冷却设备和边缘计算系统的制作方法

本发明涉及数据服务技术领域，尤其涉及一种冷却设备和边缘计算系统。

背景技术：

边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。应用程序在边缘侧发起，能够产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。

边缘计算产品需适配工业现场相对恶劣的工作条件与运行环境，如防电磁、防尘、防爆、抗振动、抗电流/电压波动等。在工业互联场景下，对边缘计算设备的功耗、成本、空间也有较高的要求。由于边缘计算设备在运行时会产生热量，为了提高边缘计算设备的正常运行，需要对边缘计算设备进行冷却。

目前应用在数据中心的冷却方法需要用到冷却塔和冷却水。但是，在大多数边缘计算应用场景下，往往无法提供冷却塔及冷却水。因此，急需提供一种能够对处于复杂环境下的边缘计算设备进行冷却的冷却设备。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种冷却设备和边缘计算系统，能够实现对位于复杂外界环境下的边缘计算设备进行冷却。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种冷却设备，用于冷却边缘计算设备，冷却设备包括：

防护壳体，防护壳体设有进风口和出风口；

液冷壳体，设置于防护壳体内，液冷壳体可盛放用于至少部分浸没边缘计算设备的冷却介质；

换热装置，设置于防护壳体内，换热装置和液冷壳体连接，形成冷却介质的循环回路；

送风设备，用于控制从进风口处进入的冷风流经换热装置，以带走换热装置产生的热量，使冷风变成热风，并将热风通过出风口排出。

在一个实施例中，换热装置包括至少一个换热单元，循环回路包括至少一个循环子回路，换热单元与循环子回路一一对应；

换热单元的进液口和出液口均与液冷壳体连接，形成冷却介质的一个循环子回路。

在一个实施例中，循环子回路中还包括动力泵，动力泵用于驱动冷却介质在循环子回路内循环以对边缘计算设备进行冷却。

在一个实施例中，送风设备包括多个风扇，沿气流流动方向，至少一个风扇设置于换热单元的下游。

在一个实施例中，送风设备包括至少一个风扇。

在一个实施例中，至少一个风扇阵列排布，每个风扇的出风风向不同。

在一个实施例中，防护壳体和液冷壳体之间设置有气流通道。

在一个实施例中，进风口与出风口相对设置。

在一个实施例中，进风口和出风口均设置于防护壳体的侧板。

在一个实施例中，设备还包括：

第一检测装置，用于检测液冷壳体的出液口的第一温度；

第二检测装置，用于检测液冷壳体的进液口的第二温度；

控制装置，用于根据第一温度和第二温度，控制每个换热单元的工作状态。

在一个实施例中，设备还包括：

第一检测装置，用于检测液冷壳体的进液口的第一温度；

第三检测装置，用于检测液冷壳体内冷却介质的第三温度；

第四检测装置，用于检测环境温度；

控制装置，用于根据第一温度、环境温度和第三温度控制送风设备的工作参数；

控制装置，还用于基于第三温度和预设温度阈值控制动力泵的泵速。

在一个实施例中，冷却设备还包括：

第一管道，安装在防护外壳外且覆盖于出风口处，第一管道与供暖系统连接，用于将换热装置产生的热量传输至供暖系统。

在一个实施例中，液冷壳体的出液口设置在液冷壳体的上部，液冷壳体的进液口设置在液冷壳体的底部。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种边缘计算系统，所述系统包括边缘计算设备和如本发明实施例提供的冷却设备。

根据本发明实施例中的冷却设备，通过将液冷壳体和换热装置一体化地设置在防护壳体内以及利用送风设备带走换热装置产生的热量，便于冷却设备在复杂环境下的安装、携带和使用，因此可以实现对处于复杂环境下的边缘计算设备进行快速散热。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的冷却设备的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的冷却设备的内部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的进风口201和出风口202的结构示意图；

图4为本发明实施例的包括2个换热单元401的冷却设备的结构示意图。

图中：

10-边缘计算设备；

20-防护壳体；201-进风口；202-出风口；

30-液冷壳体；301-液冷壳体的出液口；302-液冷壳体的进液口；

40-换热装置；401-换热单元；402-动力泵；

50-送风设备；501-风扇；

60-冷却介质。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、设备、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、设备、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、设备、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

