數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)折衷選取。
步驟104，對Ai、Bi進(jìn)行加權(quán)平均得到Ci；
為提高預(yù)測溫度的精度，本步驟對兩種方法求得的預(yù)測溫度進(jìn)行加權(quán)平均，以加權(quán)平均后的值作為下一時(shí)刻的預(yù)測溫度。用公式表示如下：
Ci＝aAi+bBi
式中，a、b為加權(quán)系數(shù)，a+b＝1。相對來說，外推法精度較低，而剛剛訓(xùn)練好的預(yù)測函數(shù)的精度則較高，因此，Ai占較大權(quán)重；隨著時(shí)間的推移，預(yù)測函數(shù)精度會越來越低(直至需要使用新的預(yù)測函數(shù))，這時(shí)Bi就是對Ai的一種補(bǔ)充。a、b的具體值一般由實(shí)驗(yàn)確定。
步驟105，對Ci進(jìn)行匯總得到匯總值C，根據(jù)C與預(yù)設(shè)的溫度值的差對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制以調(diào)整計(jì)算機(jī)房的溫度。
本步驟對所有監(jiān)控點(diǎn)的預(yù)測溫度進(jìn)行匯總得到匯總值，根據(jù)匯總值與預(yù)設(shè)的溫度值的差對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制。可以采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行匯總，如求平均值、中間值、最大值等。
作為一種可選實(shí)施例，所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括：監(jiān)控點(diǎn)溫度，監(jiān)控點(diǎn)處的網(wǎng)絡(luò)流量，空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，送風(fēng)溫度，計(jì)算機(jī)總功率。
本實(shí)施例給出了環(huán)境數(shù)據(jù)，包括：監(jiān)控點(diǎn)溫度，監(jiān)控點(diǎn)處的網(wǎng)絡(luò)流量，空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，送風(fēng)溫度，計(jì)算機(jī)總功率。所述環(huán)境數(shù)據(jù)由安裝在合適位置的傳感器獲得，比如，監(jiān)控點(diǎn)溫度和送風(fēng)溫度分別由安裝在監(jiān)控點(diǎn)附近和風(fēng)道中的溫度傳感器獲得；監(jiān)控點(diǎn)處的網(wǎng)絡(luò)流量通過加裝一些服務(wù)器監(jiān)控軟件并開放數(shù)據(jù)端口獲得；空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通過讀取變頻器頻率并換算后獲得，計(jì)算機(jī)總功率為計(jì)算機(jī)房所有計(jì)算機(jī)消耗的功率總和，由安裝在計(jì)算機(jī)房電源進(jìn)線的功率傳感器獲得。很顯然，空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越大、送風(fēng)溫度越低，監(jiān)控點(diǎn)溫度下降速度越快；計(jì)算機(jī)總功率越大，散熱越多，監(jiān)控點(diǎn)溫度越高；網(wǎng)絡(luò)流量越大，信號耗能越大，監(jiān)控點(diǎn)處的溫度也越高。因此，監(jiān)控點(diǎn)溫度的預(yù)測值是監(jiān)控點(diǎn)溫度、監(jiān)控點(diǎn)處的網(wǎng)絡(luò)流量、空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、送風(fēng)溫度和計(jì)算機(jī)總功率的函數(shù)。
值得說明的是，本實(shí)施例只是給出了影響監(jiān)控點(diǎn)溫度的幾個(gè)比較重要的環(huán)境數(shù)據(jù)，還可以包含其它環(huán)境數(shù)據(jù)，如環(huán)境濕度。因此，在此基礎(chǔ)上對環(huán)境數(shù)據(jù)所做的任何增減都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
優(yōu)選地，所述監(jiān)控點(diǎn)為計(jì)算機(jī)的CPU。CPU是計(jì)算機(jī)硬件中耗能最大、溫升最高的芯片，很容易因溫度過高而被燒毀。因此，一般選CPU為監(jiān)控點(diǎn)。對于多CPU的計(jì)算機(jī)，選CPU溫度最高者為監(jiān)控點(diǎn)。
作為一種可選實(shí)施例，所述預(yù)測函數(shù)是通過采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法或支持向量機(jī)法，對環(huán)境數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練得到的。
