翟 駿，林武雋，劉永彬，張 淵，徐 嘉

（中國電信 北京分公司，北京 100032）

1 問題描述

在“數(shù)字經(jīng)濟(jì)”大背景下，北京電信互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（Internet Data Center，IDC）業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展。近幾年，隨著設(shè)備功率密度的不斷提升，機(jī)房局部熱點問題頻發(fā)。機(jī)房產(chǎn)生普遍通過定時巡檢或溫濕度采集器組合方式探測發(fā)現(xiàn)。通過開啟備用空調(diào)，放置軸流風(fēng)機(jī)，采購干冰、水冰等方式進(jìn)行冷量引入和強(qiáng)迫換熱。監(jiān)測難度大，應(yīng)急降溫處理流程工作量大。

老舊不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）風(fēng)扇模塊是UPS設(shè)備的消耗器件，與UPS主機(jī)8年的服役期不同，風(fēng)扇運(yùn)行5年即可更換，數(shù)量眾多，結(jié)構(gòu)簡單且質(zhì)量可靠。在集團(tuán)“云改數(shù)轉(zhuǎn)”戰(zhàn)略背景下，通過將風(fēng)扇模塊重新排列組合，輔以自控模塊，融合監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)中自動引導(dǎo)車（Automated Guided Vehicle，AGV）小車尋址技術(shù)，一種風(fēng)量可調(diào)節(jié)、具備移動屬性、具備安全性以及可自學(xué)習(xí)控制的散熱組件亟待集成開發(fā)[1]。

2 分析過程

結(jié)合機(jī)房熱通道特點，團(tuán)隊先后展開多次技術(shù)研討，綜合整體組件安全性、有效性及后期代碼迭代能力，確認(rèn)矩陣指控風(fēng)扇應(yīng)具備能力如下文所述。

（1）具備風(fēng)量自控調(diào)節(jié)能力。通過溫度傳感器數(shù)據(jù)采集，判別風(fēng)扇所處位置是否有局部熱點，控制風(fēng)扇和AGV小車的啟停，實現(xiàn)機(jī)房多點變風(fēng)量控制，散熱的同時產(chǎn)生節(jié)能效果。

（2）機(jī)房環(huán)境控制安全性更高，具備電壓、電流和風(fēng)速的采集能力。定制安全控制算法，在防止風(fēng)扇工作過電壓、過電流的同時，減少因風(fēng)速過高導(dǎo)致局部氣流短路給機(jī)房環(huán)境帶來的隱患。

（3）具備無線遠(yuǎn)程監(jiān)控能力。集成無線Wi-Fi模塊實現(xiàn)與上位機(jī)（動力監(jiān)控采集器）通信。定制開發(fā)接口協(xié)議，將本設(shè)備采集的數(shù)據(jù)同步至動環(huán)監(jiān)控平臺，風(fēng)扇不受有線連接限制。監(jiān)控平臺通過動環(huán)監(jiān)控單元（Field Supervision Unit，F(xiàn)SU）采集 DO 和 AO 通道控制矩陣風(fēng)扇的開關(guān)、小車啟停和運(yùn)行速度，設(shè)定各種工作參數(shù)（如風(fēng)扇開關(guān)控制溫度值）。

（4）深化散熱器節(jié)能效果。在傳統(tǒng)風(fēng)扇通斷控制基礎(chǔ)上，結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)和內(nèi)部算法，實現(xiàn)整體風(fēng)扇組件的機(jī)房多點變風(fēng)量控制[2]。

（5）對機(jī)房列柜熱通道環(huán)境實現(xiàn)監(jiān)測控制。發(fā)揮風(fēng)扇模塊特性，結(jié)合無線信道和AGV小車優(yōu)勢、FSU采集器功能，通過硬件集成和軟件改造，優(yōu)化機(jī)房列間環(huán)境指數(shù)。

（6）風(fēng)扇組建預(yù)留干冰、水平等放置空間，作為風(fēng)扇組件的冷源輸出，可作為臨時空調(diào)，強(qiáng)化機(jī)房環(huán)境安全度。

3 解決措施

3.1 風(fēng)扇模塊集成

創(chuàng)新集成矩陣送風(fēng)、傳感器、控制板、Wi-Fi傳輸模塊、動環(huán)FSU采集器于一體，在變廢為寶、安全可靠、快速部署的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了參數(shù)可監(jiān)、狀態(tài)可控、數(shù)據(jù)互通的能力，提質(zhì)增效，達(dá)到了節(jié)能減排的使用效果[3-5]。風(fēng)扇模塊設(shè)計演進(jìn)過程如圖1所示。

圖1 風(fēng)扇模塊設(shè)計演進(jìn)過程

3.2 傳輸控制算法

通過微控制器單元（Microcontroler Unit，MCU）模塊，整合溫濕度、電壓、電流、風(fēng)速運(yùn)行數(shù)據(jù)，基于C++語言創(chuàng)新定制自動控制邏輯算法，實現(xiàn)輸出風(fēng)量與運(yùn)行安全參數(shù)的監(jiān)測控制，并通過無線Wi-Fi模塊完成與上位機(jī)FSU的通信，將運(yùn)行數(shù)據(jù)接入機(jī)房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，把本設(shè)備作為一個智能設(shè)備接入到動力環(huán)境監(jiān)控平臺中，實現(xiàn)本設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，其中控制模塊實例如圖2所示，監(jiān)控系統(tǒng)前臺實例如圖3所示，邏輯流程如圖4所示。

圖2 控制模塊實例

圖3 監(jiān)控系統(tǒng)前臺實例

圖4 邏輯流程

3.3 機(jī)柜熱通道散熱技術(shù)

聚焦機(jī)房熱通道散熱問題，創(chuàng)新集成風(fēng)扇模塊VAV控制和AGV小車尋址技術(shù)。通過溫度傳感器-MCU控制板-動環(huán)FSU采集器-后臺網(wǎng)管算法集成控制，完成整體風(fēng)扇組建的變風(fēng)量+機(jī)房多點散熱功能。風(fēng)扇組建預(yù)留干冰、水平等放置空間，作為風(fēng)扇組件的應(yīng)急冷源輸出。風(fēng)扇組件移動路徑如圖5所示，圖6為磁條路徑移動實拍圖。

圖6 磁條路徑移動實拍圖

4 經(jīng)驗總結(jié)

首先，矩陣送風(fēng)角度、模塊配置數(shù)量、組合方式等參數(shù)仍有優(yōu)化空間，與器件組裝廠商和動環(huán)集成商有合作空間。產(chǎn)品成熟后可以通過招投標(biāo)的采購方式，在定制化功能需求實現(xiàn)的同時降低制造成本。其次，限于本次使用的矩陣風(fēng)扇陣列體積較大，矩陣風(fēng)扇只能在熱通道較寬的區(qū)域進(jìn)行巡航測試，應(yīng)用場景比較有限，機(jī)房內(nèi)定制路線無法覆蓋機(jī)房全量熱通道，后續(xù)矩陣風(fēng)扇整體結(jié)構(gòu)設(shè)計還需要進(jìn)一步優(yōu)化。最后，針對風(fēng)扇控制本身，隨著圖傳、人工智能（Artificial Intelligent，AI）算法的技術(shù)更新，后續(xù)引入深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等學(xué)習(xí)算法，結(jié)合傳感器采集的延時性實現(xiàn)精準(zhǔn)點位散熱。