面对庞大的物联网节点数和海量的数据总量，通过提升边缘侧的数据计算处理能力才能满足万物互联的智能化时代的需求。针对边缘侧数据量大以及实时性要求强的需求，需要提高边缘计算设备的计算能力。例如，对于边缘侧的具有人工智能技术的智能边缘计算设备(例如，设置在公路上的包括神经网络引擎的摄像头设备、设置于楼道内的人脸识别设备或无人驾驶汽车中的数据处理设备等)对延时比较敏感，处理数据的实时性要求较高。并且，边缘计算设备一般设置于较为恶劣的工作环境内，例如矿山、石油平台、公路、集装箱或楼道等各种复杂的环境。由于边缘计算设备在运行时会产热，因此需要对处于复杂环境下的边缘计算设备进行冷却，以提高边缘计算设备的计算能力。

为了提高处于复杂环境中的边缘计算设备的计算能力，本发明实施例提供一种冷却设备，以对边缘计算设备进行冷却，以提高边缘计算设备的计算能力。图1和图2分别示出本发明实施例提供的冷却设备的立体示意图和内部结构示意图。

参见图1和图2，本发明实施例提供的冷却设备，用于冷却边缘计算设备10，包括防护壳体20、液冷壳体30、换热装置40和送风设备50。液冷壳体30和换热装置40设置于防护壳体20的内部。

参见图1，防护壳体20上设有进风口201和出风口202。在一些示例中，为了防止雨水进入防护壳体20内，进风口201和出风口202均设置于防护壳体20的侧板。如图1所示，进风口201和出风口202设置在防护壳体20的相邻两个侧板上。对于进风口201和出风口202在防护壳体20上的设置位置，在此不做限定。

在一些优选实施例中，进风口201和出风口202均设置于防护壳体20的侧板，且进风口201与出风口202相对设置。也就是说，进风口201和出风口202分别设置在防护壳体20的两个相对的侧板上，可以避免在堆叠多个冷却设备时，冷空气和热空气相互影响的情况。

在本发明的一些实施例中，参见图3，进风口201处设置有多个防喷淋结构，出风口201处也设置有多个防喷淋结构。其中，对于每个防喷淋结构，该防喷淋结构可以是两端连接在进风口201或出风口202相对的两个侧壁的、且向外延伸的板状结构，以实现防喷淋的功能。

参见图2，液冷壳体30可盛放用于至少部分浸没边缘计算设备的冷却介质60。冷却介质60可以完全浸没边缘计算设备10，也可以部分浸没边缘计算设备10，可以根据实际需求设置。冷却介质60可以是液态介质或固液混合态的介质，可以根据需求设置。例如，参见图2，冷却介质60完全浸没边缘计算设备10，冷却介质60可以为氟化液。

在本发明的实施例中，液冷壳体30的顶部通过紧固件可拆卸地设有盖体303。当需要将边缘计算设备10放入液冷壳体30时，拆除紧固件打开盖体303，即可将边缘计算设备10放入液冷壳体30内。待边缘计算设备10放置完后，将盖体303合上可以起到密封液冷壳体30的作用。

在本发明的实施例中，边缘计算设备10放置在液冷壳体30中时，可以在边缘计算设备10的外壳上包裹保护层，该保护层用于防止冷却介质60浸入边缘计算设备10。例如，保护层为透气透热保护层。

继续参见图2，换热装置40设置于防护壳体20内，且换热装置40和液冷壳体30连接，形成冷却介质60的循环回路。

当边缘计算设备10在运转时会产生热量，边缘计算设备10与冷却介质60发生热交换。吸收热量之后的冷却介质60通过循环回路流经换热装置40。

送风设备50通过控制从进风口201处进入的冷风流经换热装置40，以带走换热装置40产生的热量，使冷风变成热风，并将热风通过出风口202排出。也就是说，送风设备50吹动冷却空气经过换热装置40，并将热量排出防护壳体20外部。在一些实施例中，送风设备50可以安装在防护壳体20的外侧。在另一些实施例中，为了进一步提高冷却设备的使用便捷性，可以将送风设备50设置在防护壳体20内。

由于边缘计算设备10所处环境的复杂性和恶劣性，因此在边缘计算设备10的冷却场景下，往往无法提供冷却塔和冷却水，本发明实施例提供的冷却设备通过利用送风设备50替换冷却塔和冷却水，并将液冷壳体30和换热装置40一体化地设置在防护壳体20内，便于冷却设备在复杂环境下的安装、携带和使用，因此可以实现对处于复杂环境下的边缘计算设备10进行快速散热。

