[發明專利]一種基于模型預測控制的數據中心溫濕度設定值確定方法

有效

• 申請號: 202110390043.5
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113091262B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 種力文;黃建文;劉強;張章;陳琛;齊震
• 申請（專利權）人: 國家計算機網絡信息與安全管理中心
• 主分類號: F24F11/64
• 分類號: F24F11/64;F24F11/74;H05K7/20;F24F140/50
• 代理公司: 深圳紫晴專利代理事務所(普通合伙) 44646
• 代理人: 張世靜

本發明公開了一種基于模型預測控制的數據中心溫濕度設定值確定方法，包括以下步驟：S1、搜集機房機柜負荷和空調設備設計資料；S2、建立系統動態預測模型；S3、獲取實際系統測量值；S4、模型預測修正，獲取當前時刻系統實際狀態值后，對系統動態預測模型預測值進行修正，得到模型預測輸出值。有益效果：通過提前預測機房內負荷需求值，建立系統動態預測模型，得到滿足室內溫濕度要求的回風溫濕度設定預測輸出值，能夠提前進行設定值調整，動態地適應機房內IT負荷的變化，節省能耗。

技術領域

本發明涉及數據中心機房領域，具體來說，涉及一種基于模型預測控制的溫濕度設定值確定方法。

背景技術

數據中心機房的精密空調系統在運行過程中通常根據設定的控制參數來調整精密空調負荷，通過自動調節空調系統的送風量和冷媒流量、溫度，進而滿足室內空氣的溫濕度要求。

精密空調的控制類型可分為室內空氣控制和送風控制。大部分精密空調采用室內空氣控制，即回風控制，溫濕度傳感器放置于回風口或室內，調整設定點參數保證室內空氣溫濕度滿足要求。送風控制使用外部溫濕度傳感器，同樣根據需要調整設定點參數控制室內空氣。不論哪種控制方式，設定點參數的合理確定對于室內溫濕度的控制效果均至關重要。

目前較多研究人員通過實驗測量或者流體動力學方法模擬確定精密空調回風溫濕度的設定值，主要是通過權衡機房內溫度和精密空調能耗兩個方面確定設定值大小。

在實際項目中，如圖1所示，精密空調的回風溫濕度設定值方式通常采用經驗方法人工設定，機房內運維人員根據機房內冷熱通道溫度分布做出判斷，依靠經驗去調整設定值，精密空調通過比較設定值與實際值的偏差，自動調控風機的轉速和冷凍水水閥的開度，從而保證冷熱通道的溫濕度在要求的范圍內。

通過運維人員經驗判斷確定精密空調回風溫濕度設定值的方法存在以下幾個缺點：

（1）設定值的調整往往較為保守，存在冷量浪費現象；

（2）這種設定值的調整方式往往是在機房內空氣溫濕度已經不滿足要求后，運維人員收到報警后才進行設定值調整，控制較為滯后；

（3）設定值無法動態地適應機房內IT負荷的變化，具有較大的節能空間。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于模型預測控制的數據中心溫濕度設定值確定方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于模型預測控制的數據中心溫濕度設定值確定方法，包括以下步驟：

S1、搜集機房機柜負荷和空調設備設計資料；

S2、建立系統動態預測模型；

S3、獲取實際系統測量值；

S4、模型預測修正，獲取當前時刻系統實際狀態值后，對系統動態預測模型預測值進行修正，得到模型預測輸出值。

進一步的，所述步驟S1搜集機房機柜負荷和空調設備設計資料中，所述資料包括：機房內精密空調和機柜的相對位置關系、精密空調的額定負荷值、額定風量值、風機最低頻率、機柜的設計IT負荷值和冷熱通道溫濕度控制限值。

進一步的，所述步驟S2建立系統動態預測模型中，所述模型包括：精密空調負荷預測模型、冷熱通道溫濕度預測模型和精密空調回風溫濕度設定值預測模型；

其中，所述精密空調負荷預測模型，根據末端精密空調與各個機柜之間的相對位置關系不同，其不同程度上承擔了各個機柜的負荷，下一時刻精密空調負荷預測值與下一時刻機房內各個機柜負荷值和當前時刻精密空調實際負荷值有關；