本實(shí)施例中給出了根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練預(yù)測函數(shù)的兩種方法：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法或支持向量機(jī)法。這兩種方法都屬于現(xiàn)有技術(shù)，下面只介紹一下人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由人工神經(jīng)元組成的運(yùn)算模型，它可以利用大腦神經(jīng)突觸連接的結(jié)構(gòu)進(jìn)行信息處理。不同的連接方式、權(quán)值和激發(fā)函數(shù)會得到不同的網(wǎng)絡(luò)輸出值，網(wǎng)絡(luò)自身通常都是對自然界某種算法或者函數(shù)的逼近，也可以是對一種邏輯策略的表達(dá)。訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法是：根據(jù)由當(dāng)前權(quán)值計(jì)算得到的誤差不斷調(diào)整各個(gè)連接的權(quán)值，直至誤差滿足精度要求為止。
以一臺計(jì)算機(jī)CPU的溫度為預(yù)測對象，輸入變量為CPU的溫度，網(wǎng)絡(luò)流量，空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，送風(fēng)溫度，機(jī)房計(jì)算機(jī)總功率。因此輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)為5，輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)為1，隱藏層數(shù)取11，各隱藏層節(jié)點(diǎn)數(shù)均取為5個(gè)。激發(fā)函數(shù)方面隱層使用雙曲正切函數(shù)、輸出層使用S型函數(shù)。訓(xùn)練模型前，先對訓(xùn)練集中的各輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行線性歸一化處理，對輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)加權(quán)平均處理。最終訓(xùn)練完成的模型的測試結(jié)果表明，最大相對誤差絕對值僅為5％左右。
優(yōu)選地，為了提高預(yù)測函數(shù)的精度，每隔一段時(shí)間利用加入了最新數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)重新訓(xùn)練預(yù)測函數(shù)，用新的預(yù)測函數(shù)預(yù)測下一時(shí)刻監(jiān)控點(diǎn)的溫度。訓(xùn)練間隔時(shí)間越短，訓(xùn)練得到的預(yù)測函數(shù)的精度越高。
作為一種可選實(shí)施例，所述外推法為三次自然樣條外推法或趨勢平均外推法或指數(shù)平滑外推法或Richardson外推法。
本實(shí)施例給出了幾種常用的外推法：三次自然樣條外推法，趨勢平均外推法，指數(shù)平滑外推法，Richardson外推法。
上述外推法都是成熟的現(xiàn)有技術(shù)，這里只簡單介紹一下三次自然樣條外推法的求解過程：首先根據(jù)4個(gè)時(shí)刻n、n-1、n-2、n-3(n為當(dāng)前時(shí)刻)的數(shù)據(jù)，建立自然樣條插值函數(shù)，通過求解線性方程得到三次樣條函數(shù)；然后利用n和n-1兩點(diǎn)間的樣條函數(shù)預(yù)測n+1時(shí)刻的數(shù)據(jù)。
作為一種可選實(shí)施例，所述對Ci進(jìn)行匯總得到匯總值C，具體為：匯總值C等于Ci的最大值，即：
C＝max(Ci)。
本實(shí)施例給出了一種較佳的匯總方法，以最大值為匯總值。以最大值為匯總值，輸出的控制量也最大，可以使溫度降低的速度最快，有助于迅速降低溫度，保護(hù)溫度最高的器件不被損壞。
作為一種可選實(shí)施例，通過控制空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和送風(fēng)溫度對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制。
本實(shí)施例給出了對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制的控制量：空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和送風(fēng)溫度。具體地，通過改變風(fēng)機(jī)變頻器的頻率大小可以控制空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，頻率越高，空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高；通過改變空調(diào)中冷媒盤管的開度大小可以控制送風(fēng)溫度，開度越大，送風(fēng)溫度越低。
上述僅對本發(fā)明中的幾種具體實(shí)施例加以說明，但并不能作為本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明中的設(shè)計(jì)精神所做出的等效變化或修飾或等比例放大或縮小等，均應(yīng)認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。