并且，本发明实施例提供的冷却设备不需要冷却塔等装置，而是采用送风设备50和换热装置40对边缘计算设备10进行冷却，不仅节省空间也便于安装。

在本发明的一些实施例中，换热装置40包括至少一个换热单元401。循环回路包括至少一个循环子回路，换热单元401与循环子回路一一对应。对于每个换热单元401，该换热单元401的进液口和出液口均与液冷壳体30连接，形成所述冷却介质60的一个循环子回路。

通过该利用多个换热单元对冷却设备进行冷却，可以提高对冷却设备冷却的效率。值得一提的是，换热单元401可以为热交换器。

在本发明的实施例中，对于每个循环子回路，该循环在回路中还包括动力泵402，动力泵402用于驱动冷却介质60在该循环子回路内循环以对边缘计算设备10进行冷却。

在一些实施例中，参见图4，换热装置40包括2个换热单元401和2个动力泵402。换热单元401与动力泵402一一对应。其中，换热单元401的进液口401a与液冷壳体30的出液口301连接。动力泵402的进液口402a与换热单元401的出液口401b连接，动力泵402的出液口402b与液冷壳体30的进液口302连接。

在一个具体示例中，换热单元401的进液口401a与液冷壳体30的出液口301之间通过管道连接。动力泵402的进液口402a与换热单元401的出液口401b之间通过管道连接，动力泵402的出液口402b与液冷壳体30的进液口302之间通过管道连接。

需要说明的是，在一些实施例中，动力泵402还可以设置在液冷壳体30的出液口301和换热单元401的进液口401a之间。换热单元401的出液口401b与液冷壳体30的进液口302连接。对于动力泵402在循环子回路中的位置不做限定。

在本发明的实施例中，送风设备50包括多个风扇501。对于每个换热单元401，沿气流流动方向，至少一个风扇501设置于该换热单元401的下游。

在一些示例中，参见图4，液冷壳体30的出液口301设置在液冷壳体30的上部，液冷壳体30的进液口302设置在液冷壳体30的底部。

在本发明的实施例中，冷却设备还包括设置于液冷壳体30内部的导流装置，该导流装置包括第一导流组件和第二导流组件。第一导流组件与液冷壳体30的出液口301连通设置，用于将流经边缘计算设备10的冷却介质60排出液冷壳体30，即将带有边缘计算设备10排出的热量的冷却介质60排出液冷壳体30。第二导流组件与液冷壳体30的进液口302连通设置，用于将经换热单元401排出热量后的冷却介质60导入液冷壳体30内。

可选地，第一导流组件和第二导流组件可以分为位于边缘计算设备10沿竖直方向的两侧，也可以分别位于边缘计算设备10的顶部和底部。

在本发明的实施例中，动力泵402用于驱动冷却介质60在循环回路中循环流动，并流经换热单元401。从进风口201流入的冷风与流过换热单元401的冷却介质60进行热交换，从而将冷却介质60带有的热量排出，使冷却介质60重新达到低温，循环进入液冷壳体30后能够再次对边缘计算设备10进行降温，从而达到循环持续地将边缘计算设备10的热量排出的目的。冷风与流过换热单元401的冷却介质60进行热交换之后，变成热风，设置于该换热单元401下游的至少一个风扇501将热风送至出风口202，以将热量排出防护壳体20之外，实现对边缘计算设备10的冷却。

在本发明的实施例中，通过设置至少两个换热单元401与液冷壳体30连接，当单个换热单元401的散热能力不足以满足边缘计算设备10的散热需求时，可以利用至少两个换热单元401同时对边缘计算设备10进行冷却，以提高对边缘计算设备10的冷却速度。

在一些示例中，对于每个换热单元401下游设置的风扇501排出的热风互不影响。也就是说，一个换热单元401排出的热风不能影响其他换热单元401排出热量。

在本发明的实施例中，冷却设备包括第一检测装置和第二检测装置(图4中未示出)。第一检测装置用于检测液冷壳体30的进液口302的第一温度。第二检测装置用于检测液冷壳体30的出液口301的第二温度。控制装置用于根据第一温度和第二温度，控制每个换热单元401的工作状态。

作为一个示例，若第一温度和第二温度之间的差值大于第一预设温度阈值，则控制所有的换热单元401处于运行状态，或者，控制指定的至少两个换热单元401处于运行状态。若第一温度和第二温度之间的差值小于第一预设温度阈值，则控制指定的换热单元401处于运行状态，并控制其余换热单元401处于关闭状态。

在一些实施例中，第一检测装置和第二检测装置可以为液体温度传感器。其中，第一检测装置和第二检测装置均可以与控制装置通信连接，以使第一检测装置将第一温度发送至控制装置，并使第二检测装置将第二温度发送至控制装置。

在本发明的实施例中，冷却设备还包括第三检测装置。第三检测装置用于检测液冷壳体30内冷却介质60的第三温度。其中，第三检测装置可以将液冷壳体30内不同位置处的冷却介质60的温度相加平均得到第三温度。其中，控制装置和第三检测装置通信连接，以使第三检测装置将第三温度发送至控制装置。控制装置基于第三温度和第二预设温度值控制动力泵402的泵速。

作为一个示例，若第三温度减去第二预设温度值的差值位于预设温度范围内[t1，t2]，则控制装置维持动力泵402的泵速不变。若第三温度减去第二预设温度值的差值大于t2，则控制装置控制动力泵402的泵速增加。若第三温度减去第二预设温度值的差值小于t1，则控制装置控制动力泵402的泵速减小。t1和t2为正数。

在本发明的实施例中，基于第三温度和预设温度阈值控制动力泵402的泵速，可以智能调整冷却介质60的循环速度，以实现智能调整对边缘计算设备10的冷却速率。

在本发明的实施例中，沿气流流动方向，换热单元401设置于进风口201的下游，送风设备50处于换热单元401的下游，出风口202设置于送风设备50的下游，可以使热量充分排出防护壳体20，以冷却边缘计算设备10。

在本发明的实施例中，送风设备50包括至少一个风扇501。当边缘计算设备10散发的热量比较多时，利用多个风扇可以加速热量的散发，加快对边缘计算设备10的冷却效率。

在一些示例中，至少一个风扇呈阵列排布。通过将至少一个风扇阵列排布，可以减小冷却设备的占用空间，更加便于携带和安装。

在一些示例中，每个风扇的出风方向不同。通过改变风扇的安装角度，可以改变风扇的出风方向。利用出风方向不同的风扇可以从多个不同的方向进行散热，加快了冷却速率。

在本发明的实施例中，为了实现换热单元401与冷空气的热交换，以带走冷却介质60内的热量，需要防护壳体20和液冷壳体30之间设置有气流通道，以便于空气的流通。

在本发明的实施例中，冷却设备还包括第四检测装置，用于检测冷却设备的环境温度。控制装置基于第一温度、环境温度和第三温度控制送风设备50的工作参数。作为一个示例，送风设备50的工作参数为风扇的转动频率。

作为一个示例，若第三温度小于环境温度，则控制装置将风扇的转动频率设置为最低转动频率。若第三温度大于等于环境温度，则控制装置判断第一温度是否大于第三温度。若第一温度等于第三温度，则控制装置不改变风扇的转动频率。若第一温度大于等于第三温度，则控制装置控制风扇的转动频率增加。若第一温度小于第三温度，则控制装置控制风扇的转动频率减小。

在本发明的实施例中，通过基于第一温度、环境温度和第三温度控制送风设备50的工作参数，可以智能调控散热能力。

在本发明的实施例中，冷却设备还包括第一管道。该第一管道安装在防护外壳外且覆盖于出风口202处。第一管道与供暖系统连接，用于将换热装置40产生的热量传输至供暖系统，以实现对边缘计算设备10排出的废热进行充分利用，提高了资源利用率。

在一些边缘计算应用场景中，对边缘计算设备10处理数据的实时性要求较高，例如对于无人驾驶或无人机中的边缘计算设备10，对延时比较敏感，因此需要提高边缘计算设备10的计算能力。本发明实施例还提供一种边缘计算系统，该系统包括边缘计算设备10和上述实施例中的冷却设备。由于冷却设备可以对边缘计算设备10快速冷却，因此可以提高边缘计算系统中的边缘计算设备10的计算能力。

依照本发明如上文所述的实施例，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。